Spara bränsle genom växelvis fullgas och frirullning?

[JohnA]

Jag läste nyligen någon amerikansk redogörelse/jämförelse av en privatperson som testat snålkörarmetoden att växelvis belasta motorn hårt och sedan rulla fritt, alltså en ständigt ökande och minskande hastighet. Jag minns inte siffrorna som uppmättes men det var ganska betydande besparingar. Det var också en ganska stor skillnad mellan att frirulla med motorn avstängd och med motorn på tomgång.

Teorin bakom vinsten tycker jag mig förstå utmärkt. -Under acceleration/fullgas minimeras pumpförlusterna, kompressionstrycket maximeras och förbränningen blir effektiv. Tiden då motorns friktionsförluster är stora minimeras, i synnerhet om man stänger av motorn under frirullningsfasen.

Vid normal körning sitter man med igendraget förgasar-/luftspjäll och snurrar runt motorn på ett högre varvtal och/eller med större cylindervolym än vad som egentligen behövs för den aktuella hastigheten.

Har man en motor som är precis anpassad i storlek och prestanda för just den snitthastighet man vill hålla kan man rimligen nå minst lika bra resultat som vid den ganska idiotiska jojjokörningen.
Som många av er vet har jag kört 4000 mil med en sådan modifierad bilmotor och konstaterat att man kan spara 10-15% jämfört med "övermotoriserat" original.

Efter gårdagens fulltankning av min Saab V4 har jag ägnat mig åt jojjokörning för att stilla min nyfikenhet. Under de första sex milen konstaterade jag att det är ett ganska jobbigt körsätt som på blötmörk landsväg stundtals känns ganska otäckt även då trafiken är gles. Jag lät hastigheten pendla mellan 70 och 90-100 och konstaterade att motorn mycket grovt uppskattat behövde arbeta ungefär 1/3 av tiden. Saaben är i sammanhanget helt förträfflig med sitt frihjul.

Sedan kan man fundera på diverse små detaljer i metoden, som t.ex. den optimala övre och undre hastigheten, luftmotståndets exponentiella förhållande, om slitaget på mekaniken ökar eller minskar, avgasernas skitighet, oljeförbrukningen, ökade eller minskade risker för viltolyckor o.s.v.
Jag tror det kan bli väldigt svårt att få ihop den totala vetenskapen kring detta men det finns rimligen några mer betydande faktorer att ta hänsyn till om metoden ska optimeras. 

Jag ger nu otyget några dagars prövotid så får vi se hur det gick men även om det visar sig snåla på soppan rejält tror jag knappast jag kommer göra körsättet till en vana. Om jag mäter upp en märkbar besparing kommer det snarare ge mer vatten på min kvarn som fick rätt bra snurr efter de 4000 milen med min kolvlobotomerade fiat.

Tankarna om ett skrotbygge med dubbla motorer lever vidare! -En snål fyrtaktare (bensin eller diesel) som med knapp marginal räcker till för marschfarten och en liten ilsken men lätt tvåtaktare som kan sparka till rejält när det verkligen behövs.

[Mårten gås]

Konstant hastighet ska du ha hela tiden.

[sɹǝpuɐ]

Eftersom de flesta bilmotorer är överdimensionerade för att medge "säkra omkörningar" och för att ge "körglädje", så kan det nog vara energibesparande att omväxlande trycka på gasen och rulla frihjul.

Att det kan löna sig visar egentligen bara hur feldimensionerad bilen är. Men troligen är en "rätt" dimensionerad bil rätt svårsåld. Idag.

[Mårten gås]

Åk en sväng till Kiruna och tillbaks med farthållarnen på.
Prova sedan utan, ska du få se på skillnad i förbrukningen.

[Ulric Eriksson]

Här är en film från Shell Eco Marathon. De växlar mellan att accelerera och rulla med motorn avstängd. Bilen i filmen är för övrigt "street legal" i Sverige.

