Diesel Tuning Module Teknikk

Transkript

1 HVORDAN VIRKER DEN? Diesel Tuning Module Teknikk Vi må gå tilbake til grunnleggende teori om dieselmotorer for å forklare hvordan ProDieselChip fungerer. Hovedforskjellen mellom diesel og bensinmotorer er hvordan drivstoff og luft føres inn i sylinderen og hvordan blandingen antennes. I en konvensjonell bensinmotor, blir drivstoffet blandet med den innkommende luften i manifolden før den føres inn i sylinderen. Blandingen antennes deretter av en tennplugg. Under alle belastningsområder unntagen ved full gass styres luftmengden av gasspejeldet. Sylinderen vil derfor alltid få en ufullstendig fylling. I dieselmotoren, som ikke har gasspjeld trekkes maksimalt med luft inn i sylinderen under alle forhold. Luften komprimeres (vanligvis 20:1), luften blir svært varm i denne fasen opptil 750 C (1 382 F). Når stempelet nærmer seg slutten av komprimeringsslaget, sprøytes drivstoff direkte inn i forbrenningskammeret under svært høyt trykk, i form av en finfordelt spray. Temperaturen i luften er pga kompresjonen høy nok til å antenne dieselen som har blandet seg med luften. Blandingen brenner og gir energien som driver stempelet nedover. I en bensinmotor må vi alltid tilføre ekstra energi for å starte forbrenning. Dette er det tennpluggen som står for. I en bensinmotor er ikke bare drivstoff, men også luft regulert for å sikre at lambdaverdien alltid er 1. Det betyr at all luft og alt drivstoff er forbent. Hvis vi ikke regulerer mengden luft i en bensinmotor, vil luftoverskuddet gjøre at blandingen ikke antenner. Dette forklarer også hvorfor en dieselmotor bruker mindre drivstoff. Fordi lufttilgangen ikke er begrenset av et gasspjeld, vil luftmengden bli større og kompresjonen høyere. Dette gir som nevnt høyere temperatur i sylinderen. Det er den høye temperaturen som antenner drivstoffet i en dieselmotor. Såkalt selvantenning. Med en bensinmotor vil du pga gasspjeldet få en redusert kompresjon og effekt. Kun mengden diesel bestemmer effekten på en dieselmotor. Det vil alltid være luftoverskudd i en dieselmotor. Avhengig av motortype og produsent, dreier det seg om fra 20-50% luftoverskudd. Ved å tilføre ekstra drivstoff vil effektøkningen i forhold til mengden ekstra drivstoff nesten 1 til 1. Ved å tilføre ekstra drivstoff økes altså effekten. Motorfabrikantene gjør ikke dette, dette for å garantere utslippsnivåene under alle forhold og himmelstrøk. Biler brukt i europa som ikke opererer under meget varme forhold (over 40 grader) og som bruker diesel med høy kvalitet. Derfor kan vi ved å tilføre ekstra drivstoff øke effekten uten at det går ut over utslippene.

2 COMMON RAIL (CR) I 1997 begynte Bosch å serieprodusere Common Railsystemer (trykkakkumulatorinnsprøytning) Trykket var opp til 1350 bar. Nye høytrykkspumper og bedre styringssystemer gjør at moderne Common Rail systemer stadig får lavere utslipp, går roligere og får stadig høyere effekt. I Common Rail systemet leverer en høytrykkspumpe drivstoff under høyt trykk til railen. Drivstoff sprøytes inn i forbrenningrommet i nøyaktig mengde. Injektorenes magnetventiler sørger for nøyaktig styring av injektoreren. Common Rail er det eneste innsprøytningssystemet hvor drivstofftrykk er uavhengig av turtall og tenningsrekkefølgen. Drivstofftrykket justeres av styresentralen mellom 250 og 1350 bar (nyere systemer opp til 2000 bar). Trykket i systemet måles av en trykksensor montert på railen. Trykket står alltid helt inn i injektoren. Injektoren er hydraulisk styrt via magnetventilen som er montert på injektoren. Injektoren skal levere mengder mellom 1-2 kubikk milimeter/minere enn 200 microsekunder og fullastmengder over 40 kubikk milimeter. Men dette betyr ikke at Common Rail teknologien kan utvikles lenger. Faktisk har Bosch nå utviklet en piezoaktivert elektronisk Common Rail system som vil oppnå mye høyere hastigheter enn magnetventilene i de tidlige generasjonene Common Rail systemer. Denne innoative teknologien vil åpne opp nye muligheter, som utgjør en stor forskjell i mulighetene for å kunne møte den stadig mer krevende forurensningskravene i fremtiden. Hvis vi ønsker å sprøyte inn mer diesel kan vi gjøre dette på to måter; en er å holde injektoren åpen en lengre periode, den andre er å sprøyte inn drivstoffet under høyere trykk. ProDieselChip enheten får systemet til å sprøyte inn diesel med høyere trykk.

