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Fuel Economy & Idle Reduction Workshop
    East Tennessee Clean Fuels
       Knoxville, Tennessee
                   July 13, 2011

                        This workshop made possible through support from the U.S. Department of Energy and partners.




 Materials for the Clean Transportation Education Project were developed by the NC Solar Center/NC State University and partners with 
funding from the U.S. Dept of Energy Clean Cities program. The U.S. Government does not assume any legal liability, responsibility for the 
      accuracy, completeness, or usefulness of any information provided, nor endorse any particular product through this support.




                                                                                                                                                     1
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   Clean Transportation Education 
               Project
• CTEP is a 2 year initiative that will deliver 36 workshops across 
  the U.S. in 4 subject areas:
   h              b
  ‐ Biodiesel 
  ‐ Ethanol
  ‐ Natural Gas and Propane  
  ‐ Fuel Economy/ Idle Reduction (including electric & hybrid vehicles)
• CTEP success relies on partnerships among Clean Cities
  CTEP success relies on partnerships among Clean Cities 
  coalitions, industry and educational organizations
• Lead by NC Solar Center/NC State University and Wake Tech 
  Community College with funding provided by the U.S. 
  Community College with funding provided by the U S
  Department of Energy
• Workshop schedule and more information at 
  www.altfueled.org




                                                                                 2
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                Today s Topics:
                Today’s Topics:

• Wh C ? E
  Why Care? Energy Security & Emissions
                   S    i &E i i

• Vehicle Choices & Fuel Economy Technologies

• Idle reduction: Policies, Practices, and Technologies

• Driver Behavior & Driving Tips

• P
  Preventative Maintenance (PM)
           i M i           (PM)

• Accountability‐Establishing a Green Fleet Program




                                                                 3
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   Fuel Economy
   Fuel Economy
       Why Care? 
       Why Care?
Energy Security, Emissions




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Energy Map of the United States




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Energy Map of the United States circa 2050




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The End of Oil?




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Graphic: Bosch




• China will pass the U.S. in vehicle population within 25 years
             p                        p p                  y
• This will put increasing strain on oil supplies
• Not to mention India!


                                                                          8
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   Combustion Creates Emissions
   Combustion Creates Emissions
• Carbon Dioxide (CO2)
   – P d d( l
     Produced (along with water) when combusting a carbon fuel
                      ith t ) h          b ti         b f l
• Carbon Monoxide (CO)
   – Produced by an incomplete burn (not enough oxygen)
• O id
  Oxides of Nitrogen (NOX)
          f Ni       (NO
   – Produced in internal combustion engines by heat and pressure
• Oxides of Sulfur (SOX)
   – Fossil fuels, in particular diesel and coal, contain sulfur
• Hydrocarbons (HC) or Volatile Organic Compounds (VOCs)
   – Unburned petroleum due to an incomplete burn
• Particulate Matter (PM)
   – Particulate carbon released from the fuels, mostly in diesel 
     combustion




                                                                            9
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           Summary
• Business as usual is not a   
  sustainable energy plan for the 
  United States.
• Oil, while not going away, will 
     l hl                       ll
  continue to increase in cost.
• Ai
  Air quality regulations governing 
         lit      l ti            i
  NOx, Hydrocarbons, CO2 etc. will 
  continue to tighten.
  continue to tighten




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Vehicle & Fuel Choice
Vehicle & Fuel Choice

  Are you right sizing?
  When choosing new?
  When choosing new?
When using what you have?



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                      Technology
Transportation is becoming a mix of technologies taking us 
toward sustainability through fuel economy  (efficiency) and idle 
reduction.




                                                                           12
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  Decision Making for Fuel Economy : 
          Technology Matrix
             h l
                                   Technology/Price Fuel economy Range   Fuel/Availability

Gas direct injection

Diesel

Hybrid

Flex Fuel E 85
Flex Fuel‐E‐85

CNG

Plug in hybrid
Pl i h b id

Range extender electric

Hydrogen
Source: SAE Hybrid Symposium, Synovate data,  Feb 2007




                                                                                                   13
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               Hybrid Technology

Hybrids use a 
  y
combination of 
internal combustion 
and one or more 
and one or more
electric machines to 
drive the wheels. 
Energy is stored in 
               d
both the fuel tank 
and a pack of nickel 
       p
metal‐hydride 
batteries.


             Graphic: Honda Motor Co.




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                    Hybrid Types




Hybrid fuel economy is affected by drive cycle. Hybrids provide 
superior fuel economy in urban environments but are not 
effective in high speed interstate driving.


                                                                         15
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         Natural Gas Vehicle (NGV)
Compare Honda Civics:
Compare Honda Civics:

• 2010 Honda GX (CNG)             • 2010 Honda Civic
• Combined MPG = 28               • Combined MPG = 29
• Fuel $/yr = $1,340based on  • Fuel $/yr = $1,654based on 
  CNG @ $2.50gge and 15K miles/yr    reg. gas @$3.20/gal and 15K miles/yr
                                       g g          /g                /y
• Carbon Footprint 5.4            • Carbon Footprint 6.3 
  annual tons of CO2                 annual tons of CO2
• Air Pollution score = 9         • Air Pollution Score = 6
                                    Air Pollution Score  6
• Energy Impact Score = • Energy Impact Score = 
  0.1 barrels             11.8 barrels




                       Source: www.fueleconomy.gov


                                                                                  16
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              Green Choice vehicle
                         from US EPA Green Vehicle Guide



2010 Malibu 2LT 4 cylinder
2010 Malibu 2LT 4 cylinder                2010 Malibu 2LT 6 cylinder
                                          2010 Malibu 2LT 6 cylinder
• Combined MPG= 25                        • Combined MPG= 22
• Gals/100 miles = 4
  Gals/100 miles  4                       • Gals/100 miles = 4.55
                                            Gals/100 miles  4.55
• Fuel cost/yr = $1,590 15K/yr            • Fuel cost/yr = $1,807 15K/yr
• Smog/yr = 3.64 lbs                      • Smog/yr = 5.29 lbs
• GHG/yr = 5.91 tons                      • GHG/yr = 6.71 tons
• MSRP= $22,895                           • MSRP= $24,690

   6 cyl costs $1,795 more, uses more fuel, cost more to 
   operate, emits more criteria pollutants and greenhouse 
   operate, emits more criteria pollutants and greenhouse
   gas emissions.



                                                                                 17
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 Neighborhood Electrics (NEV’s)
• NEVs can fulfill many 
  tasks especially in 
  urban centers, campus 
  environments, etc.
• Range is typically 30 to
  Range is typically 30 to 
  50 miles/charge
• Speed limited by 
  Federal law to 25 mph.

                              •  Can be driven on streets zoned 
                                 Can be driven on streets zoned
                                up to 35 MPH,  
                              • No special recharging 
                                infrastructure required,
                              • Can be plugged into 110 outlet.


                                                                         18
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 Right Size Vehicles to Optimize Fuel Economy 
              & Reduce Emissions
              & d           i i
• It is important to remember that real emissions are
   It is important to remember that real emissions are 
  based on the mass of emission products (such as CO2
  produced) and that this is a function of engine size 
  (displacement).
• When choosing a vehicle/power train, right size your 
  vehicle to its intended application! Only buy the 
  power you need.
• CNG engines utilize higher compression ratios which 
  offsets reduced energy density of the fuel.




