Toisinsanoen tuo Atkinson olisi juuri sopiva myös nykyaikaisiin turbokoneisiin, ekana mieleen tuli 1.2 TSI, turbo tai sähkö, samahan se miten sitä alavääntöä saa lisää. Ajan voisi kuvitella olevan kypsä hiukan tehottomallekin automallille jos vaan saadaan kulutusta pienennettyä.
Asia alkaa olla selvenemään päin, olen vain miettinyt polttoaineen kulutusta puhtaassa maantieajossa Atkinsonin työkiertoa että tuleeko se hyöty maantieajossa sen vai sähköavustuksen myötä.
HSD-voimansiirto on välitetty siten, että se on "yhtä puuta" (ts. energiaa ei viedä sähkönä ) silloin, kun nopeutta on noin 40 km/h 1000 rpm:llä. Tämä tarkoittaa käytännössä sitä, että maantieajossa voimansiirrossa vain pieni osa energiasta menee sähkönä, jolloin voimansiirron hyötysuhde on parhaimmillaan.
HSD:n hyvyys perustuu kahteen asiaan. Atkinson mahdollistaa bensiinimoottorista hyvän hyötysuhteen, ja voimansiirron rakenne mahdollistaa moottorin käyttämistä hyvän hyötysuhteen alueella.
Toyotan moottori on sarjatuotantoisista bensiinimoottoreista hyötysuhteeltaan paras. Se antaa noin 36 % termistä hyötysuhdetta tehoalueella 10..50 kW. Tämä ei kuitenkaan tule ilmaiseksi, vaan hyvä hyötysuhde saavutetaan kullakin teholla vain aivan tietyllä kierrosluvulla. Niinpä rakenne toimii vain portaattoman vaihteiston tai riittävän tiheän automaatin kanssa järkevästi.
Toinen ongelma on se, että Atkinsonin vääntöominaisuudet ovat kaukana miellyttävästä. Käsivaihteistoon laitettuna siitä saisi nykivän ja sammuilevan kammotuksen.
Miksei sitten samaa asiaa voisi tehdä mekaanisella CVT:llä? Syitä on kolme. Sähköllä ja sähkön varastoinnilla voidaan välttää moottorin käyttäminen kaupunkioloissa liian alhaisella teholla, koska moottoria voidaan käyttää pienimmällä järkevällä teholla ja sammutella välillä. Sähkö mahdollistaa myös jarrutusenergian talteenoton (tärkeää sekin kaupungissa). Lisäksi sähkö tarjoaa vaihteistolle nopean ja helpon säädettävyyden.
Jos tarkoitus olisi tehdä mahdollisimman pihi bensiiniauto maantiekäyttöön, niin Atkinson + sopivan tiheä ja vähähäviöinen automaattiloota olisi todennäköisesti Toyotan viritystä parempi. Tehon siirtely sähköllä on kuitenkin aika häviöllistä hommaa.
2. Jokainen moottori toimii parhaalla hyötysuhteella vain tietyssä toimintapisteessä joka on lähellä parhaan vääntömomentin kierrosnopeutta ja noin 3/4 kaasun painamisella. (Vaihtelee tietenkin)
Saanko vähän muokata?
"Polttomoottorilla on tietyllä antoteholla kierrosluku, jolla moottori antaa parhaan hyötysuhteensa sillä teholla. Ahtamattomalla bensiinimoottorilla tämä kierrosluku on tyypillisesti sellainen, jossa käytössä on noin 80 % maksimiväännöstä."
Nämä pienet muutokset siksi, että lopulta moottorista halutaan tehoa ulos. Vääntömomenttia voi muuttaa vaihteistolla, tehoa voi vain hukata. Moottorin hyötysuhdetta autokäytössä viime kädessä kuvaa kuvaaja, joka antaa moottorin hyötysuhteen tehon funktiona. Esimerkiksi juurikin tuossa Toyotan 1.8-litraisessa Atkinsissa kuvaaja on hyvin lättänä laajalla tehoalueella.
Ahdetun bensakoneen parhaan hyötysuhteen alue on yleensä alempana kuin lähellä maksimivääntöä, ja dieselillä koko kuvaaja on laakeampi.
Toisinsanoen tuo Atkinson olisi juuri sopiva myös nykyaikaisiin turbokoneisiin, ekana mieleen tuli 1.2 TSI, turbo tai sähkö, samahan se miten sitä alavääntöä saa lisää. Ajan voisi kuvitella olevan kypsä hiukan tehottomallekin automallille jos vaan saadaan kulutusta pienennettyä.
Turbo sopii nimenomaan huonosti atkinsonmottorin kanssa yhteen. Pakokaasussa on vain vähän energiaa jäljellä ja turbo ai ahda alhaisimmilla kierroksilla. Siksi Micrassakin on mekaaninen ahdin.
"Polttomoottorilla on tietyllä antoteholla kierrosluku, jolla moottori antaa parhaan hyötysuhteensa sillä teholla. Ahtamattomalla bensiinimoottorilla tämä kierrosluku on tyypillisesti sellainen, jossa käytössä on noin 80 % maksimiväännöstä."
