WWW.DIESELCLUBSWEDEN.SE


Aktuellt datum och tid: 22 november 2017, 18:38

Alla tidsangivelser är UTC + 1 timme [ Sommartid ]




Ny tråd Svara på tråd  [ 1 inlägg ] 
Författare Meddelande
InläggPostat: 7 januari 2007, 17:34 
Dieselmotorns avgaser.
När det gäller föroreningar från dieselmotorn bör man skilja mellan partikelutsläpp och gasutsläpp.
Partikelutsläppen , i dagligt tal sot, består av kolpartiklar. De icke önskvärda gaserna som förekommer i nämnvärd omfattning i avgaserna är kolväte (HC), kväveoxid (NOx) och koloxid (CO).
Den dominerade delen av avgaserna består av koldioxid (CO²) och vatten.

För att minimera dom olika avgasutsläppen, så använder dom moderna bilarna, t ex katalysator, EGR-ventil och turbo.

Katalysatorn reducerar utsläppen av koloxid(CO) med 90%, kolväten(HC) med 50-80% och partikelutsläppen med ca 30%, medan EGR-systemet reducerar utsläppen av kväveoxider(NOx).

Katalysatorn är en oxidationskatalysator (2-vägskatalysator) som reducerar utsläppen av CO och HC, men kan inte påverka utsläppen av NOx. Anledningen är att en dieselmotor alltid arbetar med luftöverskott i cylindrarna, d v s oavsett gaspådrag tillförs alltid samma luftmängd. Följaktligen kan inte en dieselmotor arbeta vid λ=1 vilket krävs för att en 3-vägskatalysator skall fungera.
NOx-utsläppen reduceras istället med ett noggrant avstämt EGR-system.

Vad är en katalysator:
En katalysator kallas egentligen ett ämne som har förmåga att starta och påskynda en kemisk reaktion utan att själv undergå någon förändring.

-Oxidationskatalysator, kallas en katalysator som används med λ>1 (mager blandning eller med ett överflöd av luft vid diesel).
Överskottet av syre möjliggör att kemiskt ändra CO och HC å ena sidan till CO² och å andra sidan till vattenånga (H2O).

Man utnyttjar ”luftöverskott hos dieselmotorn” som kemisk reaktor, ihop med ädla metaller.

Vid diesel är dessa ädla metaller platina (Pt) och mera sällan palladium (Pd) medan man vid bensin använder en blandning av platina och rhodium (Rh).

Turbo är även en avgasrenare
Motmedlet mot sot är syreöverskott och rätt förbrännings-
temperatur. En av de många fördelarna med turbo är att överladdningen ger det önskade luftöverskottet i högre grad än man uppnår med en sugmotor.

Ett speciellt förhållande uppstår vid acceleration från lågvarv på grund av att det dröjer något innan turboaggregatet kommer upp i varv.
Biltillverkarna har löst det problemet genom att låta det för ögonblicket aktuella trycket på insugningssidan begränsa bränsletillförseln, så att bränslemängden vid insprutningen aldrig överstiger tillgången på syre,

På så sätt håller turbon ner partikelutsläppen.
För om syretillförseln är för dålig och/eller temperaturen för låg kommer kolpartiklar att finnas kvar i fast form och komma ut med avgaserna som svart rök.

En lista på ämnen i avgaserna

Vatten (H²O) Vid all förbränning bildas vatten.

Koldioxid (CO²) Koldioxid är i sig inte farligt men anses vara en av huvudorsakerna till växthyseffekten. Koldioxid absorberas av världshaven och naturen i övrigt, men genom att fossila bränslen används tillförs mer koldioxid än vad som ingår i det normala kretsloppet. Mängden koldioxid är i direkt proportion till bränsleförbrukningen. En bränsle- snål maskin med en bränslesparande förare minskar koldioxidutsläppt

Koloxid (CO) Att koloxid, även kallat kolmonoxid, är giftigt är välkänt. Detta är ett osynligt och luktfritt ämne. Symtomen på koloxidförgiftning är huvudvärk, kräkning och yrsel. Koloxid bildas när förbränningen inte är fullständig. Genom effektiva förbränningsrum minskas därför koloxiden. Även en katalysator reducerar koloxidmängden.