                                                                19
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              Summary

• The fleet manager/consumer has more 
     e eet a age /co su e as o e
  choices of types vehicles than ever before.
              g                   g
• Choices range from enhanced gasoline and 
  diesels to various types of electric drive 
  systems.
• Purchase decisions should be made only 
  after careful research and analysis of 
  needs.
  needs
• Don’t forget the color! Light colors such as 
  white will improve fuel economy.
  white will improve fuel economy


                                                        20
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      Technology

We have made great progress 
We have made great progress
  toward higher efficiency
     Let’s take a look!
     Let’s take a look!




                                     21
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              Energy Densities & Fuel Choices
                                     The joule is the energy 
                                     exerted by the force of 
                                      one Newton acting to 
                                    move an object through 
                                    a distance of one meter 
                                     or the work required to 
                                      continuously produce 
                                      one watt of power for 
                                    one second or one watt 
                                             second.
                                                   d
                                      The megajoule (MJ) is 
                                       equal to one million 
     bon




                                    joules, or approximately 
                                    joules or approximately
% Carb




                                     the kinetic energy of a 
                                     one‐ton vehicle moving 
                                           at 100 MPH
           % Hydrogen




                                                                      22
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             Energy 101
                     Second Law: “In all energy 
                     exchanges, if no energy 
                     enters or leaves the 
                     system, the potential 
                     s stem the potential
                     energy of the state will 
                     always be less than that of 
                     always be less than that of
                     the initial state." This is 
                     also known as entropy. In 
                     the process of energy 
                     conversion, some energy 
                     will always dissipate as 
                       ill l      di i
Courtesy Wikipedia   heat. 


                                                          23
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            Thermal Efficiency
            Thermal Efficiency
• As often stated,
  As often stated, 

                      Graphic Courtesy WIKIPEDIA




• O TE W k O t di id d b E
  Or TE = Work Out divided by Energy In
                                      I
• TE will be a percentage and must always be 
  greater than 0 and less than 100
      t th 0 d l          th 100




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            Choosing Torque & Power
• Choose the power train carefully!
• Analyze the primary function of the 
  vehicle. Is it intended for highway 
  vehicle Is it intended for highway
  use? Urban drive cycle? Payload? 
  Will it provide power via a PTO?
• Maximizing efficient use will 
  maximize fuel economy.
                 /          p
• Short stroke/lower compression 
  vehicles well suited to light duty 
  high speed operation, such as 
  transporting people over long 
        p      gp p              g
  distance.
• Long stroke/high compression           Specs for 3 Ford engines,
  engines suitable for hauling heavy 
  engines suitable for hauling heavy     Approx 6.5 litres
                                         Approx 6 5 litres
  loads, large chassis and continuous 
  low speed operation.


                                                                           25
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       Technologies That Impact Fuel 
                 Economy
• Variable Valve Timing & Lift
  Variable Valve Timing & Lift
• Cylinder Deactivation or Active Fuel 
  Management
• Turbo charging & Supercharging
• Gasoline Direct Injection
  Gasoline Direct Injection
• Low Rolling Resistance Tires
• S l ti C t l t R d ti
  Selective Catalyst Reduction
• Idle Reduction
Points 1,2,3,4: http://www.fueleconomy.gov/feg/tech_adv.shtml l




                                                                        26
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         Variable Valve Timing (VVT)
• VVT can be found on many 
  current light duty vehicles,
          li h d       hi l
• Also coming to gasoline 
  medium duty,
  medium duty,
• Provides better control of 
  emissions, especially EGR.




                                             27
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                          Variable Valve Timing & Lift
                          Variable Valve Timing & Lift
• When and how long the valves open (timing) and how much the 
  valves move (lift) both affect engine efficiency. 
  valves move (lift) both affect engine efficiency.

• Optimum timing and lift settings are different for high and low engine 
  speeds. 

• VVT&L systems automatically alter timing and lift to the optimum 
       &                    i ll l   i i     d lif      h     i
  settings for the engine speed. 

Potential Efficiency Improvement       5%
Savings over vehicle lifetime $1,100 Fuel 
Cost savings are estimated assuming an average vehicle lifetime of 185,000 miles, a fuel price of $2.58, and 
an average fuel economy of 21 MPG. All estimates are rounded to the nearest hundred dollars. 
           f l            f 21 MPG All i                   d d     h        h d d d ll
Energy and Environmental Analysis, Inc. 2005. Automotive Technology Cost and Benefit Estimates. Arlington, Virginia, March.
Average light‐duty vehicle fuel economy: Heavenrich, R. M. 2005. Light‐Duty Automotive Technology and Fuel Economy Trends: 1975 Through 2005. Office of Transportation 
and Air Quality, U.S. Environmental Protection Agency
Average vehicle lifetime: Calculated based on Transportation Energy Data Book, Edition 24. Oak Ridge National Laboratory,  Tables 3.9 & 8.13.




                                                                                                                                                                                28
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                                   Cylinder Deactivation
                                   Cylinder Deactivation
Also called multiple displacement, displacement on 
demand (DOD), Active Fuel Management and variable 
d      d (DOD) A i F l M                      d     i bl
cylinder management This technology merely deactivates 
some of the engine s cylinders when they are not needed. 
some of the engine's cylinders when they are not needed
This temporarily turns a 8‐ or 6‐cylinder engine into a 4‐ or 
3‐cylinder engine. This technology is not used on 4‐cylinder 
   y         g                   gy                   y
engines since it would cause a noticeable decrease in 
engine smoothness.

Potential Efficiency improvement      7.5%
Savings over vehicle lifetime $1,700 Fuel 
Savings over vehicle lifetime $1 700 Fuel
cost savings are estimated assuming an average vehicle lifetime of 185,000 miles, a fuel price of $2.58, and an average fuel economy of 21 MPG. All estimates are 
rounded to the nearest hundred dollars.




                                                                                                                                                                           29
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          Gasoline Direct Injection
• GDI technology will 
  enable widespread use 
                p
  of Idle reduction 
  technologies in light 
  duty gasoline vehicles.
  duty gasoline vehicles
• Also used with cylinder 
  deactivation systems. 




                             “Turbocharged‐Direct Injection Gasoline 
                             engines offer the best bang for the Buck”*
                             *Paul Whitaker Chief Technologist AVL Corp )
                              Paul Whitaker, Chief Technologist, AVL Corp.)




                                                                                    30
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                    Gasoline Direct Injection (GDI)
                    Gasoline Direct Injection (GDI)
             Also called fuel stratified injection or direct injection stratified charge


In conventional multi‐port fuel injection systems, fuel is injected into 
the port and mixed with air before the air‐fuel mixture is pumped 
     p                                                        p p
into the cylinder. In direct injection systems, fuel is injected directly 
into the cylinder so that the timing and shape of the fuel mist can be 
precisely controlled. This allows higher compression ratios and more 
precisely controlled This allows higher compression ratios and more
efficient fuel intake, which deliver higher performance with lower 
fuel consumption. 

Potential Efficiency Improvement      12‐15%
Savings over vehicle lifetime $2,700   
Savings over vehicle lifetime $2 700
Fuel cost savings are estimated assuming an average vehicle lifetime of 185,000 miles, a fuel price of $2.58, and an average fuel economy of 21 MPG. All estimates are 
rounded to the nearest hundred dollars.




                                                                                                                                                                                31
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   Air Management: Why Charge The Air?

• Engine output is limited by the amount of fuel that can be 
  efficiently burned.
  efficiently burned
• The fuel burned efficiently in an engine depends on how 
  much air is inducted.
• Air charging is a method to induct more air into an engine by 
  using a fan or blower to pump the air.




