Polttomoottorien hyötysuhteet jne.

bigbear

Well-known member
Liittynyt
10.1.2002
Viestit
1006
Sijainti
Sundsberg, Kirkkonummi
Minkälaisia hyötysuhteita OTTO,DIESEL ja WANKEL moottoreilla saavutetaan. Kokoluokan voisi rajata pariin litraan.

Miten hyötysuhde muuttuu erikierroksilla tai eri kuormituksella?

Saisiko hyötysuhdetta oleellisesti nostettua, jos moottori suunnitellaan tietylle nopeudelle ja teholle?
 

T.K

Sähkö-ukkeli
Liittynyt
28.9.2008
Viestit
3869
Sijainti
Nolla potenttiaalissa
Wankkelista sanon sen verran heti alkuunsa, että siitä saadaan paljon voimaa irti pienestä koneesta, mutta haittapuolina on suuri öljyn kulutus ja syö paljon benssiiniä ja männän tiivisteiden lyhyt ikä (ainakin vanoissa Wankkeleissa, uusista en tiedä).
Otto ja diisselmoottoreita en jaksa nyt ruveta vertaileen.
(jätän aiheen muille)
 

bigbear

Well-known member
Liittynyt
10.1.2002
Viestit
1006
Sijainti
Sundsberg, Kirkkonummi
Wankkelista sanon sen verran heti alkuunsa, että siitä saadaan paljon voimaa irti pienestä koneesta, mutta haittapuolina on suuri öljyn kulutus ja syö paljon benssiiniä ja männän tiivisteiden lyhyt ikä (ainakin vanoissa Wankkeleissa, uusista en tiedä).
Otto ja diisselmoottoreita en jaksa nyt ruveta vertaileen.
(jätän aiheen muille)
syy miksi tätä kyselen on seuraava.

Jos rakentaa hybridiauton, niin minkälainen voimalinja olisi paras yötysuhteeltaan?

Esim polttomoottori>sähkögeneraattori>akusto>sähkömoottori

Idea olisi siinä, että polttomoottori käy vain tarvittaessa ja siis lataa akkuja. Jos moottorin optimoi vakio kuormalle niin saisiko siitä niin paljon paremman hyötysuhteen, että kestää lataus ja purku häviöt.

Periaatteessa polttomoottorin ei tarvitse sen tehokkaampi kuin auto tarvitsee kulkeakseen 120-130km/h. Jos hetkellisesti halutaan suurempaa nopeutta niin sähkömoottorin voimallahan sitä saa ja kestoa saa akuilla. Polttomoottori siis ei ole kytkettynä mekaanisesti kuin generaattoriin.

Termit voi olla väärin.
 

Toni_V

Well-known member
Liittynyt
7.12.2004
Viestit
984
Nyt ei mistään tullut prosentteja niin viskaan näitä hatusta:

Hyötysuhteet optimitilanteessa:

bensa 25-30%
turbo bensa 30-35%
dieseli 30-35% ?
turbo diesel 35-40%

Optimitilanne on suurella kaasulla ja yleensä matalahkoilla kierroksilla. Jossain on käytetty dieselien yhteydessa hihavakiota että paras hyötysuhde saadaan parhaan väännön kohdalla. Usein alle puolien kierrosten (ja siten ~puolet tehosta).

Osakuorman hyötysuhde (tasakaasulla matka-ajoa) onkin jo bensakoneilla surkea, monesti alle 10%. Dieselivehkeillä sitten hiukkasen parempi. Osakuorman hyötysuhde on kyllä parantunut vuosien saatossa ja se on yleensä ollut yksi ensisijaisista kohteistakin.

Esim polttomoottori>sähkögeneraattori>akusto>sähkömoottori
Muuten ok paitsi tuo akusto, useimmat nykyään käytetyt akut hukkaavat aika paljon energiaa lataus-purkaus -syklissä.

