Ämne: Erfarenheter av VW:s små TSI -motorer?

[tipo874]

Om du har en modernare iPhone så rekommenderar jag att du kopplar den med kabel. Den har ju Apple CarPlay och du får röststyrning och navigation via telefonen i stereodisplayen, hur cool som helst. 

[Gano]

Hej

Är det verkligen så att en bensin motor klarar samma verkningsgrad som en diesel? Jag fick det en gång förklarat för mig, för bra många år sedan, av en motorkonstruktör på Volvo att grundproblemet med bensin är att fullständig förbränning ger så höga temperaturer att aluminium i kolvar och cylinderhuvud tar skada. Av denna orsak blandar man i extra bensin för att kyla motorn. Överskottet av bensin förbränns sedan i katalysatorn. Man har gjort försök med vatteninsprutning just av detta skäl; att kyla och därmed kunna köra bensinmotorn på optimal blandning utan att överhetta förbränningsrummet. Jag vill också minnas att vi på metallaboratoriet tittade på termiska barriärskikt som sprutats på med plasmateknik, bl a på kolvtoppar och förbränningsrum, men det var svårt. Värmeutvidgningskoefficeinten skiljde, och det ledde till sprickor och fragment som lossnade, inte helt lyckat.

Motorutvecklingen har ett par växlar till på fyrtaktaren. Vem har sagt att en det måste finnas en kamaxel med en massa kompressionsfjädrar? Man kan styra detta elektroniskt eller desmodromiskt utan fjädrar så som Ducati gör, det sparar en massa friktion. Idag sparar man ju friktion genom att krympa motorn, då reducerar man friktionsytan i cylinderloppen samt en massa andra friktionsytor. Turbon hjälper upp fyllnadsgraden i cylindrarna.

MVH/Gano

[torbjorn_forsman]

Hej

Är det verkligen så att en bensin motor klarar samma verkningsgrad som en diesel? Jag fick det en gång förklarat för mig, för bra många år sedan, av en motorkonstruktör på Volvo att grundproblemet med bensin är att fullständig förbränning ger så höga temperaturer att aluminium i kolvar och cylinderhuvud tar skada. Av denna orsak blandar man i extra bensin för att kyla motorn. Överskottet av bensin förbränns sedan i katalysatorn. Man har gjort försök med vatteninsprutning just av detta skäl; att kyla och därmed kunna köra bensinmotorn på optimal blandning utan att överhetta förbränningsrummet. Jag vill också minnas att vi på metallaboratoriet tittade på termiska barriärskikt som sprutats på med plasmateknik, bl a på kolvtoppar och förbränningsrum, men det var svårt. Värmeutvidgningskoefficeinten skiljde, och det ledde till sprickor och fragment som lossnade, inte helt lyckat.

Motorutvecklingen har ett par växlar till på fyrtaktaren. Vem har sagt att en det måste finnas en kamaxel med en massa kompressionsfjädrar? Man kan styra detta elektroniskt eller desmodromiskt utan fjädrar så som Ducati gör, det sparar en massa friktion. Idag sparar man ju friktion genom att krympa motorn, då reducerar man friktionsytan i cylinderloppen samt en massa andra friktionsytor. Turbon hjälper upp fyllnadsgraden i cylindrarna.