                                                                         32
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   Turbochargers & Superchargers
   Turbochargers & Superchargers
• Turbocharger utilizes
  Turbocharger utilizes      • Supercharger is fan
                               Supercharger is fan 
  exhaust gas pressure to      driven by the engine to 
  spin a fan inducing          induce boost to intake 
  boost to intake air          air
 Both systems allow a engine to act bigger than it is
 Both systems allow a engine to act bigger than it is‐
 a smaller engine, more fuel stingy engine with 
 boost can mimic the power of a larger engine.

 Potential efficiency improvement       7.5%
 Savings over vehicle lifetime
 S i              hi l lif i            $1,700
                                        $1 700



                                                                33
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    Air Management: Why Charge The Air?




                                         Boost Methods:

                                         Super charging

                                         Turbo charging

Figures applicable to gasoline engines   Inductive resonance

                                                                     34
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         Low Rolling Resistance Tires
How they work: 

• Tire rubber has a very high carbon 
  content.
• Carbon molecules rub against each other 
  as the tire sidewall and tread flexes. The 
  rubbing involves friction, which produces 
  heat (wasting fuel).
  h t(       ti f l)
• LRTs utilize newly developed compounds 
  designed, on a nano level, to disperse the 
  carbon molecules farther from each other.
  carbon molecules farther from each other
• Reduces friction by about 15%.
                                                Bridgestone’s Ecopia Series LRT




                                                                                        35
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         Low Rolling Resistance Tires
Tips:
• Rolling resistance accounts for about
  Rolling resistance accounts for about 
  20% of a vehicle’s parasitic friction
• SAE estimates every 10% reduction in 
  rolling resistance improves FE by 1‐2%, 
  but results vary widely
• Using LRT’s can impact fuel economy by
  Using LRT s can impact fuel economy by 
  3‐7%
• Remember! New tires have a higher          Yokohama db Super‐E tire is made from 
                                             80% non petroleum compounds including 
  rolling resistance than used tires!        Orange Oil and natural Rubber to reduce 
                                             Carbon content




                                                                                              36
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                      Summary

• Energy density is tied to fuel type and determines the
  Energy density is tied to fuel type and determines the 
  practical operating range of a vehicle.
• Torque & horsepower are a function of “stroke”.
• Efficiency is a function of compression ratio (among other
  Efficiency is a function of compression ratio (among other 
  things).
• Efficiency is also determined by the “Stoichiometry” of 
  combustion (BSFC).
  combustion (BSFC)
• Many new technologies are available to improve fuel 
  economy. Many of these carry upfront costs.
• Gearing increases torque but costs fuel and increases wear
  Gearing increases torque, but costs fuel and increases wear 
  and tear.




                                                                       37
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         Driver Behavior
         Driver Behavior
    Have we trained people to drive 
    Have we trained people to drive
            economically?
Do we remind them how important it is?
Do we remind them how important it is?
          Do we evaluate?



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Primary Factors Affecting Fuel Economy: Mass
Primary Factors Affecting Fuel Economy: Mass
   • Cut weight!  Carry only what is needed onboard.
             g         y y
   • Specify the lightest vehicle for the intended purpose.  5 
   passenger sedans are not needed for 1‐2 passengers
   • Lighter vehicles can use smaller engines and drive trains
     Lighter vehicles can use smaller engines and drive‐trains

                                             Graphic: Wikipedia




                                                                        39
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   Primary Factors Affecting Fuel Economy:
                    Speed

• All frictional losses increase 
  with speed, primarily air drag
• Most efficient speed for 
  passenger car is 30 MPH. FE 
  drops approximately 4 mpg 
  for every 10 mph increase 
  f          10     hi
  above 30. Curve flattens 
  above 80 mph
(source SAE “AE” April, 2010)




                                                   40
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       Primary Factors Affecting Fuel Economy:
                   Acceleration
• Think of acceleration             Fuel flows during various operating modes

  as overcoming rest             Mode            Flow in grams/second

  inertia.
  inertia
                                 OFF                    0
• Think of cruising as 
  conserving inertia.            Idle               0.28

• AAn engine may use up 
           i
  to 85% of its power            Moderate

  capability to                  acceleration           5

  accelerate a vehicle 
  accelerate a vehicle           (.2 g)

  but only uses 5‐10% to 
  cruise.                        Light (.1g)
                                 Acceleration           3
• It takes a lot of fuel to
   It takes a lot of fuel to 
  accelerate a vehicle.          WOT (.5 g)            10


                                 2010 Ford Fusion, 2.5L L4 w/ automatic transmission

                          Data: SAE “AE” April, 2010
                                    “ ”      l


                                                                Isaac Newton
                                                                Graphic: Wikipedia




                                                                                             41
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        Find Your Sweet Spot & Stay There
Always maximize time spent in top gear

Center RPM in the  sweet spot
Center RPM in the “sweet spot”

Minimize brake usage. Use engine braking or 
coast. Remember no fuel is delivered during 
deceleration

Avoid the “WOT” operating mode. WOT uses 
>16 gal/hr of fuel in a passenger car

Minimize on‐board friction including the 
electrical load
                                               For every 5 mph over 60, 
A/C can reduce FE by 20%!                      your fuel efficiency 
                                               decreases by 7% !!


                                                                                 42
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       Fuel Economy: Driver Training
       Fuel Economy: Driver Training
• Drivers learn by doing – 2‐hour in classroom and on 
  road training 
• Participants drive a 15‐minute course on city streets 
  using a vehicle equipped with a fuel flow gauge. Each 
  using a vehicle equipped with a fuel flow gauge. Each
  driver makes two trips. The first time  instructed to 
  drive as usual, and the On the second run,  training 
  team coaches the driver on fuel efficient driving 
  team coaches the driver on fuel‐efficient driving
  techniques. The gauge provides a continuous estimate 
  of the fuel being used, which enables the driver to see 
  first hand how different techniques can reduce fuel 
  first‐hand how different techniques can reduce fuel
  consumption.
http://fleetsmart.nrcan.gc.ca/index.cfm?fuseaction=docs.view&id=municipal‐edmonton
http://fleetsmart nrcan gc ca/index cfm?fuseaction=docs view&id=municipal edmonton




                                                                                           43
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               Good Driving Habits
               Good Driving Habits
•   Avoid jack‐rabbit starts, 
•   hard braking, 
•   high‐speed driving,
•   Reduce idling. When waiting for more than a minute, turn off 
    Reduce idling. When waiting for more than a minute, turn off
    your engine.
•   Around town, turn your air conditioner off and roll down the 
    windows. At speeds of 40 mph or more, roll up your windows 
                   p              p        ,     py
    and turn on the air conditioner to reduce drag.
•   Use four‐wheel drive only when necessary. Engaging all four 
    wheels makes the engine work harder and increases crankcase 
                           g
    losses.
•   Inflate your tires to the recommended pressure. Check tire 
    pressure at least once per month.
•   For more tips and information about fuel conservation, visit 
    www.fueleconomy.gov/feg/driveHabits.shtml.


                                                                          44
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Fuel Saving Driver Training Programs
Fuel Saving Driver Training Programs
• GreenDriver full‐service e‐learning and certification 
  program focused solely on driver behavior. Online course –
  based on industry best practices and fact‐based studies –
  keeps fleet drivers engaged as they learn ways to reduce 
  manage their fuel costs.
            th i f l    t
• Networkfleet, which provides telematics products, is also 
  working with fleets to monitor driving habitats and 
  encourage drivers to take steps to increase MPG.
              di     t t k t      t i          MPG
• Advanced Driver Training Services (ADTS), which helps 
  fleets reduce crash rates through training and services, is 
  now offering an online "Driving Green" course.
         ff i         li "D i i G        "
• Wheels, a comprehensive fleet management services 
  company, offers fuel‐smart driving tips to fleet drivers 
  through a variety of existing communications channels.
   h      h      i    f i i             i i        h     l



                                                                       45
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                Summary

• All are under control of the driver/operator,
• Driver’s need to be trained to find the vehicle 
  “sweet spot” and stay there,
• Consider reduction of A/C usage and other non‐
  Consider reduction of A/C usage and other non
  essential electrical loads such as lighting,
• Education and feedback are key
  Education and feedback are key.