Itse olen miettinyt seuraavanlaista hybridiä jo pohtinut miksei sellaista ole tehty:

Pikkuinen diesel+generaattori(optimi hyötysuhde olisi tuolla 10-20 hv tehossa)+pieni akusto+sähkömoottorit.

Ideana se että matka-ajossa diesel toimisi hyvällä hyötysuhteella akuston ohi. Eli diesel+generaattori+sähkömoottorit. Bensaa kuluisi siellä 1-2 l/100 km tasolla. Kiihdytettäessä sähköä otettaisiin akuista sekä osin dieselin tehoa nostamalla. Jarrutettaessa akkuja ladattaisiin ja kaupungissa dieselin tehoa pudotettaisiin ja sammutettaisiinkin osin.

Hyötynä akusto on pieni koska se vain turvaa kiihdytystilanteissa.

Toinen versio samasta perusideasta on ottaa dieseliin kiinni vauhtipyörä (mekaaninen kers). Sillä voitaisiin enemmän tasata kuormituisvaihteluita.

Kolmas versio olisi täysin mekaaninen ratkaisu jossa planeettapyörästön kautta siirrettäisiin tehoa dieseliltä vauhtipyörälle ja autoon.

Joka ratkaisussa voitaisiin päästä hyvään polttoainetalouteen.
Autoissa on tietysti aina laskelmissa mukana hyötysuhteiden lisäksi moottorin ja systeemien koko ja paino.
 

bigbear

Well-known member
Liittynyt
10.1.2002
Viestit
1006
Sijainti
Sundsberg, Kirkkonummi
Kuinka hyvä hyötysuhde diesel tai bensa moottorissa on täyskuormituksella ja optimaalisella teholla?

Entä kuinka hyviä ovat parhaiden latureiden hyötysuhteet?

Entä kuinka hyviä ovat parhaiden sähkömoottorien hyötysuhteet?

Onko polttomoottorin latauskäytöllä edes edelletyksiä?

Diesel generaattorien tehoja/kulutus tunnissa

7,5kw/3,3l
9,4kw/3,5l
10,4kw/3,8l
12kw/4,2l

Eli jos 7,5kw riittää esim 100km/h niin kulutus olisi tuo 3,3l/100km
 
Viimeksi muokattu:

petrolhead

heh , petrolhead
Liittynyt
31.7.2004
Viestit
582
Sijainti
Ahveniston ja Keimolan puolivälissä
Kuinka hyvä hyötysuhde diesel tai bensa moottorissa on täyskuormituksella ja optimaalisella teholla?

Entä kuinka hyviä ovat parhaiden latureiden hyötysuhteet?

Entä kuinka hyviä ovat parhaiden sähkömoottorien hyötysuhteet?

Onko polttomoottorin latauskäytöllä edes edelletyksiä?

Diesel generaattorien tehoja/kulutus tunnissa

7,5kw/3,3l
9,4kw/3,5l
10,4kw/3,8l
12kw/4,2l

Eli jos 7,5kw riittää esim 100km/h niin kulutus olisi tuo 3,3l/100km
Mulla on muistikuva että normisedanille 80km/h nopeus vaatii n 40 hevosvoimaa (tai sitä suuruusluokkaa)
 

Toni_V

Well-known member
Liittynyt
7.12.2004
Viestit
984
Mulla on muistikuva että normisedanille 80km/h nopeus vaatii n 40 hevosvoimaa (tai sitä suuruusluokkaa)
Ei ihan noin paljoa. Auton aerodynamiikasta ja vierintävastuksesta riippuu paljon. Jotkut koeautot ovat ajelleet 5 hv voimalla nopeampaakin. Käytännössä normiauton voisi veikata syövän 5-10 hv noissa vauhdeissa.

Asiaa voi miettiä vaikka niin että vanha 1.3 laatikkokorolla kulkee tuon aika kevyellä kaasulla ja isolla vaihteella. Tehoa renkaisiin asti ko auto saanee jonkun 40-50 hv täyskaasulla huudattamalla ja sillä nopeutta jonkun 150 paikkeilla.