MVH/Gano

Den motorkonstruktören har i så fall fått något grundläggande om bakfoten.
Om en ottomotor går med bränsleöverskott, dvs att det tillförs mer bensin än vad som går jämnt ut med det syre som finns i den luft motorn suger i sig, så kan det extrabränslet INTE förbrännas i katalysatorn. Katalysatorn klarar bara att ta hand om oförbrända saker från motorn, om det samtidigt följer med rätt mängd syre för att reaktionen ska gå jämnt ut. Det är därför så gott som alla bensinmotorer med katalysator har lambdareglering.
Dock förekommer det ibland att man låter motorn gå med en fetare blandning vid fullgas och höga varvtal (kallas fullgasanrikning), för man på det sättet kan få ut några % högre effekt. Denna vinst är mest markant i omoderna motorkonstruktioner med stora kalla ytor och krångliga former i förbränningsrummet - t ex sidventilmotorer och äldre/billiga toppventilmotorer med råa obearbetade gjutjärnsytor i toppen.
 I en del motorer där man försöker sig på att ta ut högre effekt än vad som egentligen är hälsosamt för konstruktionen, så kan den där fetare blandningen också bidra till att kyla förbränningsrummet.
Man bör notera att fullgasanrikning är någonting som enbart behövs då man kör en ottomotor på bensin och liknande bränslen. Om man kör den på ett bränsle som redan är i gasform (t ex biogas eller gengas) så kan bränslet inte bidra till att kyla motorn hur mycket överfet blandning man än tillför. På gengas ger motorn ofta högst effekt vid litegrann luftöverskott, alltså något mager blandning.
När man kör den på bränslen med högre ångbildningsentalpitet än bensin, t ex etanol, blir den kylande verkan så effektiv redan vid magra blandningar att det överhuvudtaget inte finns någon anledning att fullgasanrika.
Fords FFV-bilar ger bränsleanrikning när man kör dem på bensin, under förutsättning av fullgas och att motorvarvtalet är över ca 2000 r/min , när man kör dem på E85 går de lambdareglerat även på fullgas.
En del bensinmotorer har ingen fullgasanrikning alls, exempelvis luftkylda VW Transporter 1976-79.

När man har laborerat med vatteninsprutning har det skett mest andra skäl, t ex för att undvika problem med knackningar och/eller kväveoxidutsläpp. Man kan också i en del fall få bättre verkningsgrad genom att utnyttja vattnets stora expansion vid ångbildningen. Redan på 1930-talet var det känt att gengasdrivna motorer kunde förlora effekt om gengasbränslet (ved eller träkol) var extremt torrt och dessutom luftfuktigheten mycket låg. Vissa gengasaggregat försågs med vatteninsprutning av den anledningen, men så småningom visade det sig att det var sällsynt att bränslet var så torrt att den behövdes.

Beträffande effektbehov för ventilmekanismen, så får man ju tillbaks det mesta av den lagrade energin från ventilfjädern då ventilen stängs. Det gäller dock naturligtvis att kamaxellager och ventillyftare arbetar med lägsta möjliga friktion, för att man ska slippa onödiga förluster där. I en del dyrare motorer kostar man på sig rullventillyftare, och i vissa fall (t ex Lloyd 600) har man valt kullager istället för de vanliga glidlagren för kamaxeln. Det är naturligtvis också viktigt att ventiler och andra oscillerande delar görs så lätta som möjligt, och att ventilfjädrarna inte är starkare än nödvändigt för motorns tilltänkta varvtalsområde.

Ett annat bra sätt att hålla ner friktionsförlusterna är att se till att varvtalet inte är onödigt högt.
En gammal amerikansk V8-motor som går med 1500 r/min vid landsvägshastighet har nog snarast lägre friktionsförluster än en liten hårt pressad motor som måste gå med dubbla varvtalet för att orka med.

Visserligen ökar en turbo fyllnadsgraden, men till priset av ökade pumpförluster eftersom motorns avgasutblåsning måste ske mot ett visst mottryck. Turbon är bara till fördel för motorns verkningsgrad under förhållanden då den går ganska hårt belastad, vid lättare last vinner man mer på att vara utan turbo och kanske istället låta motorn ha lite högre kompression. I en personbil kan man alltså spara bränsle på att ha turbo bara under förutsättning att det rör sig om en stor och tung bil med liten motor, som sällan måste köras med lätt belastning.

