Hvorfor brukes ikke totakts-dieselmotorer i mindre kjøretøy?

[sedsberg]

Først vil jeg at alle som ikke vet spesifikt hva en totakts-dieselmotor er, og som ikke er klar over at de er veldig annerledes enn totakts-bensinmotorer leter opp og finner ut litt om de.

 

Hvorfor totaktsmotorer ikke brukes i biler lengre er ganske innlysende. Dårlig forbrenning, ineffektive (høyt drivstofforbruk), forurenser, brenner olje (må ha olje iblandet bensinen), støyer, stempelslitasje, krever mye kjøling og sikkert mange andre grunner.

 

En 2T-diesel mangler mange av disse ulempene og har også mange av fordelene til 4T-motorer. De trenger ikke olje blandet i drivstoffet da drivstoffet blir sprøytet rett inn i sylinderne og ikke via veiva. Veiva kan da være lukket og permanentsmurt som i vanlige 4T-motorer. Motoren er avhengig av en kompressor men dette (dvs. turbokompressor som regel) er allerede standard på veldig mange 4T-dieselmotorer. Dette gjør også at sylinderne blir fullstendig "evakuert" noe som kan være et problem på mange andre motortyper.

 

De eneste motorene jeg har klart å finne er gamle lastebilmotorer fra 60-tallet (detroit diesel). Jeg har ikke klart å finne spesifikt ut hva som er de store ulempene.

 

Diesel 2T @ howstuffworks

[gxi]

Grunnen er vel ganske enkelt fordi disse kun kan konkurrere mot 2T bensinmotorer. 2T bensinmotorer brukes fordi de er billige. En 2T dieselmotor trenger både kompressor for drivstoff og for luft, og da blir den for dyr.

 

En liten 2T dieselmotor vil ikke ha noe effektiv smøresystem (veiva er fyllt med olje, og et eller annet koblet til får det til å sprute rundt), og uten effektivt smøresystem blir ikke levetiden veldig lang.

 

Man kan selvsagt legge inn et skikkelig smøresystem, et skikkelig styresystem for dieselinnsprøytning, osv. men da er veien veldig kort for å lage en skikkelig 4T av det istedet.

[sedsberg]

Nettopp det jeg mener. Et godt smøresystem og moderne innsprøytningssystem burde absolutt være mulig. Den "teknologien" er allerede i bruk på vanlige 4-taktere. Og som jeg nevnte bruker veldig mange 4T-dieseler allerede kompressorer (dog turbokompressorer) så dette er heller ingenting nytt.

 

Hele fordelen med 2T-prinsippet er at man får mye bedre kraft/vekt-forhold. Noe som burde være en stor fordel. En 4-takter produserer kraft kun annenhver omdreining (pér sylinder). En 2-takter derimot vil produsere kraft med hver sylinder hver eneste omdreining. I teorien ville en 1,4l-motor yte som en 2,8l-motor. Dog i praksis en del mindre.

 

Og igjen: En dieseltotakter har ikke de typiske svakhetene til en bensintotakter. Så det er ikke så mye poeng å nevne de.

Endret 28. november 2010 av sedsberg

[gxi]

Problemet blir vel effektiviteten.

 

På det tidspunktet en 2-takter diesel vil starte utblåsing vil den 4-taket fortsatt være i forbrenning. En moderne dieselmotor kjører flere innsprut for hver omdreining, altså èn liten innsprut før den når toppen som kun har som oppgave å starte forbrenning i sylinderen. Mens sylinderen er på vei nedover starter den en ny innsprøytning hvor det er meningen at dette skal forbrennes med en gang det kommer inn slik at ingen gassbobler danner seg (gassbobler fører til kakling som følge av ukontrollert forbrenning). Den kan utføre flere innsprøytninger på vei nedover for å gradvis øke trykket. Såvidt jeg ser det vil denne gradvise forbrenningen kunne fortsette enda lengre ned enn der en 2T er nødt til å starte utblåsing. Ser for meg at problemene her er større jo høyere turtall motoren skal gå på (høyere turtall = kortere tid for forbrenning).

 

Ser for meg at dersom det ikke er mulig å nøyaktig styre hvor mye eksos som ligger igjen i sylinderen (som er en ønsket effekt, ref. EGR) så vil motoren produsere en ujevn strøm av sot, NOx og CO.

Endret 28. november 2010 av gxi

[sedsberg]

Veldig informativt. Men det er jo nettopp effektiviteten som gjør at de brukes i større sammenhenger (tog/skip/generatorer/etc.) med mindre jeg har gått glipp av noe i det siste. (?)

