Framtida Bränslen för DISI-motorer

Projektet syftar till att undersöka biobränslens och andra bränsleblandningars effekter på förbränningen i en DISI- (Direct Injection Spark Ignition) motor. Experiment kommer att utföras för att karaktärisera hur effektivitet, utsläpp, tändningsfördröjning, magergräns och knack-begränsningar förändras med syrehalten i bränsleblandningen och skillnaderna mellan olika biobränslen. Detta för att utvärdera potentialen för en utökad användning av biobränslen vid transporter som utförs med fordon som drivs av DISI-motorer.

Inledning och motivering:
Biobränslen antas vara en av de huvudsakliga lösningarna på problemet med de ökade utsläppen av växthusgaser och utarmningen av fossila bränsleresurser.

Forskning kring biobränslen, t.ex. etanol och metanol, har bedrivits under de senaste årtiondena, men i takt med att alltfler alternativ introduceras behövs det ytterligare forskningsinsatser för att avgöra vilken typ av biobränsle som har störst potential att ersätta de konventionella bränslena.

Biobränslen visar flera fördelar jämfört med bensin, t.ex. större motstånd mot knack, d.v.s. högre oktantal, och mindre utsläpp. Ett av de huvudsakliga problemen med biobränslen är dock att energiinnehållet i dessa är lägre än det i bensin, därför leder de ändå till en högre bränslekonsumtion.

Biobränslen har stora potentialer, men för att en fullständig implementering ska stödjas av marknaden, och inte bara av lagstiftning, så måste biobränslenas fördelar utnyttjas bättre för att uppväga det negativa med att använda ett bränsle med lägre energiinnehåll.

I syfte att få förståelse för hur ett biobränsle uppför sig i en DISI-motor så kommer effekterna av den ökade andelen syre, liksom andra mer bränslespecifika egenskaper, bl.a. knack-motstånd, magergränser och tändningsinställningar att undersökas.

Forskningsupplägg:
Projektet kommer att utföras genom experiment utförda på en 4-cylinders DISI-motor från Volvo Personvagnar. Genom analys av olika motoreffekter, bl.a. cylindertryck, avgastemperatur, tändningsökning och avgassammansättning, när olika bränslen används kan effekten av bränslenas skilda egenskaper för motorns prestanda avgöras.

Målsättning:
Att utvärdera potentialen hos olika typer av biobränslen baserat på motorns prestanda i en DISI-motor. Att utreda hur knackmotstånd, magerbegränsningar och tändningsfördröjning förändras med syreinnehållet och andra bränslespecifika fysiokemiska egenskaper.

Forskningsaktiviteter under 2017:
• Avgöra effekten av binära (biobränsle/bensin) och trinära (bioetanol/biobränsle/bensin) blandningar på motorns prestanda och utsläpp utan att förändringar av maskinvaran gjorts.
• Undersökning av syrehaltens effekt jämfört med andra bränsleegenskaper på förbränning och tändningsfördröjning.

Tack till:
Denna forskning stöds av Svenska Energimyndigheten och Volvo Personvagnar.

Tara Larsson
taral@kth.se

Till sidans topp