[Zyberdude]

Jag har sett att det finns verkstäder som "motoroptimerar" t.ex. golfen och i mitt fall skulle jag få 27% mera hk av att utföra det. Sen finns det trimboxar men dessa har jag förstått lurar bilen så att den kan bli obrukbar, men är ett "gör det själv kit". Finns det mera kick i min gamla golf som vw inte berättat om eller har de redan tagit ur vad motorn klarar av?

[svenske kocken]

Att "optimera" en bilmotor är väl ett utmärkt sätt att förkorta livslängden på den, vill man ha mera hästkrafter så skaffa en modell som redan som original har mer krut under huven 

[Smurfen.]

Men det är ju inte helt ovanligt att tillverkarna har olika effekt steg på samma motor då bör det gå att ta upp effekten utan allt för stor risk för ras. Tar man tex båtar så är det exakt samma motor i 2 ibland 3 effekt klasser och endast mjukvaran och priset som skiljer.

[svenske kocken]

Att ta ut högre effekt ur en motor ger alltid ett högre slitage än om man tar ut en lägre effekt, det kan väl knappast vara någon nyhet?

[Smurfen.]

Visst bör det vara men skaffar man en modell med samma motor som redan är (optimerad) från fabrik med mera krut så lär slitaget vara det samma.

[svenske kocken]

Min skepsis till "trimmade" motorer grundar sig det faktum att nästan alla i min bekantskapskrets som har skaffat "boxar" för att optimera sina bilar även fått problem med motorernas livslängd. Var det inte Mitsubishi som för en ca 15 år sedan ökade effekten med en "box" för att pressa ur lite mer på den nya årsmodellen (L200) och sedan fick stora problem med motorer som rasade runt 15- 20 000 mil   

[torbjorn_forsman]

Anledningen till att biltillverkarna tar ut ett högre pris för samma grundmotor med högre effektuttag är att de är väl medvetna om att haveririsken ökar, och måste lägga undan mer pengar för att täcka kostnaderna för garantireparationer.

När det gäller att höja effektuttaget på dieslar genom "chiptrimning" eller liknande åtgärder, så har det visat sig att cylinder- och kolvringsslitaget ökar mycket kraftigt om bränslemängden på fullgas ökas så mycket att motorn börjar sota märkbart. Och om åtgärderna höjer maximitrycket, t ex genom tidigare början av insprutningen eller högre laddtryck på en överladdad motor, så kan det gå hårt åt t ex vevlager, kolvbultslager och topplockspackning. Kväveoxiderna får man på köpet.

[Gano]

Den motorkonstruktören har i så fall fått något grundläggande om bakfoten.
Om en ottomotor går med bränsleöverskott, dvs att det tillförs mer bensin än vad som går jämnt ut med det syre som finns i den luft motorn suger i sig, så kan det extrabränslet INTE förbrännas i katalysatorn. Katalysatorn klarar bara att ta hand om oförbrända saker från motorn, om det samtidigt följer med rätt mängd syre för att reaktionen ska gå jämnt ut. Det är därför så gott som alla bensinmotorer med katalysator har lambdareglering.
Dock förekommer det ibland att man låter motorn gå med en fetare blandning vid fullgas och höga varvtal (kallas fullgasanrikning), för man på det sättet kan få ut några % högre effekt. Denna vinst är mest markant i omoderna motorkonstruktioner med stora kalla ytor och krångliga former i förbränningsrummet - t ex sidventilmotorer och äldre/billiga toppventilmotorer med råa obearbetade gjutjärnsytor i toppen.
 I en del motorer där man försöker sig på att ta ut högre effekt än vad som egentligen är hälsosamt för konstruktionen, så kan den där fetare blandningen också bidra till att kyla förbränningsrummet.
Man bör notera att fullgasanrikning är någonting som enbart behövs då man kör en ottomotor på bensin och liknande bränslen. Om man kör den på ett bränsle som redan är i gasform (t ex biogas eller gengas) så kan bränslet inte bidra till att kyla motorn hur mycket överfet blandning man än tillför. På gengas ger motorn ofta högst effekt vid litegrann luftöverskott, alltså något mager blandning.
När man kör den på bränslen med högre ångbildningsentalpitet än bensin, t ex etanol, blir den kylande verkan så effektiv redan vid magra blandningar att det överhuvudtaget inte finns någon anledning att fullgasanrika.
Fords FFV-bilar ger bränsleanrikning när man kör dem på bensin, under förutsättning av fullgas och att motorvarvtalet är över ca 2000 r/min , när man kör dem på E85 går de lambdareglerat även på fullgas.
En del bensinmotorer har ingen fullgasanrikning alls, exempelvis luftkylda VW Transporter 1976-79.

