Brutal ekonomitrimning, -halvera bensinmotorn!

[JohnA]

Den här killens insatser visar på vikten av bra karossform:
http://aerocivic.com/

Saab 96-gurkan är redan en god bit på väg mot fulländad karossform.
Vad finns det egentligen kvar för att göra? Raka bort stötfångare och annat krims-krams till att börja med. Tajta till hjulhusen nedtill och göra dem mer "92:iga" gör säkert något. Underredet är ju redan ganska slätt och fint men "hakan" mellan nos och mage kan säkert må bra av att rundas till lite. En täckplåt under bakaxeln är säkert också bra. Kanske kan en spetsning av rumpan också bidra, men jag tror det är marginellt i de jämfört med flygplanen låga hastigheter det handlar om.

Sportbilar brukar ju inte bara ha spetsigt aerodynamiska former, utan också vara låga och ligga nära marken. Men där tror jag det är lätt att låta sig luras! Racingbilar har en frontspoiler och kjolar nära marken för att skapa ett lägre lufttryck under bilen så att väggreppet ökar. Detta kostar så klart energi. Det måste också vara dumt att pressa in luft under en snålbil om avståndet till marken är litet. *tänker på ekranoplan och den s.k. markeffekten*
http://en.wikipedia.org/wiki/Ground_effect_vehicle

En riktig snålbil borde således ha rejäl markfrigång och formen på underredet är förstås minst lika viktig som resten av karossen.

Visst påminner denna pickup en smula om de tidigare saabarna?
http://www.evworld.com/article.cfm?storyid=870

[Misse]

När det gäller att få ner den lite jobbigt höga förbrukningen på Saab V4 så stavas problemet: utväxlingen utväxlingen utväxlingen utväxlingen UTVÄXLINGEN!!!

Dess lite väl lågkomprimerade motor funkar hyggligt bra och har en ok volym (1,5 liter) och en väldigt snäll kamaxel men utväxlingen är verkligen katastrof, och är det som är förklaringen på den förhållandevis höga bränsleförbrukningen.

Tänk om den varvat 1300 varv i 80 km/h och haft åtminstone 11 kilo komp.förhållande istället för originalets 9, då jäklar

[JohnA]

Jo det där med utväxlingen är onekligen viktigt och V4:n varvar som en ilsken geting redan vid min marschfart på ca 90km/h. Vill minnas motorn ligger på omkring 4000 rpm i 100 knyck, vilket ungefär motsvarar en fyrväxlad och ca 200 kg lättare fiat med hälften så stor motor. Att saaben ändå  kan rulla så pass snålt som ca 7l/100km måste vara tack vare dess fina kaross.

Något som säkert förlåter motorvarvet en smula är slaglängden. I slutänden borde en motors friktionsförluster till stor del definieras av "kvadratcentimeter kolvmantelgnidning X genomsnittliga kolvhastigheten" Jag anser detta vara grovt bevisat av mitt kolvdemonteringsexperiment, även om jag ser fler förklaringar till den minskade bränsleförbrukningen.

Sedan kan man väl inte rakt av påstå att bränslebesparingen alltid ökar med minskat varvtal för ett specifikt effektuttag? En kolvmotors verkningsgradskurva brukar ju se ut som ett flackt "U" och det är egentligen inte speciellt svårt att förstå. En snäll kamaxel utan överlapp gör att bottnen på kurvan flyttas mot lägre varvtal och vice versa. Det finns knappast någon idealisk kamaxel som både ger maximal segdragning och hög toppeffekt. En snäll kamaxel borde förresten vara till fördel vid kallstart vintertid med segt batteri. Min 200cc Heinkel med klen dynastart har inget överlapp alls.

Men det där med varvtalet är något som verkligen stör mig hos saaben! Jag har funderat på alternativa växellådor och hittills bara kommit på femväxlad Audi 100. Det är dessvärre en förhållandevis lång sak från diffen och bakåt så det skulle bli förbaskat trångt om fötterna.

Utan att veta mer exakt hur de ser ut är min nu hetaste kandidat den femväxlade lådan från en Saab 900 EMS. 99/900-lådorna är förstås minst sagt speciella att adaptera andra motorer till och hur Fords V4 skulle passa törs jag knappt tänka på... Det är nog i så fall smartare att lyfta i hela paketet med motor och allt från 900:n. Har sett bilder på 900 Turbo-paket i en Saab 96. Trångt som sjutton men säkerligen väldigt roligt!

