TUNG: Med en egenvekt på 0,84 kilo per liter er diesel vesentlig tyngre enn bensin. (Bilde: Paul Fleet)

HVORDAN VIRKER: DIESEL

Derfor er diesel billigere enn bensin

Rudolf Diesel

  • Diesel har fått sitt navn etter Rudolf Diesel som fant opp dieselmotoren som han fikk patent på i 1893. Han ville lage en motor som var langt mer effektiv enn bensinmotoren som kom allerede i 1879.
  • Det spesielle med dieselmotoren var at drivstoffblandingen antente uten tennplugg når kompresjonen ble høy nok.

I forhold til bensin er diesel en blanding av mye lengre kjeder av hydrokarboner, fra 12 til 20 karbonatomer i kjeden.

Diesel kalles også dieselolje, og det sier noe om hvor denne fraksjonen kommer ut når råoljen destilleres. Like over smøreolje.

Mens bensin er gjenstand for en mer omfattende produksjonsprosess, er det noe enklere å lage diesel.

INNSIKT: Hva er det egentlig i smøreolje annet enn olje?

Tyngre enn bensin

Diesel kondenserer og felles ut av destillasjonskolonnen ved rundt 270 grader. De ulike molekylene har et kokepunkt fra 180 til 360 grader. Det er dermed et lite «overlapp» fra 180 til 220 grader i kokepunktene for bensin og diesel, men som vi skal komme tilbake til har hydrokarbonene i diesel en annen struktur enn sine «slektninger» i bensin.

Med en egenvekt på 0,84 kilo per liter er diesel vesentlig tyngre enn bensin som bare er på 0,74 kilo per liter. Det betyr at det er en del mer energi i en liter diesel.

Mens bensin inneholder 9,7 kWh per liter, inneholder diesel 10,7 kWh per liter. Det og det faktum at en dieselmotor har høyere virkningsgrad enn en bensinmotor gjør at man får opp til 30 prosent bedre drivstoff­økonomi med dieselmotorer.

INNSIKT: Visste du at bensinen er annerledes om vinteren enn om sommeren?

Sliter med kulda

Selv om diesel har et svært høyt kokepunkt, står det ikke like bra til i den andre enden av skalaen. Her opererer vi med det som kalles tåkepunktet. Det er den temperaturen hvor drivstoffet begynner å bli «tåkete». Tåka skyldes at i kulde begynner det å dannes vokskrystaller. Derfor er det svært viktig at dieselblandingen tilpasses årstidene. Brennstoffsystemet, med filtre, rør og pumper, har ikke godt av faste stoffer.

Krystallene er så små og få at de passerer filteret med letthet. Etter hvert som temperaturen synker, øker problemene – helt til det blir så mye voks at det oppstår en blokkering.

Da snakker vi om blokkerings- eller pluggpunktet. Temperaturområdet imellom tåke- og pluggpunktet kan også gi problemer hvis bilen ikke brukes på en stund.

En del grader under pluggpunktet finner vi flytpunktet. Da er dieselen så full av voks og blitt så tykk at den ikke lenger flyter. Men det er et akademisk tall, for under pluggpunktet vil dieselen ha så mye voks at det er stor fare for at dieselfilteret blokkeres og motoren stanser på grunn av «matmangel».

Sommerdiesel er blandet slik at den skal ha et tåkepunkt på minimum null grader celsius og et pluggpunkt på minus 12 grader. Det er jo heldigvis slik at det ikke blir særlig kaldere om sommeren.

Les også: Formel 1-bilene skal bruke 40 prosent mindre bensin

Lange kjeder: Diesel er en blanding av lange kjeder av hydrokarboner, hexadecane er en av dem. ill.: Wikimedia Wikimedia

Vinterdiesel

Vinteren er en mye større utfordring for diesel­biler. Derfor blandes det inn en større andel hydrokarbonmolekyler med kortere karbonkjeder og lavere tåkepunkt. I gamle dager ble det ofte tilsatt en del parafin til dieselen, men dette er ikke lenger mulig på grunn av parafinens høye svovelinnhold.

«Egenhendig» innblanding av parafin frarådes på det sterkeste, siden dette både kan føre til havari av høytrykkspumper og innsprøytningsdyser og skade på partikkelfilter og katalysator på grunn av svovelinnholdet.

Det tilsettes også flytforbedrende stoff til dieselen som hindrer at vokskrystallene klumper deg sammen.

I Norge har vanlige vinterdiesel et tåkepunkt på -22 grader og et pluggpunkt på -32 grader. Men det holder heller ikke over alt. Noen steder i landet blir det mye kaldere og da har oljeselskapene andre metoder for å senke problemgrensene.

Dieselen som selges f.eks. på Røros og Tynset om vinteren vil som regel ha bedre kuldeegenskaper enn dieselen som selges i lavlandet.