När man har laborerat med vatteninsprutning har det skett mest andra skäl, t ex för att undvika problem med knackningar och/eller kväveoxidutsläpp. Man kan också i en del fall få bättre verkningsgrad genom att utnyttja vattnets stora expansion vid ångbildningen. Redan på 1930-talet var det känt att gengasdrivna motorer kunde förlora effekt om gengasbränslet (ved eller träkol) var extremt torrt och dessutom luftfuktigheten mycket låg. Vissa gengasaggregat försågs med vatteninsprutning av den anledningen, men så småningom visade det sig att det var sällsynt att bränslet var så torrt att den behövdes.

Beträffande effektbehov för ventilmekanismen, så får man ju tillbaks det mesta av den lagrade energin från ventilfjädern då ventilen stängs. Det gäller dock naturligtvis att kamaxellager och ventillyftare arbetar med lägsta möjliga friktion, för att man ska slippa onödiga förluster där. I en del dyrare motorer kostar man på sig rullventillyftare, och i vissa fall (t ex Lloyd 600) har man valt kullager istället för de vanliga glidlagren för kamaxeln. Det är naturligtvis också viktigt att ventiler och andra oscillerande delar görs så lätta som möjligt, och att ventilfjädrarna inte är starkare än nödvändigt för motorns tilltänkta varvtalsområde.

Ett annat bra sätt att hålla ner friktionsförlusterna är att se till att varvtalet inte är onödigt högt.
En gammal amerikansk V8-motor som går med 1500 r/min vid landsvägshastighet har nog snarast lägre friktionsförluster än en liten hårt pressad motor som måste gå med dubbla varvtalet för att orka med.

Visserligen ökar en turbo fyllnadsgraden, men till priset av ökade pumpförluster eftersom motorns avgasutblåsning måste ske mot ett visst mottryck. Turbon är bara till fördel för motorns verkningsgrad under förhållanden då den går ganska hårt belastad, vid lättare last vinner man mer på att vara utan turbo och kanske istället låta motorn ha lite högre kompression. I en personbil kan man alltså spara bränsle på att ha turbo bara under förutsättning att det rör sig om en stor och tung bil med liten motor, som sällan måste köras med lätt belastning.

Nja, det är nog snarare jag som har fått det om bakfoten. Detta med bränslemängden och kylningen är jag dock säker på eftersom det finns en del talande exempel på det, t ex Harley-Davidssons V2-konstruktion där bakre cylindern inte får tillräcklig fartvindskylning och därför måste ha fetare blandning.

Sedan har jag hållit på en del med tvåtaktsmotorer, och en mager blandning ger så höga temperaturer att tändstift och topplock kan partiellt smälta, temperaturen ger också ökad risk för skärning.

Ventilfjäderns kompressionsenergi vill jag inte tro att man får tillbaka i energi räknat när ventilen fjädrar tillbaka, det skapas en hel del friktionsvärme runt kamaxelns upplagring, drivremmen/kedjan samt alla anliggspunkter vid tryckarna. Ventilfjädern är bar en del av systemet så att säga.

MVH/Gano

[Zyberdude]

Kan ingenting om motorer, men om jag kollar in nya golfen så finns det i Finland följande att välja mellan.

