Hybridiautoista - taas kerran.

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Nyt kun foorumilla lähiaikoina on suunniteltu vetykäyttöä yhteen sun toiseen ja jopa ikiliikkujia, niin olisikohan aika pohdiskella hybridiautoja.
Katsellaanpa asiaa niin, että mitä nykyisiä polttomoottoreita, jo olemassa olevissa autoissa, voisi hyödyntää.

Vaihteiston jatkeeksi polttomoottorin tilalle sähkömoottori.
Polttomoottori pyörittämään generaattoria.

Nythän siis tapahtuisi niin, että hävikit todellisuudessa kasvaisivat lisääntyneen painon ja liike-sähkö-liike muunnosten vuoksi. Tosin, koska polttomoottoria voitaisiin käyttää vakiokierroksilla, moottorinohjauksen optimointi auttaisi palamisprosessin hyötysuhteen parantamisessa. Lisäksi jarrutusenergian talteenotto moottorin avulla menee plussien puolelle.

Säästöä taas kertyisi siitä, että energiaa ei tarvitsisi hukata auton tyhjäkäyntiin liikennevaloissa tms.

Tähänastinen prosessi käsittääkseni pyörii lähellä nollahyötyä, kaupunkiajoa lukuunottamatta, mutta em. lisäksi polttomoottorin hukkalämmön muuttaminen sähköksi ja aurinkopaneeli konepellille voisivat pidemmällä tähtäimellä tuoda merkittäviä polttoainesäästöjä.

Keskustelua.

Kommentit (9)

Vierailija

Teema on täällä kaluttu jo luita myöten. Jokin tiivistelmä kun syntyisi, niin asian merkitys olisi hahmotettavissa jo hyvin. En itse usko nykyratkaisuihin.

Vierailija
Ertsu
Miten muutat polttomoottorin hukkalämpöä sähköksi ? Laittaisitko höyrykoneen pakosarjaan, vai ?



Näkisin strilingin kätevämpänä. Enkä nyt niin tarkkaan jokaista yksityiskohtaa miettinyt.

tietää
Teema on täällä kaluttu jo luita myöten. Jokin tiivistelmä kun syntyisi, niin asian merkitys olisi hahmotettavissa jo hyvin. En itse usko nykyratkaisuihin.



Oma lähtökohtani, siis miltä kantilta en muista keskustelua käytäneen, ketjussa onkin nykyisten autojen tekniikan hyödyntäminen vaikkapa harrastelijaprojektissa tai vaikka jokaisen osaavan tee se itse -miehen, joka tällaisia vaihtoehtoja haluaisi tutkiskella, puuhailtavaksi. Ei kaupalliset tai laajamittaiset energiansäästösovellukset.

Vierailija

Eiköhän nykyratkaisu ole nykytekniikalla aika hyvä...

Ymmärtääkseni hybrideissä käytetty E-CVT-voimansiirto siirtää ison osan voimasta mekaanisesti, jolloin hyötysuhde pysyy korkeampana kuin puhtaasti sähköisellä voimansiirrolla.

Akkujen paino, kapasiteetti ja käyttöikä taitavat olla niitä suurimpia ongelmakohtia joiden kanssa ala tällä hetkellä painiskelee.

Näkisin strilingin kätevämpänä. Enkä nyt niin tarkkaan jokaista yksityiskohtaa miettinyt.



Hybriditekniikan teho/paino-suhdetta tuskin kannattaa enää sotkea vielä toisella moottorilla.

Sen sijaan, jos hyötysuhdetta haluaa parantaa, niin heittää samantien koko ottomoottorin pihalle, ja stirlingiä tilalle. Stirlingillä voitaisiin hukkalämpöä hyödyntää vaikkapa melko yksinkertaisella lämmönvaihtimella, joka esilämmittäisi polttimen tarvitsemaa ilmaa.

Itseasiassa hieman epäilen että stirlingin käyttöä on ainakin mietitty Japanissa, luuloni perustelen sillä, että aikoinaan googlettaessa stirlingeistä kaikki haut tuntuivat johtavan Japaniin. Toisaalta stirling on jo onnistuttu sovittamaan autokäyttöön, NASA:n, amerikkalaisten autonvalmistajien ja muutaman muun toimesta ns. ASE-projektissa 70-luvulla (Automotive Stirling Engine). Eli kone toimii, mutta ASE-moottori ei ollut sellaisenaan täysin ongelmaton, suurimmaksi haitaksi moititaan sitä että käynnistys vie jotain 20 sekuntia, ja sittenkin teho riittää lähinnä kävelyvauhtiin. Hybriditekniikalla tämä ei ole läheskään samansuuruinen haitta kun liikkeellelähtö onnistuu sähköllä.