Saa muokata ja korjaus on oikein, mikäli tietystä moottorista halutaan ottaa ulos vaihtelevia tehomääriä. Omassa esimerkissäni tarkoitin vain tuota tiettyä tehoa, jossa ko. moottorin hyötysuhde on kaikkein suurimmillaan ja se piste löytyy jotakuinkin tuolta alueelta mitä kirjoitin.
Muillakin kuormituksilla paras hyötysuhde löytyy aika läheltä suurimman vääntömomentin kierroslukua - pitää vain muistaa että esim. puolikaasulla paras vääntömomentti saavutetaan huomattavasti pienemmillä kierroksilla kuin kaasu pohjassa. Tyhjäkäyntikaasulla perinteinen moottori voisi antaa parhaan hyötysuhteen esim. 500 r/min kun se kuormittamattomana käy 800 r/min, jolloin hyötysuhde on jo nolla. Näin pienellä kuormituksella ei päästä kuitenkaan millään kierrosluvulla lähellekkään moottorin parasta hyötysuhdetta.
HSD-voimansiirto on välitetty siten, että se on "yhtä puuta" (ts. energiaa ei viedä sähkönä ) silloin, kun nopeutta on noin 40 km/h 1000 rpm:llä. Tämä tarkoittaa käytännössä sitä, että maantieajossa voimansiirrossa vain pieni osa energiasta menee sähkönä, jolloin voimansiirron hyötysuhde on parhaimmillaan.
Se on "yhtä puuta" vain siksi, että kaikki osat sattuvat pyörimään samaa vauhtia. Mitään mekaanista lukitusta, joka lukitsisi rattaat yhdeksi paketiksi ei ole. Vain se, että generaattori jarruttaa "samassa suhteessa" polttomoottoria kuin tehon mekaaninen kulkureitti, saa paketin toimimaan "yhtenä puuna". Siihen mikä osa tehosta menee sähköisesti ja mikä mekaanisesti en osaa sanoa kerrassaan mitään.
Peruutettaessa (polttomoottorin käydessä ) voimansiirron hyötysuhde lienee hyvin huono, kun mekaaninen puoli haluaisi viedä autoa eteenpäin, mutta sähkömoottori liikuttaa autoa kuitenkin taaksepäin.
Se on "yhtä puuta" vain siksi, että kaikki osat sattuvat pyörimään samaa vauhtia. Mitään mekaanista lukitusta, joka lukitsisi rattaat yhdeksi paketiksi ei ole. Vain se, että generaattori jarruttaa "samassa suhteessa" polttomoottoria kuin tehon mekaaninen kulkureitti, saa paketin toimimaan "yhtenä puuna". Siihen mikä osa tehosta menee sähköisesti ja mikä mekaanisesti en osaa sanoa kerrassaan mitään.
Vastaus tuohon on yksinkertainen. Kun MG1 on paikallaan (ei toimi generaattorina eikä moottorina) ja MG2 pyörii vapaalla (ei lisää eikä vähennä vääntöä voimansiirron ulostuloon), tehoa ei reititetä kumpaankaan suuntaan voimansiirron yli sähköisesti.
HSD:ssähän on niin, että "pienellä vaihteella" (tai peruutusvaihteella) MG1 toimii generaattorina, jolloin vaihteiston ulostulo pyörii polttomoottoria hitaammin. Näin tahkottu sähkö työnnetään vaihteiston ulostulossa olevaan MG2:een, joka lisää vääntöä ulostuloon. Kierrosluvusta tehdään siis vääntöä.
"Isolla vaihteella" energia virtaa takaperin. MG2 ottaa vääntöä pois vaihteiston ulostulosta ja toimii generaattorina. Tuotettu sähkö syötetään MG1:lle, joka saa vaihteiston ulostulon pyörimään nopeammin kuin polttomoottorin ulostulo. Tässä siis väännöstä tehdään kierroslukua. (Toimintatila on muuten siitäkin erikoinen, että siinä vaihteiston läpi kulkee enemmän tehoa kuin mitä pyörille lähtee.)
Näiden toimintatilojen väliin jää se "suora vaihde", joka on kaikkein edullisin tapa edetä. Sähkön siirtely vaihteiston yli on häviöllistä hommaa. Toyotasta ei saa pihdeilläkään irti voimansiirron hyötysuhdetta, mutta tuskin sähköisen osan hyötysuhde yli 80 %:n voi olla. Mekaaninen taas lienee jossain 96 %:n yläpuolella.
Tuo "suora" vaihde on valittu sillä tavalla, että sen kierrosluvut tasaisilla nopeuksilla vastaisivat mukavasti moottorin parhaan hyötysuhteen kierroslukuja vastaavilla tehoilla. Silloin sähköisesti siirrettävän tehon määrä saadaan keskimäärin minimoitua.
Peruutettaessa (polttomoottorin käydessä ) voimansiirron hyötysuhde lienee hyvin huono, kun mekaaninen puoli haluaisi viedä autoa eteenpäin, mutta sähkömoottori liikuttaa autoa kuitenkin taaksepäin.