Joillekin dieseleille tarjotaan parhaimmillaan n. 200g/kWh polttoaineen kulutusta (hyötysuhde tällöin n. 38%). Tämä tarkoittaisi:

5 hv 0.9 l/h
10 hv 1.9 l/h

Voimansiirtoon tietysti hukattaisiin tehoa ja noin matalat tehontarpeet vaativat jo pientä vierintävastusta ja ilmanvastuskerrointa.
 

bigbear

Well-known member
Liittynyt
10.1.2002
Viestit
1006
Sijainti
Sundsberg, Kirkkonummi
Ei ihan noin paljoa. Auton aerodynamiikasta ja vierintävastuksesta riippuu paljon. Jotkut koeautot ovat ajelleet 5 hv voimalla nopeampaakin. Käytännössä normiauton voisi veikata syövän 5-10 hv noissa vauhdeissa.

Asiaa voi miettiä vaikka niin että vanha 1.3 laatikkokorolla kulkee tuon aika kevyellä kaasulla ja isolla vaihteella. Tehoa renkaisiin asti ko auto saanee jonkun 40-50 hv täyskaasulla huudattamalla ja sillä nopeutta jonkun 150 paikkeilla.

Joillekin dieseleille tarjotaan parhaimmillaan n. 200g/kWh polttoaineen kulutusta (hyötysuhde tällöin n. 38%). Tämä tarkoittaisi:

5 hv 0.9 l/h
10 hv 1.9 l/h

Voimansiirtoon tietysti hukattaisiin tehoa ja noin matalat tehontarpeet vaativat jo pientä vierintävastusta ja ilmanvastuskerrointa.

Miten lasketaan ilmasvastuksen aiheuttama voima ja sitä kautta moottorilta vaadittava teho jne. ?
 

bigbear

Well-known member
Liittynyt
10.1.2002
Viestit
1006
Sijainti
Sundsberg, Kirkkonummi

Tuon kaavan avulla sain avustettuna laskettua autolle, jonka ilmanvastuskerroin on 0,27 ja pinta-ala 2,12m^2 sekä nopeus 100km/h

kulutukseksi tunnissa 0,6 dieseliä

Jos moottorin hyötysuhde olisi 40% niin kulutus olisi 1,6litraa sadalla..

Tuo siis 7,5kw teholla, joka tarvitaan passatin ilmanvastuksen voittamiseksi satasen vauhdissa
 
Viimeksi muokattu:

Joppe_001

Well-known member
Liittynyt
1.11.2003
Viestit
3764
Sijainti
Tois pual jokkee
Korjatkaa jos oon väärässä, mut tietääkseni ahtaminen ei paranna bensakoneen termistä hyötysuhdetta. 150 hevosvoimaa vaatii periaatteessa saman verran bensaa, tuli se sitten puolitoistalitraisesta ahdetusta tai ahtamattomasta V8:sta. Sen sijaan eroja tulee osakaasulla ajettaessa jolloin pieni kone ei syö läheskään niin paljon kuin isompi. Tai ainakin näin olen asian ajatellut. Tähän ideaan vissiin perustuu volkkarin TSI:t, joissa turbolla pusketaan tehoa silloin kun sitä tarvitaan, mutta muuten körötellään samalla tavalla kuin muutkin 1.4-litraiset. Diesel on sitten asia erikseen ja siinä ahtaminen parantaa myös hyötysuhdetta.
 

