Bensinfrågan, Artikel av Anders Johansson i TR Magazine 1 /97
Under hela 1996 har det varit många diskussioner i såväl garage som på TR-träffar och Rallyn. Framförallt är det den kära, men ack så dyra, bensinen som debatterats och ältats fram och tillbaka. Vad är det egentligen som har hänt med bensinen på senare år? – Varför luktar inte bensinen så gott längre? För att inte tala om den stora frågan: Kan jag köra min Triumph på den “bly”- eller bly fria bensinen som säljs vid våra Mackar i dag. Jag tror inte att någon i dag kan ge något entydigt svar eller garanti för att något speciellt bensinmärke eller bensinkvalité kommer att passa i just din Triumph! Denna artikel är däremot ett försök att ge svar på de vanligaste frågorna – samt att delge några erfarenheter från Sverige och England. Observera att jag återigen inte utlovar någon lösning på problemet – och att jag inte heller kan ge någon garanti för att just din bil kommer att fungera bättre i fortsättningen eftersom skicket och konditionen på motorerna varierar så kraftigt.
Bensin som motorbränsle
Under alla år som bensin har använts som motorbränsle har det naturligtvis pågått, och pågår, en ständig utveckling. Flera åtgärder på raffinaderisidan Såväl som på additivsidan är redan giorda. I denna artikel skall vi endast avhandla de kända additiven bly, kalium samt natrium.
Blybensin mot ventilsätes-slitage
Det mest kända och använda bensinadditivet är Tetraetylbly. Denna kemiska förening har en förmåga att smörja, slitageskydda och öka bensinens knackningsbeständighet. Detta medger högre verkningsgrad, det vill säga högre effekt och lägre bränsleförbrukning. Redan 1922 kom kemisterna Midley och Boyd på att sma mängder tetraetylbly höjde oktantalet påtagligt. Tillsatsen av bly med-förde även andra för- och nackdelar: ökat kompressionsförhållande och högre varvtal alstrade mer värme som innebar nya problem för motorns inre delar Avgasventilerna blev så varma att de tenderade att “svetsas” fast i toppen då de stängde.
När kamaxeln sedan tvingade dem att öppna rycktes en hel del av materialet i toppen loss och följde med. Detta gällde såväl för toppar av giutjärn som aluminiumtoppar med otillräcklig hårdhet i ventilsätena. Fenomenet kallas på engelska “VSR” (Valve Seat Recession), vilket man till svenska närmast kan översätta till “Ventilsätes-slitage”.
Genom blytillsatsen i bensinen bildades ett lager av skyddande blyoxid på ventil och ventilsäte vilket effektivt förhindrade metallkontakt mellan dessa. Man hade funnit en bra lösning på värmeproblemet och effektspiralen kunde vridas allt högre. Mer bly gav högre oktantal och bättre ventilskydd, vilket behövdes föratt skydda mot den högre hettan.
Det var Tetraetylblyet i bensinen som gav den goda sötaktiga doften i den “gamla” blybensinen. I dagens blyadditivbensin blandar man i “Metyl Terrnär Butyl Eter” (MTBE) som höjer oktanvärdet men också ger bensinen dess “stickigare” doft.
Idag känner vi väl till den skadliga effekt som blyutsläppen medför och att blybensin förstör bränslekatalysatorer Processen med att helt ta bort blyet i bensinen för motorer med katalysatorer startade i USA redan på 1970-talet och att ta fram ett ersättningsmedel/additiv till blyet i Europa påbörjades i slutet av 1970-talet.
Motorbensinens sammansättning
Efter att ha raffinerat råolja i olika steg får man fram det vi kallar för motorbränslet “bensin”. Ända till för några år sedan har arbetet med att ta fram en motorbensin varit helt inriktat på att tillfreds-ställa motorns behov för en god funktion under alla driftsbetingelser. Detta arbete har dock balanserats mot vad som varit tekniskt möjligt ur raffinaderisynpunkt och kostnaden ur energisynpunkt. På detta sätt har man kommit fram till att RON-tal 95 för en blyfri kvalitet är det mest optimala med hänsyn tagen till energiåtgång i raffinaderiet och energiomvandling i förbränningsmotorn. Bensinkvalitén kommer att bestämmas av miljö- och avgasreningskrav, till exempel den svenska miljöklassningen av bensin.
