Hoppa till huvudinnehåll

Håller förbränningsmotorn på att komma till sin ändhållplats?

Sprängskiss av fyrtaktsmotor.
Sprängskiss av fyrtaktsmotor. förbränningsmotorer,Ottomotor

När man följer med teknikbloggar och bilsajter på webben så börjar man ana ett mönster. En nästan 150 år gammal förtrollning håller på att brytas.

Biltillverkarna presenterar fortfarande nya bensin- och dieseldrivna modeller och skryter med deras egenskaper precis som förr, men på något sätt finns den gamla gnistan inte där längre.

Alla vet liksom att det är el som är framtiden. Alla i branschen vet att det är där vi måste lägga vårt krut om vi vill vara relevanta om tio år.

Och det handlar inte ens om ideologi eller grönt tänkande nu längre. Det handlar i grund och botten om att gränserna för vad man överhuvudtaget kan göra med en kolvmotor börjar vara nådd.

1800-talsteknik

Om vi ska vara ärliga så handlar det ju fortfarande i grund och botten om samma teknik som 1876 då Nicolaus Otto, Gottlieb Daimler och Wilhelm Maybach tog patent på den bensindrivna fyrtaktsmotorn, också kallad Ottomotorn, med intern förbränning i en cylinder med kolv.

En Ford Roadster från år 1910.
En Ford Roadster från år 1910. Bild: Yle/Roger Källman roadster

Du kunde visa en sprängskiss av en modern bensinmotor åt Gottlieb Daimler och han skulle utan problem kunna identifiera vad det handlar om. Där är vevaxeln, där är kolvarna, där är ventilerna.

Ottomotorn har med åren pyntats med en uppsjö av elektronik och turboaggregat och exotiska material, och bensinen har förädlats och fått diverse tillsatsämnen, men under alla sladdar och mikroprocessorer och bokstavsförkortningar så är det alltså nästan 150 år gammal teknik som driver våra bilar.

Och grejen är att för varje år som går blir det svårare och svårare och dyrare och dyrare för biltillverkarna att pressa ut fler och fler hästkrafter, förlåt, kilowatt heter det numera, från en allt mindre och mindre mängd bensin.

Löjligt komplicerad

De allt striktare utsläppsreglerna har lett till att ingenjörerna i Wolfsburg och Tokyo får stå på huvudet för att hitta på nya tekniska lösningar så att bensinmotorn hålls up to date.

Det här har lett till att en bensinmotor, särskilt i det dyrare segmentet, numera är nästan löjligt komplicerad och därmed också väldigt dyr att tillverka. Och nästan fullständigt omöjlig för dig och mig att reparera där hemma om någonting går snett.

En modern bensinmotor är en hisnande utstuderad mekanisk byggsats som består av hundratals rörliga delar som behöver kylas, smörjas och bytas ut med jämna mellanrum. En dieselmotor är ännu mer komplicerad och därmed ännu dyrare att tillverka.

Motorrummet i en sportbil.
För mycket av det goda? Motorrummet i en sportbil. bensin,förbränningsmotor

All den här mekaniska grannlåten väger ju dessutom en hel massa: en typisk personbil för familjebruk har en bensinmotor som levererar si sådär 75 kilowatt. Den kan väga omkring 100 kilogram och så växellådan till på köpet som väger ytterligare 25 – 50 kilo, fylld till brädden med invecklad mekanik och hydraulik den också.

Däremot: en elmotor av samma effektklass, 75 kilowatt, tja, den innehåller ju i princip två delar varav en är rörlig.

"Ludicrous mode"

Elmotorn behöver dessutom ingen olja och behöver just inte heller kylas ned. En elmotor kan till på köpet överbelastas ganska rejält, så att den under en kortare tid kan leverera till exempel 150 kilowatt i stället för 75. Tesla kallar det här för ”ludicrous mode”.

Nämnde jag att elmotorn inte heller behöver någon växellåda?

En elmotor.
Elementärt, min käre Watson. En elmotor. elmotorer,elektricitet

Men vänta! Det kommer mera! Och det här nästa tricket är snudd på trolleri, åtminstone om man ser det från bensinmotorns perspektiv.

En elmotor kan nämligen inte bara förbruka energi, den kan ju alstra energi också. Den kan fungera som generator. Det kallas återladdning, när elmotorn växlar funktion och laddar batteriet genom att omvandla rörelseenergin till likström.

Tänk om bensinmotorn kunde göra samma sak: du motorbromsar, och bensinmotorn suger i sig avgaserna och förvandlar dem tillbaka till bensin, som fylls på i bensintanken!

Alla inser ju att det inte funkar så, hur mycket ingenjörerna än står på huvudet.

Armbrytning, el vs. bensin

”Men alla vet att elmotorer är klena, svaga saker som på sin höjd kan driva golfkärror och cyklar. Till tunga jobb krävs bastanta dieslar! Eller hur?”

Fel.