Skilži 2011, race 5 (part 1)

[Mårten gås]

Det fungerar inte med en personbil i farter runt 120-130 km/t. Det är jag säker på.
Men kan erkänna att jag blev förvånad.

Hade trott 40-50 km/t på femman är det effektivaste annars, med minst 20w-50 olja.

[bondobjekt]

Bränsleförbrukningen påverkas förenklat av mängden genomlupen bränsleblandad luft per längdenhet. Ett bra sätt att tänka om man ska spara bränsle. Eftersom moderna bilar stänger av bränsletillförseln helt vid motorbroms är det bättre att motorbromsa på hög växel i nedförsbackarna än att frirulla. Det är ganska komplicerat att optimera bränsleförbrukning. Det förstår man efter att ha sett första inlägget i den här tråden. Antagligen finns det här en balans mellan genomlupen luftmängd och luftmotståndet som ökar med kvadraten på hastigheten. Att köra på det viset är nog ganska svårt i praktiken.

Är det fler än jag som har tänkt på hur dumt många hastighetsbegränsningsskyltar sitter och hur slaviskt de följs? Jag skulle aldrig öka från 70-90kmh om jag ser att det är ett backkrön några hundra meter bort. Bilarna bakom brukar bli mäkta irriterade och otåliga över att förlora de värdefulla tiondels sekunder som skillnaden gör...30 sekunder...

[torbjorn]

Just den här bränslebesparingsmetoden finns beskriven och rekommenderad i instruktionsböckerna för gamla tvåtaktssaabar. Dock vet jag inte om rekommendationen står kvar även i instruktionsböcker för V4 och äldre 99 med frihjul.

Om det rör sig om en diesel skulle jag dock tro att man inte vinner lika mycket på att köra på det här sättet, som man gör med en vanlig ottomotor.

[JohnA]

Jag ställer mig mycket skeptisk till förslaget att spara bränsle genom att släppa gasen helt med hög växel ilagd i nerförsbackarna. En insprutningmotor av modernare typ stänger förvisso av bränsletillförseln men att driva en "död" motor kostar lika förbaskat energi jämfört med att "frihjula" helt. Bilen kommer således bromsas av att hålla motorn snurrande. Om man däremot jämför metoden med en "frihjulande" motor som går på tomgång är jag förstås inte längre lika övertygad på vad som är mest ekonomiskt. Jag antar att om den "döda" motorns tvingade varvtal är lägre än dess tomgångsvarvtal så har man en chans att spara några små dyra droppar bränsle.

Att tillämpa "jojjometoden" på en gammal tvåtaktssaab med frihjul har en annan vinst som saabs säljare förmodligen inte ville att teknikerna skulle vara helt öppna med. Utom på de senare lite sportigare modellerna hade de gamla tvåtaktssaabarna smörjoljan blandad i bensinen och då är det rena döden för motorn med motorbromsning såväl som att lätta på gasen vid höga varv och låg belastning. Så vitt jag vet var det just därför frihjulet kom till på dessa bilar.

Jag såg nyligen ett klipp på Youtube där man satt mätare för avgastemperaturen på en 2T-saab och sedan demonsterade hur jojjokörningen skonar kolvarna genom att hålla temperaturen nere. Om metoden sedan sparar bensin är nog mest en sekundär bonus, men den totala driftekonomin borde tveklöst bli bättre om motorn inte skär så ofta... 

[JohnA]

Visst ja! Det blev 26 mil med jojjometoden mellan de senaste två tankningarna. Så ofta jag kunde med hänsyn till övrig trafik lät jag hastigheten pendla mellan ca 70 och 100. Motorn arbetade då ca 1/3 av totala tiden och på tomgång 2/3.

Resultatet blev inte det jag hoppades på då förbrukningen med all säkerhet ÖKADE några procent även om jag tar hänsyn till eventuella mätfel. Varför blev det så?

Om jag minns rätt av det jag läste på nätet kunde man spara ungefär det dubbla om man också stänger av motorn medan man frihjular. Om tomgångskörning dricker någon liter per timme blir det ju säkerligen några procent av totala förbrukningen när man jojjokör.

