CONVENTIONAL FUELS Carlos Sousa AGENEAL, Local Energy Management Agency of Almada
KONVENCIONALNA GORIVA Carlos Sousa AGENEAL, Local Energy Management Agency of Almada
description
Transcript of KONVENCIONALNA GORIVA Carlos Sousa AGENEAL, Local Energy Management Agency of Almada
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
KONVENCIONALNA GORIVA
Carlos Sousa
AGENEAL, Local Energy Management Agency of
Almada
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
DIESELSKI IN BENCINSKI MOTORJI
• 4 taktni cikel
• Glavni sestavni deli
• Pomožni sistemi
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
DIESEL 4 taktni cikel
SESANJE
Zrak vstopa v zgorevalni prostor
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
KOMPRESIJA
Bat se pomika navzgor pri zaprtih ventilih in stiska zrak v cilindru
Povečata se tlak in temperatura
DIESEL 4 taktni cikel
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
VBRIZG GORIVA
Vbrizg goriva v cilinder pod visokim tlakom po kompresiji zraka
DIESEL 4 taktni cikel
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
EKSPANZIJA
Gorivo ob stiku z zrakom zagori
Mehansko delo motorja je proizvedeno
DIESEL 4 taktni cikel
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
IZPUH
Po zgorevanju se vroči plini iztisnejo iz cilindra skozi izpušni(e) ventil(e)
DIESEL 4 taktni cikel
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
SESANJE KOMPRESIJA EKSPANZIJA IZPUHVBRIZG
COMBUSTÃO
DIESEL 4 taktni cikel
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
Kompresijsko razmerje = resV
Vmax
ZMT
SMT
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
GLAVNI SESTAVNI DELI MOTORJA
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
Bat – prenaša gibanje na ojnico
• Ojnica – prenaša gibanje na motorno
gred
• Motorna gred – spreminja premo
gibanje v krožno gibanje
GLAVNI SESTAVNI DELI MOTORJA
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
• Krmiljenje (odpiranje / zapiranje ventilov)
• Sistem hlajenja (preprečuje pregrevanje sistema)
• Mazanje (zmanjšuje obrabo, čisti komponente, itd.)
• Gorivo (vnos goriva)
POMEMBNI POMOŽNI SISTEMI
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
Dvojna odmična gred v glavi, DOHC
Stranska odmična gred
DISTRIBUTION
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
Krmiljenje
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
Naloge
SISTEM HLAJENJA
1. Hlajenje delov motorja:
ohranja primerno delovno temperaturo motorja (npr. preprečije
taljenje sestavnih delov)
ohranja fizikalne in kemične lastnosti mazalnega olja (pri
povišani temperaturi izgubi mazalne lastnosti)
2. Oskrbuje s toploto za ogrevanje kabine vozila
3. Izboljšuje hladen zagon
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
• Vodna črpalka
• Termostat
• Hladilnik
• Ventilator
• Sistem ogrevanja
SISTEM HLAJENJA
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
Nalog mazalnega olja je mnogo več kot le mazanje.
Olje mora tudi imeti:
•Visoko čistilno moč in moč raztapljanja
•Visoko anti-oksidativno moč
•Dobro hladilno sposobnost (prispeva k hlajenju motorja)
•Dobro sposobnost nevtralizacije kislin
•Ohraniti lastnosti pri temperaturnih spremembah (mrzlo in vroče)
SISTEM MAZANJA
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
SISTEM MAZANJA
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
SISTEM ZA GORIVO
Naloge:
• Dovod goriva v motor, ki se v cilindru pomeša z zrakom, izpari, zagori in izgori.
