Tänk dig en bilmotor som både sparar bensinpengar och värnar om miljön. Snart kan detta bli verklighet. Forskare vid Karlstads universitet har tillsammans med det svenska företaget Mecel utvecklat en ny metod för att göra förbränningsmotorer mer effektiva och miljövänliga.
För att kunna styra förbränningsmotorer optimalt krävs information från förbränningsprocessen i motorns cylindrar. Karlstadsforskarna och Mecel har tagit fram algoritmer för en så kallad jonströmsanalysator, som genom statistisk signalbehandling kan få fram bättre förbränningsinformation ur jonström. Informationen används för att styra och övervaka motorn.
Forskningsprojektet kan ha en avgörande betydelse för styrningen av nästa generations förbränningsmotorer. Forskarna lämnade nyligen in en patentansökan på uppfinningen. Målet är att få med en ledande biltillverkare i den fortsatta utvecklingen.
- Om vi kan förbättra kvaliteten på informationen om förbränningsprocessen skulle jonströmsanalysatorer kunna sitta i varje nyproducerad bil i framtiden, säger Jakob Ängeby, gästforskare vid avdelningen för elektroteknik vid Karlstads universitet och chef med ansvar för framtida teknologier vid Mecel.
Hur fungerar då denna nya uppfinning?
Bättre information
När luft och bränsle sugits in i motorns cylindrar startar förbränningen. Detta skapar ett ökat tryck i cylindrarna, vilket i sin tur får motorns vevaxel att snurra. Bilen går framåt. För att man ska kunna styra förbränningsmotorer så effektivt som möjligt måste man veta vad som sker under förbränningsförloppet. Det är inte helt enkelt då det är svårt att mäta vad som händer inne i den sotiga och heta cylindern. Det är detta problem som forskarna vid Karlstads universitet vill lösa med hjälp av signalbehandling i jonströmsanalysatorer.
- När luften och bränslet i cylindern förbränns bildas fria elektroner och laddade joner i förbränningsgasen. Koncentrationen av dessa laddade partiklar beror bland annat på trycket och temperaturen inne i cylindern, förklarar Jakob Ängeby. Genom att mäta hur mycket joner det finns i gasen kan man få ut information om förbränningen. Detta görs genom att man lägger på en spänning över tändstiftet inne i motorn. På så sätt kan man mäta hur stor jonströmmen blir.
Signalbehandling kan vara lösningen
Att jonström kan användas för att få ut information om förbränningsförloppet är inte något nytt. Tekniken används redan idag. Det som våra forskare bidrar med är att med hjälp av statistisk signalbehandling förbättra kvaliteten på den information som finns dold i jonströmmen. Det kan till exempel handla om att få fram exakt rätt luftbränsleblandning och tryckmax eller att utveckla motorns förbränningsstabilitet för att bilen ska gå så jämnt som möjligt.
- Med bättre information om förbränningen kan man styra motorerna bättre och göra dem mer effektiva, vilket i sin tur leder till att bränsleförbrukningen minskar, säger Jakob Ängeby.
Givande samarbete
Mecel har varit ledande i forskning och utveckling av jonströmsanalysatorer i över 20 år. Det Åmålbaserade företaget arbetar i teknikens absoluta framkant med avancerad elektronik och mjukvara för att styra och hämta information från förbränningsmotorer. Det har bland annat haft en central roll i utvecklingen av Saab Trionic. Företaget är också leverantörer av elektronik och utvecklingspartner till Ferrari Formel 1 Team. Mecel ingår även i ett stort EU-projekt där man arbetar med att utveckla förbränningsmotorer med vätgas som drivmedel. Sådana motorer är extremt svåra att styra. Mätningar av jonström kan vara en lösning på problemet.
Mecel ser mycket positivt på samarbetet med Karlstads universitet.
- Om vi kan förbättra kvaliteten på förbränningsinformationen skulle det innebära en mycket viktig marknadsfördel för Mecel, säger Jan Nytomt, ansvarig för affärsområdet
Engine Systems vid Mecel.
Forskningsprojektet finansieras bland annat av Teknikbrostiftelsen. Förutom Jakob Ängeby deltar även Magnus Mossberg och Andreas Jacobsson, båda verksamma vid avdelningen för elektroteknik vid Karlstads universitet, i projektet.
Mer information: Jakob Ängeby, tfn 054-700 20 87, 0532-621 52 eller 073-034 61 52. Eller gå in på www.mecel.se.