Oktantal
Ett bränsles oktantal är en av de viktigaste egenskaperna i en bränslespecifikation. Oktantalet mäts i encylindriga motorer speciellt framtagna för denna mätning. Oktantalet är ett mått på ett bränsles knackningsbeständighet eller förmåga att motstå knackning. Man mäter i huvudsak två värden, “RON” (det som står på pumpen) och “MON”. Dessa förkortningar står för “Research Octane Number” och “Motor Octane Number”. Skillnaden mellan RON och MON för ett bränsle kallas “sensitivitet”. Till skillnad från RON, skall MON-talet återspegla bränslets förmåga att motstå knackning vid högre varvtal och belastning.
En motors oktantal styrs givetvis i första hand av kompressionsförhållandet, men även av den konstruktiva lltformningen, dvs ventilantal, tändstiftens placering samt förbränningsrummets utformning
Förbränning –förbränningsmotorer
När en motor går normalt antänds den komprimerade blandningen av bensin och luft av tändstiftets gnista. Bränsle/luftblandningen exploderar inte – den förbränns. Egentligen bör man inte tala om explosionsmotorer utan våra fall endast om förbränningsmotorer. I och för sig sker förbränningen hastigt men ändå under ordnade former. Förbränningsvågen förflyttar sig från tändstiftet i förbränningsrummet med en hastighet av 5-20 m/s. Om inte bränsle/luftblandningen kan motstå de höga trycken och temperaturerna blir resultatet något av följande problem:
Knackning
Knackning är en självantändrnng av bränslet efter det normala tändningsförloppet. Detta kan ske om trycket och temperaturen i förbrän ningsrummet överskrider de kritiska värdena för bränslets självantändning. Antändningen av den resterande gasen sker explosionsartat och ger upphov till en kraftig tryckvåg som studsar mellan förbränningsrummets väggar och ger då upphov till skarpa metalliska ljud – knackningar
Glödtändning
Förbränningen påbörjas av andra orsaker än tändgnistan, till exempel heta ytor eller små sotpartiklar i förbränningsrummet.
Knackande glödtändning
En del av bränslet antänds genom självantändning efter det att glödtändning har startat förbränningsförloppet.
Eftertändning
Efter det att tändningen är bruten, fortsätter motorn att gå på grund av glödtändning.
Accelererande glödtändning
Glödtändningen accelererar på grund av att de heta ytorna i förbränningsrummet ständigt får ökad temperatur som en följd av glödtändningen. Detta kan i värsta fall innebära smältskador på kolvar och topp-lock
Dagens bensin
Bensinens egenskaper och sammansättning är till stor del bestämd genom en nationell standard,så även i Sverige sedan ett antal år tillbaka. Svensk standard specificerar således de två baskvaliteterna RON 95 och RON 98 som finns på marknaden. Dessa två kvaliteter säljs med och utan ventilsätesslitageskydd/additiv för motorfordon~ Bensinkvaliteterna är sedan den förste januari 1995 indelade i miljö-klasser, varav miljöklass 2 är den som nu finns tillgänglig på bensin-stationerna. Miljöklass 3 är sämre ur miljösynpilnkt och anpassad till EU-normerna för att juridiskt kunna tillåta en import av sådan bensin. Miljöklass 1 är under utarbetande och skall också vara en förbättrad kvalitet avseende miljö- och hälsorisker jämfört med bensin av miljöklass 2. Som exempel kan nämnas att bensenhalten (bensen – ett cancerogent ämne) i en tidigare bensinstandard var 5% jämfört med bensinen av nuvarande mitjöklass 2 som innehåller 3%. Blyhalten i tidigare standard var 13 mg/lit jamfört med miljöklass 2 som endast har 5 mg/ lit. I dag är all bensin som raffineras/tillverkas i Sverige blyfri!(Det enda undantaget som finns i dag är flygbensin).