Kolväten (HC) Illaluktande, irriterar ögon, näsa och hals. Bidrar till ökad cancerrisk En del av föroreningarna kallas för PAH och är starkt cancer- framkallande. Kolväten reduceras effektivt med en katalysator.

Kväveoxider(NOx) Försurar naturen och skadar lungor och slemhinnor. Anses som mycket giftig. En hög förbränningstemperatur ger mer kväveoxider. CO och NOx är delvis i motsatsförhållande mot varandra. Om man strävar efter att sänka CO kommer Nox att öka och tvärtom. Det finns dock en brytpunkt där båda värdena tillsammans är som lägst och det är denna punkt man eftersträvar. För att få ner båda värdena samtidigt finns inga genvägar, annat än ren motorutveckling. Exempel på eventuella lösningar är återcirkulation av avgaser (EGR-ventil) och insprutning av UREA (konstgjord grisurin). Även Intercooler på turbomotorer bidrar till lägr förbränningstemperatur.

Partiklar (PT) Partiklar består av sot, oförbränt bränsle, oljerestrer, svavelpartiklar och ett flertal andra ämnen. Vetskapen har ännu inte lyckats utröna alla skadeverkningar men är dock överens om att de är farliga. Påverkas till stor del av vad bränslet innehåller och vilket skick motorn är i. Turbo är ett mycket bra sätt att få ner partiklarna. När kraven skärps blir problemet att få turbon att accelerera tillräckligt snabbt. Lösningen på detta är Wastegate ventil eller turbo med variabel geometri.

Varför ryker eländet då?

Onormalt kraftig dieselrök orsakas alltid av ofullständig förbränning.

Ofullständig förbränning kan bero på motorns kondition, bränslet eller insprutningsutrustningen. Även körsättet och trafikförhållandena har betydelse. I stadstrafik accelerar man ofta och detta medför stora avgasmängder per tidsenhet.

Onormalt kraftig dieselrök efter kallstart kan bero på att kallstartanordningen är felaktig.

I allmänhet kan det vara svårt att urskilja vilken färg det är på avgasröken eftersom avgaserna går igenom en tvåvägs oxidationskatalysator.

Vid körning på hög höjd kan det ryka mer än normalt. Detta behöver inte tyda på något fel, utan beror på den lägre syrehalten på hög höjd.

Svart rök
Orsakas av för mycket bränsle eller för lite luft. Sothalten i avgaserna blir då markant.

- För stor insprutningsmängd
- Fel insprutningstidpunkt (för tidig)
- Smutsigt luftfilter, för lite luft tillförs.
- Slitna insprutningsventiler
- Fel bränsle
- Stort motryck i avgassystemet (igensatt)


Blå rök
Orsakas av ofullständig förbränning. Består av kondenserade bränslepartiklar. Kan även orsakas av olja (hög oljeförbrukning).

- För sen insprutningstidpunkt
- Defekta insprutningsventiler
- Hög oljeförbrukning
- Fel bränsle
- Oljeläckage från turboaggregatet.

Vit rök
Uppstår främst vid kallstart. Består av kondenserade bränslepartiklar. Bränslet har längre tid på sig att kondensera än vad som är fallet vid blå rök.
Kan även orsakas av vattenläckage in i avgassystemet eller cylinderhuvud.

-Förvärmningssystemet (glödstift) ur funktion
- Lågt kompressionstryck
- Låg driftstemperatur
- Defekta insprutningsventiler
- För sen insprutningstidpunkt
- Vattenläckage
- Kallstartanordningen ur funktion.
- Läckage av tätning i turbo på avgassidan. Oljan som läcker förbi förbränns inte utan förgasas. Kollas genom att lukta på den vita röken




EGR-VENTIL

För att minska utsläppen av främst kväveoxider (NOx) är dieselmotorerna utrustade med ett EGR-system som återcirkulerar en del av avgaserna vid vissa körförhållanden.
När EGR- systemet skall aktiveras, och hur mycket avgaser som skall återledas beräknas av insprutningsstyrenheten med hänsyn tagen till motorns varvtal, insprutad bränslemängd, insugen luftvolym, motortemperatur och det omgivande atmosfärstrycket.
Normalt är EGR-systemet endast aktiverat vid dellast och normal motortemperatur.

