Oktantal – Bensin & E85

Tuningskolan – Bensin och E85

Vi har pratat om bränsle och oktan tidigare, men det känns ändå som ett bra läge att ge en uppfriskning av minnet.

Hur spelar bensin, 95 oktan, 98 oktan eller högre, samt E85 roll? Och hur drar vi nytta av det?:

Högre oktantal innebär större motståndskraft mot spikningar och knackningar, och gör att vi kan ge en motor med tändstift mera kraft. Både mer kraft på samma mängd bränsle, och mer kraft i kombination med andra effekthöjande åtgärder. Vi ska försöka göra detta så pedagogiskt som det går och inte bli alldeles för vetenskapliga. Den här artikeln skall kunna läsas av alla, och man behöver inte förstå varje enskild del av artikeln för att på så sett förstå helheten.

Vad är oktan?:

Det är ett sätt att mäta hur knackbeständigt ett bränsle är, och numret baserar sig på Iso-oktan med talet 100 som referens hur knackbeständigt det är, samt Heptan med talet 0 för hur dålig knackbeständighet det har. Mer ingående info finns senare i texten.

Vad innebär det?:

I en förbränningsmotor komprimeras bränsle/luft-blandningen av kolven i förbränningsrummet, och antänds sedan av gnistan från tändstiftet. Det startar en kontrollerad, och mycket snabb förbränning av blandningen som breder ut sig i förbränningsrummet som en mycket snabb flamma, som i sin tur skapar ett tryck som pressar ner kolven, och därmed ger effekt. Enkelt förklarat ger mer tryck högre effekt.

Är bränslet inte tillräckligt knackbeständigt så blir det inte en kontrollerad förbränning. Istället sker en okontrollerad mindre explosion/detonation i förbränningsrummet. När gnistan väl har antänt bränsle/luft-blandningen så stiger trycket väldigt snabbt i förbränningsrummet, och är inte knackbeständigheten tillräckligt hög så kan allt explodera samtidigt på grund av högt tryck/temperatur istället för att brinna. Det blir då ett ”knack”.

Eftersom det istället blir en okontrollerad explosion, så uppstår en chockvåg som kan skapa små smälta kratrar i aluminiumet som kolven består av, och till och med göra sönder toppen på kolven med katastrofalt motorhaveri som följd.

Högre kompressionsförhållande i förbränningsrummet skapar ett högre tryck, och därmed högre risk för knack. Det samma gäller för turbotryck, där man fyller mer bränsle/luft i förbränningsrummet som måste komprimeras, som skapar ett högre tryck.

Det finns även många andra parametrar som ökar knackrisken, som högre lufttemperatur, dålig bränsle/luft-blandning, eller sot i förbränningsrummet som kan glöda och antända blandningen.

Vad gör biltillverkaren för att förhindra det?:

Biltillverkaren måste göra motorns mekaniska konstruktion och dess styrsystem på ett sådant sätt att det kan tolerera den lägsta bränslekvaliteten på marnaden där fordonet säljs.

På den mekaniska sidan försöker man antingen hålla nere cylindertrycket genom ett lägre kompressionsförhållande, eller genom att använda ett tillräckligt lågt turbotryck.

På den elektroniska sidan försöker man istället göra inställningar för att ställa in mapparna för tändningen, där man inte tänder bränsle/luft-blandningen för tidigt, och på så vis inte höjer förbränningstrycket för mycket alldeles för tidigt i förbränningsprocessen. Man gör också mapparna för bränsle/luft-blandningen fetare vid hög last, både för att det har en kylande verkan, men också för att förbränningshastigheten ändras.

Motorstyrsystemen har också en ”feedback” genom sensorer på motorn som skvallrar om det förekommer knackningar. Bland annat knacksensorer som lyssnar efter karakteristiska ljud som uppkommer när det knackar, eller avgastemperaturgivare som ser en förhöjning av förbränningstemperaturen. Vissa system har även många fler avancerade funktioner som hjälper till. Vid en uppfattad knackning kan då motorstyrsystemet senarelägga förbränningen eller sänka turbotrycket så att knackningarna slutar.

Vad blir resultatet hos biltillverkaren?:
Fordonen tillverkas med en kompromiss av driftsäkerhet och effektivitet vid ett lägsta oktantal.

Ganska moderna styrsystem har idag en väldigt bra effektivitet, och adapterar sig väldigt bra till olika oktantal. Det medför ofta att om man tankar en lägre oktan än specifierat av tillverkaren, så blir effektiviteten och kraften lägre utan någon risk för skador. Men när man går högre i oktantal än specifierat av tillverkaren finns det ofta en gräns. Bilen blir inte starkare och mer effektiv då det finns gränsvärden på plats för att förhindra detta. Inte för att man vill förhindra mer effekt, men för att det inte ska finnas för stora variationer och felmarginaler som gör att fordonets motor kan knacka oavsiktligt.

Hur drar vi nytta av högre oktan vid optimering?:

Vi kan antingen effektivisera förbränningen genom att optimera motorns mjukvara för högre oktan, när man kan förutsätta att fordonet inte kommer att köras på så dåligt bränsle som biltillverkaren tillverkat den för. Det medger högre effektivitet och mer kraft som följd.

Eller så kombinerar vi en effektivisering av förbränningen med ett högre turbotryck som ger mer effekt. Detta kan vi göra när vi vet vilken kvalitet av bränsle som kommer att användas, och att det inte finns några risker vid högre effektuttag. Detta måste så klart göras med många andra parametrar i beräkningen också, som bränsleblandningens förhållande, lufttemperatur osv.

Var kommer E85 in i bilden?:

När man vill optimera med större säkerhetsmarginaler, eller trimma ordentligt så är det E85 eller etanol som gäller. Men här spelar bara oktantalet delvis in (mer info längre ner på sidan). E85 har också mycket bättre kylande egenskaper som ger fördelar, och man kan ge motorn ännu mer effekt än vad bara oktantalet skvallrar om.

Slutord:

Detta är en förenkling av hur det fungerar, och det finns givetvis många fler variabler och parametrar som har en inverkan, och som fordonstillverkaren och vi på Hi-Tuning Performance måste ta hänsyn till. Det är ett dynamiskt system där mycket händer samtidigt.

Men det kan ändå vara intressant läsning för att få lite mer insikt i vad vi brottas med som motoroptimerare.