[Dunsay]

Merk at de motorene er mye, mye større enn vanlige bilmotorer, og kjører på mye lavere turtall.

 

Kort etter HSW-artikkelen du linka til i første post:

• 18 000 kg
• 16 eller 20 sylindre, med totalt over 150 liter slagvolum!!
• 900 rpm max
• 4 300 bhp

En dieselmotor i en vanlig familiebil:

• Noen få hundre kg?
• Vanligvis 4 sylindre og ca. 2 liter?
• 5000 rpm max?
• 100-130 bhp?

Er litt usikker på de siste tallene, så er åpen for rettelser. Forskjellene mellom motortypene er uansett enorme!

Endret 28. november 2010 av Dunsay

[sedsberg]

Ja det har jeg sett. Det som fikk meg til å lure litt var at det finnes eldre motorer som ble brukt i bl.a. lastebiler og hvorfor disse motortypene ikke har blitt videreutviklet. Men tydeligvis er det et par ulemper som fremdeles som ikke veier opp mot fordelene.

[gxi]

Et spørsmål her er hvor mye trykk kan man oppnå i sylinderen i et slikt oppsett. Dvs. hvor mye luft klarer den å presse inn basert på hvor mye energi den trenger for å presse den inn. I en vanlig 4T vil jo kombinasjonen av at sylinderen drar inn luft og kompressoren presser inn luft gi den totale luftmengden. I en 2T vil for det første turboen trykke endel luft rett ut i eksosen (dette vil bl.a kunne skape problemer for filtering av eksosen samt EGR), dette vil da resultere i tap av kompressortrykk. Så skal kompressoren uten hjelp presse luft inn i sylinderen.

 

Så kommer problemet med å faktisk drive kompressoren. En turbo vil da sansynligvis få litt problemer pga eksosen er drevet av

1) Resterende trykk i sylinderen når eksosventilen åpnes.

2) Kompressorens trykk når den pusher ut resterende eksos av sylinderen med både inntak og eksos åpen.

 

For å klare å drive en turbo er det dermed nødvendig at det er trykk igjen i sylinderen, noe som betyr tap av effekt. I en 4T vil turboen drives rundt av trykket som genereres fra rotasjonen til motoren.

 

Såvidt jeg ser sammenligningen på stor motor, så er det vel ikke uvanlig at store 4T-motorer er kjørt uten turbo, så det er vel mulig at sammenligningen her blir 2T kompressor vs. 4T uten kompressor.

 

Jeg må ærlig innrømme at jeg egentlig ikke har så veldig mye peiling her, så det hele blir jo bare diskusjon med argumenter for hvorfor realiteten faktisk er slik at disse motorene ikke blir brukt. Må selv innrømme at jeg har tenkt endel på hvorfor slike motorer ikke brukes mer enn de gjør på mindre motorer da de burde være svært mye bedre enn alternativ 2T bensin. Her er det vel da bare prisen som er problemet.

[sedsberg]

Du har rett mtp. kompressortrykk. Det er derfor de er avhengige av reim/tannhjuldrevne (e.l.) kompressorer (superchargere). Har også hørt at noen bruker turbokompressorer i tillegg.

 

Grunnen til at de ikke erstatter vanlige små 2-taktere er ganske innlysende. Selv om diesel-2T er simple (kun en enkel eksosventil pér sylinder) så er bensin-2T ekstremt simple. Ingen ekle ventiler, kamakslinger etc. og et ekstremt simpelt smøresystem uten pumpe e.l. Veldig billige å produsere.

[agvg]

Men bl.a Toyota har vist 2T bensin også, basert på samme prinsipp som 2T diesel men de har ikke kommet i salg enda. Det var en 6 syl sak på noe under 300hk.

 

Dog er ikke ideen ny:

 

http://en.wikipedia.org/wiki/Rolls-Royce_Crecy

[sedsberg]

En dieselmotor i en vanlig familiebil:

• Noen få hundre kg?
• Vanligvis 4 sylindre og ca. 2 liter?
• 5000 rpm max?
• 100-130 bhp?

Er litt usikker på de siste tallene, så er åpen for rettelser. Forskjellene mellom motortypene er uansett enorme!

Toyota sin 1,4l D-4D turbodiesel på 90HK veier ca. 90kg.

Totaktsprinsippet burde uansett være ganske attraktivt da man teoretisk/potensielt får dobla effekten uten å øke vekta.