Det finns två olika EGR-system.
Ett som styrs med vacuum från insugningsröret via en magnetventil.
Det andra systemet styrs, där EGR-ventilen är en elmotor, elektriskt av insprutningsstyrenheten.

Vacuumstyrt EGR-system
Återcirkulationen av avgaser sker genom att magnetventilen styr öppningen av EGR-ventilen och därmed den mängd avgaser som kan passera från avgasgrenröret till insugningsröret.

Magnetventilen för EGR, styrs av en signal (RCO) från insprutningens styrenhet.
RCO-signalen reglerar magnetventilens öppning och därmed mängden återledda avgaser.

Elektriskt styrd EGR-ventil
Samma som den vacuumstyrda EGR-ventilen, sker återcirkulationen av en viss mängd avgaser som kan passera från avgasgrenröret till insugningsröret. Men i detta system så styrs EGR-ventilen elektriskt.

EGR-ventilen styrs ut av en RCO-signal från insprutningens styrenhet.
RCO-signalen modulerar ventilens öppnande och därmed mängden avgaser som återförs till insugningsröret.
Dess exakta läge kontrolleras av en inbyggd potentiometer.
Styrenheten utför ständig testning för att veta läget på EGR-ventilens spjäll. EGR-ventilen är placerad i insugningsröret.

EGR kylare

På nyare bilmodeller 2000-> så börjar dessa bli vanliga.
Bild
1: Rakt insugsspjäll
2: Vakuumdosa som reglerar spjället
3: Kanaler för avgasers kylning
4: Central kanal utan kylning för snabb uppvärmning
Från kylaren som vanligtvis sitter på motorblocket så går sedan ett rör upp till precis efter spjället eller till insuget.

Ett kylelement för de återförda avgaserna ihopkopplat med EGR-ventilen. Den minskade temperaturen på de återförda avgaserna medför att deras mängd ökar. För samma volym blir den tillåtna gasmängden större varvid NOx-utsläppen reduceras ytterligare.

Detta ökar mängden avgaser och förbättrar därmed minskningen av kväveoxider (NOx). Ett By-pass spjäll gör det möjligt att styra avgaserna genom kylaren eller förbi kylaren direkt till insugningen.

Under motorns upppvärmningsfas (kylvätsketemperaturen under ca 70° C) kyls inte de återförda avgaserna. Avgasernas höga temperatur påskyndar nämligen uppvärmningen av motorn, vilket bidrar till att minska utsläppen vid kall motor.

By-pass spjället styrs av en magnetventil som styrs ut av motorstyrenheten. När magnetventilen är aktiverad är spjället stängd och styr avgaserna genom kylaren.

Luftspjäll
Är liksom egr kylare också en nymodighet på moderna dieslar.
Bild
På insugningssidan sitter ett luftspjäll med en vacuumdosa som styrs ut av motorstyrenheten med hjälp av en magnetventil. Luftspjällets uppgift är att strypa lufttillförseln så att motorn stannar tvärt när man stänger motorn.

När tändningen slås ifrån styrs magnetventilen för spjällstyrning av styrenheten. Vacuumklockan sätts i förbindelse med bromsservokretsen och luftspjället stänger.

På vissa motorer (bla. VAG, renault, volvo) hjälper spjällhuset även till EGR-systemet med avgasåterföring, genom att stänga delvis så främjar man återföringen av avgaser till EGR-ventilen.

På TDI bla AFN, ( och AUH och 1Z?) så sitter egr ventilen i själva spjällhuset. (sed bakifrån)
Bild
På en ny bil så fungerar systemet bra, dock på VAG så kan detta systemet dra in en hel del sot och på bilar 12.000mil+ så kan det se ut så här...
Bild
Vilket begränsar effekten högst avsevärt från mellanregister och uppåt.
Kombinationen med sot och olja från motorventilation kan sätta igen denna ventil och insuget rejält med tiden.

Äger man en VAG bil med några år på nacken är ett tips att man tar en dag och plockar isär detta samt intagsröret till luftboxen som ofta har ett förfilter (snowscreen) som inte många vet om finns. Inget av detta kollas på en fullservice.


Luftpump
Eftersom en dieselmotor jobbar med luftöverskott, så kan den inte försörja vissa komponenter som styrs av vakuum som t ex EGR-ventil, bromsservo, den förhöjda tomgången som styrs av en magnetventil etc.

