Bensinförbrukning, en linjär funktion av varvtalet?

[annerborn 16]

Hej!

 

Är det någon som kan svara på ifall bränsleförbrukningen (liter per timme) för en bensinmotor med förgasare är linjärt proportionerlig till varvtalet, dvs suger motorn i sig exakt samma mängd bensin per varv oberoende av varvtal, belastning, mm?

 

/ Nicke

[HanneZ82 9]

Svar: Nej

[s59746 88]

En motor har en vridmomentkurva (vridmomoment/varvtal) som har en som har en puckel vid ett visst varvtal, som inte är maxvarv utan oftast rejält mycket lägre. Vid det varvet ger motorn som mest vridmoment (inte effekt).

I området kring vridmomentmax är den som mest bränsleffektiv. Tittar man på kurvan för bränsleförbrukning per hk / varvtal så påminner den om vridmomentkurvan fast upp och ned. Dvs motorn drar mest bränsle per hk vid låga varv eller uppåt maxvarv.

 

Dessa kurvor är olika för alla motorer beroende på vad  de är tänkta att användas till och typ av motor.

Tillverkarna tar alltid fram sådana kurvor och för många motorer kan man Googla fram dessa, det finns pengar att tjäna på att känna till dem för sin motor och köra den på rätt varvtal om det är max fart för min bränsle man är ute efter. De marchvarv i fritidsbåtar som många motortillverkare anger ligger ofta mycket högre, de är angivna som högsta möjliga kontinuerliga effektuttag utan hänsyn till bränslekostnad.

 

Sånt här har yrkesjöfarten järnkoll på men är ofta dimmiga begrepp bland oss fritidsbåtsägare.

[Thomas-1 311]

Svar nej, för i så fall så skulle väl många gamla båt&motor-typiska original-varvräknare ha två oföränderliga skalor som visarnålen pekar mot. En skala för varvtalet RPM och en för bränsleförbrukning liter/timme?

Motortillverkare anger nog så "bra" siffror som de anständigtvis vågar utan uppenbart ljug. Diagram av olika slag är svårare att försköna som s59746 påpekar, men också svårare att tolka. Bränsleekonomi blir ju allt viktigare, så att t.ex. motortillverkare väljer den mest gynnsamma av de många mätstandarderna kan nog ge klirr i kassan?

Själv har jag en gammal Albin O11:a, och enligt bilden nedan anges maxeffekten till 6 hästar vid 1600 RPM. Bensinförbrukningen anges till 235 gram per hästkraftstimme vid 1400 RPM, vilket ju ger jämförbarhet med de övriga motorerna i tabellen. Notera skillnaderna i varvtal, bästa bränsleekonomi räknat per hästkraftstimme hamnar som sagt på ett lägre varvtal än maxeffekten. Gick det att glida på sanningen även med denna gamla och enkla 235g/hkh-siffra kan jag fundera?



Tja, vete katten men vilket gaspådrag har använts? Vid angivandet av maxeffekten 6 hästar är det väl maxöppet spjäll och nedbromsning i bromsbänk till varvtalet med bästa uteffekt* som alltid gäller. Men vilket gaspådrag användes egentligen vid bränsleförbrukar-testet, går väl att labba med både gaspådrag och bromsbänk (förgasarn kanske funkar effektivare vid vissa spjällägen&varvtal?). Inget sägs ju om gaspådraget och eftersom bränsleförbrukningen anges som "hästkraftstimme" öppnas för fusk? De kan ju eventuellt ha provat massor av gaspådrags-lägen, anpassat bromsbänken till 1400 RPM vid varenda en av dessa och hittat den mest gynnsamma siffran??