Mekaaninen puoli haluaa viedä autoa eteenpäin, mutta MG2 pistää vastaan ja vääntää toiseen suuntaan. Ylimääräisiä häviöitä tulee jonkin verran siinä, että mekaanisen voimansiirron yli yritetään siirtää tehoa, joka on vain haitaksi (= lisää sähköisen tehonsiirron tarvetta). Järjestelmä ei kuitenkaan ole pohjattoman tehoton, ja todennäköisesti se on tavanomaisilla peruutusnopeuksilla tehokkaampi kuin mikään luistava (kytkin tai momentinmuunnin).
Ja käytännössähän Toyotan HSD yrittää peruuttaa pelkällä sähköllä, jos akkujen varaustila sen sallii.
Saa muokata ja korjaus on oikein, mikäli tietystä moottorista halutaan ottaa ulos vaihtelevia tehomääriä. Omassa esimerkissäni tarkoitin vain tuota tiettyä tehoa, jossa ko. moottorin hyötysuhde on kaikkein suurimmillaan ja se piste löytyy jotakuinkin tuolta alueelta mitä kirjoitin.
Autossa valitettavasti tarvitaan kovin monenlaisia tehoja. Muistaakseni edelleenkin paras sarjatuotantoisen henkilöautomoottorin hyötysuhde on VAG:n taannoisella V8-dieselillä, 42 %. Lukema on huikea, mutta valitettavasti se saavutetaan sellaisella tehoalueella, jossa ei henkilöautoa käytännössä käytetä. Samaisen moottorin hyötysuhde arkiajon tehoilla onkin sitten jotain ihan muuta. (Ts. isomman moottorin huippuhyötysuhde on parempi kuin pienemmän, mutta jos haetaan hyötysuhdetta vaikkapa 10 kW:n teholla, paras moottori on aika pieni.)
Muillakin kuormituksilla paras hyötysuhde löytyy aika läheltä suurimman vääntömomentin kierroslukua - pitää vain muistaa että esim. puolikaasulla paras vääntömomentti saavutetaan huomattavasti pienemmillä kierroksilla kuin kaasu pohjassa.
Tämä pitää pääosin paikkansa, mutta ei ole kovin hedelmällinen asia käytännön kannalta. Jos esimerkiksi tiedän, että autoni moottorin paras hyötysuhde löytyy 4500 rpm / kaasu melkein pohjassa, niin siitä ei käytännön liikenteessä ole iloa. Kiihdytystilanteita lukuunottamatta tehontarpeen määräävät ympäristötekijät, jolloin on tärkeää tietää, millä kierrosluvulla se teho tulee parhaalla hyötysuhteella.
No, yleensä vastaus on tuohonkin käytännössä helppo. Pitää käyttää suurinta vaihdetta, jolla auto nikottelematta liikkuu. Automaatissa vieläkin helpompaa; huolehtii siitä, että automaatti on ekonomeille sovitetussa asennossa.
Siinä on sitten jonkin verran eroja, mistä kohdasta toiminta-aluetta se paras hyötysuhde löytyy tietyllä kierrosluvulla. Ahtamattomassa paras hyötysuhde tulee aika lähellä täyttä kaasua (ilmaläppä ei aiheuta häviöitä ). Ahdetussa bensakoneessa kuitenkin voi olla niin, ettei sitä turboa kannata turhaan kovin paljon vaivata. Moderni turbodiesel taas on aika laakea hyötysuhdekäyrältään, joten vähän väärällä kierrosluvulla ei ole kovin paljon väliä.
Yleisesti nykyään käytettyjen bensaturbojen kohdalla on se tilanne, että ne eivät välttämättä paranna moottorin hyötysuhdetta verrattuna turbottomaan samankokoiseen. Polttoainetehokkuuden parannus tulee siitä, että turbon avulla autoilija suostuu ajamaan isoa perheautoa, jossa on 1,2-litrainen bensakone.
Saa muokata ja korjaus on oikein, mikäli tietystä moottorista halutaan ottaa ulos vaihtelevia tehomääriä. Omassa esimerkissäni tarkoitin vain tuota tiettyä tehoa, jossa ko. moottorin hyötysuhde on kaikkein suurimmillaan ja se piste löytyy jotakuinkin tuolta alueelta mitä kirjoitin.
Muillakin kuormituksilla paras hyötysuhde löytyy aika läheltä suurimman vääntömomentin kierroslukua
Edelleenkin mua kiinnostaa se, että miksi paras hyötysuhde niin usein yhdistetään huippuvääntöön? Sparrataan nyt sen verran, että että esimerkiksi Opel Amperan polttomoottorin arvot ovat seuraavat: huippuvääntö @ 4250 rpm ja paras hyötysuhde @ 2250 rpm.
Yleisesti nykyään käytettyjen bensaturbojen kohdalla on se tilanne, että ne eivät välttämättä paranna moottorin hyötysuhdetta verrattuna turbottomaan samankokoiseen. Polttoainetehokkuuden parannus tulee siitä, että turbon avulla autoilija suostuu ajamaan isoa perheautoa, jossa on 1,2-litrainen bensakone.
