Sänka motorvarv = sänka bränsleförbrukning

[JohnA]

Ännu en spinnofftråd i vimlet av diverse korsdiskussioner i andra trådar... 

I tråden om kolvlobotomi (uttagandet av två kolvar) skrev Misse:
"Utväxling gör massor, med stor-slägga och vinkelslipbehandlade hjulhus fram och jättestora hjul
 så drog tex min Vw dieselJetta 0,39 på långkörning.  "


För oss som gillar att mickla själva med gamla bilar är kanske en sänkning av motorvarvet bland de absolut mest lönsamma ingreppen? Men vilka metoder är möjliga, vilka är vettiga, vad säger lagen/reglerna och HUR MYCKET kan det egentligen ge?

I en annan tråd yrade jag nyss om skillnaden mellan diesel- och ottomotorer vid låga varvtal. Jag antog då att en dieselmotor behåller en bra verkningsgrad vid lägre varvtal än en bensin- eller etanolmotor kan göra och att detta är en följd av hur olika motortyperna förbränner bränslet.

[JohnA]

Hur bestämmer man den optimala utväxlingen på högsta växeln för en riktig snålbil?

Om man lyckas gissa sig till det faktiska effektbehovet vid den högsta önskade hastigheten (och lastvikten) borde motortillverkarens effektkurva direkt ge vilket varvtal man ska lägga sig på. Men om resultatet blir ett varvtal långt under motorns maximala vridmoment där verkningsgraden borde vara bäst, antar jag att man närmar sig ett arbetsområde där framför allt bensinmotorer får svårt att omvandla det relativt kortvariga förbränningstrycket till effektivt arbete och den goda ekonomin försvinner ut i kylsystemet.

Kan man göra några gissningar eller generaliseringar för en kolvmotors lägsta varvtal vid hög belastning? Detta är förstås individuellt och beror på bl.a. slaglängd, slagvolym och kamaxeltider m.m, men att förstå hur det funkar i grova drag vore trevligt innan man börjar skita ner sig med olika storlekar på kugghjul och jättestora drivhjul/däck.

[TiB]

Vettephaen du.......om lågt varvtal alltid är rätt medicin. Det funkade med VW Passat 1,8i och Volvohälvitet på 113 hp, vilka båda var utan turbo. Eftersom jag skaffat vanan att ligga mellan 1000 och 2500 rpm. så drog Passat 1,8T en liter i början. När jag nu försökt hålla varvtalet mellan 1800 och 3200 så har förbrukningen sjunkit till normala 0,85.
Men med släp så drar den minst litern.  Jag är van att det nästan inte skiljer något med släp, eftersom det går saktare.

[Själv är bäste dräng]

Varje motor har sin egen effektkurva. När det gäller traktorer så finns det lättillgängligt när de går som mest effektivt, men det är nog svårare att hitta dessa kurvor för personbilar. Men många bilar idag har färddatorer, så i sådana kan man snabbare lära sig vilka varv man skall ligga vid. Vi som inte har sådana får långsammare invänjning.

[torbjorn]

Det är ju inte säkert att samma varvtal är optimalt vid alla belastningsförhållanden, heller. Om det är en motor med högt kompressionsförhållande som är anpassad för lågoktanigt bränsle, så kan det tänkas att den arbetar med mycket sen tändning vid segdragning på låga varvtal för att minska risken för spikning. En del motorer som är optimerade för stränga avgaskrav (men där man inte har velat kosta på dyr kringutrustning som t ex EGR) kan ha sen tändning vid vissa varvtal oavsett belastning för att hålla ner utsläppen av kväveoxider.
Jag tror man kan säga som enkel tumregel att om det är en gammal motor med mekanisk tändförställning och där centrifugaltändförställningskurvan har ett "knä" , typiskt är att den börjar strax över tomgångsvarvtal, stiger brant till någonstans vid 1500-2500 varv/min och därefter flackare tills den når maximum vid kanske 400 varv/min, så bör varvtalet ligga strax över "knäet" på kurvan.
En annan detalj är ju att man inte bör segdra länge på så lågt varvtal att motorn har svårt att hålla oljetrycket uppe eller att det blir kylproblem pga dålig fart på vattenpumpen. Helst bör man inte nöja sig med att bara se att oljetryckslampan är släckt, utan det är nog bra att ha en oljetrycksmätare inkopplad och se att trycket har stigit så långt att tryckbegränsningventilen har öppnat och håller trycket konstant.