Hehe, säg den fråga som inte jag kan krångla till. Lästvång råder inte. :-)
Ps min urgamla O11:a drar nog f.ö. 10-20 procent mer vid "trivselvarv". 2,15 liter per timme vid gissningsvis 4-5 kusar ds.
*) Varvtal och vridmoment ger som bekant sinsemellan helt naturlagsmässigt tillsammans uteffekten i en linjärt samband, P=M*V*k. Där P är uteffekten, M vridmomentet , V varvtalet. (k är här bara betydelselös konstant) Minskar exempelvis varvtalet V med x procent - allt annat lika - så minskar också uteffekten x procent. Likadant ifall vridet M minskar x procent, som sagt ett linjärt samband mellan dessa tre storheter.)
Edit: förtydligat bilden med röda streck.

Redigerad 14 April , 2014 av Thomas-1

[annerborn 16]

Hmm, då blir det nog till att montera flödesmätare för att hitta mest ekonomiska marschfarten ändå. Jag hade en diskussion med en bekant som trodde att det räckte med att kolla vid vilket varvtal man fick mest "hastighet per varv", men det går ju inte då.

 

Tack för svaren.

[jarb 78]

s59746, även om man hittar dessa kurvor är de inte särskilt relevanta i praktiken. Kurvorna är skapade med fullt öppet gasspjäll och sen lastar man ned motorn till de olika mätvarvtalen. Så fort man börjar reglera en bensinmotors effekt med att strypa gasspjället förändras kurvorna och man råkar även ut för bensinmotorns stora akilleshäl, de sk pumpförlusterna. När man stryper spjället uppstår ett vacuum i insuget, skapandet av detta vacuum tar effekt. Glädjande så håller motorutvecklingen på att skapa bensinmotorer utan gasspjäll. Man reglerar istället med ventilernas öppningstider. Nån sån motor för marint bruk finns mej veterligen inte att köpa ännu..

 

Det yrkessjöfarten sparar bränsleförbrukning på är inte att köra enligt dessa kurvor utan att trycka ner varvet så långt det går utan att termiskt överbelasta motorn. Som Thomas-1 redan påpekat skapas effekt av varvtalet och vridmomentet. Vridmomentet är en konsekvens av cylindertrycket. Det är billigare att skapa effekt med höga cylindertryck och låga varvtal än vice versa. Genom att köra med så höga cylindertryck till så lågt varvtal som möjligt för skapande av den behövda effekten går det så billigt som möjligt. Man reglerar detta genom antal motorer i drift samt pitchen på propellrarna. Har man en motor och fast propeller sitter man lixom där man sitter och då gäller i princip alltid att fart kostar mat. Det enda stora undantaget är i läget då båten varken planar eller deplacerar..

 

 

[Faderullan 720]

En flödesmätare är väl något båtklubbarna kunde skaffa och bygga in den i en snofsig portfölj som går att tillfälligt koppla in i båten. När man en gång mätt förbrukningen och hittat den optimala farten med lite olika belastning så vet man sin idealhastighet för all framtid. 

[s59746 88]

Jag håller med dig, bensinare med spjäll är knepiga. Men kurvorna är relevanta tom med för en bensinmotor om man inte tidigare ens känner till begreppen. Ofta finns minst en hel/halvgaskurva. Problemet är ofta att förstå vad 'halvkurvan' är, behöver inte precis vara halvt utslag på en reglagestång.

Men man kan ju faktiskt bilda sig en uppfattning om vilka varvtal motorn är optimerad för och försöka hålla till där i brist på instrumentering. 

Du behöver ju annaras veta en massa parametrar bla uteffekt, bränsleflöde, BMEP och ingastryck för att se exakt hur du kör en bensinmotor. Inte realistiskt i fritidsbåtssammanhang.

 

Flödesmätaren är ju precis som TS konstaterat det bästa att använda i fritidsbåtsammanhang, effekten kan man ju uppskatta med farten.

 

För dieslar (i fritidsbåtar) däremot gäller däremot kurvorna mycket bra om propellern är vettigt vald. Precis som du skriver kan man ju inte reglera varken laddning eller propellerpitch utan att byta grejer. Då är kurvorna mycket bra att ha och veta hur de ser ut för att köra motorn ekonomiskt. Då kör du motorn precis enligt de optimerings principer som yrkesjöfarten gör. Skillnaden är som du skriver att de kan kontinuerligt mäta och ändra parametrarna, vi får lita till redan gjorda mätningar i form av diagram och vara glada för den fart vi får vid ett visst varvtal med en viss bränsleförbrukning.