Därför har dieselmotorer en anordning som producerar vakuum, en luftpump, som förser dessa komponenter med vakuum.
Drivs ofta av kamaxeln på kortsidan av toppen.

Kompromissen mellan kväveoxider och kolväten.

Fördröjd insprutning minskar emissionerna av kväveoxider (NOx), men en alltför fördröjd insprutning ökar emissionerna av kolväten (HC). Som exempel kan en förskjutning av insprutningen på en vevaxelgrad öka emissionerna av NOx eller HC med 15%. Det gäller därför att ställa in insprutningens början mycket exakt. Det krävs därför kontroll och reglering av insprutningens början på elektronisk väg.

NOxär symbolen för kväveoxider. Detta är miljöförstörande ämnen som bildas i förbränningskamrarna vid höga temperaturer.
HC är symbolen för kolväten. Detta är miljöförstörande ämnen som härör från ofullständig förbränning av drivmedel.
Dessa är följden av en otillräcklig finfördelning av dieselbränsle på insprutarens utgång, vilket medför en ofullständig förbränning av bränsle som sprutas in i form av små droppar.
Common Rail som system åstadkommer en finfördelning genom en kraftig ökning av insprutningstrycket och är mer exakt än konventionell pumpteknik.

Partikelfilter
Nya motorer är ofta försedda med ett system kallat cDPF (catalyst Diesel Particulate Filter).
Enheten fungerar dels som partikelfilter och dels som oxidationskatalysator. Det betyder att utsläppen av partiklar såväl som HC och CO reduceras.
Partikelfiltret är uppbyggt av porös kiselkarbid belagd med en washcoat (ytförstorare). Washcoaten är i sin tur är belagd med ett skikt ädelmetall. Ädelmetallen fungerar som katalysator och oxiderar CO och HC till CO2 och vatten.
Partikelfilterdelen fungerar genom att avgaserna tvingas genom filtrets porösa väggar varvid partiklarna fastnar väggarna.
Ett nytt filter fångar ca 70% av partiklarna och ett "något" brukat mer än 95% av partiklarna.
Renbränning av filtret sker utan några tillsatser.
Partikelfiltren har i regel inget bytesintervall.

På Renault språk så kallar dom filtret för FAP.
och är separerad från själva katalysatorn på avgasröret. (2002 -> De kan ha ändrat detta nu)
Partikelfiltret (FAP) består av en enda enhet som är gjord av speciella keramiska material.
Formen kan jämföras med formen på en vanlig katalysator. Men i partikelfiltret är dock hälften av rören blockerade. Mellan varje rör är materialet poröst så att avgaserna kan passera igenom det.
Tack vare denna utformning, går avgaserna genom filterelementet och partiklarna stannar kvar i de blockerade rören.
När partiklarna lagras i filtret, minskas effektiviteten och ökar mottrycket på avgassystemet. Därför måste filtret regenereras. Då förbränns de samlade partiklarna och rätt prestanda och effektivitet kan bibehållas.

Bild

Regenereringen av filtret
Insprutningens styrenhet använder olika givare (tryck- och temperaturgivare) som sitter framför och bakom filtret för att mäta hur igentäppt partikelfiltret är.
När en viss tröskelnivå har nåtts, aktiveras regenereringsprocessen.
För att filtret ska kunna regenereras, måste avgastemperaturen vara tillräckligt hög.
Över en viss temperatur sönderdelas nämligen partiklarna när de kommer i kontakt med det speciella materialet i filtret.
Särskilda program som kontrolleras av insprutningens styrenhet gör det möjligt att öka temperaturen i avgaserna om denna inte är tillräckligt hög.


Upp
  
 
Visa inlägg nyare än:  Sortera efter  
Ny tråd Svara på tråd  [ 1 inlägg ] 

Alla tidsangivelser är UTC + 1 timme [ Sommartid ]


Vilka är online

Användare som besöker denna kategori: Inga registrerade användare och 1 gäst


Du kan inte skapa nya trådar i denna kategori
Du kan inte svara på trådar i denna kategori
Du kan inte redigera dina inlägg i denna kategori
Du kan inte ta bort dina inlägg i denna kategori
Du kan inte bifoga filer i denna kategori

Sök efter:
Hoppa till:  
POWERED_BY
Swedish translation by Peetra & phpBB Sweden © 2006-2011