3 HVORFOR BARE TURBODIESELMOTORER? Turbodieselmotorer har et stort overskudd av luft forårsaket av turboen. Dieselmotorer uten turbo, har bare ca 8% margin før den møter røykgrensen (svart røyk). Hvis sprøyter inn med diesel mer enn denne 8% marginen tillater vil vi øke mengden svart røyk. Den eneste løsningen er å endre motoren mekansk ved å endre på, kamaksel, ventiler, eller montere en turbo, Noe som ikke vil være særlig lønnsomt. HVORFOR VIL IKKE DETTE HA NEGATIV INNVIRKNING PÅ MOTORENS LEVETID? Motor produsenter utvikler alltid en ny motor ut i fra 3 grunnleggende egenskaper. Utslippsnivåer, levetid og drivstoff- forbruk. Disse tre verdier er alltid viktigst. Når man øker effekten med 8-10% vil dette ikke påvirke motorens levetid, fordi en motorer er produsert med en sikkerhetsmargin på ca 50%. Hvor mye ekstra slitasje en slik effektøkning gir, er generelt ikke målbart. HVORFOR UTSLIPPET IKKE PÅVIRKES NEGATIVT? Ved måling av avgassen til en dieselmotor, finner vi sju forskjellige gasser CO2, CO, HC, NOx, S O2, O2, C (røyk) og H2O (vann). Med en ProDieselChip montert på en Common Rail motor vil diselen sprøytes inn i en kortere tid, men under høyere trykk og dette vil resultere i en kortere forbrenningstid. Reduseres tiden forbrenning varer, vil start- og gjennomsnittlig forbrenningstemperatur stige. Dette vil gjøre at mer av nitrogenet binder seg med oksygenet og dette igjen gir et høyere NOx utslipp. Samtidig vil motoren pga høyere effektivitet slippe ut mindre av CO, CO2, HC, S O2 og C. NOx-nivåer kan bare måles i et laboratoriemiljø og vil derfor ikke påvirke en evt røyktest ved en periodisk kjøretøykontroll. Tilføres for mye ekstra diesel, vil utslippet av røyk/partikler øke.