En gammal förgasarmotor slurkar säkert också iväg betydande mängder bensin via accelerationspumpen varje gång man trampar ner gaspedalen.

Jag har hört/läst om jojjometoden flera gånger och mitt test dödar inte min tro på att den faktiskt fungerar när förutsättningarna är de rätta. Däremot tycker jag mig ha bevisat att det inte finns garantier för att den ska fungera på alla bilar.

Förresten, visst finns mångcylindriga bilmotorer vars insprutning stänger av en eller flera cylindrar? Man blir förvisso inte av med kolvfriktion och pumpförluster men jag antar att det kan spara någon liten skvätt genom att förbränningen blir effektivare i de cylindrar som fortfarande arbetar.

[lejf]

Vore det inte i sådana fall bäst att frirulla (med motorn avstängd) med fullt öppet gasspjäll? Då blir vi ju av med pumpförlusterna både för frirullningen och för gasningen.

[Myrkott]

Din motor är kanske inte optimerad för minsta bränsleförbrukning vid just fullgas. Även enklaste ottomotorn med förgasare måste väl gå att optimera mot valfritt driftsfall när den konstrueras, fast antagligen bara ett. Det svåra med att konstruera en bra bilmotor är ju att den ska vara bra i så många olika driftfall. Jag har hört ett rykte som går ut på att "dagens" (detta var på 1990-talet) motorer är konstruerade för att bilen ska gå "bäst" i 120 km/h. Detta användes då som argument för att köra för fort av miljöskäl.

Är det inte så att någon biltilverkare, var det månne Volkswagen, står begrepp att sätta en motor på marknaden som kan gå på bara två av de fyra cylindrarna när det inte behövs fler?

Saab började ju lösa behovet av stor och liten motor på 70-talet med turbon. Sen insåg de att ingen människa ville ha en bil som drog lite bensin om man kunde få en med bättre acceleration istället. Så de byggde en motor som var stor och större.

En kollega som bilpendlade provade ut att han fick påtagligt lägre bränsleförbrukning om han höll konstant gas i en mycket lång och brant uppförsbacke i stället för att hålla konstant fart. Det var inte heller populärt bland medtrafikanterna men det är fyrfältsväg så de kunde ju köra om honom lätt och säkert.

Tills för några år sen skulle väl en bil dra en liter per mil. Sen insåg hela vardagsbilbranschen att folk faktiskt ville ha bilar som drog mindre och nu är man nere på en halvliter. Tittar man i motorrummet så ser man ju att de har proppat det fullt med slangar, men man förstår ingenting.

Pumpförlust, är det att kolven komprimerar luft som blir varm varvid värmet leds bort? I såfall borde den förlusten bli liten om gasspjället är stängt och stort om gasspjället är öppet. Med stängt spjäll pumpar man ju vakuum och det ger nog små förluster.

[torbjorn]

Pumpförlust innebär att det går tungt för kolven att suga in luft förbi ett stängt gasspjäll. Energin som går åt för att komprimera luften i cylindern under nästa slag får man ju tillbaka när kolven går ner igen, den innestängda luften fungerar helt enkelt som en fjäder (åtminstone i det här fallet då processen går så snabbt att luften i cylindern inte hinner utbyta någon nämnvärd värme med omgivningen innan den ska ut igen).

