TSFS05 – Fordonssystem – F¨ o 12 Motor – J¨ amf¨orelse Diesel och Bensin Lars Eriksson - Kursansvarig Fordonssystem, Institutionen f¨or Systemteknik Link¨ opings universitet [email protected]November 21, 2011 Inneh˚ allsf¨ orteckning Kursinformation Motor Motor – ¨ Overladdning Motor – Avancerade koncept Inneh˚ allsf¨ orteckning Kursinformation Motor Motor – ¨ Overladdning Motor – Avancerade koncept Diesel- och bensinmotorer – De stora skillanderna Bensin Diesel (Spark Ignited) (Compression Ignited) Br¨ ansle Bensin Diesel Luftintag Trottel Raka r¨ or Br¨ ansleinsprutning I insugningssystemet Direkt i cylindern Last¨ andring Luftfl¨ode p i Br¨ anslem¨ angd Q i n Luft- & br¨ ansleblandning Homogen Stratifierad F¨orbr¨ anningsstart T¨ andgnista Sj¨ alvant¨ ander F¨orbr¨ annigstyp F¨ orblandad Diffussion Emissioner CO, HC och NO x NO x och partiklar 3-v¨ agskatalysator partikelf¨ alla de-nox-katalysator r c 8–12 12–24 λ 0.5–1.5 >1.1 F¨ orbr¨ anningsprocesserna Bensin Diesel Flame front Fuel injector Rich region Air Hot combustion region Fuel and air mixture Hot post flame region Spark plug Huvudsakliga skillnader mellan diesel- och bensinmotorer ◮ Br¨ ansleinjektion och f¨orbr¨ anningsprincipen ¨ ar helt olika. I bensinmotorerna sprutas bensinen utanf¨or inloppsporten s˚ a att br¨ ansletf¨or˚ angas och blandas ordentligt innan f¨orbr¨ anningen.F¨orbr¨ anningen initieras med t¨ andstiftet. I dieselmotorn sugs bara luft in under insugsslaget och dieseln injiceras direkt i f¨orbr¨ anningskammaren under h¨ogt tryck. Br¨ anslet sj¨ alvant¨ ander pga den h¨oga temperaturen efter f¨orbr¨ anningen. ◮ Det finns ingen trottel i dieselmotorn. En bensinmotor arbetar mycket n¨ ara st¨okiometrisk blandning, λ = 1, medans en diesel alltid k¨ors magert λ> 1.3. Perspektiv p˚ a dieselmotorer i personbilar ◮ Dieselmotorerna ¨ ar och har l¨ ange varit den enda motortypen i tunga applikationer. ◮ Innan 1990 var marknadsandelen kopplad till br¨ anslekostnaden. Efter 1990 har den g˚ att fr˚ an 14% till 42% i 2003 trots att den relativa skillnaden i pris mellan diesel och bensin har varit n¨ astan konstant under samma tidsperiod. Perspektiv p˚ a dieselmotorer i personbilar ◮ Minst tv˚ a viktiga steg i teknikutvecklingen under perioden ◮ Direktinsprutning, d¨ ar Audi var f¨ orst 1989. ◮ I mitten av 90-talet utvecklades common rail systemen och n˚ adde marknaden 1997. ◮ Dessa tv˚ a och andra teknologier gjorde det m¨ojligt att ¨oka injektionstrycket mer exakt kunna styra andelen br¨ ansle, till och med multipla injektioner.
5
Embed
TSFS05 – Fordonssystem – Fö 12 - Motor – Jämförelse Diesel och ...
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
TSFS05 – Fordonssystem – Fo 12
Motor – Jamforelse Diesel och Bensin
Lars Eriksson - Kursansvarig
Fordonssystem, Institutionen for SystemteknikLinkopings [email protected]
Huvudsakliga skillnader mellan diesel- och bensinmotorer
◮ Bransleinjektion och forbranningsprincipen ar helt olika.I bensinmotorerna sprutas bensinen utanfor inloppsporten saatt branslet forangas och blandas ordentligt innanforbranningen. Forbranningen initieras med tandstiftet.I dieselmotorn sugs bara luft in under insugsslaget och dieselninjiceras direkt i forbranningskammaren under hogt tryck.Branslet sjalvantander pga den hoga temperaturen efterforbranningen.