4 HVA BETYR EFFEKT OG DREIEMOMENT? Begrepet effekt, eller hestekrefter ble skapt av James Watt, som oppfant nye typer dampmaskinen i det attende århundre. Watt fant at en hest kunne gjøre en viss mengde arbeid per sekund, så da han skulle selge sin dampmaskin, sammenlignet han den kraften motoren kunne produsere med hvor mye arbeid en hest kunne gjøre. Derfor kunne en seks hestekrefters motor erstatte seks hester. Når effekten oppgis sies det ikke hvor det er målt. Er det målt direkte på motor, girkasse eller ute på hjulene. En normal bil taper mellom 15 og 20% gjennom drivverket. Måler du 100 hk på motoren er det kanskje bare 80 hk ute på hjulene. Om Kw og Hk: Kw er den egentlige betegnelsen på effekt. Grunnen til at man har bruk hk er fordi at før i tiden brukte man hester for å pumpe opp vann fra gruver. En hest greide å løfte opp ca. 73,5 kg vann 1 m på et sek. Av formelen for arbeid: Arbeid (Nm) = Kraft (N) ganger (M). Her ser man at arbeidet hesten utfører er 735 Nm. Men hvor kommer tiden inn i bildet? Av formelen for EFFEKT: effekt (W)= arbeid/tid. så 735 Nm/1 s er da 735 W, eller Kw. En hest er altså 735 W. Dreiemoment: Nm er ikke en annen ting ved motorer enn effekten, det er bare en del av den faktiske effekten. Av formelen Arbeid= Kraft*arm (se over) så er momentet Nm. Hvis en bilmotor har 200 Nm så er det en betegnelse på hvor stort arbeid motoren utfører på EN runde. Hvis man ser på omdreininger per sekund, så deler man dette på tiden og da får man effekten (hk/kw). Det er altså ikke momentet som gjør en motor sterk, det er effekten. Men på dieselmotorer har man jo høyt moment? Gjør ikke dette motoren sterk? Den gjør bilen sterk av en grunn: Jo høyere Moment, desto færre omdreininger må motoren gjøre for å få sine 200 hk. Så en diesel motor har maks effekt tidligere på registeret pga. høyt moment. Det er dette som gjør dieselelen sterk. Hestene kommer nesten med en gang man trår gassen i bunn, mens på en bensinmotor må man vente til den kommer opp på 5000 rpm, eller noe rundt der før man har maks hk. Dette gjør bensinen "svakere" enn dieselen. Det finnes en formel for utregning av HK og Nm, som viser at det er sammenheng: det er: (Dreiemoment*Nm)/7120 =HK (tallet 7120 er en konstant. Det som er spesielt med det tallet er at da er alltid Momentet det samme som effekten, uansett! En motors maks dreiemoment sier vi er på 2500 rpm (bare eksempel), og da utvikler den 350 Nm. Nå setter vi inn i formelen: (350*1,6375)*2500/5252 og vi får da ca. 123 hk som maks effekt. Det er dette en dynamobenk gjør, den finner maks moment, og så regner dataen ut effekten. Dette skjer ved at det er en lastecelle som bremser ned motoren (finnes også andre måter). En bil som har 300 Nm så vil motoren stoppe, eller ikke orke mer, når man bremser den med en 1m lang arm med 30 kg=300nm. Resten er et regnestykke.

5 Etter 2500 rpm synker momentet saktere, men samtidig øker turtallet pr sek, momentet synker ikke nok til at effekten synker, så da får vi en økning på effekten og nå begynner hestene å komme. Nå drar motoren på, og man merker suget. Mange tror at Nm og HK er to vidt forskjellige ting, at Nm sier hvor sterk motoren er og HK hvor rask den er. En dieselmotor med 250 hk er jo ikke treigere enn en bensinmotor på 250 hk Til slutt vil momentet synke så mye (repeterer litt: Arbeidet per omdreining) at antallet runder ikke klarer å kompensere med at momentet synker, og da synker effektkurven, og når dette begynner å skje har vi nådd effekttoppen HVORDAN OPPNÅS ET CA 15% LAVERE DRIVSTOFFORBRUK? Som tidligere forklart gir ProDieselChip et høyere dreiemoment. Dette gjør motoren mer fleksibel og sterkere i store deler av turtallsområdet. Dette gjør at sjåføren ikke behøver å gire ned så tidlig ved belastning. Dette fordi motoren er sterkere ved lave turtall. Den har effekt til overs. Trekker du en tilhenger vil du merke at du slipper å gire ned så ofte. Er du opptatt av akselrasjon og makshastighet vil økningen også være veldig merkbar. Skal du oppnå forbruksreduksjonen må du ikke ta ut den ekstra effekten, men kjører på samme måte som før tuningboksen ble montert. Gjør du dette vil du raskt spare inn investeringen.