                                                           46
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         Preventative Maintenance
         Preventative Maintenance
Tire pressure
Tire pressure                        Electrical load
                                     Electrical load                     Filters

            Non‐payload weight
                                                 Oil quality/viscosity
  Aero‐dynamics                      Alignment                  Brake drag/bearings

     Tips for keeping your car is shape at: 
     Tips for keeping your car is shape at:
    http://www.fueleconomy.gov/feg/maintain.shtml




                                                                                            47
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                               Filtration
• All fil
  All filters are critical items for fuel economy and longevity.
                    i i li       f f l              dl           i
• Energy used to draw fluids and gasses through a restricted 
  filter will reduce fuel economy.
  filter will reduce fuel economy.
• Manufacturer recommendations do not take severe 
  operating conditions into account.
• High ambient dust levels quickly restrict filters.
• Vehicle filters include:
   ‐Fuel
     F l
   ‐Air
   ‐Engine Oil
   ‐Engine Oil
   ‐Hydraulics (steering, PTO, etc)
                                                     Air filter monitor works by 
   ‐Transmission                                     measuring restriction 
                                                                g
                                                     through the air filter
   ‐HVAC
   ‐Final drive (trucks & equipment).

                                                                                          48
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Filtration‐You Get What You Pay For




 •OOne stage fuel filter only rejects water 
        t    f l filt      l    j t     t
                                               Graphics courtesy Bosch
 and only active on one layer
 • Two stage filter both repels AND 
          g                 p
 absorbs water, active on the filter and 
 supporting mesh


                                                                               49
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                                 Fluids
• All fluids age during use.
• Engine oil undergoes the greatest wear.
  Engine oil undergoes the greatest wear
• As oil ages, viscosity increases.
• More energy required to pump the oil 
  More energy required to pump the oil
  through the engine,
• Will affect the ability of the piston rings 
  to seal with a direct impact on fuel 
          l i h di       i          f l
  economy,
• Oil becomes acidic and acquires
  Oil becomes acidic and acquires 
  moisture, forms polymers that restrict 
                                                 Catastrophic engine failure due to 
  flow,                                          ring failure caused by aged & 
• Aged oil will shorten engine life.             diluted oil
                                                 Graphic: Chevron Oil Co.




                                                                                             50
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                   Tires & Alignment
• The tire is a part of the suspension 
     h                 f h
  system.
• It converts kinetic energy to heat.
• The lower the tire pressure, the more 
  heat is produced as a result of 
  sidewall flex.
• This heat energy comes from the fuel.
• As the vehicle goes down the road, 
  the suspension system is designed to 
  “drag” the tires slightly. This is 
  “d ” h i          li h l Thi i
  necessary to maintain good handling 
  characteristics and is why tires wear 
  out.
  out
• “Dragging” the tires requires energy 
  which can reduce fuel economy.
• Vehicle alignment changes over time
  Vehicle alignment changes over time 
  and should be checked regularly.



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Diesel Particulate Filters (DPF) & Fuel Economy
                                  • If soot is found at the tailpipe 
                                    the DPF is defective & fuel 
                                    economy will plummet.
                                                 ill l      t
                                  • Technical staff and drivers 
                                    need to be trained on DPF 
                                    theory & operation.




 • DPF’s must be carefully 
                         y
   monitored for successful 
   regeneration.
 • S
   Success of regeneration 
             f        ti
   largely determined by drive 
   cycle.

                                                                              52
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  Selective Catalyst Reduction versus Electronic 
                Gas Recirculation
                Gas Recirculation
• SCR is the leading 
  technology that 
  allows diesels to 
    ll    di l
  meet current NOx
  standards.
• Th th
  The other alternative 
               lt    ti
  is use of massive 
  EGR. 
• SCR better fuel
  SCR‐better fuel 
  economy but more 
  equipment & 
  maintenance.
• EGR‐ reduced fuel 
  economy but no urea 
                y
  tank & catalyst
• Urea = Diesel Exhaust 
  Fluid (DEF)


                                                          53
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               Summary
• Optimum fuel economy cannot be  
  achieved without quality maintenance
  achieved without quality maintenance
• Emission control systems also require 
  scheduled maintenance procedures be 
  scheduled maintenance procedures be
  implemented
• Be sure technicians receive great training
  Be sure technicians receive great training 
  and feedback
• Increased costs for training and service
  Increased costs for training and service 
  frequency can be offset by improved fuel 
  economy!


                                                       1
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       Accountability

Do you know where your fuel goes?
        Are you efficient?
        Are you efficient?
 Do you have a Green Fleet Policy?




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                A Green Fleet:
                A Green Fleet:
• Will have state of the art engines, CRD & GDI. Up 
  front costs for these technologies will payback in fuel 
  f           f h          h l i         ill   b ki f l
  efficiency & reduced emission of CO2.
• V hi l
  Vehicles will be sized correctly for their use. Extra 
             ill b i d         tl f th i          E t
  mass burns extra fuel!
• BUT if the engine is too small for the job it will waste
  BUT‐ if the engine is too small for the job it will waste 
  fuel and increase emissions! Keep it in the sweet 
  spot!
• Will have well trained and motivated drivers & 
  technicians.



                                                                     56
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                 Fleet Assessment
                 Fleet Assessment
•   Identify the vehicles in your current fleet.
•   Analyze the purpose of those vehicles.
•   Chart the use of the vehicles (i.e. look at miles driven),
•   Record fuel usage,
    R     df l
•   Determine what environmental goals are you trying to 
    achieve 
    – for example: save money, reduce petroleum consumption, 
      reduce criteria pollutants,
• Review vehicle replacement and purchasing policy
  Review vehicle replacement and purchasing policy 
    – predicting how many vehicles will be replaced or added 
      on.




                                                                       57
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                     Green Fleet Policies
What: Policy will indentify the goals your organization hopes to 
 accomplish, and lays out the mechanisms and  metrics 
 required to meet the desired goals. 
 required to meet the desired goals

How do we adopt a “green fleet” policy?
• Option 1: (From the top) Pass a City/County wide ordinance, 
  or enact an executive order, that codifies the “green fleet” 
  process and delegates specific responsibilities within local 
  government to take action.
  government to take action
• Option 2: (From the bottom) Establish internal departmental 
  or agency fleet policies, which are clear and carry sufficient 
  weight with departmental or agency heads.
  weight with departmental or agency heads
• Option 3: (Hybrid of 1 & 2) Pass a resolution that serves as 
  enabling legislation for establishing a “green fleet” policy, and 
  then work out the details of the policy at the departmental or 
  then work out the details of the policy at the departmental or
  agency level.
Sample Ordinance template at: 
   www.cleanaircounts.org/content/Green%20Fleet%20Policy%20Ordinance.pdf



                                                                                 58
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             Establish group and plan
                       g p       p
Successful transportation   • Review current fleet &
                                      current fleet & 
assessments involve the:      maintenance procedures
    Fleet manager
                            • Develop option list to reduce  
                                     p p
Maintenance manager
                              fuel use and fleet‐based 
  Vehicle Technicians
                              emissions
 Purchasing director
    Facility planner        • Research specific products and 
 Administrative leader        services 
     Vehicle users          • Explore existing incentives and 
                              grants




                                                                       59
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                    Strategies
• Procurement specifications to encourage more efficient 
                  p                       g
  vehicles and full life cycle costing,
• Rightsizing of vehicles,
• Eli i i
  Elimination of older vehicles or those that are used 
                 f ld      hi l       h   h           d
  infrequently,
• Implementation of driver training and idle‐reduction
  Implementation of driver training and idle reduction 
  program,
• Utilization of software programs and other tools to 
  increase fleet efficiency,
  i         fl t ffi i
• Developing a green fleet policy, setting clear goals and 
  sc edu e to assess p og ess
  schedule to assess progress.




