KONVENTIONELLE BRÆNDSTOFFER Carlos Sousa AGENEAL, Local Energy Management Agency of Almada
description
Transcript of KONVENTIONELLE BRÆNDSTOFFER Carlos Sousa AGENEAL, Local Energy Management Agency of Almada
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
KONVENTIONELLE
BRÆNDSTOFFER
Carlos Sousa
AGENEAL, Local Energy Management Agency of
Almada
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
DIESEL OG BENZIN MOTORE
• 4 cylender Cyklus
• Hoved komponenter
• Hjælpe systemer
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
DIESEL 4 Strengs systemet
INTAG
Luft intages i forbrændingskamret
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
Kompressoern
Med alle ventilerne lukkede, går stemplet op, og presser luften sammen I cylinderen
Derved forhøjer du temperatur og trykket
DIESEL 4 Strengs systemet
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
INJEKTIONEN
Brændstoffet bliver sprøjtet ind i cylinderen ved højt tryk, efter den sammentrykkede luft
DIESEL 4 Strengs Systemet
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
UDVIDELSEN
Der går ild I brændstoffet når den kommer I forbindelse med den varme luft
Det mekaniske er nu leveret og motoren er nu started
DIESEL 4 Strengs Systemet
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
UDSTØDNING
Efter forbrændingen, de varme gasser forlader cylinderen gennem udstødningsrøret.
DIESEL 4 Streg Systemet
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
INTAG KOMPRESSION UDVIDELSE UDSTØDNING
INJEKTION
COMBUSTÃO
DIESEL 4 Streg Systemet
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
• Compression Ratio = resV
Vmax
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
HOVEDKOMPONENTERNE I EN MOTOR
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
• Stemplet – overføre bevægelse til
stangen
• Forbindelsesstangen – overfører
bevægelse til krumtapakslen
• Krumtapakslen – overføre de alternative
bevægelser til cirkulære bevægelser
HOVED KOMPONENTER I EN MOTOR
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
• Distribution (åbning / lukning af ventilerne)
• Kølesystemet (forhindrer at komponenterne bliver overophedet)
• Smøring (reducerer pludselige drejninger, vasker komponenterne,
etc.)
• Benzin (benzin indtag)
RESERVESYSTEM
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
Dobbel overliggende knastaksel, DOHC
Lateral knastaksel
DISTRIBUTION
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
DISTRIBUTION
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
Objectiver
KØLE SYSTEMET
1. Motor køle komponenter:
holder motoren på en passende arbejdstemperatur (i.e.
forhindre smeltning af komponenterne)
holder fysiske og kemiske former på smøre olierne (kan
nedbrydes ved meget høje temperature)
2. Skabe varme til akklimatisere det invendige af et motorkøretøj
3. Forbedre koldstarter
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
• Vandpumpe
• Thermostat
• Radiator
• Ventilator
• Varme system
KØLE SYSTEMET
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
Funktionerne på motorolie er mere end bare at smøre.
Olien må også have:
•Høj rengørende og dispergerende krafter
•Høj anti-oxidant krafterpower
•God køle kapasitet (hjælper motoren til at køle)
•God kapasitet til at neutralisere syre
•Bevare sin temperatur ved varmeforandringer (kold og varm)
SMØRE SYSTEMET
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
SMØRE SYSTEM
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
BRÆNDSTOF SYSTEM
formål:
• Indføre brændstof til motoren, som vil kombinere med den varme luft der er I cylinderen, fordampe, selvantænde og brænde
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
1. Indirekte injektion
2. DIREKTE INJEKTION
• Direkte injektion i cylinderen
• Højere injektions pres
• Dyrer og mere krævende teknologi
• Multiple jet injektore
BRÆNDSTOF SYSTEM
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
Direkte Indirekte
Tab Lavere varmetabHøjt varmetabmellem
kamrene
Performance Højere Lavere
Fart Langsom motor fart Højere motor fart
BrændstofKræver højere brændstof
kvalitetKan arbejde med laver kvalitet brændstof (viscositet, cetan )
InjektionMulti-jet
(højere injektions pres)Single-jet
(lavere injektion pressures)
DIREKTE INJEKTION vs. INDIREKTE INJEKTION
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
Fordele Ulemper
Lavere brændstof forbrug
Pris
Kraft Støj
Kold starter Vibrationer
DIREKTE INJEKTION vs. INDIREKTE INJEKTION
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
DIREKTE INJEKTION
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