 

Redigerad 15 April , 2014 av s59746

[jarb 78]

Har aldrig sett nåt annat än fullgaskurvor för konsumentmotorer och det är sällsynt även med dessa. Ett komplett provkörningsprotokoll som man får med till en industri eller fartygsdiesel är bara att glömma. Dessutom är motorns verkningsgrad bara en del av systemet. Skrovet och propellern har oftast mycket större inverkan. Så jag vidhåller att har man en motor med fast propeller kan man glömma dessa kurvor. En flödesmätare gör döremot god nytta för att optimera trim och fart men till syvende och sist så gäller i princip alltid att fart kostar mat om man håller sej i deplacementfart eller över fult utvecklad planing. Vill du spara soppa - kör långsamt Så gör även yrkessjöfarten om man inte har fler motorer och/eller CP-propeller..

[jarb 78]

Rotade för skojs skull fram ett provkörningsprotokoll på en fartygsdiesel.

 

100% 500rpm 7250kW - SFC 187,3g/kWh

75% 454rpm 4940kW - SFC 187,7g/kWh

50% 397rpm 3625kW - SFC 191,8g/kWh

 

Jag garanterar att fartyget denna motor sitter i gör av med betydligt mindre bränsle per sjömil vid 50% last trots något sämre motorverkningsgrad där än vid 100% last. Om man är sugen kan man ju räkna, hon gör ungefär 18 knop på järnet och 13 knop på 50%. Jag pallar inte Fart kostar mat

[Mackey 4 502]

 50 % ==> 67 l/M

100 %==> 94l/M

 

Men tid är också pengar.

En tripp från Sverige till England tar 25 timmar i 18 knop och 35 timmar i 13 knop.

Är det billigare att slösa bort bränsle och slippa betala en vakt?

 

Mackey

[s59746 88]

Precis ,fart kostar mat men förhållandet är långt ifrån linjärt.  

 

Men om man nu råkar ha en kurva och faktorerna i systemet är konstanta som prop, skrov , det är ju inte så vanligt att köra en fritidsbåt med 50% av vikten i 'lasten'.  Man vill köra ekonomifart med de förutsättningar man har och de förändras inte särskilt mycket om man inte gör ingrepp i motor och båt.

 

Menar du då att det är irrelevant ur ekonomifartsynpunkt att köra motorn på ett varvtal där en motorprovningskurva visar att den har sitt bästa vridmoment och lägsta bränsleförbrukning istf de 'marchvarv' som tillverkarna anger?  Dessutom om man nu inte har annan information?

[jarb 78]

Kurvorna är irrelevanta för en fritidsbåtägare av flera skäl. Det första, de finns i princip inte. Det andra, du har i regel ingen aning var på kurvan du är i alla fall. Det tredje, motorns verkningsgrad har MYCKET liten betydelse för systemverkningsgraden.

 

I dagens sjöfart har farten fått mindre betydelse i takt med ökat oljepris. För 15 år sedan kostade ett ton bunker 600kr, idag 6000kr. Maersk senaste serie containerjagare är t ex optimerade för en betydligt lägre fart men är oxå betydligt större än tidigare serier. Man försöker få med sej mer grejer men lite mer sällan.

 

Va gäller tider så kör man så långsamt man kan. I tidtabellsbunden fart kör man i regel inte in förseningar, man går för tidigt om man är klar, kommer försent om man är sen. Förseningar får hämtas hem i hamn. Om man tvingas köra in en försening så gör man det så lite som behövs..

 

Misstänker att en del missuppfattade vad jag menar med last. När maskinfolk pratar om last så är det graden av effektuttag man menar. En motor på 10 000 hästar som för närvarande levererar 6 000 hästar går med 60% last..