Dagens bensin i gårdagens motorer Jämfört med bensinen på 1920-talet är det framför allt fyra stora skillnader som kan framhållas: Oktantalet, som genom förbättrade raffineringsprocesser är betydligt högre i dagens bensin. Detta har dock, enligt kunskapen, ingen inverkan på funktionen hos en äldre motor som byggdes för 20-30-talets bensin med sämre kvalité och lågt oktantal. Våra TR-motorer är betydligt känsligare för bensin med lågt oktantal, det vill säga lägre än 96 oktan!
RVP/Destillationskurva. Här är definitivt den största skillnaden, vilken också har en avsevärd inverkan på motorns funktion. 20-talets bensin hade en begynnande destillation vid ca 60 grader mot dagens ca 30 grader. Detta hade ju även en inverkan på motorkonstruktionen då det var vanligt med kraftiga förvärmningsanordningar där insugningsrör och avgasgrenrör kopplades ihop.
Med dagens bensin kan man således förvänta sig driftstörningar form av “ånglås” som kan ge problem med motorstopp och vidvarmstarter. (Mer om ånglåsproblematiken senare). Olefinhalten är på grund av den högre andelen krackade komponenter, högre än i en bensin från 20-30-talet.Funktionsmässigt har det dock ingen betydelse. Addifiv tillsätts dagens bensin för att ge bränslet förbättrande egenskaper. Ett additivpaket innehåller vanligtvis oxidationsskydd för att ge en bra lagringsbeständighet, korrosionsskydd för bränslesystemets komponenter, skydd mot hartsbildning och slutligen renhållande additiv för att skydda insugningsventilerna mot beläggningan (Det har visat sig att beläggningar på insugningsventilernas översida har stor inverkan på kolväteutsläppet
Dagens bensin-kvaliteter i Sverige
95 Oktan Grön
Denna bensin är alltid “grön”, det vill säga den innehåller aldrig blyadditiv. Användning: Samtliga moderna bilar med katalysator skall köra på denna bensin, många förkrigsbilar och vissa efterkrigsbilar kan också köra på 95 blyfri. Men vid minsta tvekan – använd bensin med blyadditiv! Tvåtakts- och Wankelmotorer skall alltid köra på 95 blyfri.
96 Oktan Svart
Denna bensin är en blandning av 40% 95 oktan och 60% 98 oktan svart. Användning: Vissa äldre fordon kan köra på denna kvalitet eftersom den är något billigare än 98 oktan svart. Exempel på bilar där tillverkaren rekommenderar denna bensin är: Volvo PV Amazon och 140, Rolls-Royce samt Bentley till och med 1988, SAAB 99 till och med 1984.
98 Oktan Svart
Denna bensin innehåller blyadditiv för äldre motorer. Användning: Används i alla de fall där osäkerhet råder om oktantal eller behov av blyadditiv. Den skall dock aldrig användas för tvåtaktsmotorer eller överhuvudtaget där olja blandas i bensinen!Det finns en risk för att vissa blyadditiv (natrium) kan ge upphov till gelbildning vid blandning med tvåtaktsoljan.