Håller man sig till resonemanget "kolvyta X kolvhastighet" kan man ju faktiskt säga att borttagandet av kolvar är det samma som att höja utväxlingen (på samtliga växlar). I praktiken haltar detta resonemang eftersom en motor med färre cylindrar får ett smalare arbetsområde än samma cylindervolym fördelat på flera cylindrar. Den lilla motorn kräver således en mer tätstegad växellåda med fler växlar och då är vi ju inne i ett slags moment 22...   

Vill man eco-modda en gammal skräpbil utan att köpa till nya delar och dessutom tycker en svårkörd bil som kräver ständigt ryckande i växelspaken bara är roligt så kan kolvlobotomin absolut vara ett bra koncept. Vill man däremot göra en trevlig och välfungerande modifiering är femväxlad låda tveklöst bättre rent tekniskt. Frågan är som sagt vad för lådor som skulle kunna passa i en saab 96 V4?

Medan jag skriver kommer jag att tänka på gamla Renault 5 GTS, alltså 80-talarna med motorn bakom växellådan halvvägs inne i kupén. Jag använde en sådan låda i min Fiat 126 ihop med en turboladdad 1050cc Abarth stötstångsfyra. R5-lådan är betydligt smidigare än A100:ns och med saabens större hjul tror jag man får hyfsad utväxling på femman. Tyvärr får man backa, för lådan är ju åt fel håll!  Tror den har hypoidväxel trots att kopplingskåpan lovar annat. (den har två symmetriska knölar för kronhjulet som om det gick att vända) Kanske fanns någon annan Renault med motorn framför samma typ av låda? Ett alternativ är förstås att montera växellådan uppochner... Sådant har gjorts förr. Tror ändå det blir en knöl i torpedväggen/golvet precis vid gaspedalen...

[torbjorn]

Beträffande alternativa växellådor: hur stora är de invärtes likheterna mellan växellådorna till Saab 96 respektive 99/900? Skulle det gå att montera kronhjul och pinjong från en 99-växellåda i en V4?
Många växellådor är så symmetriskt byggda att det går att sätta kronhjulet på andra sidan pinjongen om bilen annars skulle få 4-5 växlar åt fel håll.

Andra växellådsmöjligheter:
Citroën GS/GSA, där är den 4-växlade lådan ganska kort medan den 5-växlade har en "ryggsäck".
VW transporter fram till '90 , kanske lite väl stora och klumpiga växellådor.
VW K70?
5-växlade VW Passat II och Audi 80 av motsvarande generation (i princip samma låda som du nämnde för Audi 100, men frågan är om den är ett nummer mindre på de bilar som har fyrcylindrig motor).
Skoda med svansmotor, de finns även 5-växlade.
3-cylindriga DKW, förmodligen svårt att få tag på idag och knappast högre växlat än V4:ans växellåda.
Hur är det med de framhjulsdrivna Hanomag/Mercedes-skåpbilarna från omkring 1970?
Subaru?

[JohnA]

Där fick jag en del att tänka på! Det finns en hel del bilar med framhjulsdrift och vevaxeln i längsriktningen. Tack Torbjörn! I boxerfamiljen finns ju även Alfa Romeo.
Svansmotorlådorna och de bakvända fransoserna med motorn halvvägs inne i kupén kräver ju att man antingen vänder diffen eller hela lådan uppochner. För att vända en diff antar jag att slutväxeln inte får vara av hypoidtyp. Äldre VW-lådor ska visst gå utmärkt att vända diffen i, men jag vill minnas att redan de fyrväxlade är ganska långa bakom diffen.

Saablådan är nog rätt unikt kortbyggd egentligen, men så innehåller den också TRE axlar med kugghjul. Det vore trist att byta bort det förträffliga frihjulet förresten.
Nä, man skulle ha en tunn planetväxel att sätta i en adapterplatta mellan motorn och växellådan! Det är så irriterande med alla fina enkla tekniska lösningar som blir så praktiskt svåra för en DIY:are med taskiga verkstadsresurser...