                                                                    60
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                Recognize Success

• Establish a mechanism that 
      bl h       h        h
  recognizes petroleum 
  reduction efforts.
• Recognition should include 
  everyone on the team from 
  ownership through fleet 
  o nership thro gh fleet
  managers to technicians 
  and operators.




                                          61
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      Resources for economical choices:
                                                  • http://www.fueleconomy.gov/feg
                                                    /FEG2000.htm
                                                    /FEG2000 h

                                                  • http://www epa gov/smartway/
                                                    http://www.epa.gov/smartway/

                                                  • http://www.fueleconomy.gov/FE
                                                       p //              yg /
                                                    G/atv.shtml

 With permission, Automotive News & Leo Michael
 With permission, Automotive News & Leo Michael

Thanks for your kind attention!
     p
This presentation available at:
www.altfueled.org




                                                                                           62

Fuel Economy & Idle Reduction

  • 1.
    7/13/2011 Fuel Economy & Idle Reduction Workshop East Tennessee Clean Fuels Knoxville, Tennessee July 13, 2011 This workshop made possible through support from the U.S. Department of Energy and partners. Materials for the Clean Transportation Education Project were developed by the NC Solar Center/NC State University and partners with  funding from the U.S. Dept of Energy Clean Cities program. The U.S. Government does not assume any legal liability, responsibility for the  accuracy, completeness, or usefulness of any information provided, nor endorse any particular product through this support. 1
  • 2.
    7/13/2011 Clean Transportation Education  Project • CTEP is a 2 year initiative that will deliver 36 workshops across  the U.S. in 4 subject areas: h b ‐ Biodiesel  ‐ Ethanol ‐ Natural Gas and Propane   ‐ Fuel Economy/ Idle Reduction (including electric & hybrid vehicles) • CTEP success relies on partnerships among Clean Cities CTEP success relies on partnerships among Clean Cities  coalitions, industry and educational organizations • Lead by NC Solar Center/NC State University and Wake Tech  Community College with funding provided by the U.S.  Community College with funding provided by the U S Department of Energy • Workshop schedule and more information at  www.altfueled.org 2
  • 3.
    7/13/2011 Today s Topics: Today’s Topics: • Wh C ? E Why Care? Energy Security & Emissions S i &E i i • Vehicle Choices & Fuel Economy Technologies • Idle reduction: Policies, Practices, and Technologies • Driver Behavior & Driving Tips • P Preventative Maintenance (PM) i M i (PM) • Accountability‐Establishing a Green Fleet Program 3
  • 4.
    7/13/2011 Fuel Economy Fuel Economy Why Care?  Why Care? Energy Security, Emissions 4
  • 5.
  • 6.
  • 7.
  • 8.
    7/13/2011 Graphic: Bosch • China will pass the U.S. in vehicle population within 25 years p p p y • This will put increasing strain on oil supplies • Not to mention India! 8
  • 9.
    7/13/2011 Combustion Creates Emissions Combustion Creates Emissions • Carbon Dioxide (CO2) – P d d( l Produced (along with water) when combusting a carbon fuel ith t ) h b ti b f l • Carbon Monoxide (CO) – Produced by an incomplete burn (not enough oxygen) • O id Oxides of Nitrogen (NOX) f Ni (NO – Produced in internal combustion engines by heat and pressure • Oxides of Sulfur (SOX) – Fossil fuels, in particular diesel and coal, contain sulfur • Hydrocarbons (HC) or Volatile Organic Compounds (VOCs) – Unburned petroleum due to an incomplete burn • Particulate Matter (PM) – Particulate carbon released from the fuels, mostly in diesel  combustion 9
  • 10.
    7/13/2011 Summary • Business as usual is not a    sustainable energy plan for the  United States. • Oil, while not going away, will  l hl ll continue to increase in cost. • Ai Air quality regulations governing  lit l ti i NOx, Hydrocarbons, CO2 etc. will  continue to tighten. continue to tighten 10
  • 11.
    7/13/2011 Vehicle & Fuel Choice Vehicle & FuelChoice Are you right sizing? When choosing new? When choosing new? When using what you have? 11
  • 12.
    7/13/2011 Technology Transportation is becoming a mix of technologies taking us  toward sustainability through fuel economy  (efficiency) and idle  reduction. 12
  • 13.
    7/13/2011 Decision Making for Fuel Economy :  Technology Matrix h l Technology/Price Fuel economy Range Fuel/Availability Gas direct injection Diesel Hybrid Flex Fuel E 85 Flex Fuel‐E‐85 CNG Plug in hybrid Pl i h b id Range extender electric Hydrogen Source: SAE Hybrid Symposium, Synovate data,  Feb 2007 13
  • 14.
    7/13/2011 Hybrid Technology Hybrids use a  y combination of  internal combustion  and one or more  and one or more electric machines to  drive the wheels.  Energy is stored in  d both the fuel tank  and a pack of nickel  p metal‐hydride  batteries. Graphic: Honda Motor Co. 14
  • 15.
    7/13/2011 Hybrid Types Hybrid fuel economy is affected by drive cycle. Hybrids provide  superior fuel economy in urban environments but are not  effective in high speed interstate driving. 15
  • 16.
    7/13/2011 Natural Gas Vehicle (NGV) Compare Honda Civics: Compare Honda Civics: • 2010 Honda GX (CNG) • 2010 Honda Civic • Combined MPG = 28 • Combined MPG = 29 • Fuel $/yr = $1,340based on  • Fuel $/yr = $1,654based on  CNG @ $2.50gge and 15K miles/yr reg. gas @$3.20/gal and 15K miles/yr g g /g /y • Carbon Footprint 5.4  • Carbon Footprint 6.3  annual tons of CO2 annual tons of CO2 • Air Pollution score = 9 • Air Pollution Score = 6 Air Pollution Score  6 • Energy Impact Score = • Energy Impact Score =  0.1 barrels 11.8 barrels Source: www.fueleconomy.gov 16
  • 17.
    7/13/2011 Green Choice vehicle from US EPA Green Vehicle Guide 2010 Malibu 2LT 4 cylinder 2010 Malibu 2LT 4 cylinder 2010 Malibu 2LT 6 cylinder 2010 Malibu 2LT 6 cylinder • Combined MPG= 25 • Combined MPG= 22 • Gals/100 miles = 4 Gals/100 miles  4 • Gals/100 miles = 4.55 Gals/100 miles  4.55 • Fuel cost/yr = $1,590 15K/yr • Fuel cost/yr = $1,807 15K/yr • Smog/yr = 3.64 lbs • Smog/yr = 5.29 lbs • GHG/yr = 5.91 tons • GHG/yr = 6.71 tons • MSRP= $22,895 • MSRP= $24,690 6 cyl costs $1,795 more, uses more fuel, cost more to  operate, emits more criteria pollutants and greenhouse  operate, emits more criteria pollutants and greenhouse gas emissions. 17
  • 18.
    7/13/2011 Neighborhood Electrics (NEV’s) • NEVs can fulfill many  tasks especially in  urban centers, campus  environments, etc. • Range is typically 30 to Range is typically 30 to  50 miles/charge • Speed limited by  Federal law to 25 mph. • Can be driven on streets zoned  Can be driven on streets zoned up to 35 MPH,   • No special recharging  infrastructure required, • Can be plugged into 110 outlet. 18
  • 19.
    7/13/2011 Right Size Vehicles to Optimize Fuel Economy  & Reduce Emissions & d i i • It is important to remember that real emissions are It is important to remember that real emissions are  based on the mass of emission products (such as CO2 produced) and that this is a function of engine size  (displacement). • When choosing a vehicle/power train, right size your  vehicle to its intended application! Only buy the  power you need. • CNG engines utilize higher compression ratios which  offsets reduced energy density of the fuel. 19
