Termisk ytbeläggning gör dieselmotorn effektivare

Ny forskning på dieselmotorer för fordon visar intressanta resultat. Med termiskt sprutade ytskikt på kolvarna blir motorn effektivare och bränsleförbrukningen minskar med 0,7 procent.

– Även så små skillnader kan vara värdefulla för att minska dieselfordonens klimatpåverkan, säger Wellington Uczak de Goes, ny doktor i produktionsteknik vid Högskolan Väst.

Även om elmotorer bedöms bli standard i framtidens fordon kommer dieselmotorerna att finnas kvar under en lång tid framöver, konstaterar Wellington. Forskare och fordonstillverkare fortsätter därför att utveckla dieselmotorn för att möta allt högre krav på minskad klimatpåverkan.

– Så länge dieselmotorer används gäller det att utnyttja bränslet så effektivt som möjligt. Idag finns inget alternativt bränsle som levererar energi som är jämförbar med konventionella oljebaserade bränslen, säger Wellington.

Hans forskning visar att förbränningen av bränslet i dieselmotorer blir effektivare om man ytbelägger motorkolvarna med hjälp av termisk sprutning.

– Med en termisk barriärbeläggning på kolvens topp minskar energiförlusten i dieselmotorn. Det innebär att förbränningen av bränslet blir effektivare och bränsleförbrukningen minskar, vilket i sin tur leder till lägre utsläpp av klimatskadliga växthusgaser.

17 000 färre dieselfordon

Wellingtons resultat visar att bränsleförbrukningen kan minska med 0,7 procent. Han ger ett intressant räkneexempel för att visa att även relativt små insatser som denna kan göra skillnad.

– I Sverige finns idag cirka 2,4 miljoner dieseldrivna fordon. Om deras bränsleförbrukning sänks med 0,7 procent, motsvarar den minskningen omkring 17.000 färre dieseldrivna fordon på vägarna.

Wellington har testat och utvärderat flera olika beläggningsmaterial och två spruttekniker. Fokus var på att utforska sambanden mellan processparametrar, beläggningens mikrostruktur, termiska egenskaper och prestanda.

– Genom att kombinera olika material och spruttekniker får man olika påverkan på beläggningens mikrostruktur och egenskaper. Teknikerna jag har använt är atmosfärisk plasmasprutning (APS) och suspensionsplasmasprutning (SPS).

– Mina utvärderingar visar att två av beläggningsmaterialen gav högre motoreffektivitet. Resultaten är mycket lovande men det krävs mer forskning. Nu tar andra forskare vid där jag slutade. Ett tvåårigt forskningsprojekt har precis startats.

Stort intresse hos fordonstillverkare

Volvo Cars, Volvo Trucks och Scania har varit viktiga forskningspartner i Wellingtons projekt.

– De har följt mitt arbete hela vägen med stort intresse och bidragit med värdefull feedback. De gav mig också tillgång till sina dieselmotorer för att göra motorexperiment.

Forskare på Högskolan Väst har under flera decennier med stor framgång utvecklat termiska barriärbeläggningar som ökar effektiviteten hos gasturbinmotorer. Här har det visat sig att just suspensionsplasmasprutning (SPS) är mest effektiv.

– Termisk sprutning är överlag en enkel och billig teknik för ytbeläggning av komponenter. Med den relativt nya SPS-tekniken har tillverkningsindustrin fått en rad olika möjligheter och användningsområden.

För Wellington väntar nu nya utmaningar på företaget Höganäs som är en global leverantör av metallpulver för bland annat additiv tillverkning och ytbeläggning med termisk sprutning.

Ta del av Wellingtons avhandling: “Thermal barrier coatings for diesel engines” 

Kontakt: Wellington Uczak De Goes