Motorolja orsakar beläggningar i direktinsprutande bensinmotorer
Beläggningar bestående av förbränningsrester i cylindrar påverkar bensinmotorer på olika sätt. Det har visat sig att de ökar bensinförbrukningen, ökar utsläppen och minskar motoreffekten. Trots många års forskning, har man ännu inte säkert kunnat fastställa beläggningars uppkomst.
Nu har Farshid Owrang undersökt vad som händer med förbränningsprodukter i själva förbränningsrummet. Eftersom nya motorer, som inte är slitna, i princip inte förbrukar någon olja så har en del forskare antagit att beläggningarna byggs upp av bensin som förkolnas på varma ytor. Andra har påpekat att motorolja kan vara inblandad i beläggningsbildningen men utsträckningen av detta har inte kunnat fastställas.
Farshid Owrang har undersökt beläggningars sammansättning från en kommersiell GDI motor med hjälp av flera avancerade metoder: snabbneutronaktiveringsanalys, fastfas NMR spektroskopi och gaskromatografi/masspektrometri. GDI motorn kördes med fyra olika typer av bensin och en motorolja – mineralolja. I en reaktor testade Farshid både mineral- och syntetolja.
– Jag har inte kunnat identifiera komponenter som kommer från pyrosyntetiserade bensinkomponenter – bensinkomponenter som sätts ihop och bildar beläggning. Däremot har jag sett förbrända och delvis förbrända motoroljekomponenter i beläggningarna, berättar Farshid Owrang.
Resultaten visade att beläggningarna innehöll en flytande fas bestående av stora mängder delvis förbränd motorolja. Oberoende av bensinsort hittades bara små mängder bensin i beläggningarna. Resultaten indikerar att motorolja är en viktig orsak till beläggningar i kommersiella GDI motorer.
Kunskapen om hur beläggningarna uppstår och varifrån de kommer är viktig i flera avseenden. Deras närvaro kan störa den avancerade styrningen av motorn. Beläggningar kan höja oktantalet, öka knackningarna och i värsta fall ge upphov till motorskador. Bensinen kan fastna i beläggningarna istället för att förbrännas. Då uppstår en kolväteproducerande källa som ökar utsläppen.
Farshid har även utvecklat två metoder för att studera oxidationen av motoroljor. I den första metoden kan olja oxideras och bilda sot vid olika termodynamiska förhållanden.
I den andra metoden kan mängden syre i oljan under oxidation detekteras in-situ, på stället, med hjälp av snabba neutroner.
Avhandlingen, “Chemistry of Combustion Products -Investigation of Combustion Chamber Deposits Formed in a Gasoline Direct Injection Stratified Charge SI Engine” försvarades vid en offentlig disputation vid Chalmers tekniska högskola i Göteborg den 26 april 2004.
Kontaktinformation
Mer information:
Farshid Owrang, Institutionen för Material och Ytkemi, Chalmers tekniska högskola, tel. 031-84 79 91,
e-post: kf92024@chestud.chalmers.se