Syy tuohon piilee siinä, että henkilöautokäyttöön pitää tehdä kompromissi ahtimen hyötysuhteen ja käyttömoninaisuuksien suhteen. Hyvällä hyötysuhteella ahtava ahdin olisi toivottoman hidas heräämään. Kone vastaisi siis liian hitaasti kaasuun. Mutta se ei tosiaan haittaa. Kuorkeampi kuorma ja alhaisemmat kierrokset osuvat paremmin hyvän hyötysuhteen alueelle.
Toyotan hybridi lienee täydellinen auto autoinsinöörille, ( jota en todellakaan ole ) on se sen verran tekninen että osittain edelliset meni ohi mutta mitäpä siitä.
Vielähän siinä on ne ECO- ja SPORT-asennot mutta taitaa viisaampi olla kysymättä mitä tapahtuu ja miten toiminta muuttuu teoriassa, käytännön tasolla toki tiedän noiden kahden moodin eron Normaaliin.
Edelleenkin mua kiinnostaa se, että miksi paras hyötysuhde niin usein yhdistetään huippuvääntöön? Sparrataan nyt sen verran, että että esimerkiksi Opel Amperan polttomoottorin arvot ovat seuraavat: huippuvääntö @ 4250 rpm ja paras hyötysuhde @ 2250 rpm.
Sanoisin syyksi sen, ettei maksimivääntö pysy samalla kierrosluvulla, kun "kaasua" vähennetään, vaan on sitä pienemmällä kierrosluvulla, mitä vähemmän "kaasutetaan". Teknisissä tiedoissa ilmoitetaan vain maksimivääntö ja sen kierrosluku kaasu pohjassa. Sellaisella osakaasulla, jolla osutaan huippuhyötysuhteelle, vääntökäyrä on eri. Tietenkään sääntö ei ole kuin suuntaa antava.
Tuon kaasuttamisen laitoin lainausmerkkeihin koska se on tuossa Amperassakin niin kovasti tietokoneen ohjaamaa.
"Isolla vaihteella" energia virtaa takaperin. MG2 ottaa vääntöä pois vaihteiston ulostulosta ja toimii generaattorina. Tuotettu sähkö syötetään MG1:lle, joka saa vaihteiston ulostulon pyörimään nopeammin kuin polttomoottorin ulostulo. Tässä siis väännöstä tehdään kierroslukua. (Toimintatila on muuten siitäkin erikoinen, että siinä vaihteiston läpi kulkee enemmän tehoa kuin mitä pyörille lähtee.)
Eikös tuossakin tilanteessa MG1 kuitenkin jarruta polttomoottoria, kuten sanoin? (ja tuolloin vielä MG2:n antaman lisäsähkön voimalla)
Tuo voi olla vaikeaa ymmärtää, että kuinka vaihteiston läpi voi kulkea enemmän tehoa kuin mitä moottori antaa. Mutta ilmeisesti kun ajattelee että sähköistä reittiä kulkee "negatiivista" tehoa niin pääsee kärryille.
Toyotan hybridi lienee täydellinen auto autoinsinöörille, ( jota en todellakaan ole ) on se sen verran tekninen että osittain edelliset meni ohi mutta mitäpä siitä. Vielähän siinä on ne ECO- ja SPORT-asennot mutta taitaa viisaampi olla kysymättä mitä tapahtuu ja miten toiminta muuttuu teoriassa, käytännön tasolla toki tiedän noiden kahden moodin eron Normaaliin.
Eipä niissä muuta tapahdu, kuin että auton toimintoja ohjaava tietokone käyttää hieman erilaista ohjelmaa, jolloin kaasupolkimen vaste muuttuu ja esim. ilmastoinnin kompressori jäähdyttää ECO-asennossa vähemmän (ennen ilman menoa lämmityskennoon). Sitä en tiedä, kiihtyykö auto kuitenkin kaasu pohjassa eri asetuksilla yhtä nopeasti? En nimittäin itse kokeillessani huomannut eroa kaasu pohjassa!?!?! (Vaikka autokauppias sanoi muuta)
Siinä on sitten jonkin verran eroja, mistä kohdasta toiminta-aluetta se paras hyötysuhde löytyy tietyllä kierrosluvulla. Ahtamattomassa paras hyötysuhde tulee aika lähellä täyttä kaasua (ilmaläppä ei aiheuta häviöitä.
Tästä ilmaläpän aiheuttamasta häviöstä yritin avata keskustelua NHB:n kanssa taannoin heikoin tuloksin. Oma näkemykseni on, että ilmaläpän kuristusvaikutus ei niinkään ole syynä huonoon hyötysuhteeseen, vaan sylinterien alhainen täyttöaste.
Ilmaläppä/kaasuläppä kyllä kuristaa ja jarruttaa mäntien alas menoa imutahdin aikana, mutta moni näyttää unohtavan/jättävän huomioimatta, että puristustahti onkin paljon kevyempi, kun sylinterissä ei ole kaasua, mitä puristaa "suureen" paineeseen.
