Knack i bensinmotorer
Knack är ett oönskat förbränningsproblem i bilmotorer, ett problem som måste lösas för att öka verkningsgraden på dagens bensinmotorer. Knack orsakas av självantändning i bränsle-luftblandningen när man vidtar vissa åtgärder för att minska bränsleförbrukningen. Börje Grandin har studerat fenomenet och beskriver i sin doktorsavhandling vad som händer i motorn vid knackning.
Utvecklingen av framtidens motorer drivs av en strävan att minska uppkomsten av emissioner. Till dessa emissioner kan vi räkna de reglerade utsläppen av kolväte, kolmonoxid och kväveoxider samt emissionerna av växthusgasen koldioxid, som är en av produkterna från förbränning av fossila bränslen. För att minska utsläppen av koldioxid måste verkningsgraden på dagens motorer förbättras.
En rad olika åtgärder kan genomföras för att minska motorns bränsleförbrukning. Ett exempel är att minska motorns slagvolym vilket ökar verkningsgraden vid låga effektuttag från motorn, som t.ex. vid landsvägskörning. En nackdel med detta förfarande är att motorns toppeffekt minskar. För att kompensera detta kan motorn överladdas, d.v.s. insugstrycket ökas via turboladdning eller kompressormatning. Ett annat önskvärt alternativ är att öka kompressionen på motorn. Bägge dessa åtgärder innebär tyvärr större benägenhet för ett oönskat förbränningsfenomen i motorn som kallas knackning. Detta orsakas av en självantändning av delar av bränsle-luftblandningen i förbränningsrummet. För att kunna använda de föreslagna metoderna måste man undvika detta fenomen.
Börje Grandin redovisar i sin avhandling resultat både från praktiska tillämpningar för att undvika knack, och från mer grundläggande forskning av fenomenet knack. Ett system som har provats är att återföra kylda avgaser till förbränningen. Detta medför att temperaturen i cylindern kan sänkas och som en följd av detta undviks knack. I en grundläggande studie av förbränningen mättes temperaturen i cylindern under den första delen av förbränningen med hjälp av en avancerad laserbaserad mätmetod. Denna studie gav en inblick i de komplicerade reaktioner som försiggår i förbränningsrummet innan självantändningen.
I avhandlingen behandlas också effekterna av knack på värmeöverföringen till förbränningsrummets väggar. Ett omfattande experimentellt material har legat till grund för en statistisk analys som klart visar hur knack påverkar värmeöverföringen.
Avhandlingen ” Knock in Gasoline Engines – The Effects of Mixture Composition on Knock Onset and Heat Transfer” försvarades vid en offentlig disputation på Chalmers den 23 november
Mer information:
Börje Grandin, Termo- och fluiddynamik, Chalmers tekniska högskola,
Nuvarande adress: Saab Automobile AB, tel: 08-506 77 602, e-post: borje.grandin@saab.com
