Miksei dieselin luontaista itsesytytystä ja palotapahtumaa avusteta ja hienosäädetä sytytystulpalla/sähköllä siten, että dieselin nakutusääni vaimenisi ja palaminen olisi täydellisempää? Kai tätä on testailtu viimeisen 129 vuoden aikana?
Kirjaudu kommentoidaksesi.
Tarkoitatko, että dieselin nakutus johtuu syttymisen väärästä ajoituksesta? Eikös bensiinimoottorin nakutus johdu ennenaikaisesta syttymisestä, sen estäminen dieselissä olisi aika haaste sähköisesti.
Polttomoottorin graalin malja olisi HCCI (Heterogeneous Charge, Compression Ignition) työkierto. Eli diesel täysin heterogeenisellä täytöllä, jossa ei ole yhtä syttymiskohtaa eikä etenevää palorintamaa. Tutkimus on edennyt päinvastoin bensamoottorinkin hyötysuhteen optimoimiseen dieselin työkierron periaatteita hyödyntäen mm. suoraruiskutuksen osalta. Vaikka optimiasetuksillaan moottori saataisiinkin toimimaan puristussytytteisenä, ajoneuvokäytön laaja säädettävyys vaatii kaikkea muuta säätöä siihen ympärille ja optimialueella ei voida pysyä koko aikaa.
Minun toiveeni olisi pieni ja kompakti vakiokierrosmoottoriksi optimoitu range extender, jota ei liitetä voimansiirtoon lainkaan vaan se käyttää pieniakkuisen sähköauton generaattoria. Sellainen moottori olisi helpompaa lukita käymään vain optimialueellaan. Näillä periaatteilla henkilöautoon ei tarvita yli 30 kW polttomoottoria missään järjellisissä olosuhteissa. Sähkötehoa voidaan tietenkin lisätä niin paljon kuin halutaan.
Selkein este näiden haaveiden tiellä on tämän päivän markkinatilanne, joka ei tue uusia investointeja polttomoottoritekniikkaan.
Ei vaan sitä että palotapahtuma käynnistyy vasta tietyssä puristuspaineessa itsestään, joka korkea, josta seuraa dieselmoottorin nakuttava ääni. Palotapahtuman voisi käynnistää väkisin kipinällä pienemmässä paineeessa jolloin nakuttava ääni vaimenee. Tätä varten dieselmoottori pitäisi virittää tieysti pienemmällä puristuspaineelle, että siinä ei itsesytystä edes tapahdu, vaan jää 0,5% sen alle.
Palotapahtuman etenemistä voisi lisäksi boostata "pitkällä kipinällä", jolloin päästöt vähenevät.
Siis teoriassa. En ole asiantuntija, tuli vaan mieleen tässä Titanicin kannella aurinkotuolissa istuskellessa.
Miksi pilata toimivaa dieseliä. Dieselmoottori ei ole nykyisin mitenkään äänekäs ja polttoaine palaa hyvinkin täydellisesti. Hyötysuhdekin on hyvä polttomoottoriksi. Monesta hyvästä asiasta jouduttaisiin luopumaan, jos dieseliä alettaisiin polttaa ottomoottorissa eli kipinäsytytyksellä. Hyvästä hyötysuhteesta voisi luopua ja siirtyä kuristamiseen. Dieselissähän ei ilmaa kuristeta, vaan säädetään polttoaineen määrää. Jotta jokin polttoaine saadaan syttymään kipinällä, täytyy seossuhde saada kohdalleen sytytyspisteessä eli ilmaylimäärästä pitää luopua. Mitään pitkiä kipinöitä ei ottomoottorissa anneta, siihen ei taida laitteet pystyä.
Paineen nousua ja syttymistä dieselissä voidaan säätää puristussuhteella, ahtopaineella, suihkutuksen määrällä ja ajoituksella moniosaiseksi. Mitähän lisäetua vielä kipinästä saataisiin.
Se Titanicin diesel savuttaa ihan muista syistä. Polttoaine on huonoa, suuttimet kuluneet, moottori odottaa huoltoa, sylinterit kuluneet ja männänrenkaat falskaavat, koneen kuorma on pieni, ahtimet likaiset, sylinterien tasa-painoa ei ole säädetty eikä muulla ole väliä kuin moottorin käynnissäpysymisellä, koneet valmistettu 1980-luvulla jne.