Ok, kyllä nytkin jossain toisessa korissa Bemun tuplaturbo V8 hybridi olisi todella haluttava jostain syystä. Mutta jotenkin tuntuu hukatulta akulta sellainen jota ei voi kotona ladata ja käyttää ilman fossiilisia ne suurin osa matkoista (eli alle 20km).
Näitä hybridimalleja alkaa tulla kuin sieniä sateella.
Olen ajatellut seuraavaksi autoksi hybridimallia. Nyt taitaa olla parasta katsoa 2-3 vuotta minkälaisia hybridiratkaisuja markkinoille tulee.
Minulle kelpaisi kyllä nykyinenkin hybriditeknologia, sitä vaan ei ole vielä tarjolla kiinnostavissa automalleisssa. Todennäköisesti siis ainakin seuraava autonvaihto osuu vielä bensaturboon / dieseliin. Jollei nyt sitten tuo maakaasun tankkausverkko olennaisesti parane.
No Volvo V60 hybridi voisi olla kiinnostava, mutta hinta taitaa Ruotsin hintojen perusteella olla sellainen että jää minun osaltani kauppaan. Pärjään ilman nelivetoa ja huipputehoja.
Priusin polttomoottori on aivan perus 1,8 litran nelitahtimoottori. Ainut ero normaaliin on erilaiset venttiilien ajoitukset, joilla teho ja vääntö vähenevät normaalista, mutta kulutus vielä enemmän. Priusissa ei siis ole atkinson-moottori vaan työkierto muistuttaa hieman sitä, koska työtahti on pidennetty normaalista venttiilien ajoitusta muuttamalla.
LMJ:
Mistä tuo vääntömomentti tulee mukaan tähän?
Toisinsanoen tuo Atkinson olisi juuri sopiva myös nykyaikaisiin turbokoneisiin, ekana mieleen tuli 1.2 TSI, turbo tai sähkö, samahan se miten sitä alavääntöä saa lisää. Ajan voisi kuvitella olevan kypsä hiukan tehottomallekin automallille jos vaan saadaan kulutusta pienennettyä.
Samppa1300:
HSD-voimansiirto on välitetty siten, että se on "yhtä puuta" (ts. energiaa ei viedä sähkönä ) silloin, kun nopeutta on noin 40 km/h 1000 rpm:llä. Tämä tarkoittaa käytännössä sitä, että maantieajossa voimansiirrossa vain pieni osa energiasta menee sähkönä, jolloin voimansiirron hyötysuhde on parhaimmillaan.
HSD:n hyvyys perustuu kahteen asiaan. Atkinson mahdollistaa bensiinimoottorista hyvän hyötysuhteen, ja voimansiirron rakenne mahdollistaa moottorin käyttämistä hyvän hyötysuhteen alueella.
Toyotan moottori on sarjatuotantoisista bensiinimoottoreista hyötysuhteeltaan paras. Se antaa noin 36 % termistä hyötysuhdetta tehoalueella 10..50 kW. Tämä ei kuitenkaan tule ilmaiseksi, vaan hyvä hyötysuhde saavutetaan kullakin teholla vain aivan tietyllä kierrosluvulla. Niinpä rakenne toimii vain portaattoman vaihteiston tai riittävän tiheän automaatin kanssa järkevästi.
Toinen ongelma on se, että Atkinsonin vääntöominaisuudet ovat kaukana miellyttävästä. Käsivaihteistoon laitettuna siitä saisi nykivän ja sammuilevan kammotuksen.
Miksei sitten samaa asiaa voisi tehdä mekaanisella CVT:llä? Syitä on kolme. Sähköllä ja sähkön varastoinnilla voidaan välttää moottorin käyttäminen kaupunkioloissa liian alhaisella teholla, koska moottoria voidaan käyttää pienimmällä järkevällä teholla ja sammutella välillä. Sähkö mahdollistaa myös jarrutusenergian talteenoton (tärkeää sekin kaupungissa). Lisäksi sähkö tarjoaa vaihteistolle nopean ja helpon säädettävyyden.
Jos tarkoitus olisi tehdä mahdollisimman pihi bensiiniauto maantiekäyttöön, niin Atkinson + sopivan tiheä ja vähähäviöinen automaattiloota olisi todennäköisesti Toyotan viritystä parempi. Tehon siirtely sähköllä on kuitenkin aika häviöllistä hommaa.
LMJ:
Saanko vähän muokata?
"Polttomoottorilla on tietyllä antoteholla kierrosluku, jolla moottori antaa parhaan hyötysuhteensa sillä teholla. Ahtamattomalla bensiinimoottorilla tämä kierrosluku on tyypillisesti sellainen, jossa käytössä on noin 80 % maksimiväännöstä."
Nämä pienet muutokset siksi, että lopulta moottorista halutaan tehoa ulos. Vääntömomenttia voi muuttaa vaihteistolla, tehoa voi vain hukata. Moottorin hyötysuhdetta autokäytössä viime kädessä kuvaa kuvaaja, joka antaa moottorin hyötysuhteen tehon funktiona. Esimerkiksi juurikin tuossa Toyotan 1.8-litraisessa Atkinsissa kuvaaja on hyvin lättänä laajalla tehoalueella.