 

Det finns faktiskt en "dumregel" som stämmer förvånansvärt bra vid mindre förändringar. Förbrukningen ökar dubbelt mot fartökningen. Ökar du farten 10% ökar förbrukningen 20%. Den gäller som sagt inte tidigare nämnda problemområde mellan deplacerande och fullt utvecklad planing..

[Thomas-1 311]

Jarb: Intressant inblick i fraktfartens villkor! (Väldigt olikt fritidsbåtande men just i kontraster finns nog en del att lära.)
Hmm... med "systemverkningsgrad" menas nog att rubbet inkluderas vad gäller ekonomin vid fraktfart? Hamntider, eventuella slussbegränsningar typ panmax etc, allt som påverkar ekonomin vid alltmer "special-optimerade" fartyg?
Eller är kanske begreppet enbart knutet till fartygets interna prestanda, exempelvis bulben i fören är väl optimerad för ett visst antal knop. Sådana fartygsspecifika saker?

Angående ordet "last" så är det tydligen en förkortning av "vridmoments-belastning" vid olika gaspådrag, inte att förväxla med fartygets plimsoll-nedlastning i antal ton. (Exempelvis en last av 101% skulle ohjälpligt bromsa propellern sakta, 102 % litet snabbare o.s.v. Detta då vid fullgas.) De mindre procentsiffrorna gäller alltså vid mindre gaspådrag, är det rätt uppfattat?   

[Haha, min gamla segelbåtsmotor - omnämnd ovan - drar omräknat hela 320 gram dyr bensin per kilowattimme jämfört med exemplets 190 gram billig bunkerolja, men mitt "system" bygger på segel. Blir i mitt tycke ändå hyfsad systemverkningsgrad, för bara ungefär var femte sjömil sker i mitt fall med motorn!? Så med den trend mot alltmer energisnåla transporter som du beskriver kanske vi får se moderna varianter av segelfartyg igen. :-)]

[bhemac 2 859]

En flödesmätare på en en bensinmotor kan nog löna sig eftersom man direkt ser förbrukning och effekten av gas, trim mm.

På fartygsdieslar har man en givare på inställningsaxeln för bränslepumparna där man direkt kan se belastning i procent. Idag har man även givare som mäter trycket i cylindern så att man kan se den indikerade effekten. Trådtöjningsgivare har använts för att kunna mäta axeleffekten. Med hjälp av dagtanken är det enkelt att konstatera faktisk bränsleförbrukning. Fartyg med CPP (ställbar propeller) körs “combined” dvs när man drar i “gasen” på bryggan så ändras både pitch och varvtal. En styrutrustning ser till att lasten på maskinen hålls konstant, normalvärde är 80-85%. Men man kan även reglera enbart pitch, nödvändigt axelgeneratorer. 

Förr körde man “normalt” tills man insåg att man skulle komma för tidigt, då drog man ner rejält. Sen kom en sk ETA-dator där distansen och önskad ankomst tid matades in, sen fick datorn styra maskinerna, detta sparade bränsle. 

Idag handlar det mycket om att komma i tid dvs det finns en tidslucka för oss i hamnen. Förr hände det att man kom för sent och fick ligga på redden några dygn i väntan på kajplats. På redden, ej inklarerad och inga speedbåtar iland ….

Bränsleförbrukningen i deplacementfart ökar med kubiken på fartökningen. Dubbla farten blir åtta gånger så mycket bränsle. 

[jarb 78]

bhemac, vi verkar va i samma bransch Det ETA-datorn gör är precis det jag beskrivit ovan. Den drar ner varvet och smäller upp pitchen tills motorn hamnar i närheten av överlast-kurvan, 80-85% är väl safe, vi har inte råd med sådana marginaler där jag är Detta spar mycket bränsle. I tillägg till detta kompenserar datorn även för en hel del yttre förutsättningar som t ex vattendjup. Det är dyrt att köra fort där det är grunt, billigare där det är djupt..