Jag skulle nog vilja säga att vad som är normal bränsleförbrukning har gått upp och ned under årens lopp. I mitten av 70-talet steg många vardagsbilars förbrukning pga biltillverkarnas första primitiva försök att klara strängare avgaskrav. Efter några års avgasreningserfarenhet sjönk förbrukningarna igen, och den "lilla oljekrisen" med höga bensinpriser i början av 80-talet skyndade på utvecklingen ännu mer hos de flesta tillverkare. När avgaskraven skärptes ännu mer i slutet av 80-talet (katalysator) så ökade förbrukningen igen hos en del bilmärken, framför allt för att den blyfria bensinen på den tiden bara höll 91 oktan i vissa länder och anpassningen för det låga oktantalet medförde höjd förbrukning. Från 1989-90 kunde dock tillverkarna räkna med att 95-oktanig bensin fanns tillgänglig överallt och då sjönk förbrukningarna ännu en gång. 1993 kunde man observera en viss ökning pga strängare krav på kväveoxidutsläpp, detta påverkade inte småbilar alls men stora och tunga bilar fick antingen höjd bränsleförbrukning eller mer avancerade styrsystem och motortillbehör från det året. En annan sak som ledde till en allmän förbrukningsökning under 90-talet var att marknaden (alltså inte myndigheterna) började ställa strängare krav på krocksäkerhet, vilket snabbt ledde till att bilarna blev tyngre.

Att turbomotorerna skulle ge låg bränsleförbrukning måste man nog vrida och vända på fakta länge för att kunna bevisa. Det finns många olika faktorer som både samverkar och motverkar där. Vad som definitivt motverkar en låg förbrukning hos turbomotorn är att den (åtminstone om den drivs med bensin) måste köras med överfet bränsleblandning vid större effektuttag för att ventiler, kolvtoppar mm ska hålla. En annan sak är de ökade pumpförlusterna som uppstår genom att avgaserna inte har fritt utlopp från cylindern utan måste pressas genom turbinen. En tredje sak är att turbomotorn - åtminstone då motorstyrsystemen stod på 70- och 80-talets tekniknivå - måste ha lägre kompression och senare tändning än en sugmotor för att kunna köras på bränsle med måttligt oktantal. Praktiska drifterfarenheter får man nog säga visar att en given bilmodell där en lika stor motor finns både utan och med turbo, så gott som alltid har lägre bränsleförbrukning utan. Turbodiesel kan möjligen vara ett undantag. Skulle man jämföra en sug- och en turbomotor med samma toppeffekt så kan det nog variera från fall till fall var man hittar den lägsta bränsleförbrukningen. Underhållskostnaderna brukar dock bli större på turbomotorn pga tätare oljebyten, större oljeförbrukning (som förkortar livslängden hos lambdasond och katalysator genom oljedimma i avgaserna)  och större risk för haverier.

Det har funnits förslag i många år om att stänga av bränsleinsprutning på cylindrar som inte behövs, men det ställer nog till större problem med vibrationer och ojämn gång som köpare till en dyr ny bil har svårt att acceptera, än vad man kan spara i bränsleförbrukning. Framöver lär ju hybridteknik ändå lösa alla sådana problem.

De flesta bensinmotorer har lägst bränsleförbrukning inte vid fullgas utan vid ett något lägre gaspådrag. Detta för att motorstyrsystemet (eller förgasare + fördelare) ger en extra bränsleanrikning vid fullgas för att hålla ner temperaturen i förbränningsrummet och minska risken för spikning, dessutom ställs tändningen senare vid fullgas av samma skäl.
I ärlighetens namn ska man dock nämna att detta inte gäller för alla motorer. En del bilar från 70-talet och tidigare har ingen vakuumtändförställning så där ger ett givet varvtal alltid samma tändläge oavsett gaspådrag, det gäller t ex många modeller av Lada, Fiat och franska märken. Det finns också en del bilar som saknar fullgasanrikning, exempelvis går Fords FFV-bilar utan fullgasanrikning när de körs på E85, och äldre VW-bussar med insprutning ('76 till '78 eller 79) saknar helt och hållet fullgasanrikning. Förgasarmotorer har så gott som alltid fullgasanrikning.

Det där påståendet om att moderna bilar skulle gå bäst vid 120 km/h har jag hört en person hävda tidigare, det var en av mina lumparkompisar som påstod det 1988-89. Jag kan dock inte påstå att det stämmer med verkligheten. Eftersom den effekt som krävs för att framföra en bil ökar så kraftigt med hastigheten, så kan man alltid räkna med att en inom måttliga gränser sänkt hastighet ger sänkt bränsleförbrukning (räknat per km, inte nödvändigtvis per tidsenhet).
Det är inte svårt för konstruktören att optimera en motor så att den ger optimal verkningsgrad vid ett ganska stort effektuttag inom ett stort varvtalsområde. Den stora utmaningen är att få bra verkningsgrad vid kraftigt varierande effektuttag och konstant varvtal.