◮ Det finns ingen trottel i dieselmotorn. En bensinmotor arbetarmycket nara stokiometrisk blandning, λ = 1, medans en dieselalltid kors magert λ > 1.3.
Perspektiv pa dieselmotorer i personbilar
◮ Dieselmotorerna ar och har lange varit den enda motortypen itunga applikationer.
◮ Innan 1990 var marknadsandelen kopplad tillbranslekostnaden. Efter 1990 har den gatt fran 14% till 42% i2003 trots att den relativa skillnaden i pris mellan diesel ochbensin har varit nastan konstant under samma tidsperiod.
Perspektiv pa dieselmotorer i personbilar
◮ Minst tva viktiga steg i teknikutvecklingen under perioden◮ Direktinsprutning, dar Audi var forst 1989.◮ I mitten av 90-talet utvecklades common rail systemen och
nadde marknaden 1997.
◮ Dessa tva och andra teknologier gjorde det mojligt att okainjektionstrycket mer exakt kunna styra andelen bransle, tilloch med multipla injektioner.
Enhetsinsprutare Common rail
Skisser pa bensin och dieselmotorer
Gasoline Diesel
Waste
Turbine
Compressor
Turbine Shaft
Gate
Air filter
Air flow meter�����
�����
�����
�����
Catalyst
Engine
Intercooler
Throttle
ManifoldExhaust
Manifold
���������������������
���������������������
Intake
EGR Cooler
VG Turbine
Compressor
Turbine Shaft
EGRValve
Air filter
�����
�����
�����
�����
���������������������
���������������������
Engine
ManifoldExhaust
ManifoldIntake
Aftercooler
Exhaust Pipe
Moderna Dieselmotorer ar alltid utrustade med turbo.
Hur beskriver man Dieselmotorns prestanda?
Ett pV-diagram, uppmatt pa en dieselmotor
0 0.5 1 1.5 2 2.50
20
40
60
80
100
120
140
160
180
Volume [dm3]
Pre
ssur
e [b
ar]
Diesel Pressure−Volume Diagram
Ingen ideal Diesel cykel! Inte konstanttryckforbranning.
Forsumbara pumpforluster
0 0.5 1 1.5 2 2.50
50
100
150
200
Volume [dm3]
Pre
ssur
e [b
ar]
Diesel Pressure−Volume Diagram
0 0.5 1 1.5 2 2.52
2.5
3
3.5
Volume [dm3]
Pre
ssur
e [b
ar]
Low Pressure Part
Momentmodell (valkand):
Wi ,n = Wi ,g −Wpump −Wfric
Wi ,g ∝ mf
Wpump ≈ 0
Wfric = VdFMEP(N, . . .)
Lastforandringsprincip i Bensin- och Dieselmotorn
0 5 10 150
2
4
6
8
10
12
14
Pre
ssur
e [M
Pa]
Normalized Volume
Gasoline engine
0 5 10 150
2
4
6
8
10
12
14
Normalized Volume
Diesel engine
High loadLow load
Lastforandringsprincip i Bensin- och Dieselmotorn
0 5 10 150
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
Tem
pera
ture
[K]
Normalized Volume
Gasoline engine
0 5 10 150
500
1000
1500
2000
2500
3000
Normalized Volume
Diesel engine
High loadLow load
Musseldiagram
En dieselmotor och en bensinmotor
800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 22000
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
Engine speed [rpm]
To
rqu
e [N
m]
Specific fuel consumption [g/kWh]
195
200
200
205
210
210
230
230
250250
300 300400
400500
500
600
1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
220
230
240 250
260 270 280
290300 320
350
400
Engine speed [RPM]
Eng
ine
torq
ue [N
m]
sfc [g/kWh]
Jamforelse av absoluta sfc-tal ar inte riktigt rattvis pga olikamotorstorlek, 11.7 respektive 2.3 liter.