[torbjorn]

Det tycks gå bra att vända på kronhjulet även när slutväxeln är en hypoidväxel. Det finns folk som har satt diffen fel i Citroën GS-växellådor vid renovering och blivit rätt förvånade vid provkörning efteråt.
Jag har för mig att i en del VW-växellådor är någonting som har med backväxeln att göra i vägen så de går inte att sätta ihop med felvänd diff, åtminstone inte oavsiktligt.

[Misse]

Jag har gått många måååååånga timmar på skroten och letat vettiga ersättningslådor till mumsiga underbara Saab v4.

Det enda jag har hittat som har vettig utväxling är de passat å audis från mitten av 90-talet som har rakställd diesel TDI-motor.  Men blir ganska mycket modifiering av karossen
Och då blir det ändå inte så jättebra utväxling ändå, ca 1700-1800 varv i 90 km/h med saabens hjul.
Och så förlorar man ju det underbara frihjulet


Finns nån snubbe som har tagit fram en  bättre slutväxel till V4-lådan men den var inte så mycket bättre, bara ''normal''


Har för mej att jag har undersökt 99-lådors innehåll och att de skiljer sig massor från V4låda.


Enda subaruLåda som har vettig användbar utväxling är den som sitter på dieselboxern som kom typ förra året=svindyr


VwBussLådorna har dum utväxling, även de till diesel..


Alla dessa franskor ni räknat upp har ovettig utväxling, och saabens stora hjul är inte tillräckligt stora för att få vettig varvtalsnivå.

Bara de äldre Vw-lådorna som det går att vända kronhjulet på.


På Saab 99 och 900 så är växellådan oljetråg åt motorn,=nästan hopplöst att få ihop den med V4Motorn.
K70 likaså.



Hur svårt är det att tillverka eget kronhjul & pinjong med 1:2 utväxling till V4lådan? 
Finns det öht plats för det inuti?
Minns när jag en gång köpte underbar 2,73 utväxling till en hundkoja som jag hade, då fick jag sitta å slipa ur en massa inne i växellådan för att det stora pinjongdrevet skulle få plats

[TiB]

Och så förlorar man ju det underbara frihjulet

Nu är ju jag novis och aldrig rotat i bilmotorer....(nåja, har väl bytt & renoverat några toppar då)Nog är det väl så, att just frihjulet i kombination med dåtidens bränslesystem gör V4 så bensinsnål från början. Gäller just bara de som har förstånd att släppa gasen helt vid nerförbacke. En förgasarmotor komprenserar bränsletillgången vid motorbromsning?

[torbjorn]

En förgasarmotor komprenserar bränsletillgången vid motorbromsning?

Ja, det kan man säga. Tomgångssystemet strävar ju efter att alltid ge rätt bränsleblandning oavsett hur mycket luft motorn försöker suga genom förgasaren då gasspjället är stängt. Om man motorbromsar med högt varvtal så ökar alltså både luft- och bränsleflödet.
Ännu värre blir det på de bilar som har en s k spjällöppnare eller vakuumbegränsare för att öka motorns fyllnadsgrad och säkert hålla förbränningen igång under motorbromsning (detta för att hålla ner utsläppen av oförbrända ämnen). Det har dock funnits några få bilmodeller med förgasarmotor som har stängt av bränslet vid motorbroms. Bl a Mercedes från 80-talet och vissa modeller av Vaz/Lada (de senare dock inte i utförandet med avgasrening enligt gamla svenska bestämmelser).

[JohnA]

Efter dagens trevliga telefonsamtal med Torbjörn om både elektronrörselektronik och bilmotorer insåg jag hur mycket olika "mickel" som förekommer på de senare. Jag har själv sett och förfasats över det myller av membrandosor, ventiler, elkontakter och slangar man ofta hittar under huven på bilar från mitten av 70-talet och framåt. Vissa av dessa bilar går otroligt snålt medan andra slurkar ordentligt med bensin. Oplarna från mitten av 80-talet är enligt egna erfarenheter bland de snålare.