Mikäli epäilykseni osuvat oikeaan, niin Japanissa lähinnä odotellaan että hybriditekniikka halpenee tarpeeksi että siihen voisi lisätä kalliimman moottorin. Sinänsähän stirling ei ole mitenkään erityisen kallis tai vaikea tehdä, mutta tällä hetkellä niitä ei tehdä sarjatuotantona, vaan käytännössä kaikki mitä tehdään tehdään käsityönä rikkaiden purjeveneisiin tai eri maiden asevoimille sukellusveneisiin. Jos niitä tehtäisiin yhtä suurissa sarjoissa kuin ottomoottoreita, niin hintaero ei olisi ongelma.

Vierailija

Unterseeboot: Minkä toit esille ei oikeastaan ollut aiheeni, mutta nythän autojen ottomoottoreissa alhaiset hyötysuhteet tulevat osin siitäkin, että vaihtelevan kuormituksen vuoksi moottori on suunniteltu kompromissiksi. Sama toki koskee moottorin ohjaustakin ja jo pelkkä moottorinohjauksen optimointi tietylle kierrosluvulle ja tietylle kuormalle parantaisi hyötysuhdetta.

Kuitenkin, idea lähtökohtana oli se, että ostat vanhan Nissanin ja omaksi iloksesi rakentelet. Toki se ottomoottori siellä välissä tuntuu turhalta, mutta sillä kun on nopea vaste, niin akuston ei tarvitse olla yhtä suuri kuin hitaamman vasteen laitteilla.

Ja eikös ne jenkkien stirling-protot ihan maantienopeuksia kuitenkin kulkeneet? Ongelminahan muistaakseni oli vain kiihdytykset ja liikkeelle lähdöt.

Vierailija

Jostain pienestä nelivedosta sen saa kuten se Lexuskin on. Peräpäähän vain sähkömoottori sen gardaanin paikalle ja akkuja kyytiin. Sen simppelimpi ei hybridi ole. Akkuja voi peräkärryssäkin raijata.

PeterH
Seuraa 
Viestejä2875
Liittynyt20.9.2005
bdbdbd
aurinkopaneeli konepellille voisivat pidemmällä tähtäimellä tuoda merkittäviä polttoainesäästöjä.

Aurinkopaneelien tuotto on aika onnetonta. Puolen neliömetrin aurinkokenno tuottaa hyvällä auringolla noin 40W tehoa. Sillä palaa yksi hehkulamppu. Eli jos jätät auton vaikka tunniksi parkkiin aurinkoisella paikalla ja lataat sillä akkuja, ei sillä sähkömäärällä kovin pitkälle pötki.

Vierailija
PeterH
bdbdbd
aurinkopaneeli konepellille voisivat pidemmällä tähtäimellä tuoda merkittäviä polttoainesäästöjä.

Aurinkopaneelien tuotto on aika onnetonta. Puolen neliömetrin aurinkokenno tuottaa hyvällä auringolla noin 40W tehoa. Sillä palaa yksi hehkulamppu. Eli jos jätät auton vaikka tunniksi parkkiin aurinkoisella paikalla ja lataat sillä akkuja, ei sillä sähkömäärällä kovin pitkälle pötki.



Totta kyllä. Mutta kenno pitäisi akut varattuna ja pakkassäällä (kun aurinko paistaa) myös hereillä. Toisaalta, kennon idea oli toimia pienenä lisänä.

Vierailija
bdbdbd
Unterseeboot: Minkä toit esille ei oikeastaan ollut aiheeni, mutta nythän autojen ottomoottoreissa alhaiset hyötysuhteet tulevat osin siitäkin, että vaihtelevan kuormituksen vuoksi moottori on suunniteltu kompromissiksi. Sama toki koskee moottorin ohjaustakin ja jo pelkkä moottorinohjauksen optimointi tietylle kierrosluvulle ja tietylle kuormalle parantaisi hyötysuhdetta.

Kuitenkin, idea lähtökohtana oli se, että ostat vanhan Nissanin ja omaksi iloksesi rakentelet. Toki se ottomoottori siellä välissä tuntuu turhalta, mutta sillä kun on nopea vaste, niin akuston ei tarvitse olla yhtä suuri kuin hitaamman vasteen laitteilla.




Jos itse rakentelee, niin se mitä tekee riippuu tietenkin siitä miten paljon on valmis tekemään. Jos haluaa jotain äärimmäistä, ja taitoa ja välineitä riittää, niin sitten Stirling kone jollain E-CVT-tyylisellä portaattomalla voimansiirrolla varustettuna voisi olla aika hieno vehje, mutta todennäköisesti turhan iso projekti useimmille, toisaalta sekin on tietysti määrittely kysymys, vähän veikkaan että tavalliselle autoilijalle jo toisen laturin lisääminen saattaisi tuottaa hankaluuksia.