Spam

Well-known member
Liittynyt
7.6.2003
Viestit
638
Pikainen lasku lähes yllä olevilla luvuilla (auto Passat?).


rho air 1,3 kg/m^3
v 100 27,78 m/s
A 2,12 m^2
Cv 0,3 Tuotantomalli, keskim.
rho fuel 840 kg/m^3


Fv 319,0 N
P 8860,6 W

LHV 43,5 MJ/kg

FC eta 100% 0,7333 kg/h
FC eta 100% 0,8730 l/h

eta engine 30 %
eta train 90 %
eta eng+train 0,27
FC eta eng+train 3,233 l/h

H7 110 W
Parkit 10 W
Takavalot 10 W
Sisävalot 10 W
Radio 50 W
Puhallin 10 W
Muut sähköt 20 W
Sähkö total 220 W

eta laturi 90 %
eta hihna 95 %
eta lataus 0,855
sähkö eta lataus 257,310 W
FC sähkö 0,025 l/h
FC sähkö eta eng 0,085 l/h

Tehostimet 0
Renkaat + tie 0
Ilmastointi 0
Muut toimilaitteet 0

TOTAL
FC total 3,3 l/h
FC total 3,3 l/100km


  • Moottorin ja voimasiirron hyötysuhteet kohdillaan, voi kyllä olla huonompiakin tuosta, sillä moottori ei välttämättä käy hirvittävän hyvällä hyötysuhteella, ja voimansiirrossa on aika monta hammaspyöräparia, laakeria ja viskoosia nestettä.
  • Sähköt (ajotietokoneet, ESC:t, valojen tehot) yhtään kohdallaan?
  • Renkaat ym. puuttuu, käytännössä mukana vain ilmanvastus ja sähkölaitteita, massalla ei siis vaikutusta - kokonaisajovastus puuttuu.
  • Aivan tasan tarkkaan 100km/h tasainen nopeus, täysin staattinen tilanne, ei tuulta, ei mäkiä, ei ajoneuvon kääntämistä, ei jousitusliikkeitä.
  • Periaatteessa yllämainittuja vastuksia (esim. vierintävastus) voidaan sisällyttää hyötysuhteisiin, jotka siis ovat vain kertoimia kulutukselle.
  • Kuskin vaikutus, esim. taloudellisuuskuskit vetää ihme lukuja ihan tavallisilla autoilla, mutta hekin huonontavat kulutusta verrattuna täysin staattiseen tilanteeseen, joka tietysti ei koskaan missään toteudu.
 

bigbear

Well-known member
Liittynyt
10.1.2002
Viestit
1006
Sijainti
Sundsberg, Kirkkonummi
Hyvää settiä!

Mikä mahtaa olla renkaiden vaikutus?

Nyt vaan keksimään miten moottorin ja vaihteiston hyötysuhdetta voisi parantaa vaikka tuplaten paremmaksi.
 

PuoliPöhkö

Well-known member
Liittynyt
3.1.2008
Viestit
31216
Sijainti
suom. "sijainti" toim.huom.
Mulle tulee kesäkuussa samalla koneella varustettu kulkuneuvo kuin tuon artikkelin Pösö.
Uskomattoman pienellä keskikulutuksella on pari reissunsa tehnyt kun huomioidaan, että kyseessä on vakioauto.

Ajattelin, että jos pääsen alle 4,5 ltr/100km keskikulutukseen on saavutus mainio. (pääosa (60-70%) ajosta päällystettyjä seututeitä, lisäksi hieman motaria (20%) ja kaupunkia(10-20%)).

 

McRäkä

Banned
Liittynyt
14.12.2001
Viestit
2070
Jos katsoo TM:n testejä niin kai tuon kulutuksen saavuttaakseen pitää ajaa maks 60km/h?
Auton ilmoitettu EU-kulutus maantiellä on 3,9l/100km, minkä uskoisin pitävän paikkaansa normaaliajossa hyvinkin tarkasti. Kun tohon ynnätään pitkät yhtäjaksoiset taipaleet (ei turhia kiihdytyksiä), turhat oheislaitteet pois päältä, Australian tasainen maasto ja maltillinen ajonopeus, niin eipä toi saavutus liene ihan mahdoton.
 

sooda

Alan Parsa
Liittynyt
25.1.2001
Viestit
5068
Sijainti
the real mid-west, Seinäjoki
Ykkösdokumentti: Tulevaisuuden auto?