Oftast verkar "ormgropen" under luftrenaren handla om att på bekostnad av bränsleförbrukningen krysta fram en "billig" lösning för att hålla sig under allt strängare gränsvärden för avgaserna. Sedan kan man ju fråga sig vad som i långa loppet är värst för miljön, en snål bil som fiser ut mer CO och NoX eller en som bränner mer fossila bränslen till CO2. Jag vet då rakt inte men tror och hoppas att min filosofi att behålla gammal "skitig" teknik i viss mån kan vara bättre för miljön totalt sett än att smälta ner de gamla bilarna och maskinerna för att tillverka nya.

[JohnA]

Är det nästan inte lite märkligt att gamla saabarnas förträffliga frihjul inte kommit tillbaka i moderna bilar? Jag antar att folk i allmänhet skulle uppleva en frihjulande bil som en smula obehaglig att köra när det inte går att motorbromsa så som man är van.

I helgen bytlånade jag bil med en kompis som ville återuppleva sin ungdomstid med saab V4. Jag fick då köra hans riktigt trevliga lilla Toyota Aygo. Bilarna väger ungefär lika mycket trots att toyotan är klart mindre. Kompisen har trots försök till lugn körning aldrig lyckats komma under den magiska halvlitern men jag tror ifs inte att han greppat vad äkta eco-driving går ut på.

En sak jag konstaterade när jag körde Aygon var att den inte alls rullade lika bra som saaben. Det kan förstås bero på mindre hjul med bredare däck. Jag misstänker också att det skiljer en hel del i aerodynamiken eftersom "tappet" kändes tydligare vid frikoppling i högre fart.  Jag antar att den tvärt avhuggna bakänden är underlägsen saabens mjukt avsmalnande rumpa. Dessutom har saaben mindre projicerad frontarea.

Något som däremot imponerade stort på mig var Aygons lilla trecylindriga maskineri på 998cc. Motorn ger 68Hk och den är ganska varvvillig men det mest fantastiska är dess segdragning. Den accelererade mjukt utan ryckningar från så låga varv som 1100-1200 på femman! Trots en cylinder extra klarar inte V4:n detta på långa vägar och min fiat ryckte hysteriskt redan vid gissningsvis 2000 rpm. Med 180-graders vevaxel så som i fiaten är motorn förstås mer att betrakta som encylindrig och då är det ju inte konstigt att den stånkar på låga varv...

Aygo-motorn lär visst ha variabel kamaxel och det bidrar säkert till den mjuka gången men jag tycker ändå det är totalt imponerande att en trecylindrig maskin kan gå så mjukt på låga varv.
En sådan motor skulle nog vara trevlig att ha i saaben! Å andra sidan skulle man inte få avnjuta dess segdragning i högre hastighet p.g.a. saabens låga utväxling. Aygon varvade ibara ca 3000 rpm i 100km/h. Nu väntar jag bara på att kompisen ska totalkvadda sin lilla toyota så jag får ta motorn. 

Trecylindrigt verkar absolut vara en bra kompromiss mellan friktionsförluster och arbetsområde/vibrationer. Ska man göra en nykonstruktion (så som fiat nu har) antar jag att
man får en trevligare tvåcylindrig motor om man väljer 360-graders vevaxel och förser motorn med
balansaxel än att stånka fram med 180-gradersvev. Med tanka på hur illa det vibrerar med 360-grader UTAN balansaxel tror jag ändå att jag gjorde rätt val för fiaten.

[JohnA]

Beträffande Saab 96 och alternativa växellådor har jag nu i stort sett gett upp. Jag vill inte offra frihjulet och heller inte få en jätteknöl vid fötterna. 99/900-låda är som Misse skriver sannolikt ett elände att få ihop som oljetråg till V4.

Det som nu snurrar i skallen är huruvida man kunde sätta en separat slutväxel ovanpå V4-lådan och koppla in den som en ren överväxel mellan drivaxlar och lådans ingående axel.  Jag inser förstås att det i praktiken skulle bli ganska mekaniskt komplicerat och säkert heller inte så hållbart då det kräver kedjedrift och någon slags koppling. Nä, det enklaste är nog att lägga ut framskärmarna en bit till och stoppa i ännu större framhjul! Jag körde min förra 96:a ganska länge utan ettans växel, och det med jättehjul utan att döda kopplingen.