Ahdetun bensakoneen parhaan hyötysuhteen alue on yleensä alempana kuin lähellä maksimivääntöä, ja dieselillä koko kuvaaja on laakeampi.
Samppa1300:
Turbo sopii nimenomaan huonosti atkinsonmottorin kanssa yhteen. Pakokaasussa on vain vähän energiaa jäljellä ja turbo ai ahda alhaisimmilla kierroksilla. Siksi Micrassakin on mekaaninen ahdin.
Hiilipäästö:
Saa muokata ja korjaus on oikein, mikäli tietystä moottorista halutaan ottaa ulos vaihtelevia tehomääriä. Omassa esimerkissäni tarkoitin vain tuota tiettyä tehoa, jossa ko. moottorin hyötysuhde on kaikkein suurimmillaan ja se piste löytyy jotakuinkin tuolta alueelta mitä kirjoitin.
Muillakin kuormituksilla paras hyötysuhde löytyy aika läheltä suurimman vääntömomentin kierroslukua - pitää vain muistaa että esim. puolikaasulla paras vääntömomentti saavutetaan huomattavasti pienemmillä kierroksilla kuin kaasu pohjassa. Tyhjäkäyntikaasulla perinteinen moottori voisi antaa parhaan hyötysuhteen esim. 500 r/min kun se kuormittamattomana käy 800 r/min, jolloin hyötysuhde on jo nolla. Näin pienellä kuormituksella ei päästä kuitenkaan millään kierrosluvulla lähellekkään moottorin parasta hyötysuhdetta.
Hiilipäästö:
Se on "yhtä puuta" vain siksi, että kaikki osat sattuvat pyörimään samaa vauhtia. Mitään mekaanista lukitusta, joka lukitsisi rattaat yhdeksi paketiksi ei ole. Vain se, että generaattori jarruttaa "samassa suhteessa" polttomoottoria kuin tehon mekaaninen kulkureitti, saa paketin toimimaan "yhtenä puuna". Siihen mikä osa tehosta menee sähköisesti ja mikä mekaanisesti en osaa sanoa kerrassaan mitään.
Peruutettaessa (polttomoottorin käydessä ) voimansiirron hyötysuhde lienee hyvin huono, kun mekaaninen puoli haluaisi viedä autoa eteenpäin, mutta sähkömoottori liikuttaa autoa kuitenkin taaksepäin.
LMJ:
Vastaus tuohon on yksinkertainen. Kun MG1 on paikallaan (ei toimi generaattorina eikä moottorina) ja MG2 pyörii vapaalla (ei lisää eikä vähennä vääntöä voimansiirron ulostuloon), tehoa ei reititetä kumpaankaan suuntaan voimansiirron yli sähköisesti.
HSD:ssähän on niin, että "pienellä vaihteella" (tai peruutusvaihteella) MG1 toimii generaattorina, jolloin vaihteiston ulostulo pyörii polttomoottoria hitaammin. Näin tahkottu sähkö työnnetään vaihteiston ulostulossa olevaan MG2:een, joka lisää vääntöä ulostuloon. Kierrosluvusta tehdään siis vääntöä.
"Isolla vaihteella" energia virtaa takaperin. MG2 ottaa vääntöä pois vaihteiston ulostulosta ja toimii generaattorina. Tuotettu sähkö syötetään MG1:lle, joka saa vaihteiston ulostulon pyörimään nopeammin kuin polttomoottorin ulostulo. Tässä siis väännöstä tehdään kierroslukua. (Toimintatila on muuten siitäkin erikoinen, että siinä vaihteiston läpi kulkee enemmän tehoa kuin mitä pyörille lähtee.)
Näiden toimintatilojen väliin jää se "suora vaihde", joka on kaikkein edullisin tapa edetä. Sähkön siirtely vaihteiston yli on häviöllistä hommaa. Toyotasta ei saa pihdeilläkään irti voimansiirron hyötysuhdetta, mutta tuskin sähköisen osan hyötysuhde yli 80 %:n voi olla. Mekaaninen taas lienee jossain 96 %:n yläpuolella.
Tuo "suora" vaihde on valittu sillä tavalla, että sen kierrosluvut tasaisilla nopeuksilla vastaisivat mukavasti moottorin parhaan hyötysuhteen kierroslukuja vastaavilla tehoilla. Silloin sähköisesti siirrettävän tehon määrä saadaan keskimäärin minimoitua.
Mekaaninen puoli haluaa viedä autoa eteenpäin, mutta MG2 pistää vastaan ja vääntää toiseen suuntaan. Ylimääräisiä häviöitä tulee jonkin verran siinä, että mekaanisen voimansiirron yli yritetään siirtää tehoa, joka on vain haitaksi (= lisää sähköisen tehonsiirron tarvetta). Järjestelmä ei kuitenkaan ole pohjattoman tehoton, ja todennäköisesti se on tavanomaisilla peruutusnopeuksilla tehokkaampi kuin mikään luistava (kytkin tai momentinmuunnin).