[JohnA]

Förutom riskerna med sämre snurr på olje- och vattenpumpen borde det ju också bli större läckageförluster mellan kolv och cylinder när motorn går riktigt långsamt. Pumparna kan man ju ersätta med elektriska alternativ förstås.

Oljetrycksmätare är ett förbaskat bra KOMPLEMENT till varningslampan! Däremot ingen vidare ersättning eftersom man lättare kan missa en visare som dyker än en ilsken lampa. En del lagerfel kan man hinna avslöja innan det smäller om man har en bra mätare, t.ex. balansaxellagren i gamla Ford V4 (som sitter i Saab 96) En oljetryckslampa säger däremot i stort sett ingenting om motorns kondition innan den börjar bli helt slut.

Eftersom jag (fortfarande) inte har någon färddator som ger snabba svar är min statistik både långsam och ganska grov men efter dagens tankning med ovanligt dåligt resultat har jag funderat ett par varv till kring detta med optimal tändning. Jag kör nog min V4-motor ganska nära
kring dess maximala vridmoment, d.v.s. där motorn borde ha bäst verkningsgrad, men det är förstås bara en tumregel som kan antas vara relevant vid hög belastning. Så som jag kör är det inte mycket gaspådrag som behövs för mina 80 km/h i marschfart.

Jag hade tydligen glömt dra fast fördelaren så den har med tiden vridit sig mot allt senare tändning med följden att motorn blivit ostadigare och lägre på tomgången och tjurigare att snabbt få igång vid alla mina frihjulningar med motorn avstängd. Jag insåg VAD som var fel först när motorn började "blubba" vid avsläpp. (så där mysigt raggarbusigt blir det inte eftersom frihjulet hindrar motorbromsning) Förbrukningen har trots den sena tändningen legat väldigt bra och inte sällan har jag kommit under 6,0 vid blandkörning 80 på landsväg och rakt genom Stockholm i rusningstid. Nu när jag ställde tillbaka fördelaren ökade tomgångsvarvet som väntat och motorn blev mer lättstartad igen men senaste mätningen visade en förbrukningsökning med kanske 10%!

Tidigare har jag varit ganska övertygad om att bäst ekonomi fås med tidigast möjliga tändning nära spikning men om sista mätningen är att lita på stämmer inte detta. Jag vill nu gärna tro att detta beror på senaste åren kör bilen med lägre motorvarv, mycket mer segdragning och snabba uppväxlingar. Snarare är det väl så att bäst ekonomi fås när tändögonblicket anpassas så att det maximala förbränningstrycket uppnås när vevaxeln står ca 90 grader mot vevaxeln, oavsett varvtal. Detta leder i sin tur vidare till funderingar om hur väl en originalfördelare (i okänd förslitningsgrad) är anpassad för körning på låga varv?

Låga varvtal talar för sen tändning medan hög belastning snabbar upp förbränningen, därav kombinationen centrifugal- och vakuumreglering, men tändkurvan är väl i första hand anpassad för hur de flesta kör och framför allt för rådande avgaskrav då bilen byggdes. Saab/Ford V4 som exempel: Exakt samma motor 1975 och 1976, men senare tändinställning och högre uppgiven bränsleförbrukning 1976, vilket väl var ett årtal då avgaskraven skärptes?

Jag misstänker att det går att optimera ett och annat hos en gammal förgasarmotor genom att mickla med förgasarbestyckning, tändkurvor och bränsleblandning men ska man lågvarvsstånka på allvar antar jag att en dieselmotor (i synnerhet med turbo) har större utvecklingspotential.

[torbjorn]

Låga varvtal talar för sen tändning medan hög belastning snabbar upp förbränningen, därav kombinationen centrifugal- och vakuumreglering, men tändkurvan är väl i första hand anpassad för hur de flesta kör och framför allt för rådande avgaskrav då bilen byggdes. Saab/Ford V4 som exempel: Exakt samma motor 1975 och 1976, men senare tändinställning och högre uppgiven bränsleförbrukning 1976, vilket väl var ett årtal då avgaskraven skärptes?