  • 20.
    7/13/2011 Summary • The fleet manager/consumer has more  e eet a age /co su e as o e choices of types vehicles than ever before. g g • Choices range from enhanced gasoline and  diesels to various types of electric drive  systems. • Purchase decisions should be made only  after careful research and analysis of  needs. needs • Don’t forget the color! Light colors such as  white will improve fuel economy. white will improve fuel economy 20
  • 21.
    7/13/2011 Technology We have made great progress  We have made great progress toward higher efficiency Let’s take a look! Let’s take a look! 21
  • 22.
    7/13/2011 Energy Densities & Fuel Choices The joule is the energy  exerted by the force of  one Newton acting to  move an object through  a distance of one meter  or the work required to  continuously produce  one watt of power for  one second or one watt  second. d The megajoule (MJ) is  equal to one million  bon joules, or approximately  joules or approximately % Carb the kinetic energy of a  one‐ton vehicle moving  at 100 MPH % Hydrogen 22
  • 23.
    7/13/2011 Energy 101 Second Law: “In all energy  exchanges, if no energy  enters or leaves the  system, the potential  s stem the potential energy of the state will  always be less than that of  always be less than that of the initial state." This is  also known as entropy. In  the process of energy  conversion, some energy  will always dissipate as  ill l di i Courtesy Wikipedia heat.  23
  • 24.
    7/13/2011 Thermal Efficiency Thermal Efficiency • As often stated, As often stated,  Graphic Courtesy WIKIPEDIA • O TE W k O t di id d b E Or TE = Work Out divided by Energy In I • TE will be a percentage and must always be  greater than 0 and less than 100 t th 0 d l th 100 24
  • 25.
    7/13/2011 Choosing Torque & Power • Choose the power train carefully! • Analyze the primary function of the  vehicle. Is it intended for highway  vehicle Is it intended for highway use? Urban drive cycle? Payload?  Will it provide power via a PTO? • Maximizing efficient use will  maximize fuel economy. / p • Short stroke/lower compression  vehicles well suited to light duty  high speed operation, such as  transporting people over long  p gp p g distance. • Long stroke/high compression  Specs for 3 Ford engines, engines suitable for hauling heavy  engines suitable for hauling heavy Approx 6.5 litres Approx 6 5 litres loads, large chassis and continuous  low speed operation. 25
  • 26.
    7/13/2011 Technologies That Impact Fuel  Economy • Variable Valve Timing & Lift Variable Valve Timing & Lift • Cylinder Deactivation or Active Fuel  Management • Turbo charging & Supercharging • Gasoline Direct Injection Gasoline Direct Injection • Low Rolling Resistance Tires • S l ti C t l t R d ti Selective Catalyst Reduction • Idle Reduction Points 1,2,3,4: http://www.fueleconomy.gov/feg/tech_adv.shtml l 26
  • 27.
    7/13/2011 Variable Valve Timing (VVT) • VVT can be found on many  current light duty vehicles, li h d hi l • Also coming to gasoline  medium duty, medium duty, • Provides better control of  emissions, especially EGR. 27
  • 28.
    7/13/2011 Variable Valve Timing & Lift Variable Valve Timing & Lift • When and how long the valves open (timing) and how much the  valves move (lift) both affect engine efficiency.  valves move (lift) both affect engine efficiency. • Optimum timing and lift settings are different for high and low engine  speeds.  • VVT&L systems automatically alter timing and lift to the optimum  & i ll l i i d lif h i settings for the engine speed.  Potential Efficiency Improvement 5% Savings over vehicle lifetime $1,100 Fuel  Cost savings are estimated assuming an average vehicle lifetime of 185,000 miles, a fuel price of $2.58, and  an average fuel economy of 21 MPG. All estimates are rounded to the nearest hundred dollars.  f l f 21 MPG All i d d h h d d d ll Energy and Environmental Analysis, Inc. 2005. Automotive Technology Cost and Benefit Estimates. Arlington, Virginia, March. Average light‐duty vehicle fuel economy: Heavenrich, R. M. 2005. Light‐Duty Automotive Technology and Fuel Economy Trends: 1975 Through 2005. Office of Transportation  and Air Quality, U.S. Environmental Protection Agency Average vehicle lifetime: Calculated based on Transportation Energy Data Book, Edition 24. Oak Ridge National Laboratory,  Tables 3.9 & 8.13. 28
  • 29.
    7/13/2011 Cylinder Deactivation Cylinder Deactivation Also called multiple displacement, displacement on  demand (DOD), Active Fuel Management and variable  d d (DOD) A i F l M d i bl cylinder management This technology merely deactivates  some of the engine s cylinders when they are not needed.  some of the engine's cylinders when they are not needed This temporarily turns a 8‐ or 6‐cylinder engine into a 4‐ or  3‐cylinder engine. This technology is not used on 4‐cylinder  y g gy y engines since it would cause a noticeable decrease in  engine smoothness. Potential Efficiency improvement 7.5% Savings over vehicle lifetime $1,700 Fuel  Savings over vehicle lifetime $1 700 Fuel cost savings are estimated assuming an average vehicle lifetime of 185,000 miles, a fuel price of $2.58, and an average fuel economy of 21 MPG. All estimates are  rounded to the nearest hundred dollars. 29
  • 30.
    7/13/2011 Gasoline Direct Injection • GDI technology will  enable widespread use  p of Idle reduction  technologies in light  duty gasoline vehicles. duty gasoline vehicles • Also used with cylinder  deactivation systems.  “Turbocharged‐Direct Injection Gasoline  engines offer the best bang for the Buck”* *Paul Whitaker Chief Technologist AVL Corp ) Paul Whitaker, Chief Technologist, AVL Corp.) 30
  • 31.
    7/13/2011 Gasoline Direct Injection (GDI) Gasoline Direct Injection (GDI) Also called fuel stratified injection or direct injection stratified charge In conventional multi‐port fuel injection systems, fuel is injected into  the port and mixed with air before the air‐fuel mixture is pumped  p p p into the cylinder. In direct injection systems, fuel is injected directly  into the cylinder so that the timing and shape of the fuel mist can be  precisely controlled. This allows higher compression ratios and more  precisely controlled This allows higher compression ratios and more efficient fuel intake, which deliver higher performance with lower  fuel consumption.  Potential Efficiency Improvement 12‐15% Savings over vehicle lifetime $2,700    Savings over vehicle lifetime $2 700 Fuel cost savings are estimated assuming an average vehicle lifetime of 185,000 miles, a fuel price of $2.58, and an average fuel economy of 21 MPG. All estimates are  rounded to the nearest hundred dollars. 31
  • 32.
    7/13/2011 Air Management: Why Charge The Air? • Engine output is limited by the amount of fuel that can be  efficiently burned. efficiently burned • The fuel burned efficiently in an engine depends on how  much air is inducted. • Air charging is a method to induct more air into an engine by  using a fan or blower to pump the air. 32
  • 33.
    7/13/2011 Turbochargers & Superchargers Turbochargers & Superchargers • Turbocharger utilizes Turbocharger utilizes  • Supercharger is fan Supercharger is fan  exhaust gas pressure to  driven by the engine to  spin a fan inducing  induce boost to intake  boost to intake air air Both systems allow a engine to act bigger than it is Both systems allow a engine to act bigger than it is‐ a smaller engine, more fuel stingy engine with  boost can mimic the power of a larger engine. Potential efficiency improvement 7.5% Savings over vehicle lifetime S i hi l lif i $1,700 $1 700 33
  • 34.