[JohnA]

Att sänka varvtalet på orörd motor borde rimligen sänka bränsleförbrukningen i minst samma grad som att halvera cylindervolymen. Dessutom slipper man riskabla ingrepp och de stora nackdelar en orkeslös bil innebär. Men som ful-fix på en gammal fyrväxlad bil är kolv-lobotomin bevisat effektiv, åtminstone den enda gång jag testat konceptet.

Men VAD är det som gör att förbrukningen minskar? Jag ser tre faktorer:
*Minskade pumpförluster, framför allt genom förgasaren.
*Minskade lagerfriktioner (kolvar, vevstakar och kamdrivningsmekanism)
*Högre kompressionstryck vid öppet spjäll ger effektivare förbränning.

Min gissning är att pumpförlusten är det minst betydande. Att vispa runt två kolvar, deras vevstakar och kamlyftare kostar så klart energi, men kan det kanske vara kompressionstrycket som är det mest avgörande?

Jag funderar nu på att göra ett (förhoppningsvis) icke-förstörande prov med min Saab V4. Det är otroligt lätt att öppna ventilkåporna på dessa motorer och om jag lossar en vipparmsbrygga kan jag ta bort stötstängerna på ena cylinderraden. Bryggan måste återmonteras för att inte tappa oljetryck. Kvar i blocket blir lyftarna och här kan det kanske bli trubbel. Lyftarna är enkla "kolvar" som enbart smörjs av den olja som kastas upp av kamaxeln och som rinner ner från ventilkåpan.

Min ena oro är att lyftare utan returkraft från ventilfjädern kommer att flyta fritt och därför rassla okontrollerat upp och ner mot kamaxeln. Sannolikt kommer de att stanna i upplyft läge med ständiga småknuffar från kamaxeln. Eftersom de inte följer hela kamkurvan utan bara dess topp ser jag en risk att de får ta emot hårda smällar istället för den mjukare acceleration de får vid normal drift. Å andra sidan blir kraften förhållandevis liten då det bara är lyftarens egen massa som ska flyttas. Det BORDE inte vara någon fara, men det vore synd att förstöra en fungerande motor. Bäst vore förstås att plocka bort även lyftarna men då måste både insugsplatta och topplock plockas bort. Familjebilen ska helst inte stå stilla i garaget.

Om jag kopplar ur två cylindrars ventilrörelser återstår bara friktionsförlusten i motsvarande cylindrar och vevstakar. Det blir för varje varv en kompression och expansion och när det går så pass snabbt borde inte läckaget förbi kolvringarna vara av någon större betydelse. Det genomsnittliga trycket i de urkopplade cylindrarna borde bli samma som i vevhuset men jag oroar mig att det ska uppstå någon slags backventileffekt i kolvringarna så att olja sugs upp ovanpå kolven tills hela förbränningsrummet är fullt eller att kolvsmörjningen istället ska försämras så att motorn skär ihop på någon av de verkningslösa cylindrarna. Det känns inte så sannolikt men är ändå en oro. Att plocka ur tändstiften för att avlasta mot eventuella tryckskillnader vore korkat eftersom man då inför en pumpförlust, risk att smuts sugs in samt ett sabla oljud.

I övrigt känns det som ett mycket enkelt test att utföra på en tank bensin. Min bästa notering hittills på 6,7 borde gå att slå. Oftast kör jag på 7,0-7,5 och bilen är väldigt känslig för körsätt och snittfart. Mycket känsligare än jag upplevde fiaten. Å andra sidan gick ju fiaten i stort sett bara att köra på ett enda sätt med sin pytteklena motor. 750cc och ca 30hk på en saabgurka borde räcka bättre än 525cc och dryga 20hk på en kantig fiat (som bara var ca 100 kg lättare än saaben)

[torbjorn]

Har ventillyftarna något smörjhål som mynnar i gropen som stötstången ska vila i? I så fall kanske det går att få in en böjd ståltråd där för att hålla lyftarna borta från kamaxeln under provet.