[Curt Jonsson]

När får vi eldrivna roterande ventiler som går lätt och möjlighet att justera kamvinkel samt att stänga helt vid motorbroms. Samt att byta ut  svänghjulet till en stor generator-startmotor så man slipper krånglet och efektsukande kompressorer och fläkt samt övrig utrustning. Tänk en rejäl startmotor utan kuggkrans. Generator i svänghjulet har ju funnits i hundra år på tvåtaktmototerna.

[torbjorn]

Det har pratats mycket om att ersätta den traditionella ventilmekanismen med t ex elektriskt eller hydrauliskt styrda ventiler, jag misstänker dock att även om tekniken finns och är provad i prototyper så går biltillverkarna som katten kring het gröt och hoppas att någon annan ska bli först med att prova den i massproduktion. Behovet av variabla ventiltider kommer ju säkert att minska i och med övergång till hybridbilar då det ställs mycket mindre krav än idag på att förbränningsmotorn ska vara elastisk och fungera effektivt vid alla möjliga olika varvtal och effektuttag.

Generator i svänghjulet eller direkt i linje med vevaxeln har faktiskt använts på en del personbilar med fyrtaktsmotor också (t ex T-ford och äldre Citroën 2CV, på den senare gick man över till en vanlig remdriven växelströmsgenerator samtidigt med övergången till 12 V elsystem). Men nackdelen är att det låga varvtalet gör att maskinen blir mycket större och tyngre och det går åt mer av både koppar och dyr statorplåt än i en fristående högvarvig generator. Det är också stor risk att lindningarna skadas av vibrationer och värme från motorn eller av olja som läcker ut längs vevaxeln.

De svänghjulsmagnetgeneratorer som används i t ex motorcyklar och utombordare har dålig verkningsgrad på grund av att permanentmagneter används i rotorn. Den går alltså alltid med statorplåten så hårt magnetiserad att den blir magnetiskt mättad och järnförlusterna blir stora även om man inte tar ut någon effekt alls ur den. Dessutom är det svårt och oekonomiskt att spänningsreglera en sådan generator, det brukar göras med tyristorer som kortsluter statorlindningen under en del av varje period. De stora förlusterna gör att en permanentmagnetgenerator måste byggas betydligt större och tyngre än en vanlig bilgenerator med magnetiseringslindning. Den blir opraktisk för större effekter än 200-250 W.

Olika slags "dynastart", alltså generator + direktkopplad startmotor, har provats under årens lopp. Någon amerikansk biltillverkare försökte sig på det i slutet av 30-talet, och något tiotal år senare tillverkade Bosch och Scintilla liknande apparater för Messerschmitt och andra motorcykelbilar. Det fanns också en remdriven dynastart som användes på bl a Albin båtmotorer. Men alla dessa har det gemensamt att det blir slöseri på material jämfört med att ha två olika elmaskiner som är optimerade för användning som generator respektive startmotor, dessutom blir omkopplingen mellan driftfallen komplicerad (kanske för komplicerad för att en vanlig bilmekaniker skulle begripa sig på den) och ställde på sin tid till mycket krångel. Dynastarten kan inte bli annat än en dålig kompromiss mellan motstridiga krav.

[Curt Jonsson]

Vad man får svar snabbt. Tack.  Personer som jag ibland diskuterar ottomotorns verkningsgrad och tror att det går att förbättra verkningsgraden brukar få prova att dra runt en bilmotor och sedan tänka sig att den ska snurra fyra tusen varv och pumpa in o ut luft innan den börjar arbeta. Inte mycket har hänt de senaste hundra åren. Vi har väl trettio år på oss att uppfinna en energiform som går att lagra. Kanske måste vi glömma elströmstänket.