Tuollainen olisi varmasti ihan näppärä peli, mutta lisääntynyt kompleksisuus lisäisi myös huoltotarvetta.
Toinen huomioimisen arvoinen seikka on C-luku, eli akuston kokoon suhteellinen virran suuruus, jolla akustoa voidaan ladata tai purkaa. Kaikilla eri akkumalleilla on omat vaihteluvälinsä, jonka sisällä C-arvon täytyisi säilyä, jotta akusto ei vaurioidu. Litium-akkujenkin osalta nämä rajat tulevat jossain kohdin vastaan ja erityisen kylmä/kuuma ilma rajoittaa entisestään. Käytännössä tämä tarkoittaa siis sitä, että mitä pienempi akuston kapasiteetti, sitä hitaammin sitä voidaan käytännössä ladata tai purkaa.
Tällä hetkellä nopeimmin latautuvissa autoissa mennään (hetkellisesti) jonnekin 3C:n hujakoille, mutta esim 20-80% väli laskee jonnekin 1,5C:n tasolle. Purkuvirroissa huippuarvot ovat myös tuolla kolmosen hujakoilla, vaikka jopa kasiakin on nähty.
3C tarkoittaa käytännössä sitä, että tuollaista pikkuakkuista, esim 30 kWh akustoa voisi ladata korkeintaan 90 kW teholla (hetkellisesti, pidempi lataus n 45 kW keskiarvolla) ja siitä saataisiin ulos korkeintaan 90 kW. Ensimmäinen kuulostaa ihan siedettävältä, mutta jälkimmäinen tulisi aika monella hankinnan esteeksi, pl kauppakassit.
Minkälaisessa autossa, mlloin ja kuinka pitkään tuo 90 kW:n teho ei olisi riittävä? Moottoriradalla tuolla teholla voisi olla käyttöä, mutta normaalissa liikenteessä tuskin.
90 kW on noin 122 hv. Jos auton oma massa on nykyisten turvalaitteiden kanssa 1500 kg tai 1700 kg, ei kyse ole ihan raketista. Meillä on pihassa S40 1.8 jossa sattuu olemaan 125 hp kone. Siinä korissa kulkupuoli on ihan tyydyttävä, mutta tuskin olisi jos moottori olisi XC90 voimanlähde.
Selkein este tuollaiselle range extenderille on se, ettei riitä että polttomoottori toimii hyvällä hyötysuhteella vaan myös voimansiirron pitää toimia hyvällä hyötysuhteella.
Akuston kokona 30 kW tuntuu minun käyttötilanteeseeni hieman pienehköltä, mutta olen valmis neuvottelemaan sen suhteen.
Pointtini oli, ettei sen generaattoria pyörittävän mäntämoottorin tarvitse olla nykyisten plugarien tapaan 100 - 200 kW, vaan jo 30 kW riittää Limp-home moodiin noin 150 km/h nopeudella.
Polttomoottorin mukanaan tuoma huoltotarve on tietenkin todellinen, mutta sekin kevenee, koska vaihteistoa ja kaasuvivustoa ei generaattoria pyörittävässä vakiokierrosmoottorissa ole lainkaan.
Suurin este tällaisen tiellä on se, että sen aikaikkuna meni jo.
Mitenkäs tälläinen kehitelmä "range extenderdiksi"?
https://steemit.com/technology/@irrahul/toyota-new-engine-free-piston-engine-linear-generator
Se noissa esityksissä jää kylläkin epäselväksi, kuinka polttoaineilmaseos pumpataan sylinteriin kun kumpikin näyttää olevan kaksitahtinen. Toyotan kehitelmässä näyttää olevan tyypillisen 2t-koneen huuhtelukanavat ja männän toisessa päässä näyttäisi olevan pumppu mutta tuosta videosta ei kyllä tavallinen pulliainen saa selvää kuinka kaasunvaihto tapahtuu.
Vaikka polttomoottorin jälkeen onkin vaihteisto, sen ja sähkömoottorin antamaa tehoa on turha lähteä vertaamaan. Polttomoottorissa teho on huipputeho, sähkömoottorista teho saadaan ulos käytännössä kaikilla pyörimisnopeuksilla, jos vain saadaan syötettyä teho sähkönä moottoriin.