Ja käytännössähän Toyotan HSD yrittää peruuttaa pelkällä sähköllä, jos akkujen varaustila sen sallii.
LMJ:
Autossa valitettavasti tarvitaan kovin monenlaisia tehoja. Muistaakseni edelleenkin paras sarjatuotantoisen henkilöautomoottorin hyötysuhde on VAG:n taannoisella V8-dieselillä, 42 %. Lukema on huikea, mutta valitettavasti se saavutetaan sellaisella tehoalueella, jossa ei henkilöautoa käytännössä käytetä. Samaisen moottorin hyötysuhde arkiajon tehoilla onkin sitten jotain ihan muuta. (Ts. isomman moottorin huippuhyötysuhde on parempi kuin pienemmän, mutta jos haetaan hyötysuhdetta vaikkapa 10 kW:n teholla, paras moottori on aika pieni.)
Tämä pitää pääosin paikkansa, mutta ei ole kovin hedelmällinen asia käytännön kannalta. Jos esimerkiksi tiedän, että autoni moottorin paras hyötysuhde löytyy 4500 rpm / kaasu melkein pohjassa, niin siitä ei käytännön liikenteessä ole iloa. Kiihdytystilanteita lukuunottamatta tehontarpeen määräävät ympäristötekijät, jolloin on tärkeää tietää, millä kierrosluvulla se teho tulee parhaalla hyötysuhteella.
No, yleensä vastaus on tuohonkin käytännössä helppo. Pitää käyttää suurinta vaihdetta, jolla auto nikottelematta liikkuu. Automaatissa vieläkin helpompaa; huolehtii siitä, että automaatti on ekonomeille sovitetussa asennossa.
Siinä on sitten jonkin verran eroja, mistä kohdasta toiminta-aluetta se paras hyötysuhde löytyy tietyllä kierrosluvulla. Ahtamattomassa paras hyötysuhde tulee aika lähellä täyttä kaasua (ilmaläppä ei aiheuta häviöitä ). Ahdetussa bensakoneessa kuitenkin voi olla niin, ettei sitä turboa kannata turhaan kovin paljon vaivata. Moderni turbodiesel taas on aika laakea hyötysuhdekäyrältään, joten vähän väärällä kierrosluvulla ei ole kovin paljon väliä.
Yleisesti nykyään käytettyjen bensaturbojen kohdalla on se tilanne, että ne eivät välttämättä paranna moottorin hyötysuhdetta verrattuna turbottomaan samankokoiseen. Polttoainetehokkuuden parannus tulee siitä, että turbon avulla autoilija suostuu ajamaan isoa perheautoa, jossa on 1,2-litrainen bensakone.
LMJ:
Edelleenkin mua kiinnostaa se, että miksi paras hyötysuhde niin usein yhdistetään huippuvääntöön? Sparrataan nyt sen verran, että että esimerkiksi Opel Amperan polttomoottorin arvot ovat seuraavat: huippuvääntö @ 4250 rpm ja paras hyötysuhde @ 2250 rpm.
Hiilipäästö:
Syy tuohon piilee siinä, että henkilöautokäyttöön pitää tehdä kompromissi ahtimen hyötysuhteen ja käyttömoninaisuuksien suhteen. Hyvällä hyötysuhteella ahtava ahdin olisi toivottoman hidas heräämään. Kone vastaisi siis liian hitaasti kaasuun. Mutta se ei tosiaan haittaa. Kuorkeampi kuorma ja alhaisemmat kierrokset osuvat paremmin hyvän hyötysuhteen alueelle.
Toyotan hybridi lienee täydellinen auto autoinsinöörille, ( jota en todellakaan ole ) on se sen verran tekninen että osittain edelliset meni ohi mutta mitäpä siitä.
Vielähän siinä on ne ECO- ja SPORT-asennot mutta taitaa viisaampi olla kysymättä mitä tapahtuu ja miten toiminta muuttuu teoriassa, käytännön tasolla toki tiedän noiden kahden moodin eron Normaaliin.
Hiilipäästöltä jälleen loistava selvitys, jolla autotekniikan salat aukeavat kaltaiselleni maallikollekin. Kiitos!
Simppa
Katso sivua ja kokeile eri kierroksia animaatiossa
[http://eahart.com/prius/psd/]
Siitä näkee todella hyvin Priuksen HSD:n toiminnan
NHB:
Sanoisin syyksi sen, ettei maksimivääntö pysy samalla kierrosluvulla, kun "kaasua" vähennetään, vaan on sitä pienemmällä kierrosluvulla, mitä vähemmän "kaasutetaan". Teknisissä tiedoissa ilmoitetaan vain maksimivääntö ja sen kierrosluku kaasu pohjassa. Sellaisella osakaasulla, jolla osutaan huippuhyötysuhteelle, vääntökäyrä on eri. Tietenkään sääntö ei ole kuin suuntaa antava.