Dieselmotor inne i tågvagn. Bredvid den en man i arbetskläder.
Dieselmotor, då du behöver råstyrka - eller? Dieselmotor inne i tågvagn. Bredvid den en man i arbetskläder. Bild: Eva Pursiainen / Yle dieselmotorer,Dieselmotorvagn,egenland_suolahti

Skulle en diesel- eller en bensinmotor bryta arm med en elmotor så skulle bränslemotorn förlora på fläcken. En elmotor har ett fullkomligt förkrossande vridmoment. Ska du dra ett stenhus av grunden så ska du köra med elmotor.

Att en bränslemotor har en effekt på 75 kilowatt betyder ju inte att du har 75 kilowatt tillgängliga hela tiden, över hela varvregistret. För att få ut maximal effekt och maximalt vridmoment så måste du öka på varven nästan till max.

En elmotor däremot, den har en betydligt jämnare effektutveckling, den levererar nästan fullt vridmoment så gott som ända från stillastående och uppåt.

Ser man på hela effektutvecklingskurvan så går det lite förenklat att sammanfatta det hela som så att en 75 kilowatts elmotor kan motsvara en 150 kilowatts bensinmotor.

Då har vi inte ens ännu tagit i beaktande möjligheten att tillfälligt överbelasta elmotorn. Då kan en 75 kilowatts elmotor åtminstone stundvis motsvara en 300 kilowatts bensinmotor.

Mer valuta för pengarna i el

Och så var det ju också det här med skillnaden i verkningsgrad. Det vill säga hur mycket nyttoeffekt du får ut från energin som du matar in i motorn. Hur mycket valuta för pengarna du får, liksom. Också här blir det storstryk för ottomotorn.

En bensinmotor har en verkningsgrad på cirka 30 procent och en dieselmotor levererar nästan 40 procent.

Det betyder att också den råstarkaste dieselmotorn i teorin bara omvandlar knappa 40 procent av bränslet till rörelseenergi. Resten, drygt 60 procent blir till värme. Det är därför som bilar med förbränningsmotorer behöver stora kylare.

12-cylindrig BMW-motor
Bra på att producera värme, sämre på att producera rörelseenergi. 12-cylindrig BMW-motor Bild: BMW AG cylindrar

Räknar man in att cirka 3 procent av bränslet går åt till tomgång, cirka 5 procent går åt till motorns hjälpfunktioner (tändsystemet, olika pumpar etc.) och 5 procent äts upp av friktion inom drivlinan, så är det bara mellan 12 och 30 procent av bränslet som omvandlas till rörelse-energi.

En elmotor däremot, den har en verkningsgrad på cirka 98 procent. I bilen äter friktionen upp en del av kraften, men det är ändå cirka 83 procent av energin i elströmmen som når de drivande hjulen.

Summa summarum

Med andra ord, som sammanfattning, varför gör sig någon fortfarande besväret att mixtra med de tunga, dyra, komplicerade och energislukande bensin- och dieselmotorerna?

Nå, låt oss vara fullständigt uppriktiga: det är ju det här med batterierna. Sättet som elbilen lagrar sin energi. Med dagens teknik kan du fortfarande lagra betydligt mer energi i en bränsletank än vad som ryms i en uppsättning litiumjon-batterier av samma vikt och volym.

Med andra ord, du kommer betydligt längre på en tankning jämfört med en laddning.

En tankningspistol i en bil. På tankluckan står det tydligt Diesel.
Ger flest kilometrar. Tills vidare. En tankningspistol i en bil. På tankluckan står det tydligt Diesel. Dieselbilar,dieselbränslen,tankning (bränsle),diesel

Och så är det så mycket enklare och framför allt snabbare att tanka en bensinbil än det är att ladda en elbil.

Man kan inte heller bortse från att det uppstår en mängd koldioxidutsläpp när man tillverkar en uppsättning batterier till en Tesla eller en e-Golf. Du kör ganska länge med din bensinbil innan du har smutsat ned en motsvarande mängd luft.

Bensinmotorns enda trumfkort

Nå, det sker ju hela tiden framsteg på batterifronten, och också elbilar kan ju lagra sin energi i kemisk form, i och med det som kallas bränsleceller. Så bränslebilens enda egentliga trumfkort håller sakta men säkert på att naggas i kanterna.

Och den dagen är sannolikt inte alltför avlägsen då genombrottet kommer, det som slutgiltigt får både biltillverkarna och köparna att konstatera att ”nähä, nu är det här klottrandet med bensin helt enkelt inte värt besväret längre”.

Utom, så klart, de där allra mest inbitna fantasterna av ljudet av en bastant, mullrande V8. Eller en tjutande Ferrari-V12:a. Det måste medges, att på den punkten kommer elmotorn alltid att förlora.

Men man kan inte få allting här i världen.

En Ferrari-motor.
Som ljuv musik. En Ferrari-motor. Ferrari,motor

RÄTTELSE kl 19:05: Korrigerade mängden bränsle som går åt till tomgång.

Läs också

Vetenskap

Nyligen publicerat - Vetenskap