Tuota noin, sähkömoottorin momentti on vakio nollanopeudesta ns kentänheikennyspisteeseen. Tyypillisesti kentänheikennyspiste on siinä nopeudessa jossa moottoriin syötetään nimellisjännite. Nimellisteho saadaan tuossa samassa nopeudessa. Puolessa nopeudessa teho on puolet.
Juu, kyllä sekä sähkö- että polttomoottorin teho on suoraan riippuvainen kierrosnopeuden ja vääntömomentin tulosta.
Sähkömoottorin teho ilmoitetaan sähköottotehona, kai se niin on sähköautoissakin. Moottorin akseliteho määräytyy sitten kuormituksesta. Käsittääkseni sähköautoissa ei ole ihan tavallisia oikosulkumoottoreita, vaan niitä voidaan kuormittaa suurella momentilla heti paikallaanolosta lähtien ja moottori lähtee pyörimään. Jos ei lähde, moottorin voi vaikka sulattaa paikalleen sähkötehoa käyttämällä. Moottorin pitäisi kestää pyöriessään jatkuvan sähkötehonsa. Vertailu polttomoottoriin ei siis ole 1:1, polttiksessa ilmoitetaan standardin mukainen akseliteho.
Kokonaisuudessa pitää huomioida myös akut. Jos akuista saadaan 90 kW, siitä menee moottorille 85 kW ja mekaanista tehoa 80 kW häviöt huomioiden.
Sitä sinun pitää kysyä niiltä lukuisilta ihmisiltä, jotka valitsevat tuota tehokkaampia malleja, vaikka lussumpiakin olisi tarjolla.
Omasta puolestani voin sanoa, että minulla on kokemusta 105 hv farkusta ja sillä ajaminen oli piinaavaa, kun maantiellä ei uskaltanut oikein ohittaa selvästi hitaampiakaan ilman "lentokenttäsuoraa" ja kaupungissa kiihdytykset olivat tuskallisen hitaita. Toki joku tuollaisillakin ajaa ihan mielellään, mutta itse valitsen toisin.
Ainoana moottorina ja kaksimoottorisen nelivetoisen pääasiallisena ajomoottorina, yleensä takana, käytetäänkin kestomagneettimoottoria sen hieman paremman hyötysuhteen vuoksi. Nelivetoisen vetovoimasta ja suuremmasta tehon tarpeesta vastaamaan lisätään eteen induktiomoottori, jonka voi myös lepuuttaa pienemmällä häviöllä silloin kun sitä ei tarvita. Tämä ei ole ainutlaatuinen rakenne, mutta yleisesti käytetty ja helppo perustella.
Sitä en tiedä, miten ainoana ajomoottorina toimivan induktiomoottorin käynnistysvirta saadaan hallintaan? Toivottavasti joku osaa vääntää tämän rautalangan suoraksi?
Tehot ovat hyvinkin vertailukelpoisia kun ymmärretään tehokäyrien ero käyntinopeuden funktiona. Moottorien vääntömomentilla brassailu on sen sijaan aika tarpeetonta, koska välityssuhde kertoo momentin mutta ei tehoa. On aika yksi lysti onko roottorin akselilla tai kampiakselilla 300, 400 vai 600 Nm vääntömomentti, kun liikkeelle lähtiessä takapyöriin saadaan pyydettäessä 4000 - 5000 Nm. Vaihteiston puuttuessakin sama periaate koskee yleensä myös sähköautoa, koska sähkömoottori ei yleensä käytä pyöriä suoravedolla vaan alennusvaihteen kautta.
Akselimomentti on ratkaiseva, mutta ei siis moottorin pääakseliin vaan vetoakseliin vaikuttava.
Päinvastoin, BMW i3 ja Mitsubishi Outlanderin voimansiirto on YKSINKERTAISEMPI kuin perinteisemmissä plug-in hybrideissä, koska vaihteistoa ei tarvita lainkaan.