    7/13/2011 Air Management: Why Charge The Air? Boost Methods: Super charging Turbo charging Figures applicable to gasoline engines Inductive resonance 34
  • 35.
    7/13/2011 Low Rolling Resistance Tires How they work:  • Tire rubber has a very high carbon  content. • Carbon molecules rub against each other  as the tire sidewall and tread flexes. The  rubbing involves friction, which produces  heat (wasting fuel). h t( ti f l) • LRTs utilize newly developed compounds  designed, on a nano level, to disperse the  carbon molecules farther from each other. carbon molecules farther from each other • Reduces friction by about 15%. Bridgestone’s Ecopia Series LRT 35
  • 36.
    7/13/2011 Low Rolling Resistance Tires Tips: • Rolling resistance accounts for about Rolling resistance accounts for about  20% of a vehicle’s parasitic friction • SAE estimates every 10% reduction in  rolling resistance improves FE by 1‐2%,  but results vary widely • Using LRT’s can impact fuel economy by Using LRT s can impact fuel economy by  3‐7% • Remember! New tires have a higher  Yokohama db Super‐E tire is made from  80% non petroleum compounds including  rolling resistance than used tires! Orange Oil and natural Rubber to reduce  Carbon content 36
  • 37.
    7/13/2011 Summary • Energy density is tied to fuel type and determines the Energy density is tied to fuel type and determines the  practical operating range of a vehicle. • Torque & horsepower are a function of “stroke”. • Efficiency is a function of compression ratio (among other Efficiency is a function of compression ratio (among other  things). • Efficiency is also determined by the “Stoichiometry” of  combustion (BSFC). combustion (BSFC) • Many new technologies are available to improve fuel  economy. Many of these carry upfront costs. • Gearing increases torque but costs fuel and increases wear Gearing increases torque, but costs fuel and increases wear  and tear. 37
  • 38.
    7/13/2011 Driver Behavior Driver Behavior Have we trained people to drive  Have we trained people to drive economically? Do we remind them how important it is? Do we remind them how important it is? Do we evaluate? 38
  • 39.
    7/13/2011 Primary Factors Affecting Fuel Economy: Mass Primary Factors AffectingFuel Economy: Mass • Cut weight!  Carry only what is needed onboard. g y y • Specify the lightest vehicle for the intended purpose.  5  passenger sedans are not needed for 1‐2 passengers • Lighter vehicles can use smaller engines and drive trains Lighter vehicles can use smaller engines and drive‐trains Graphic: Wikipedia 39
  • 40.
    7/13/2011 Primary Factors Affecting Fuel Economy: Speed • All frictional losses increase  with speed, primarily air drag • Most efficient speed for  passenger car is 30 MPH. FE  drops approximately 4 mpg  for every 10 mph increase  f 10 hi above 30. Curve flattens  above 80 mph (source SAE “AE” April, 2010) 40
  • 41.
    7/13/2011 Primary Factors Affecting Fuel Economy: Acceleration • Think of acceleration  Fuel flows during various operating modes as overcoming rest  Mode Flow in grams/second inertia. inertia OFF 0 • Think of cruising as  conserving inertia. Idle 0.28 • AAn engine may use up  i to 85% of its power  Moderate capability to  acceleration 5 accelerate a vehicle  accelerate a vehicle (.2 g) but only uses 5‐10% to  cruise. Light (.1g) Acceleration 3 • It takes a lot of fuel to It takes a lot of fuel to  accelerate a vehicle. WOT (.5 g) 10 2010 Ford Fusion, 2.5L L4 w/ automatic transmission Data: SAE “AE” April, 2010 “ ” l Isaac Newton Graphic: Wikipedia 41
  • 42.
    7/13/2011 Find Your Sweet Spot & Stay There Always maximize time spent in top gear Center RPM in the  sweet spot Center RPM in the “sweet spot” Minimize brake usage. Use engine braking or  coast. Remember no fuel is delivered during  deceleration Avoid the “WOT” operating mode. WOT uses  >16 gal/hr of fuel in a passenger car Minimize on‐board friction including the  electrical load For every 5 mph over 60,  A/C can reduce FE by 20%!  your fuel efficiency  decreases by 7% !! 42
  • 43.
    7/13/2011 Fuel Economy: Driver Training Fuel Economy: Driver Training • Drivers learn by doing – 2‐hour in classroom and on  road training  • Participants drive a 15‐minute course on city streets  using a vehicle equipped with a fuel flow gauge. Each  using a vehicle equipped with a fuel flow gauge. Each driver makes two trips. The first time  instructed to  drive as usual, and the On the second run,  training  team coaches the driver on fuel efficient driving  team coaches the driver on fuel‐efficient driving techniques. The gauge provides a continuous estimate  of the fuel being used, which enables the driver to see  first hand how different techniques can reduce fuel  first‐hand how different techniques can reduce fuel consumption. http://fleetsmart.nrcan.gc.ca/index.cfm?fuseaction=docs.view&id=municipal‐edmonton http://fleetsmart nrcan gc ca/index cfm?fuseaction=docs view&id=municipal edmonton 43
  • 44.
    7/13/2011 Good Driving Habits Good Driving Habits • Avoid jack‐rabbit starts,  • hard braking,  • high‐speed driving, • Reduce idling. When waiting for more than a minute, turn off  Reduce idling. When waiting for more than a minute, turn off your engine. • Around town, turn your air conditioner off and roll down the  windows. At speeds of 40 mph or more, roll up your windows  p p , py and turn on the air conditioner to reduce drag. • Use four‐wheel drive only when necessary. Engaging all four  wheels makes the engine work harder and increases crankcase  g losses. • Inflate your tires to the recommended pressure. Check tire  pressure at least once per month. • For more tips and information about fuel conservation, visit  www.fueleconomy.gov/feg/driveHabits.shtml. 44
  • 45.
    7/13/2011 Fuel Saving Driver Training Programs Fuel Saving DriverTraining Programs • GreenDriver full‐service e‐learning and certification  program focused solely on driver behavior. Online course – based on industry best practices and fact‐based studies – keeps fleet drivers engaged as they learn ways to reduce  manage their fuel costs. th i f l t • Networkfleet, which provides telematics products, is also  working with fleets to monitor driving habitats and  encourage drivers to take steps to increase MPG. di t t k t t i MPG • Advanced Driver Training Services (ADTS), which helps  fleets reduce crash rates through training and services, is  now offering an online "Driving Green" course. ff i li "D i i G " • Wheels, a comprehensive fleet management services  company, offers fuel‐smart driving tips to fleet drivers  through a variety of existing communications channels. h h i f i i i i h l 45
  • 46.
    7/13/2011 Summary • All are under control of the driver/operator, • Driver’s need to be trained to find the vehicle  “sweet spot” and stay there, • Consider reduction of A/C usage and other non‐ Consider reduction of A/C usage and other non essential electrical loads such as lighting, • Education and feedback are key Education and feedback are key. 46
  • 47.
    7/13/2011 Preventative Maintenance Preventative Maintenance Tire pressure Tire pressure Electrical load Electrical load Filters Non‐payload weight Oil quality/viscosity Aero‐dynamics Alignment Brake drag/bearings Tips for keeping your car is shape at:  Tips for keeping your car is shape at: http://www.fueleconomy.gov/feg/maintain.shtml 47
  • 48.
