emner:
- Specifikt brændstofforbrug
- Motoreffektivitet
- Effektdiagram / ægdiagram
- Nedskæring af aktivdiagram
Specifikt brændstofforbrug:
Vi udtrykker normalt et køretøjs brændstofforbrug i antal kørte kilometer pr. liter, for eksempel: 1:15. Køretøjsdokumentationen angiver ofte liter pr. 100 km. Der er taget højde for kørselsforholdene, dvs køremodstande der spiller en stor rolle.
Det er interessant for teknikere at vide, hvor meget brændstof det koster at levere en bestemt effekt over en periode. Dette forbrug er udtrykt i kilogram brændstof pr. time (B). Når vi ser på det per kiloWatt, taler vi om det specifikke brændstofforbrug (be), udtrykt i g/kWh.
Det specifikke brændstofforbrug kan inkluderes i køretøjets moment-effektdiagram. Dette diagram viser, at det specifikke brændstofforbrug under fuld belastning er sidst, når motorens drejningsmoment er lige over dets maksimum.
Motoreffektivitet:
Vi opnår det laveste specifikke brændstofforbrug under de omstændigheder, hvor motoreffektiviteten er den højeste. Effekten er udtrykt i Watt eller Joule/s. Den leverede effekt er brændstoffets varmeindhold, som er lig med det specifikke brændstofforbrug (be) * den tilførte effekt (P) * den specifikke forbrændingsvarme (H).
Effektdiagram / ægdiagram:
Under testfasen af hver (ny) motor foretages en måling af det specifikke brændstofforbrug. I denne måling udføres brændstofforbruget på en motorteststand eller en powertestbænk ved forskellige hastigheder ved variabel motorbelastning. Belastningen justeres ved at træde gaspedalen gradvist dybere ned, så motoren yder et par kW mere effekt for hvert trin. På denne måde gennemgås hele hastighedsområdet.
Billedet nedenfor viser brændstofforbrugsdiagrammet, også kaldet "ægdiagrammet", afbildet. Øerne angiver brændstofforbrug i g/kWh. Disse linjer (ægformede) forbinder de punkter, hvis specifikke brændstofforbrug er det samme. Den mindste ø giver en hastighed på omkring 3000 rpm. det laveste brændstofforbrug, nemlig 240 g/kWh. Vi kalder dette "sweet spot". Motoren er mest økonomisk ved sådanne hastigheder og belastninger.
Forklaring af linjerne i Ei-diagrammet:
- Lodret akse: drejningsmomentet i Nm;
- Vandret akse: krumtapakselhastighed;
- Blå linje: drejningsmomentkurven for motoren;
- Grønne linjer: elledninger i kW;
- Sorte øer: forbrugsområderne
De (grønne) kraftledninger viser tydeligt, at med aftagende hastighed skal momentet (og dermed det gennemsnitlige forbrændingstryk) stige for at opretholde den samme effekt. Vi ser også et fald i brændstofforbruget. Minimum brændstofforbrug på 240 gram pr. kWh opnås ved en hastighed på omkring 3000 rpm med en effekt på cirka 85 kW. Brændstofforbruget for denne bil er i gennemsnit 9 l/100 km.
Det betyder, at motoren er mest økonomisk, når den skal levere cirka 45 % af den samlede effekt. Ved lavere kræfter er motoren ineffektiv: Der leveres stort set ingen effekt, men alle interne friktionstab skal absorberes. I praksis kan det betyde, at køretøjet kan være mere økonomisk ved kørsel med 120 km/t i 6. gear end ved 90 km/t i 4. gear.
Strømdiagram for nedskæring:
Indtil for nylig brugte producenterne motorer med stor cylinderkapacitet. I VAG-gruppen var den 6.0 (W-) 12-cylindrede motor udstillingsvinduet i blandt andet Audi A8 og BMW M5 (E60), der bød på høj ydeevne med den naturligt opsugede 5 liters V10-motor. Mellemklassebilerne var også udstyret med en forholdsvis stor motorkapacitet, for eksempel en naturlig indsugning på 2.0 liter. I dag leder producenterne efter alle mulige måder at reducere emissionerne drastisk på uden at ofre ydeevnen. Vi ser cylindervolumen på flere og flere motorer blive mindre, og en udstødningsgasturbo sikrer god ydeevne. Det ser vi et eksempel på i VW Golf, hvor 1.0 liters motoren med turbo yder bedre og er mere økonomisk end en (ældre) 1.4 liters motor uden turbo:
- VW Golf V fra 2005, motorkapacitet: 1,4 liter, aktiver: 59 kW, forbrug: 6,9 l/100 km (1:14.5);
- VW Golf VII fra 2015, motorkapacitet: 1.0 liter, aktiver: 85 kW, forbrug: 4,5 l/100 km (1:22,2).
Æggediagrammerne nedenfor er fra en atmosfærisk motor med en cylindervolumen på 2,5 liter og en tryk 1,6 liter motor. Begge motorer leverer et maksimalt drejningsmoment på 240 Nm. Momentkurven for den naturligt aspirerede motor er meget fladere end turbomotorens omkring 3000 rpm. Med begge motorer opnås maksimalt drejningsmoment ved cirka 3000 o/min, men vi ser, at gennemsnitligt effektivt stempeltryk (BMEP) for turbomotoren er 7 bar højere ved momenthastigheden. En højere BMEP fører til færre flowtab under gasudveksling og en højere effektivitet.