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
1. Indirect injection
2. DIRECT INJECTION
• Direct injection in the cylinders
• Higher injection pressures
• More expensive and demanding
technology
• Multiple jet injectors
SISTEM ZA GORIVO
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
Neposredni Posredni
Izgube Manjše toplotne izgubeHigh thermal losses between
chambers
Sposobnost Visoka Nizka
Hitrost Nižji obrati motorja Višji obrati motorja
Gorivo Zahtevajo kvalitetno gorivoDeluje pri nižji kvaliteti goriva (viskoznost, cetansko število)
VbrizgMulti-jet (več curkov)
(višji tlak vbrizga)Enojni curek
(nižji tlak vbrizga)
NEPOSREDNI VBRIZG vs. POSREDNI VBRIZG
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
Prednosti Slabosti
Manjša poraba Cena
Moč Hrup
Hladen zagon Vibracije
NEPOSREDNI VBRIZG vs. POSREDNI VBRIZG
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
NEPOSREDEN VBRIZG
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
Squish and zavrtinči
NEPOSREDEN VBRIZG
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
VRSTE SISTEMOV VBRIZGA
• Radialna in vrstna tlačna črpalka
• Šoba s črpalko
• Skupni vod
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
Vrstna visokotlačna črpalka
600...700 bar 1 000 bar pri ustju šobe
VRSTE SISTEMOV VBRIZGA
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
Radialna visokotlačna črpalka
1 000 to 1 500 bar pri ustju šobe
VRSTE SISTEMOV VBRIZGA
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
Prednosti
• Ni visokotlačnega razvoda
• Višji tlak vbrizgavanja
• Nižja poraba goriva
• Večji momet in moč pri nižjih obratih motorja
Šoba s črpalko
2000 bar
VRSTE SISTEMOV VBRIZGA
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
Pressão máx. 1350 – 1500 bar
Skupni vod
1 800 2 000 bar
Prednosti
• Boljši nadzor vbrizgavanja
• Manjši hrup in vibracije
• Ugodna poraba goriva
• Ugoden navor in moč
• Znižanje emisij polutantov
VRSTE SISTEMOV VBRIZGA
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
ZAJEM PRI BENCINSKIH MOTORJIH
Bencinski motorji lahko zajamejo:
• Mešanico goriva in zraka
• Zrak, in neposredno vbrizgano gorivo v cilinder – motorji z neposrednim vbrizgom
Source: Total
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
TURBOPOLNILNIK
Naloga: Poveča razmerje moč/teža
Polnilnik poveča gostoto zraka pred vstopom v valje
Slabosti (glede na atmosferske motorje - “brez turbine”):
• Višja zahtevnost in stroški
• Višje fizikalne in toplotne obremenitve motorja
Prednosti:
• Večji navor in moč
• Nižja poraba goriva
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
TURBOPOLNILNIK
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
TURBOPOLNILNIK
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
S spremenljivo geometrijo
• Večji navor skozi celotne območje
vrtljajev
• Nižja poraba goriva
• Več moči
TURBOPOLNILNIK
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
VMESNI HLADILNIK hladilnik polnilnega zraka
Naloga: Povečati razmerje moč/teža
Ohladi zrak po kompresiji pred vstopom v valje:
• Večja masa zraka v valjih
• Več goriva
• Večji navor
• Večja moč
TURBOPOLNILNIK
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
NASTAJANJE IN NADZOR POLUTANTOVZa zgorevanje v dieselskih motorjih je značilna visoka koncentracija kapljic goriva (slaba razpršenost/izparevanje goriva).
Glavni polutanti:
• Trdni delci (PM)
• Neizgoreli ogljikovodiki, HC
• Ogljikov monoksid, CO
• Dušikovi oksidi, NOx
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
Nadzor emisij:
• Povratek izpušnih plinov (Exhaust Gas Recirculation, EGR)
• Filter trdnih delcev
• Katalizator
NASTAJANJE IN NADZOR POLUTANTOV
Katalizator
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
•Nadzor emisij:
•Diesel:
• Povratek izpušnih plinov, EGR (preprečuje nastanek NOx)
• Filter trdnih delcev, aktivni in pasivni (PM)
• Oksidacijski katalizatorji (HC and CO)
• Selektivna katalitična redukcija, SCR (NOx into N2 and H2O)
Bencin:
• 3-potni katalizatorji
• Oksidacijski katalizatorji(CO and HC into CO2 and H2O)
• Redukcijski katalizatorji(NO into N2 and O2)
NASTAJANJE IN NADZOR POLUTANTOV
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
Kvaliteta goriva, Diesel:
• Diesel je derivat cetana (C10H22)
• Cetansko število: Označuje višjo ali nižjo zmožnost samovžiga goriva ( hitrejši samovžig)
• 15: Nizka zmožnost: isocetane
• 100: Visoka zmožnost samovžiga: cetane
• Spodnja meja zahtevanega cetanskega števila: 51
• Vsebnost žvepla: Manj kot 50 ppm Gorivo z nizko vsebnostjo žvepla
• Izključi emisije žveplovega dioksida (SO2)
• Zniža emisije PM
• Manj kot 10 pmm: Gorivo brez žvepla (od l. 2009)
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
HC CO NOx PM
Diesel
Bencin
NASTAJANJE IN NADZOR POLUTANTOV
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
EVROPSKI EMISIJSKI STANDARDI
Standard Leto 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
Dieselsko osebno vozilo 2.5t (vrednosti v g/km)
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
ENERGETSKA UČINKOVITOST
NAVOR
Energija enega obrata motorja, ustavarjena iz zgorevanja goriva
[kg.m ali N.m].
1 kg.m=9.8 N.m
Višji kot je navor, tem učinkovitejši je motor pri določenih obratih.
MOČ
Ustvarjena energije na enoto časa [W or KM].