Sjaskende og Plaskende
DIREKTE INJEKTION
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
TYPER AF INJEKTIONS SYSTEMER
• Radial og in-line pumpe
• Injektions-pumpe
• Fælles Skinne
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
TYPER AF INJEKTIONS SYSTEMER
In-line pumpe
600...700 bar 1 000 bar på spidsen af injektoren
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
TYPER AF INJEKTION SYSTEMER
Radial pumpe
1 000 til 1 500 bar på spidsen af injektoren
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
INJEKTION SYSTEMER
Fordele
• Ingen højtryks brændstof linie
• Højere injektions pres
• Lavere brændstof forbrug
• Bedre omdrejning og kraft ved lav motor fart
Injektions Pumpe
2000 bar
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
Pressão máx. 1350 – 1500 bar
INJEKTIONS SYSTEMERFælles skinne
1 800 2 000 bar
Fordele
• Bedre injektions kontrol
• Reduktion af støj og vibration
• God brædstof forbrænding
• God omdrejning og kraft
• Reduktion af forurenende parametre
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
TILGANG I BENZIN MOTORERE
En benzin motor kan tilføre:
• En mix af luft og brændstof
• Luft, med brændstof bliver injekteret direkte in I cylinderen – Direkte Injektions motor
Source: Total
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
TURBOLADNING
Objektiv: forbedre kraften/vægten ratio
En kompressor forhøjere massefylden af luft før den kommer ind I cylinderen
Ulempe (relativ til atmosfæriske motore - “non-turbo”):
• Højere komplexitet og udgift
• højere fysisk og termisk belastning på motoren
Fordele:
• Højere omdrejninger og kraft
• Bedre brændstof forbrug
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
TURBOLADNING
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
TURBOLADNING
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
Variabel geometri
• Flere omdrejninger uanset fart
• Bedre brændstof forbrug
• Flere kræfter
TURBOLADNING
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
TURBOLADNING MELLEMKØLER
Objectiv: Forbedre kræfter/vægt ratio
Køler luften efter komprimering, før det indføres I cylinderene:
• Højere luftmasse indeni cylinderen
• Mere brændstof
• Flere omdrejninger
•Flere kræfter
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
FORURENINGS UDVIKLING OG KONTROLForbrænding I diesel motorer er karakteriseret ved en høj koncentration af dråber (Dårlig atomisering/fordampning af brændstof).
Hoved forurener:
• Partikel masse (PM)
• Ubundet kulbrinte, HC
• Kulilte, CO
• Nitrogen Oxider, NOx
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
FORURENINGS UDVIKLING OG KONTROLParameter kontrol:
• Udstødnings gas recirkulation, EGR
• Partikel filtre
• Catalytisk omformer
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
FORURENIGS UDVIKLING OG KONTROLParameter kontrol
Diesel:
• Udstødnings gas recirkulation, EGR (forebygger formeringen af NOx)
• Partikel filtre, aktive og passive (PM)
• Oxidering Katalytisk omformer (HC og CO)
• Selektive Katalytisk Reduktion, SCR (NOx indtil N2 og H2O)
Benzin:
• 3-vejs Katalytisk omformer
• Oxidations Katalysator (CO og HC indtil CO2 og H2O)
• Reduktions Katalysator (NO indtil N2 og O2)
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
Brændstof kvalitet, Diesel:
• Diesel er cetan afledt (C10H22)
• Cetan Numre: Indikere højere eller lavere kapasitet af brændstoffets
• selvantændelighed ( lavere forsinkelse af selvantændelighed)
• 15: lav selvantændelighed: isocetan
• 100: høj selvantændelighed: cetan
• Minimum cetan nummer krævet: 51
• Svovl indhold: mindre end 50 ppm Lav svovlholdigt brændstof
• Eliminere afgivelsen af svovldioxider (SO2)
• reducere PM afgivelsen
• Mindre end 10 pmm: Svovlfri brændstof (Fra 2009)
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
HC CO NOx PM
Diesel
Benzin
FORURENINGS UDVIKLING OG KONTROL
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
EUROPÆISKE ULEDNINGS STANDARDER
Standard År CO HC HC + NOx NOx PM
Euro 1 1992 2.72 - 0.97 - 0.14
Euro 2 - IDI 1996 1.00 - 0.70 - 0.08
Euro 2 - DI 1999 1.00 - 0.90 - 0.10
Euro 3 2001 0.64 - 0.56 0.50 0.05
Euro 4 2005 0.50 - 0.30 0.25 0.025
Diesel Passager Motorkøretøjer 2.5t (værdier i g/km)
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
ENERGI EFFEKTIVITET
OMDREJNING
Genereret Energi I en omdrejning af motoren, resultering af forbrændingen af brændstof [kg.m eller N.m].
1 kg.m=9.8 N.m
Jo højere omdrejninger, des mere frigivet effektiv energi til mortorfarten
KRAFT
Genereret Energi pr. Enhed af tid [W eller CV].