98 Oktan Grön
Högoktanig bensin utan blyadditiv. Finns ej på alla bensinbolag/stationer Användning: Denna bensin har ett högre energivärde samt behåller sitt oktanvärde bättre jämfört med 98 oktan svart. Dessutom är det inga problem att tillsätta tvåtaktsolja eller andra additiver (till exempel Kemetyl K-Plus) i denna bensin! 98 oktan grön är i första hand avsedd för moderna motorer som kan tillgodogöra sig högt oktantal för att ge högre effekt, bland annat turbomotorer, trimmade tvåtaktare och tävlingsmotorer
Några viktiga fakta om bensin och (TR-)motorer
De flesta äldre bilar (TR2-TR6) har motorer med “mjuka” ventilsäten vilka kan förslitas om de ej skyddas med blytillsats eller blyersättningsmedel/additiv i bensinen. Blyet i bensinen skyddar genom att ett tunt blyoxidskikt bildas, viiket separerar metallytan hos ventilsätet från ventilen. “Blyminne” kallas den egenskap blyet har att kvarstanna på plats en tid och skyddal smörja metallytor i en motor(se text nedan). Moderna motorer är konstruerade för att köras på blyfri bensin. Avgasventilerna är tillverkade i härdat, slitagetåligt material (Gäller främst TR7 och TR8). De vanligaste ingredienserna i dagens blyersättningsmedel/additiv är alkalimetallerna kalium eller natrium (additivet varierar beroende på bensinbolag). Blyfri 98 oktan har ett högre energivärde än additivbensin 98 oktan, den håller också sitt oktanvärde bättre än additivbensinen (bättre lagringsbeständighet). Enligt Svenska Shell testades mellan åren 1971-1993 ett flertal bilar olika länden Under 1993 testades i Sverige 19 olika bilar. Testerna visade att bilarna utanblyersättningsmedel/additiv hade en hel del onormalt slitage redan efter 500-1000 mil, sam-tidigt som bilarna medblyersättningsmedel/additiv inte kunde påvisa nagot onormalt slitage efter 4000 mil. Förr kunde man tanka blyfritt tre gånger och sedan med blybensin en gång för att kunna utnyttja “blyminnet” i motorn. Detta minne räcker enligt Shell 500-1500 mil beroende på hur hårt du belastar din motor. Observera! Detta blyminne fungerar inte med 96/98 oktan bensin innehållande blyersättningsmedel/additiv. Även om du använder bensin med tillräckligt högt oktantal kommer motorn efter en tid att ta skada, vilket först märks på ett minskat ventuspel. Detta leder så småningom till att ventilen inte stänger helt och därigenom sannolikt bränns sönder och även skadar ventilsätet så att toppen måste renoveras eller bytas.
Blyfri bensin i Triumph-motorer?
Våra TR-bilar från 1950-70-talet behöver bensin med högsta möjliga oktantal för att undvika knackning och få bästa möjliga smörjning för motor samt förgasare/insprutning. Triumph TR5 PI och TR6 PI, vars motorer och insprutningssystem som konstruerades under senare delen av 1960-talet för “Five Star Petrol”, det vill säga 100-oktanig, väldoftande bensin med hög blyhalt, är naturligtvis mycket känsliga för den nya blyfria/ blyadditiv bensinen. Mätfördelaren, som är den känsligaste delen i TR5/6 insprutningssystem måste få smörjning genom bensinen eftersom den lilla “skytteln” inuti som portionerar ut bensinen via tryckslangar till respektive cylinder, har ytterst små toleranser (två my) mellan metall-ytorna. Om du håller skytteln i handen ett par minuter kommer den att “svälla” tillräckligt för att den inte längre skall passa i cylindern inuti mätfördelaren’ Risken finns nu att den nya additivbensinen” inte längre smörjer mätfördelaren inuti så effektivt som den gamla bly-a bensinen en gång gporde, med resultatet att skytteln, då den ej fått tillräcklig smörjning, helt enkelt ,, sveÉ sar” på metall runt skytteln inuti cylindem – tills dess toleranserna blir för små och mätfördelaren skär i hop. Vår tyske klubb-kollega Bernhard Ragemeier har rapporterat att man i Tyskland haft problem med TR6 PI bilar vars mätfördelare har skurit efter ha tankat blyfri lågoktanig bensin. Hagemejer berättar också att flera TR6:or har fungerat mycket bra på blyfti 98-oktanig bensin under hösten. Denna bensin har ju inget speciellt smörjande additiv, så hur kan det komma sig att vissa bilar kan köra på blyfritt medan andra får problem? Michael S Bingley i engelska TR-Registret hävdar efter samtal med Lucas, som konstruerade insprutningssystemet, att tidiga mätfördelare var utvecklade för att användas i Formel 3 och Formel 1 bilar som kördes på högoktanig blyfti bensin. Han kommer att fortsätta sin forskning i syfte att ta reda på vilket ämne det var i den blyfria racingbensinen som gav en så effektiv smörjning till dåtida mätfördelare. Vi återkommer med det engelska “Project Green sa snart det finns mätbara resultat.