Jag vill minnas att det finns en uppsjö av olika tändförställningskurvor i verkstadshandboken för Saab V4. Men om man tittar närmare på dem så är de nästan identiskt lika, enda skillnaden är att de allra äldsta (fram till kanske 1971) började centrifugaltändförställningen redan under normalt tomgångsvarvtal medan de senare börjar förställningen först vid drygt 1000 varv/min.  Och så skärptes toleranserna med tiden.

Förutom att tändningen ställdes senare 1976 så kom det väl också till någon termoventil, fördröjningsventil eller liknande för att koppla bort vakuumtändförställningen i vissa fall? Förgasaren ändrades också så den fick något magrare bränsleblandning, och motorn fick termostatstyrd luftförvärmning (som sedan togs bort några år senare när en tvåstegsförgasare kom). Men dessa saker borde ju snarast sänka bränsleförbrukningen.

När det gäller avgaskravens historia så fanns det inga krav alls före 1971 eller 1972, men då kom en del ganska lindriga krav på HC och CO-utsläpp. 1976 skärptes dessa krav och dessutom tillkom krav på NOx, och det var dessa som gjorde att en del motortillverkare fick ta till sen tändning eller sänkt kompression för att klara sig. De svenska kraven från 1976 till ca 1987 är så gott som identiska med de krav som gällde i USA utom Californien från 1974 till 1982, och en hel del andra länder tog också efter de amerikanska kraven under 70-talet (t ex Japan, Australien, Österrike, Canada, Schweiz). Större delen av Europa låg dock kvar länge med samma kravnivå som infördes här 1972.

[Nissepissepung]

Maximalt förbränningstryck ska ligga omkring 7-12 grader efter TDC.
Googla MBT-tändning.

Vid låg last kommer finns ingen knackgräns att luta sig emot. Du har förmodligen avancerat tändningen så mycket att du fått en hel del förbränning på fel sida av TDC. Vilket kan vara lite ohälsosamt för vevlager.

För bensinmotorer påverkar följande saker verkningsgraden:
Pumpförluster. Ökad last (vridmoment) minskar pumpförluster. Det är alltså bättre att ta ut önskad effekt vid lägre varvtal.
Friktionsförluster. Minskat varvtal minskar friktionsförluster. Detta för att kolven och alla andra rörliga delar behöver förflytta/rotera en mindre sträcka. Återigen är det bättre att öka lasten och ta ut begärd effekt vid lägre varvtal.
Värmeförluster. Den i tid ökade exponeringen vid lägre varvtal möjliggör större värmeöverföring från de heta gaserna i förbränningsrummet till cylinderväggarna. Här gäller att värmeförlusterna ökar med lägre varvtal. Denna faktor har dock mindre betydelse än de andra två.

Förbränningshastighet. Beroende på motorkonstruktion(förbränningshastighet) kommer det finnas ett varvtal som bäst tar tillvara på cylindertrycket. Detta ligger oftast lite högre upp i varvtalsregistret. Omkring och strax under vridmomentsmax är en bra gissning.

Generellt är det alltid bra med en lägre varvtal i motorvägsfart, iaf så länge man inte kör riktigt riktigt fort eller drar husvagn. Då kan knack eller uppfetning ställa till det.

Är man intresserad ska man definitivt googla "bfsc" och kolla på diagrammen, då ser man direkt varför ytterligare en växel oftast är bra.

EGR är också ett utmärkt sätt att minska pumpförluster. Problemet är att nog bör modifiera tändningen om adderar ett EGR-systemet till en bil som saknar detta som standard. Detta eftersom brinntiden förändras när man introducerar EGR. Att modifiera tändningen bör göras i bänk, annars blir det mest en chansning som riskerar att orsaka större förluster än vad EGR:n gör nytta.

Att använda sig av högre motortemp är också ett bra alternativ.
Två saker sker, det första är att värmeförlusterna minskar. Det andra är att friktionen minskar.
Finns flera bilar som använder sig av styrbara termostater som låter bilen gå med hög temp vid låg last för att sedan sänka tempen när mer effekt begärs.


Har man en bil med modernt styrsystem(som modifierar tändtidpunkten med avseende på insugstemp) så kan en galen idé vara att förvärma insugsluften. Detta kommer minska pumpförlusterna eftersom varm luft har lägre densitet.

Tack och hej!