1kW = 1,36 CV
1 CV = 0,736 kW
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
ENERGI EFFEKTIVITET
Omdrejnings kurve
• Viser distibueringen af omdrejninger sammen med hele motorens fartegenskaber, ved fuld motor opladning (for fuld gas).
• Skal være så flad som mulig, da dette betyder god motor respons ved alle farter.
• RPM x N.m (eller kg.m)
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
ENERGI EFFEKTIVITET
Kraft kurve
• Viser dristibutionen af kraften sammen med hele motorens fartegenskaber, at ved fuld motoropladning (for fuld gas).
• RPM x kW (eller CV)
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
ENERGI EFFEKTIVITET
• CO2 afgivelse pr. liter: Benzin en smule lavere Diesel
• CO2 afgivelse pr. km: Diesel buger mindre brændstof... …afgiver mindre CO2
• Energi effektiviteten er en funktion af compressionen ratio
• Diesel motorer bruger variable brændstof til luft ratios
• Benzin motorer bruger en konstant tilførelse af luft ratio (støikiometisk: 14.7 til 1), uanset hvilken fart og opladning
• Diesel motorer har er drosselfri og luftindtaget til brandstof ratio ved idel fart kan gå helt ned til 100 til 1, og giver en bedre delvis brændstof effektivitet end benzin motore
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
ENERGY EFFICIENCY
Compression ratio
The
oret
ical
eng
ine
effic
ienc
y
Diesel engines
Petrol engines
resV
Vmax
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
ENERGI EFFEKTIVITET
Nyttigt arbejde
Ideal proces
Stoichiometric tab
Forbrændings tab
Fart variationer
Loss
es
Friktions tab
tab
87%
Benzin motor, midtbys kørsel
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
DIESEL vs. BENZIN
Diesel Benzin
Tilførsel Luft Luft og brændstof
ForbrændingSelvantændelig, pga. Det høje tryk og temperatur inden I cylinderen
Gnist antændelig
BrændstofMå fordampe hurtigt og være selvantændelig (højt cetan nummer)
Må være resistent for selvantændelighed(højt oktan nummer)
Højt tryk ratio Højest mulige (15 til 24)Begrænset for brandstof karaktaristika (9 til 12)
Effektivitet ~35% Mindre end 30%
Turbo opladningNår det er muligt.
Forbedre effektiviteten og forbedre forbrændingen
Ikke fælles, men er blevet en populær løsning
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
DIESEL vs. BENZIN
Diesel Benzin
Brændstof forbrug Lav Høj
Brændstof prisOftest lav, men det afhænger af skatten I landet
Høj
Vægt Tungere Lettere og mere kompakt
Start Næsten med det samme Med det samme
Vibration og støj Høj Lav
Motor fartBegrænset af karakteristikken af cyklusen og brændstoffet
Høj
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
BIL INDUSTRI – EN SPECIALITET
I 1976, Wolkswagen kom op med en opfindelse“GTI”, men de registrerede den ikke.
Næsten alle autofabrikanter brugte det!!
Men, i 1991, Wolkswagen kom med en opfindelse “TDI” og registrede det. Resultatet blev…
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
BIL INDUSTRIEN – EN SPECIALITETTDI – VAG Group TiD - Saab
JTD - Alfa, Fiat, Lancia D- 4D - Toyota
d - BMW D5- Volvo
CRD - Chrysler, Jeep HDI - Peugeot, Citroën
TDdi - Ford Di-D – Mitsubishi
TDCi - Ford dTi - Renault
CDTi - Honda dCi - Renault
CRDi - Hyundai CDT – Rover
DvTdi – Mazda DTI – Opel
DiTD – Mazda
CDI – Mercedes
DDTi – Nissan
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
Resume
Fordele ved Diesel motorer:
• Bedre energi effektivitet: Bruger mindre brændstof/energi (Arbejder ved højere kompressions ratio)
Fordele ved Benzin motorer:
• Bedre kold starter
• Mindre støj og vibration
• Mere elastisk (højere motorfart)
• Lettere
• Mere kraft i den samme str. motor
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
Resume
Investeringer i Diesel motore/teknologi medfører en:
• Forbedret atomisation af brændstoffet (højere injektions tryk)
• Forbedret flowet inden i cylinderen
• optimeret injektionen for at reducere støj og vibration
• maximeret kraft og omdrejninger uden at ofre brædsstof forbruget (optimere turboladningen)
• optimeret brændstof injektionen og reducere brændstof forbruget (e.g.: injektion teknologien)
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
Olie virksomheder arbejder på:
• Forbedre cetan nummeret
• Mindske indholdet af svovl
Resume
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
Tak til Prof. Tiago Farias
Technical University of Lisbon
ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER
www.transportlearning.net
Tak for din opmærksomhed!