[JohnA]

V4-lyftarna är släta cylindrar med en midja. Har inte sett några hål, annars var idén bra. För att plocka ur lyftarna petar man underifrån med en böjd ståltråd men då krävs att topp och insugsplatta är borttagna. En halvful-lösning skulle kunna vara att borra ur fyra exakt lagom långa M8-bultar och limma i en liten neo-magnet i varje. Bulten stoppas sedan ner i stötstångshålet så magneten fångar upp lyftaren och bultskallen håller den kvar i upplyft läge. Om det över huvud taget fungerar gäller det förstås att få upp lyftare till magneten först... Jag föreställer mig ett petigt fiskande med en extra magnet på en smal pinne.

Om jag ger mig på detta tror jag det blir en vild chansning att inget katastrofalt inträffar direkt vid första starten. Sedan får jag lyssna vad som händer. Om det inte rasslar så hårt kanske inget havererar allt för snabbt... Om OM motorn rasar måste jag ju meka och då har jag ursäkt att göra något mer seriöst åt saken... Problemet är bara att jag inte vill ljuga för frugan varför vi måste åka volvovalp i 65 km/h under en veckas tid. 

[JohnA]

På sistone har jag funderat över hur kolvlobotomin kan förfinas och ge en mer körbar motor. 2x360 graders konfiguration ger en pulsmässigt jämnare gång och bättre lågvarvsegenskaper medan 180+720 ger bättre mekanisk balans. Så varför inte ta det bästa av båda?

Om man till skillnad från mitt experiment med fiaten utgår från en motor med fyra friska kolvar och stakar plockar man först ut de två yttersta kolvarna och stänger av motsvarande ventiler som för att bygga en 2x360-motor. Kolvarna modifieras sedan så att vevhusets luft kan röra sig så fritt som möjligt förbi de yttre kolvarna. Ringarna tas bort och eventuellt kapar man bort slitsar i kolvsidorna. Tanken är att minimera de interna pumpförlusterna då kolvarna rör sig men behålla mesta möjliga kolvvikt för att motverka de i en 360-gradersmotor annars otrevliga vibrationerna.
Eftersom de modifierade kolvarna inte deltar aktivt i arbetet borde de ha relativt litet smörjbehov och låg belastning. Rimligen dricker en sådan motor aningen mer bensin än den mer brutalt kolvlobotomerade men jag gissar det är marginellt och att den ökade körbarheten gör det värt sitt pris.

[fiskarn87]

Har inte läst riktigt hela tråden men resultatet verkar ju vara fantastiskt bra, mycket imponerande!

Vad jag har lärt mig är en stor källa till förluster vid låglast med en otto pumpförlusterna, det finns motorer som stänger av hälften av cylindrarna när de inte behövs för att minska dessa. Om man på ett mycket enkelt sätt kan koppla bort två cylindrar borde detta ge en ganska stor vinst vid många driftsfall. Om man stänger av bränsletillförseln på något sätt och skruvar ur tändstiften kommer två av cylindrarna bara åka med runt utan att pumpa någon luft medan de andra två lastas dubbelt så hårt och pumparbetet minskas till en fjärdedel. Friktionen minskar ju förstås inte så det får man leva med. Har läst en kurs om detta men har knappt ingen praktisk erfarenhet av bilmotorer..

Hur kan man mycket enkelt deaktivera två cylindrar? Jag tänker mig att man enkelt ska kunna aktivera de igen, typ om man ska dra båten..

[Misse]

Är mycket enklare att halvera motorvarvet/ändra utväxlingen

[fiskarn87]

Är mycket enklare att halvera motorvarvet/ändra utväxlingen

Är det verkligen det? Det är klart, lite större bakhjul kanske man kan få dit men at börja mecka med extra växellådor eller liknande tycker jag inte verkar så enkelt..

[fiskarn87]

Var tvungen att testa lite.. Flängde loss kontakterna till spridarna på cylinder två och tre. Motorn startade fint, tomgången var låg men jämn och bilen gick att köra! Gaspedalen och växelspaken får naturligtvis användas på ett annat sätt dock. Testade lite motorväg och det gick att pina upp bilen i 130-140 på trean som väl borde bli snabbaste växel nu? Nu var det inte det som var det viktiga iofs. Men efter ett tag tändes lambda-lampan(naturligtvis). Så, vad gör motorstyrsystemet? Massa luft i avgaserna och den fetar så mycket som möjligt eller? I så fall lär ju alltihop vara rätt värdelöst..