Näistä Outlander fuskaa sen verran, että generaattoria käyttävän polttomoottori voidaan kytkeä kiinni myös mekaaniseen voimalinjaan kiinteällä alennusvaihteella ilman vaihteistoa silloin kun mäntämoottori siihen pystyy, eli yli 70 km/h nopeudella. Tuo optimointi on tehty lisäpiirteenä ja sen seurauksena mäntämoottori on kaikkea muuta kuin talousoptimoitu vakiokierrosmoottori.
Tämä saattaa olla valmistajien mielenkiinnon latistajana, koska tällaisella rakenteella voi tehdä vain joidenkin tylsiksi kokemia Opel Amperoita, BMW iKolmosia ja Mitsubishi Outlandereita, mutta se ei pienen akun vuoksi sovellu räjähtävää suorituskykyä vaativiin malleihin? Toisaalta, tällaisen laitteen suorituskyvyn tiukin raja tulee akun tyhjennyttyä generaattorin tehosta, joka on tunnetuissa versioissa vieläkin alhaisempi.
BMW i3 on puhtaimmillaan tuota ihailemaani optimointia, kun generaattoria käyttää 2-sylinterinen 650 cc skootterin moottori ilman mekaanista kytkentää vetopyöriin. Jos joku saa tuosta pienestä papattajasta revityksi 90 kW, niin minä haluan sellaisen skootterin!!!
(Luonnollisesti BMW:n tai Aprilian megaskootterin kuorissa. Tuollaisia tehoja ei mihinkään pelti-Vespaan pidä ruuvata)
Tämä BMW on siis ideana sitä mitä tarkoitinkin, mutta sitäkin rajoittaa kaupallinen tarve käyttää suoraan valmiina tuotantolinjalta löytynyttä mäntämoottoria. Tuossa on siis mitoitus sitä mitä ajattelinkin, mutta mäntämoottori ei ole vakiokierrosmoottoriksi optimoitu eikä käy läheskään taloudellisimpien dieselaggregaattien jatkuvalla 40% hyötysuhteella tankista töpseliin (10 kW aggregaatti vie 2.5 litraa tunnissa).
30 kW on siitä hyvä mitoitusmalli, että 15 kW teho puskee autoa tuulen läpi 100 km/h nopeudella. Tehoreservin tuplaamalla 30 kW teholla joudutaan tyytymään "limp home" moodiin jolla voi ajaa moottoritien ohituskaistaa 120 km/h, vaikka kiihtyvyys onkin jo 200 D tasoa.
Mutta mitäpä näitä miettimään kun joudun itsekin myöntämään mielenkiinnon lopahtavan kuullessani että uudessa automallissa on mukana hybridi. Hybridin aikaikkuna meni jo kiinni.
Tuostakin kun vielä jättää kiertokanget ja kampiakselin pois ja vaihtaa pyörivän generaattorin lineaarigeneraattoriin kuten tuossa aiemmin kirjoitin, niin optimointi on viety taas askeleen pidemmälle. (Sähkön tekemiseenhän ei tarvitä pyörivää liikettä niin kuin renkaiden pyörittämiseen.)
Tarkoitatko induktiomoottorin käynnistysvirtaa kun se kytketään ns DOL eli direct on line? Silloin käynnistysvirta on iso koska moottorin nimellisnopeus on esim 50 Hz ja lähdetään nollasta.
Autossa moottoria ohjataan taajuudella eli moottoriin ei heti lähdössä syötetä 50 Hz tai taajuutta joka vastaa auton maksiminopeutta vaan lähdetään liikkeelle pienemmällä taajuudella jolloin virta on lähinnä staattorin magnetointi plus kuorman aiheuttama virta.
Nopeassa kiihdytyksessä taajuutta rampitetaan ylös nopeasti. En tiedä käytetäänkö autoissa induktiomoottorin akselilla pulssitakoa joilla säätöä saa tarkemmaksi. Kestomagneettimoottorin säätö on jopa tarkempi em järjestelyyn verrattuna ilman takoa.
Juu ja Putin on parempi kuin Stalin.
Vertaus oli siis puhtaasti sähköiseen voimalinjaan.
Älykkäällä toteutuksella (kohde naviin ja optimointi sen mukaan) rexi voisi pärähtää tulille jo ennen akuston tyhjentymistä, jolloin akusta saataisiin juissia pidempään. Ja siten tehoja.
Näin on.