Finns lösningen i Kemetyl K-Plus Sedan 1993 säljer Kemetyl en blyfritillsats vid namn Kemetyl K-P/us blyfritillsats genom välsorterade bensinstationer. K-Plus blyfritillsats deltager inte i förbränningen utan har enbart en smörjandeverkan. Enligt Bror Hultgren i Triumphklubben finns det för närvarande inga negativa erfarenheter av Kemetyl K-Plus i kombination med blyfri 98 oktan bensin. Motorerna har gått jämnare, “renare” och mer effektivt, samtidigt som ventilsätet fått sin smörjning/kylning. För insprutningsmotorer rekommenderar Hultgren dessutom inblandning av Castrols TC-W3 tvåtakts utombordsolja i den blyfria 98 oktan bensinen för att uppnå optimal smörjning. Observera att TC-W3 oljan inte kan blandas med additivbensin (96 eller 98 oktan svart)!
Slutsatser för TR-motorer
Som jag inledde denna artikel, kan jag inte gå ut och garantera någonting! Däremot kan man ju med fakta och ett logiskt resonemang dra vissa slutsatser: Triumph TR2-TR6PI har motorer med “mjuka” ventilsäten vilka kan förslitas om de inte skyddas med någon form av blyadditiv (se nedan). Det absolut bästa alternativet är ombyggnad av ventiler, ventilsäten och topplock för att kunna köra på blyfti, grön bensin utan problem i fortsättningen. Är du osäker på din TR-motors kondition: Kontrollera ofta och noggrant ventilspelet, var särskilt observant på förhöjd motortemperatur och minskat spel eftersom det kan innebära att ventiler/ventilsäte är på väg att slitas ned och skadas. Triumph TR2-TR6 PI kan köras på 98 oktan svart bensin, dock utan inblandning av tvåtaktsolja eftersom det finns en risk för att vissa blyad aditiver ger upphov till gelbildning Triumph TR2-TR6 PI kan även köras på 98 oktan grön bensin, men det förutsätter att du själv gör en inblandning av blyadditiv (till exempel Kemety K-Plus). Fördelen med denna bensin är att du utan problem kan blanda i tvåtaktsolja (till exempel Castrol TC-W3) i syfte att smörja insprutning till TR5 PI och TR6 PI utan risk för gelbildning. Triumph TR6, TR7 och TR8 som är byggda för USA-marknaden har motorer som är konstruerade för blyfri bensin och har inte några problem med “ventilsätesslitage”. Är du osäker på om du har en USA-bilmotor – kontrollera chassienummer och/ eller motornummer, se även instruktionsboken angående rekommendationer för bensin och oktantal
Uppföljning
Triumph TR-klubben kommer naturligtvis att följa upp uttvecklingen, vad som händer med bensinen, dess olika additiv samt inte minst vilka olika åtgärder vi TR-ägare kan vidta med motorer, insprutning etc. för att kunna fortsätta köra med våra sport-bilar även i fortsättningen. Hör gärna av er med synpunkter, frågor och/ eller egna erfarenheter!
Källförteckning
MHRF Miljösymposium 1995, Nils Gunnar Svensson, SAAB samt Börje Kronsröm, Shell. Classic Motor, Nr 5/1995,artikel av Bertil Victorsson. P 1800-klubbens medlemstidning, nr 5 1995, artikel av Jan Erik Langli, NSK TRaction, medlemstidning för engelska TR-Registret. No 134, Nov/96, artikel av M Bingley. The TRIUMPH Nr 4/96, artikel av Bror Hultgren ang Kemetyl K-Plus och blyfri 98 bensin. Vintage, Nr 4/95. Medlemstidning för Motorhistoriska klubben i Skåne.