[JohnA]

Mycket att tänka på om generatorerna. Själv tänkte jag att en permanetmagnetisk rotor borde ge bättre verkningsgrad men det där med virvelströmsförluster och mättning låter ju som klart rimliga motsättningar. Jag antar att permanentmagneten vinner rent tekniskt men att det innebär så pass mycket dyrare statorplåtar och reglerelektronik att det inte är lönsamt i vanliga produktionsbilar. I en elhybrid där generatorn står som minst för en betydande del av kraftöverföringen blir saken förstås en annan.

Som MC-bilentusiast har jag kommit i kontakt med dynastart. Att det inte slagit stort kan man lätt förstå om man sett en dynastart på en tiohästars encylindrig 200-kubikare. -Svänghjulet är tungt som sjutton och förmodligen dyrt att tillverka med sina tillplattade lindningar och järnlameller. Modern halvledarteknik kan säkert ersätta kommutatorn till förmån för mer slitstarka släpringar eller kanske t.o.m. en borstlös teknik med (svindyra men effektiva) neodym-magneter.
Dynastarten på min Heinkel ger 12V/90W och orkar knappt dra runt motorn om inte batteriet är välladdat trots att den väger och kräver utrymme som generatorn på en modern bil av större modell.

Men om man som experimentlysten amatör med god ekonomi och tillgång till finmekanisk verkstad tar sig an utmaningen antar jag att man kan bygga en mycket bra dynastart till en 50- eller 100-hästars bilmotor. Detta ihop med frihjul och elektronisk självstart borde kunna bli väldigt lyckat och sannolikt kompaktare och lättare än min idé med dubbla motorer.

Mina korta experiment med "jojjokörning" på landsväg var så pass jobbiga att det nog krävs en entusiast av stora mått för att stå ut i längden, även om bilen själv gör mycket av arbetet automatiskt. Och i slutänden är jojjandet ändå bara en teknik för att kompensera för en motor som inte är optimerad för den önskade marschfarten.

Jojjokörning har dessutom sin naturliga plats i stadstrafiken.  Allt man behöver tänka på där om man vill köra snålt är att planera körningen för att slippa använda bromsen. (och att låta bli att bli stressad av de sura förarna bakom...)

[TiB]

Kanske måste vi glömma elströmstänket

Det tror inte jag! I många kinesiska städer är cyklarna borta och inte så många bilar som man kan tro. De flesta kör scooter, ungefär som i sydeuropa.

2 man (i o f s kineser men ändå) åker 8-10 mil på en laddning! Scootrarna kostar klara på gatan motsvarande 4 tusen spänn! Made in Kina.

Släng sej i väggen Svensk industri! Hålla på med bilar som ingen vill ha............

[bopålandet]

En modern motor med insprutning drar noll i bränsle när du släpper gasen med växel i.
Rulla med motor avslagen slå av och på motorn med nyckel.
Är trafik farligt PGA att rattlåset kan gå i under färd.

[torbjorn]

En modern motor med insprutning drar noll i bränsle när du släpper gasen med växel i.

Åtminstone gör många "halvmoderna" motorer från 80- och 90-talen så. Med början i slutet av 90-talet har det, pga strängare avgaskrav, blivit mer och mer vanligt att motorstyrsystemen inte (åtminstone inte alltid) stänger av bränslet när bilen rullar med släppt gas, detta för att hålla förbränningen igång så att katalysatorn håller sig varm och eventuell smörjolja som följer med säkert bränns upp. Det är lätt att se om bilen har färddator.

Rulla med motor avslagen slå av och på motorn med nyckel.
Är trafik farligt PGA att rattlåset kan gå i under färd.

Vanligtvis måste man ta ur nyckeln eller göra något annat extra handgrepp för att rattlåset ska kunna gå i, och det gör man ju inte i ett sådant här fall. Saab V4 som tråden handlade om från början har för övrigt växelspakslås istället för rattlås.