Les også: Utvinner råolje fra alger på under en time

Lettere om vinteren

Vinterdiesel har litt lavere tetthet enn sommerdiesel. Den ligger gjerne et sted mellom 0,825 og 0,835 kilo per liter.

Fordi forbruket er direkte avhengig av tettheten, vil det gå opp litt om vinteren. Lavere egenvekt betyr mindre energimengde pr. innsprøytning, og fintfølende bilister kan registrere en liten reduksjon i effekt og dreiemoment.

I vanlig diesel er det blandet inn syv prosent biodiesel basert på rapsolje som er en fettsyreester.

Den dieselen som brukes i anleggsmaskiner og fritidsbåter har ikke biodiesel, fordi en slik blanding lettere tar opp vann, og det kan gi fare for bakterievekst i brennstoffsystemet.

Innslaget av biodiesel gjør også at drivstoffet «går ut på dato». En dieselbil bør ikke stå i ro mer enn et halvt år uten en ny tankfylling.

Les også: Unike bilder viser hvorfor helikoptre støyer

Vinteren er en utfordring for diesel­biler: I vinterdieselen blandes det derfor inn en større andel hydrokarbonmolekyler med kortere karbonkjeder og lavere tåkepunkt. Colourbox

Svovel

Svovel er til stede i de fleste råoljer og blir med gjennom destillasjonen. Det er strenge regler for innholdet fordi det ødelegger katalysatoren i bilen.

På 90-tallet kom dieselbiler med toveiskatalysatorer som oksiderte hydrokarboner og CO. Dessverre kan man ikke katalysere bort NOx i dieselavgass på samme måte som i en bensinmotor fordi dieselprosessen krever at motoren går med et overskudd av O2.

En teknologi som er tatt i bruk i større nyttekjøretøyer for å fjerne NOx er å tilsette urea (CON2H4) til avgassen. Dette stoffet (ofte omtalt som AdBlue) virker sammen med en katalysator og gjør at NOx reduseres til vann og nitrogen (N2). Prosessen betegnes SCR (Selective Catalytic Regeneration), og de nye Euro 6 avgasskravene gjør at tilsvarende teknologi vil bli introdusert i større personbiler og SUV-er.

På 2000-tallet kom partikkelfilteret som også er ømfintlig for svovel. I tillegg er SO2 en farlig miljøgass i seg selv. Diesel kan derfor ikke ha mer enn 10 ppm svovelinnhold. All diesel i salg er renset til dette nivået.

Da de første lavsvoveldieseltypene kom på markedet på 90-tallet, fikk mange motorer problemer med drivstoffpumpene. Det man oppdaget var at når man fjernet svovel ved å eksponere dieselen for hydrogengass under raffineringen slik at det ble dannet H2S-gass, fjernet man også en del stoffer som var viktige for smøreegenskapene. Derfor blir all diesel i dag tilsatt smøreforbedrende stoffer.

Les også: Tesla vant omfattende vintertest

Cetan

Mens oktantallet er viktig i bensin, er det cetan-tallet som betyr noe i diesel. Men mens oktan er et mål på bensinens evne til å motstå tenning, er cetan et mål for det motsatte, for hvor lett dieselen tenner.

Akkurat som oktan er definert ut fra egenskapene til molekylet oktan er cetantallet definert etter cetan, C16H34.

Dette stoffet tenner svært lett når blandingen komprimeres og har per definisjon et cetantall på 100. Det er altfor høyt for vanlig diesel, men i normalt blandingsforhold har brennstoffet et cetantall på minimum 51. Jo høyere tallet er, jo raskere tenner dieselen etter at den er sprøytet inn.

Diesel inneholder ofte tilsetninger som forbedrer cetantallet. De forbedrer også kaldstart-egenskaper, reduserer hvit røyk under starten og reduserer til og med motorstøy.

I tillegg tilsettes diesel stoffer for å hindre brennstoffets naturlige tendens til å danne skum som ellers kan være plagsom når man skal fylle tanken. Det tilsettes også stoffer for å hindre korrosjon på stål.

Den siste og viktigste ingrediensen er såkalte detergenter som fjerner og forhindrer ny dannelse av avleiringer på kritiske komponenter i drivstoffsystemet, først og fremst innsprøytningsdysene. Slike avleiringer kan både gi redusert motoreffekt, høyere drivstofforbruk og eksosutslipp.

Hovedkilde: Sivilingeniør i Statoil Fuel and Retail AS, Knut Skårdalsmo

Les også:

EUs testsyklus: 27 gram CO2/km. Faktisk test: 110 gram  

Laser skal gi dobbelt så lang sikt

Skal elbilene kvitre eller brumme i 2014?