1,2 L 85 hk (gissar den är utan turbo, står inget)
1,2 L 110 hk (gissar samma som ovan men med turbo)

1,0 L Bluemotion 115 hk

1,4 L 125 hk
1,4 L 150 hk

Jag ser att nya golfen med 1,2L motor har samma vrid som min 175Nm, men den har 5 hk mera. På Mk6 golfen fanns det ju även kompressor på 1,4 L motorerna, men det verkar inte finnas mera?

[torbjorn_forsman]

Nja, det är nog snarare jag som har fått det om bakfoten. Detta med bränslemängden och kylningen är jag dock säker på eftersom det finns en del talande exempel på det, t ex Harley-Davidssons V2-konstruktion där bakre cylindern inte får tillräcklig fartvindskylning och därför måste ha fetare blandning.

Sedan har jag hållit på en del med tvåtaktsmotorer, och en mager blandning ger så höga temperaturer att tändstift och topplock kan partiellt smälta, temperaturen ger också ökad risk för skärning.

Ventilfjäderns kompressionsenergi vill jag inte tro att man får tillbaka i energi räknat när ventilen fjädrar tillbaka, det skapas en hel del friktionsvärme runt kamaxelns upplagring, drivremmen/kedjan samt alla anliggspunkter vid tryckarna. Ventilfjädern är bar en del av systemet så att säga.

MVH/Gano

Men i både HD- och tvåtaktsfallet är det egentligen bara vid fullgas man riskerar termiska problem.  På tomgång och delgas finns det aldrig någon anledning att ge överfet blandning, men med de primitiva förgasare som brukar användas i t ex motorcykelsammanhang är det svårt att anrika bara vid fullgas.
Det kan också vara värt att nämna att på många personbilar med tvärställd V-motor sköts lambdaregleringen individuellt för främre resp bakre cylinderbanken. Eftersom den bakre banken inte utsätts för fartvindskylning så kan man börja lambdareglera den tidigare efter kallstart, medan den främre får gå med varmkörningsanrikning någon minut längre.
Ett gammalt exempel på vad man kan behöva göra när alla cylindrar inte blir lika kylda är en del äldre VW-motorer där cylinder 3 fick sämre kylning än de andra pga oljekylarens placering. På vissa årsmodeller hade fördelaren en osymmetrisk brytarnock så att 3:an fick lite senare tändning än de andra cylindrarna, för att minska risken för knackning där. Jag vet inte om 3:an dessutom kan ha haft avvikande ventiltider.

[Smurfen.]

Det är inga problem att ge fetare blandning vid full gas med en mc förgasare huvud munstycket sköter den biten.

[torbjorn_forsman]

Det är inga problem att ge fetare blandning vid full gas med en mc förgasare huvud munstycket sköter den biten.

Problemet är dock att det är huvudmunstycket som bestämmer blandningen inom en ganska stor del av registret, man får fullgasanrikning då den inte behövs t ex vid stort gaspådrag och lågt varvtal, och det innebär att det inte är någon mening att försöka köra ekonomiskt genom att segdra för att undvika pump- och friktionsförluster.
Konstruktörerna av bilförgasare löste det problemet redan för över 50 år sedan med någon form av undertryck- eller luftflödesstyrd fullgasanrikning - t ex "ekonomiventilen" på Zenith fallförgasare på Volvo B16 och B18, "econostat" på många generationer av Solexförgasare, vakuumstyrt pådrag av andra steget på många av 1970-talets tvåstegsförgasare. Men i MC- och småmotorvärlden är det först på de allra senaste åren sådana anordningar har börjat slå igenom på allvar.
Faktum är att Mikuni VM-förgasare kunde levereras med ett slags luftflödesstyrd fullgasanrikning i slutet av 70-talet, men det var ytterst få motortillverkare som använde den varianten av dessa förgasare. Den förekom på Kawasaki och John Deere snöskotrar omkring 1980, det är den enda tillämpningen jag känner till.