pelli

Följande är en förenklad fysikalisk modell av en bil. Det finns inga garantier för korrekthet. Den läsare som inte är intresserad av detaljer kan hoppa över allt som inte är fetstilat.

Energibalansen för en bil ser ut som följer:
* Energi förloras genom friktion. Denna omfattar bland annat friktion i motorn, mot vägen och mot luften.
* Energi tillförs genom bränsle. Vi antar att varje liter bränsle lämnar samma mängd energi i motorn och tar med sig resten ut med avgaserna.
* Energi förloras genom inbromsning.
* Energi lagras i/hämtas från bilens potentiella energi.
* Energi lagras i/hämtas från bilens rörelseenergi.
Enligt energiprincipen måste summan av dessa energiförändringar bli noll. Det är lättast att tänka att den sista posten (rörelseenergiförändringen) beror på alla andra - om man inte gasar tillräckligt saktar bilen ner, gasar man för mycket accelerar bilen.

Över en bilfärd kan man säga följande om den totala energiförändringen för varje post:
* Friktionen innan växellådan, bland annat inuti motorn, ger upphov till en energiförbrukning som är proportionell mot antalet varv motorn snurrat.
* Friktionen efter växellådan, bland annat mot vägen, ger upphov till en energiförbrukning som är proportionell mot sträckan bilen färdats.
* Luftmotståndet ger upphov till en energiförlust per sträcka som är kvadratisk mot hastigheten. Att färdas sträckan s med hastigheten v kostar alltså k*v^2*s i luftmotstånd.
* Energitillförseln från bränslet ger upphov till en energitillförsel som är proportionell mot mängden bränsle.
* Inbromsning leder bara till energiförluster.
* Det totala utbytet med den mekaniska (potentiell och rörelse-) energin är skillnaden mellan bilens mekaniska energi vid start och vid mål.

Slutsatsen är att bränsleförbrukningen för en given bilresa (given färdsträcka, start- och slutpunkt, och start- och sluthastighet) påverkas av:
* Växeln, som ska vara så hög som möjligt för att motorn ska snurra så få varv som möjligt under färden.
* Hastigheten genom luftmotstånd, som ska vara så låg som möjligt för att minimera luftmotståndet.
* Inbromsningar, som man ska undvika för att inte slösa energi.
Däremot påverkas inte bränsleförbrukningen av hastigheten genom rullfriktion, av hastighetsförändringar eller av höjdförändringar.

Vanligtvis får man lära sig i eco-driving-skola att:
* Köra på så hög växel som möjligt och hoppa växlar i accelerationen för att åstadkomma detta.
* Använda motorbromsen (släppa gaspedalen när motorn går över 1300rpm så att bränsletillförseln stryps) istället för fotbromsen.
* Planera körningen för att undvika onödiga inbromsningar och stopp (vid stopp kör man på friläge och får 0 meter per motorvarv).

Det är dock lätt att tolka några av dessa regler fel. Att man kan använda motorbromsen på högsta växel utan att trampa på bromspedalen och att man kan köra utan stopp är symptom på en miljövänlig körstil med god planering, inte orsaken till den:
* Om man hamnar i en situation där man måste bromsa mer än motorbromsen spelar det ingen roll om man växlar ner för att ta hårdare motorbroms eller om man använder bromspedalen - det blir bara 0 liter/min i vilket fall. Det man skulle ha gjort är att börja bromsa tidigare.
* Om man hamnar i en situation där man vet att man kommer behöva rulla väldigt långsamt för att inte stanna kan det i vissa fall vara bättre att bromsa in mjukt och stå still istället för att bromsa hårt och sedan krypa fram.

Hittills har modellen antagit att motorn alltid måste vara igång under färden och att utväxlingen mellan motor och hjul är ändlig. I verkligheten har man dock en kopplingspedal och man kan också stänga av motorn (sedan kan man fundera över om det är bra under färd eller inte). Under dessa nya antaganden gäller: * För att minimera antalet varv motorn går ska man (åtminstone vid höga hastigheter) inte ha motorn ikopplad hela tiden. Istället ska man accelerera upp till en given maxhastighet, koppla ur (och eventuellt stänga av motorn) så att motorn bara går på 1000 rpm (eller 0rpm), vänta tills billen saktat ner till en given minhastighet, och upprepa. Detta sparar i teorin ca 5% (10%) av bränsleförbrukningen för en S60 på motorväg. Dock förlorar man lite i luftmotstånd på grund av den ojämna hastigheten.
* Stäng alltid av motorn när du står stilla. Om du närmar dig ett stopp är det lika bra att rulla fram (under motorbroms) och slå av motorn som att försöka klämma ur så mycket motorbroms som möjligt.

Slutligen lite kommentarer om bränsle vs tid:

Det faktum att vi kör 110 km/h när det är tillåtet istället för lite långsammare betyder att vi värderar tidsvinsten mer än bränslebesparingen (ur både ekonomiskt och ekologiskt perspektiv). Utifrån att bränsleförbrukningen i höga hastigheter domineras av det kvadratiska luftmotståndet, dvs bränsleförbrukningen per sträcka är proportionell mot hastigheten i kvadrat, kan man räkna ut att det innebär att vi inte är villiga att offra ~1% av tiden för ~2% av bensinförbrukningen. För en personbil (~0.1 liter/km) på motorväg (~100 km/h) innebär det att 1 timme är mer värd än 20 liter bensin.

I lägre hastigheter får man inte lika mycket bensin för samma tid, så där är det ännu mindre värt att köra långsamt. Därmed är det lönsamt att accelerera upp till maxhastighet även på korta sträckor, så länge man kan motorbromsa optimalt i slutet. Regeln för all körning är alltså: Gasa järnet tills du slår i hastighetsgränsen eller måste börja sakta in.

För övrigt ska man (om man inte använder kopplingstekniken ovan) på motorväg välja den maximala hastighet man kan tänka sig att köra i, och behålla den under hela sträckan, oavsett omkörningar och backkrön.

Det faktum att det finns en gräns för hur mycket tid man är villig att offra för att spara en viss mängd bränsle sätter också en gräns för hur mycket man är villig att motorbromsa (i bemärkelsen inte bromsa lika hårt som man skulle kunna göra), eftersom det är att byta tid mot bränsle. Om L är lönsamhetsgränsen bränslevolym/tid och F är förbrukningen bränslevolym/tid (= bränslevolym/sträcka * hastighet) vid hastigheten v, så är det bara lönsamt att utföra ren motorbromsning från v till v2=v*L/(F+L). Det bästa sättet att ta sig till en lägre hastighet är alltså att motorbromsa från v till v2 och sedan trampa bromspedalen i botten tills man uppnått rätt sluthastighet. Det faktum att man körde i hastigheten v tidigare innebär som sagt att L >= 2*F, så L/(F+L) >= 2/3. Alltså ska man om man vill vara konsekvent aldrig motorbromsa bort mer än en tredjedel av hastigheten.

Jag har i inlägget inte tagit hänsyn till bland annat:
* Den varierande energi som försvinner med avgaser och med kylvätskan (även om den senare är delvis inbakad i friktionen inuti motorn).
* Tiden det tar att växla.
* Att trafiken (andra trafikanter, rödljus) är delvis oförutsägbar så att man inte kan planera sin körning perfekt.