Tuon kaasuttamisen laitoin lainausmerkkeihin koska se on tuossa Amperassakin niin kovasti tietokoneen ohjaamaa.
Hiilipäästö:
Eikös tuossakin tilanteessa MG1 kuitenkin jarruta polttomoottoria, kuten sanoin? (ja tuolloin vielä MG2:n antaman lisäsähkön voimalla)
Tuo voi olla vaikeaa ymmärtää, että kuinka vaihteiston läpi voi kulkea enemmän tehoa kuin mitä moottori antaa. Mutta ilmeisesti kun ajattelee että sähköistä reittiä kulkee "negatiivista" tehoa niin pääsee kärryille.
Samppa1300:
Eipä niissä muuta tapahdu, kuin että auton toimintoja ohjaava tietokone käyttää hieman erilaista ohjelmaa, jolloin kaasupolkimen vaste muuttuu ja esim. ilmastoinnin kompressori jäähdyttää ECO-asennossa vähemmän (ennen ilman menoa lämmityskennoon). Sitä en tiedä, kiihtyykö auto kuitenkin kaasu pohjassa eri asetuksilla yhtä nopeasti? En nimittäin itse kokeillessani huomannut eroa kaasu pohjassa!?!?! (Vaikka autokauppias sanoi muuta)
Hiilipäästö:
Tästä ilmaläpän aiheuttamasta häviöstä yritin avata keskustelua NHB:n kanssa taannoin heikoin tuloksin. Oma näkemykseni on, että ilmaläpän kuristusvaikutus ei niinkään ole syynä huonoon hyötysuhteeseen, vaan sylinterien alhainen täyttöaste.
Ilmaläppä/kaasuläppä kyllä kuristaa ja jarruttaa mäntien alas menoa imutahdin aikana, mutta moni näyttää unohtavan/jättävän huomioimatta, että puristustahti onkin paljon kevyempi, kun sylinterissä ei ole kaasua, mitä puristaa "suureen" paineeseen.
Näitä hybridimalleja alkaa tulla kuin sieniä sateella.
Olen ajatellut seuraavaksi autoksi hybridimallia. Nyt taitaa olla parasta katsoa 2-3 vuotta minkälaisia hybridiratkaisuja markkinoille tulee.
>> Tässä yksi <<
>> Tässä toinen <<
>> Tässä kolmas <<
VW Jettasta pitäisi myös tulla ensi vuonna myyntiin hybridi, ainakin ison veden takana.
Vasta plug-in kiinnostaa millään tavalla.
Ok, kyllä nytkin jossain toisessa korissa Bemun tuplaturbo V8 hybridi olisi todella haluttava jostain syystä. Mutta jotenkin tuntuu hukatulta akulta sellainen jota ei voi kotona ladata ja käyttää ilman fossiilisia ne suurin osa matkoista (eli alle 20km).
Joudutaanko > litium < hylkäämään autojen akuissa?
Keräsin tähän linkkejä hybridiautojen videoihin joista suurin osa on animaatioita hybridin toiminnasta.
Hybridejä
Fordeja
Volvo V60
VW Touareg
Hyundai Sonata
BMW 1 ActiveE
Opel Ampera
Chevy Volt
Audi Q5
Citroen DS5
Peugeot 3008
Toyota Prius II
Honda
KIA Optima
Fisker Karman akku
Atkinson työkierron periaate
Volvo V60 D6, eli plug-in hybridi.
Hinta Ruotsissa 62 000 .
Todennäköisesti hinta Suomessa alkaa 7:llä.
Ensimmäiset autot tulevat Suomeen vuoden 2013 alussa.
Tuollaista listan viimeisessä videossa olevaa Atkinson-moottoria ei kyllä ole missään nykyään myytävässä autossa!
Olennaista onkin periaate toteutuksesta riippumatta.
Tuollaisella periaatteella toimivaa moottoria siis ei ole missään nykyään myytävässä autossa - ei edes Priuksessa.
Penteles:
Minulle kelpaisi kyllä nykyinenkin hybriditeknologia, sitä vaan ei ole vielä tarjolla kiinnostavissa automalleisssa. Todennäköisesti siis ainakin seuraava autonvaihto osuu vielä bensaturboon / dieseliin. Jollei nyt sitten tuo maakaasun tankkausverkko olennaisesti parane.
No Volvo V60 hybridi voisi olla kiinnostava, mutta hinta taitaa Ruotsin hintojen perusteella olla sellainen että jää minun osaltani kauppaan. Pärjään ilman nelivetoa ja huipputehoja.
LMJ:
>> Atkinson moottori <<
Onko esittää animaatiota Priusissa käytetystä moottorista?
Priusin polttomoottori on aivan perus 1,8 litran nelitahtimoottori. Ainut ero normaaliin on erilaiset venttiilien ajoitukset, joilla teho ja vääntö vähenevät normaalista, mutta kulutus vielä enemmän. Priusissa ei siis ole atkinson-moottori vaan työkierto muistuttaa hieman sitä, koska työtahti on pidennetty normaalista venttiilien ajoitusta muuttamalla.