1kW = 1,36 KM
1 KM = 0,736 kW
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
Krivulja navora
• Kaže porazdelitev navora vzdolž celotnega območja vrtljajev, pri polni moči motorja.
• Bil naj bi karseda raven, kar pomeni dobro odzivnost motorja pri vseh vrtljajih.
• ONM x N.m (ali kg.m)
ENERGETSKA UČINKOVITOST
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
Krivulja moči
• Kaže porazdelitev moči vzdolž celotnega območja vrtljajev, pri polni moči motorja.
• ONM x kW (or KM)
ENERGETSKA UČINKOVITOST
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
• Emisije CO2 na liter: Bencin nekoliko manj kot diesel
• Emisije CO2 na km: Diesel porabi manj goriva... …oddaja manj CO2
• Energetska učinkovitost je funkcija kompresijskega razmerja
• Dieselski motorji uporabljajo spremenljivo razmerje zrak gorivo
• Bencinski motorji uporabljajo konstantno razmerja zrak gorivo (stehiometrično: 14.7 proti 1), ne glede na vrtljaje ali obremenitev
• Dieselski motorji imajo nedušeno sesanje in razmerja zrak-gorivo se lahko pri prostem teku spusti do 100 proti 1 in tako omogoča mnogo višjo učinkovitost pri delnih obremenitvah kot bencinski motorji
ENERGETSKA UČINKOVITOST
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
Kompresijsko razmerje
Teo
retič
na u
čink
ovito
st m
otor
ja
Dieselski motorji
Bencinski motorji
resV
Vmax
ENERGETSKA UČINKOVITOST
SMT
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
Uporabno delo
Idealni proces
Stehiometrična izgube
Izgube zgorevanja
Sprememba hitrosti
Izgu
be
Izgube trenja
Izgube
87%
Bencinski motor, mestna vožnja
ENERGETSKA UČINKOVITOST
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
DIESEL proti BENCINU
Diesel Bencin
Polnjenje zrak Zrak in gorivo
ZgorevanjeSamovžig zaradi visokega tlaka in temperature v valju
Vžigalna svečka
GorivoLahko hlapeče in nagnjeno k samovžigu (visoko cetansko število)
Odporno proti samovžigu(visoko oktansko število)
Kompresijsko razmerje Najvišje možno (15 do 24)Omejeno z lastnostjo goriva (9 do 12)
Izkoristek ~35% Manj kot 30%
TurbopolnilnikKadar je možno. Izboljša učinkovitost ter zgorevanje
Ni pogosto, vendar postaja priljubljeno
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
Diesel Bencin
Poraba goriva Nižja Višja
Cena gorivaNavadno nižja, odvisno od taks
Višja
Teža Težji Lažji in kompakten
Vžig Skoraj takojšen Takojšen
Vibracije in hrup Visoke Nizke
Vrtljaji motorjaOmejeni z lastnostmi cikla in goriva
Visoki
DIESEL proti BENCINU
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
AVTOMOBILSKA INDUSTRIJA - ANEKDOTA
Leta 1976, je Volkswagen prišel na tržišče z oznako “GTI”, vendar je ni registriral.
Skoraj vsi kasnejši avtomobili so jo uporabili!!
Toda leta 1991, je Volkswagen prišel na tržišče z oznako “TDI” in jo tudi registriral. Rezultat tega je…
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
TDI – 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
AVTOMOBILSKA INDUSTRIJA - ANEKDOTA
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
Povzetek
Prednosti dieselskih motorjev:
• Višja energetska učinkovitost: Porabi manj goriva/energije (deluje pri višjih kompresijskih razmerjih)
Prednosti bencinskih - Otto motorjev:
• Boljši hladen vžig
• Manj hrupa in tresljajev
• Boljša odzivnost (višje vrtilne hitrosti)
• Lažji
• Večja moč pri enakih dimenzijah
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
Povzetek
Investicije vdieselske motorje/tehnologijo nameravajo:
• Izboljšati razprševanje goriva (visokotlačno vbrizgovanje))
• Izboljšati tokove znotraj valja
• Optimiziran vbrizg za zmanjševanje hrupa in vibracij
• Povečati moč in navor ob ohranitvi porabe goriva (optimizacija turbopolnilnikov)
• Optimizacija vbrizgavanja goriva za zmanjšanje porabe (n.pr.: tehnologije vbrizga)
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
Naftna podjetja delajo na:
• povečanju cetanskega števila
• zmanjšanju vsebnosti žvepla
Povzetek
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
Zahvala Prof. Tiago Farias
Technical University of Lisbon
ALTERNATIVNA GORIVA IN VOZILA
www.transportlearning.net
Hvala za vašo pozornost!