Vi slänger in lite diverse om kompression och MBT.
Detta är snott ur inlägg skrivit av Johan Edlund som är...typ Gud på motorer.
Kan rekommendera hans kompendium om turbomotorer
(pdf):
http://hem.bredband.net/b132378/---------------------------------------------
Kompressionstrycket är beroende på faktorer som kompressionsförhållande, fyllnadsgrad och läckage. Motorns temperatur påverkar förutom läckage även värmebortförelse från luften vilket sänker dess tryck.
Vid idealiska förhållanden så är kompressionstrycket helt beroende på:
T2 = T1*(V1/V2)*(Cp/Cv)
där
T1 = tryck innan kompression
T2 = tryck efter kompression
V1/V2 = kompressionsförhållandet
Cp/Cv = förhållande för specifik värme
Cp/Cv är för luft normalt 1,4 men man kan också använda en polytropexponent, denna tar hänsyn till värmebortförelse. Polytropexponenten kan sättas till exempelvis 1,3.
Har vi exempelvis 1 bar vid kompressionens början med ett förhållande på ex. 10:1 så ökar trycket till
1*10^1,4 = 25,1 bar
antar vi viss värmebortförelse så kanske trycket blir
1*10^1,3 = 20,0 bar
Har vi lägre fyllnadsgrad, exempelvis genom stängt spjäll så blir trycket kanske bara:
0,5*10^1,3 = 10,0 bar
Skillnader i tryck mellan olika cylindrar beror på läckage, normalt har man dock alltid ett visst läckage. Vid låga varvtal är dessutom läckaget högre, så hur fort man kan dra runt motorn påverkar också.
Som bekant så har en ottomotor bäst verkningsgrad vid full last, eller nära full last då den inte har några stora pumpförluster som vid delgas. Detta innebär att vid körning i konstant hastighet i 50-110 km/h, vilket tar mycket lite effekt, så vill man helst ha en liten svag motor. Denna lilla motor innebär ju dock vissa problem med accelerationen. En otto motor erbjuder en verkningsgrad på över 30% men i medel så används bara ungefär hälften på grund av att motorn går på dellast största delen av tiden. Här man man i regel fått göra stora kompromisser och det är detta som gör bränsleförbrukningen så mycket lägre på en motor med variabel kompression.
Då enbart lite effekt krävs på delgas så stänger man av kompressorn och motorn arbetar som en liten sugmotor på 1,6 liter med ett mycket högt kompressionsförhållande. Det höga kompressionsförhållandet innebär tillsammans med den låga effekten som sugmotor att lasten blir hög vilket ger en en hög verkningsgrad.
När mera effekt krävs vid tex acceleration så sänks kompressionsföhållandet och kompressorn startar och vi kan få mera effekt. Detta utan att få problem med knackning vilket skulle innebära en uppfetning av bränslet och en sänkning av tändningen vilket både påverkar verkningsgraden negativt och ger problem med höga avgastemperaturer.
Det är en kompromiss mellan dessa saker jag nämnt som tidigare har fått bestämma tex laddtryck och kompressionsförhållande, variabel kompression erbjuder också att man kan köra med ännu högre laddtryck utan att man blir lidande av problemet med skillnaderna i förbränningstryck det skulle innebära.
Mappningen av en variabel kompressions motor blir mycket avancerad och datorkraften i styrsystemet är en av anledningarna att man kom igång såpass sent med denna motor som man gjorde med tanke på att Per Gillbrand kom på konceptet redan på 80-talet.
Naturligtvis skulle en turbo vara att föredra istället för en mekaniskt driven kompressor men den senare innebär en förenklad styrning.
En överladdad motor med variabel kompression skulle också kunna vara en utmärkt utgångspunkt för en HCCI motor, detta är i princip en motor som är en blandning av en diesel och bensinmotor med att den sprutar in bränslet som en diesel och tänder med kompressionen som en diesel. Genom att styra kompressionen och laddtrycket kan man sedan styra tändningen av bränslet som sker likt en motor som knackar.
Naturligtvis är inte detta enda bränslebesparande koncept man har tittat på. Man kan också tex återleda avgaser och gå på en snålare blandning utan att gå ifrån lambda 1. Ett problem för ottomotorerna är dock knackning då man återleder avgaser. Att ta en titt på dieslarnas EGR kylare kanske inte är helt fel.
Ett annat idé till att lösa problemen med den låga verkningsgraden på dellast är att använda en motor med större expansion i förhållande till kompression, man kan tex (miller cykeln) låta en separat kompressor komprimera luften i cylindern och variera detta tryck om nödvändigt till ett konstant slag (expansion).
Man har också provat att ställa om ventiltiderna så att man kan minska pumpförlusterna, framförallt så är väl BMW:s motorer där man har ersatt gasspjäll helt mest känt. Om man tex vid delgas gör små ventillyft istället och stänger ventilen tidigare under insugningsfasen så skulle detta kunna ge en förbättring av bränsleförbrukningen, tex så gav BMW:s system en förbättring på 5%
Dessa siffror om förbättringar kanske låter blygsamma om man jämför med vad vissa marknadsförare av "snake" produkter lovar men tyvärr är detta den hårda verkligheten.
Knackning inträffar alltid efter att gnistan tänt blandningen. Det finns dock något som kallas surface ignition och delas in i pre ignition and post ignition vilket är då blandningen tänds av en hot spot i förbränningsrummet.
Det är dock knackningar man kan motverka genom att backa förtändningen.
En motor får högsta vridmomentet när man har en viss förtändning (tändning för MBT), denna inställning ger då upphov till de högsta förbränningstrycken som matchar kolvens rörelse. Då motorn ofta är begränsad av knackning så får man flytta tändningen närmare övre dödläge (minska förtändningen), detta sänker förbränningstrycket och endgaserna blir mindre benägna att detonera. Tyvärr leder också detta till lägre vridmoment och högre avgastemperatur.
Notera att en bra motor kräver ganska lite förtändning medans en dålig motor kan kräva en hel del förtändning för att fungera. Detta beror på hur snabbt förbränningarna kan ske i motorn. Rent generellt kan det dock tilläggas att ex. höga laddtryck, långa flamvägar och höga varvtal är saker som gör att man måste ha ganska mycket förtändning för att nå MBT.
---------------------------------------
Dog alla nu???
/Göran