    7/13/2011 Filtration • All fil All filters are critical items for fuel economy and longevity. i i li f f l dl i • Energy used to draw fluids and gasses through a restricted  filter will reduce fuel economy. filter will reduce fuel economy. • Manufacturer recommendations do not take severe  operating conditions into account. • High ambient dust levels quickly restrict filters. • Vehicle filters include: ‐Fuel F l ‐Air ‐Engine Oil ‐Engine Oil ‐Hydraulics (steering, PTO, etc) Air filter monitor works by  ‐Transmission measuring restriction  g through the air filter ‐HVAC ‐Final drive (trucks & equipment). 48
  • 49.
    7/13/2011 Filtration‐You Get What You Pay For •OOne stage fuel filter only rejects water  t f l filt l j t t Graphics courtesy Bosch and only active on one layer • Two stage filter both repels AND  g p absorbs water, active on the filter and  supporting mesh 49
  • 50.
    7/13/2011 Fluids • All fluids age during use. • Engine oil undergoes the greatest wear. Engine oil undergoes the greatest wear • As oil ages, viscosity increases. • More energy required to pump the oil  More energy required to pump the oil through the engine, • Will affect the ability of the piston rings  to seal with a direct impact on fuel  l i h di i f l economy, • Oil becomes acidic and acquires Oil becomes acidic and acquires  moisture, forms polymers that restrict  Catastrophic engine failure due to  flow, ring failure caused by aged &  • Aged oil will shorten engine life. diluted oil Graphic: Chevron Oil Co. 50
  • 51.
    7/13/2011 Tires & Alignment • The tire is a part of the suspension  h f h system. • It converts kinetic energy to heat. • The lower the tire pressure, the more  heat is produced as a result of  sidewall flex. • This heat energy comes from the fuel. • As the vehicle goes down the road,  the suspension system is designed to  “drag” the tires slightly. This is  “d ” h i li h l Thi i necessary to maintain good handling  characteristics and is why tires wear  out. out • “Dragging” the tires requires energy  which can reduce fuel economy. • Vehicle alignment changes over time Vehicle alignment changes over time  and should be checked regularly. 51
  • 52.
    7/13/2011 Diesel Particulate Filters (DPF) & Fuel Economy • If soot is found at the tailpipe  the DPF is defective & fuel  economy will plummet. ill l t • Technical staff and drivers  need to be trained on DPF  theory & operation. • DPF’s must be carefully  y monitored for successful  regeneration. • S Success of regeneration  f ti largely determined by drive  cycle. 52
  • 53.
    7/13/2011 Selective Catalyst Reduction versus Electronic  Gas Recirculation Gas Recirculation • SCR is the leading  technology that  allows diesels to  ll di l meet current NOx standards. • Th th The other alternative  lt ti is use of massive  EGR.  • SCR better fuel SCR‐better fuel  economy but more  equipment &  maintenance. • EGR‐ reduced fuel  economy but no urea  y tank & catalyst • Urea = Diesel Exhaust  Fluid (DEF) 53
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    7/13/2011 Summary • Optimum fuel economy cannot be   achieved without quality maintenance achieved without quality maintenance • Emission control systems also require  scheduled maintenance procedures be  scheduled maintenance procedures be implemented • Be sure technicians receive great training Be sure technicians receive great training  and feedback • Increased costs for training and service Increased costs for training and service  frequency can be offset by improved fuel  economy! 1
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    7/13/2011 Accountability Do you know where your fuel goes? Are you efficient? Are you efficient? Do you have a Green Fleet Policy? 55
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    7/13/2011 A Green Fleet: A Green Fleet: • Will have state of the art engines, CRD & GDI. Up  front costs for these technologies will payback in fuel  f f h h l i ill b ki f l efficiency & reduced emission of CO2. • V hi l Vehicles will be sized correctly for their use. Extra  ill b i d tl f th i E t mass burns extra fuel! • BUT if the engine is too small for the job it will waste BUT‐ if the engine is too small for the job it will waste  fuel and increase emissions! Keep it in the sweet  spot! • Will have well trained and motivated drivers &  technicians. 56
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    7/13/2011 Fleet Assessment Fleet Assessment • Identify the vehicles in your current fleet. • Analyze the purpose of those vehicles. • Chart the use of the vehicles (i.e. look at miles driven), • Record fuel usage, R df l • Determine what environmental goals are you trying to  achieve  – for example: save money, reduce petroleum consumption,  reduce criteria pollutants, • Review vehicle replacement and purchasing policy Review vehicle replacement and purchasing policy  – predicting how many vehicles will be replaced or added  on. 57
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    7/13/2011 Green Fleet Policies What: Policy will indentify the goals your organization hopes to  accomplish, and lays out the mechanisms and  metrics  required to meet the desired goals.  required to meet the desired goals How do we adopt a “green fleet” policy? • Option 1: (From the top) Pass a City/County wide ordinance,  or enact an executive order, that codifies the “green fleet”  process and delegates specific responsibilities within local  government to take action. government to take action • Option 2: (From the bottom) Establish internal departmental  or agency fleet policies, which are clear and carry sufficient  weight with departmental or agency heads. weight with departmental or agency heads • Option 3: (Hybrid of 1 & 2) Pass a resolution that serves as  enabling legislation for establishing a “green fleet” policy, and  then work out the details of the policy at the departmental or  then work out the details of the policy at the departmental or agency level. Sample Ordinance template at:  www.cleanaircounts.org/content/Green%20Fleet%20Policy%20Ordinance.pdf 58
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    7/13/2011 Establish group and plan g p p Successful transportation • Review current fleet & current fleet &  assessments involve the: maintenance procedures Fleet manager • Develop option list to reduce   p p Maintenance manager fuel use and fleet‐based  Vehicle Technicians emissions Purchasing director Facility planner • Research specific products and  Administrative leader services  Vehicle users • Explore existing incentives and  grants 59
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    7/13/2011 Strategies • Procurement specifications to encourage more efficient  p g vehicles and full life cycle costing, • Rightsizing of vehicles, • Eli i i Elimination of older vehicles or those that are used  f ld hi l h h d infrequently, • Implementation of driver training and idle‐reduction Implementation of driver training and idle reduction  program, • Utilization of software programs and other tools to  increase fleet efficiency, i fl t ffi i • Developing a green fleet policy, setting clear goals and  sc edu e to assess p og ess schedule to assess progress. 60
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    7/13/2011 Recognize Success • Establish a mechanism that  bl h h h recognizes petroleum  reduction efforts. • Recognition should include  everyone on the team from  ownership through fleet  o nership thro gh fleet managers to technicians  and operators. 61
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    7/13/2011 Resources for economical choices: • http://www.fueleconomy.gov/feg /FEG2000.htm /FEG2000 h • http://www epa gov/smartway/ http://www.epa.gov/smartway/ • http://www.fueleconomy.gov/FE p // yg / G/atv.shtml With permission, Automotive News & Leo Michael With permission, Automotive News & Leo Michael Thanks for your kind attention! p This presentation available at: www.altfueled.org 62