Tokihan hyötysuhdetta voisi yrittää kehittää vaikka sitten pakosarjan lämpöä hyödyntämällä, mutta mitenköhän mahtaa käydä, saisiko itse väkerretystä stirlingistä mitään mielekkäitä tehoja irti, vai katoaisiko sekin hyöty viilentyneen pakokaasun puskemiseen? Tietysti sitäkin ongelmaa voisi lievittää vaihtamalla perus pakosarjan johonkin vähän paremmin muotoiltuun, ja lämpöhäviöitähän voisi kuristaa muualta paketoimalla putkiston.

Toisaalta vähäkulutuksisen auton saattaisi saada aikaiseksi jo ihan sillä että vaihtaa moottorin pykälää pienempään, ja sitten virittelee sitä. Kevyempi kone hieman paremman kokoisilla ja paremmin muotoilluilla kanavilla saattaisi antaa saman tai paremman suorituskyvyn pienemmällä kulutuksella.

Moottorijarrutustakin voisi tehostaa latausjärjestelmää tuunaamalla... Jos esim. saisi jotenkin alivoltitettua laturin, niin sillä saisi vähän liikkumavaraa. Moottorijarrutuksen ajaksi pitäisi vaan saada latausjännite nostettua normaaliin. Esim. 13 voltin jännitteellä voi ihan hyvin ladata akkuja, vanhoilla mekaanisilla säätimillä 13 volttia ei tainnut olla edes mikään harvinainen latausjännite, nimittäin kun niiden tarkkuuksilla ei ole toivoakaan että voisi tähdätä voltin kymmenyksien tarkkuuteen, eikä 14,4 volttia kannata ylittää, sillä sen jälkeen alkaa vain kulua vettä. Sitten jos vielä vaihtaa laturin suurempaan, tai heittää samantien toisen rinnalle, niin alkaa tehoakin löytyä. Samalla tietysti vähän paremmat akut sisään, niin riittää kapasiteetti silläkin puolella.

Jos hyvin käy, niin tuolla tavalla saattaisi saada ihan mukavan siivun "jarrutusenergiasta" talteen, ja se palautuisi takaisin normaaliajossa laturin huilatessa. Lisäksi säästöjä tulisi muutenkin lisää kun pienemmällä jännitteellä kaikki toimii vähän pienemmällä teholla. Toisaalta pienempi teho tarkoittaa myös sitä että lamput ovat hieman himmeämmät.

Sähkömoottori nelivetoisen auton kardaanin tilalle on toki varmasti ihan hyvä vaihtoehto, jos vaan osaa rakentaa toimivat ohjauksetkin sille moottorille.

Ja eikös ne jenkkien stirling-protot ihan maantienopeuksia kuitenkin kulkeneet? Ongelminahan muistaakseni oli vain kiihdytykset ja liikkeelle lähdöt.



Ymmärtääkseni suorituskyky ei kärsinyt. Nopeisiin tehonmuutoksiin käytettiin ASE-moottoreissa paineensäätöä, eli työkaasua lisäämällä ja vähentämällä saadaan muutettua tehoa nopeasti, mutta ilmeisesti koneen hyötysuhde kärsii suhteessa enemmän kuin perinteiset polttomoottorit, mistä syystä ilmeisesti kaupunkiajossa kulutus jäänee samoihin lukemiin polttomoottorin kanssa. Toisaalta, tämä tarkoittaa ilmeisesti myös sitä, että stirling hyötyisi hybriditekniikasta polttomoottoria enemmän. Ja jokatapauksessa kulutuslukemiksi on saatu jotain 10...15% vähemmän kuin bensamoottoreilla.

Googletin hieman asiaa, ja löytyi mm. seuraavanlainen pätkä, siinä on osa John Deeren vastauksesta NASA:n lähettämään kyselyyn aiheesta. Eivät ilmeisesti olleet ihan samaa mieltä DOE:n kanssa kun siellä päätettiin lopettaa projektin rahoitus, ja siirtää päävastuu teollisuudelle.

It is apparent that Deere is exactly the type of innovator required to commercialize a totally
new engine like the Stirling engine. With this prospect in mind, Deere invested considerable resources from 1985 through 1989 in thoroughly investigating Stirling Engine technology and the manufacturing costs and techniques necessary to make it practical.

The results of this investigation were presented in testimony to Congress in 1988 and 1989 when we explained in detail what was needed to commercialize the engine. Namely to conduct a commercial based field test in the hands of potential buyers of a statistically significant number of prototype engines. We estimated a cost of $85 million for this project of which $20 million (25%) was necessary to be provided by the government.

Unfortunately, that support was not forthcoming. We dropped our project, the skilled, experienced team we assembled was disbanded, and the net result is that neither we, the engine developer, the Department of Energy, the Congress, the potential customers, or the engineering community have the foggiest idea whether the engine should have been commercialized or not.

What is known is that the taxpayer has paid $130 million for a currently useless technology-- useless not because of any inherent defect, but because the Department of Energy naively believed that the technology had been developed to the point where an engine manufacturer could make rational decisions to commit large scale resources to its commercial deployment.

Edward S. Wright
President
John Deere Technologies International, Inc.

Uusimmat

Suosituimmat