YLE TV1 21.15 - 22.05
50-luvulla tehtiin autoja, jotka olivat nykyistä energiapihimpiä ja tuotannossa oli sähköautoja, mutta ne katosivat markkinoilta. Ratkaisu uudenlaiseen autoon voi löytyä myös harrastelija-autonrakentajilta. T: NPB, Alankomaat.
Haku yle.fi:stä


Katsoiko kukaan eilen? Siinähän muun muassa väitettiin että joku harrastaja oli muuttanut 1959 Opel Caravanin niin että se kulki 159 km litralla. Ei tosin todisteita eikä dokumentteja näytetty.

Mihin katosi 1990-luvulla esillä ollut australialaisinnovaatio uudesta kaksitahtimoottorista jossa oli mm. keraamisia osia? Siinähän hyötysuhteen piti olla huikea.

Miksi ei yhteiskunnan vaikuttajat puutu siihen että suuri, todella suuri osa pölttokennojen ja sähköautojen tärkeistä patenteista on suurilla ylikansallisilla öljy-yhtiöillä ja niiden kehitys on jäädytetty?
 

Toni_V

Well-known member
Liittynyt
7.12.2004
Viestit
984
Ykkösdokumentti: Tulevaisuuden auto?

YLE TV1 21.15 - 22.05
50-luvulla tehtiin autoja, jotka olivat nykyistä energiapihimpiä ja tuotannossa oli sähköautoja, mutta ne katosivat markkinoilta. Ratkaisu uudenlaiseen autoon voi löytyä myös harrastelija-autonrakentajilta. T: NPB, Alankomaat.
Haku yle.fi:stä


Katsoiko kukaan eilen? Siinähän muun muassa väitettiin että joku harrastaja oli muuttanut 1959 Opel Caravanin niin että se kulki 159 km litralla. Ei tosin todisteita eikä dokumentteja näytetty.

Mihin katosi 1990-luvulla esillä ollut australialaisinnovaatio uudesta kaksitahtimoottorista jossa oli mm. keraamisia osia? Siinähän hyötysuhteen piti olla huikea.

Miksi ei yhteiskunnan vaikuttajat puutu siihen että suuri, todella suuri osa pölttokennojen ja sähköautojen tärkeistä patenteista on suurilla ylikansallisilla öljy-yhtiöillä ja niiden kehitys on jäädytetty?
Joop, ihan ok dokkari, tosin vähän yksipuolinen. Hiukan outo tuo juttu opelista kun mitään valmista ei esitetty.

Yleisesti ottaen auton bensankulutusta on suht helppokin vähentää, laitetaan tarpeeksi pienitehoinen kone, kapeat renkaat ja pieni ilmanvastus. Nämä eivät vain satu yksiin nykyisten vaatimusten kanssa... Äärimmilleen vietynä pisaralla pisimmälle -kisassa päästään tuonne 0,03 l/100km kulutukseen 25 km/h keskinopeudella.
 

Mangelo

Well-known member
Liittynyt
19.4.2007
Viestit
24381
Auton ilmoitettu EU-kulutus maantiellä on 3,9l/100km, minkä uskoisin pitävän paikkaansa normaaliajossa hyvinkin tarkasti. Kun tohon ynnätään pitkät yhtäjaksoiset taipaleet (ei turhia kiihdytyksiä), turhat oheislaitteet pois päältä, Australian tasainen maasto ja maltillinen ajonopeus, niin eipä toi saavutus liene ihan mahdoton.
Uus VW Polo Bluemotion menee aika vähällä, yhdistetty kulutus 3.8L kiisseliä sadalla. Muutenkin näyttää enemmän autolta kuin viime sukupolven pullero.
 

bigbear

Well-known member
Liittynyt
10.1.2002
Viestit
1006
Sijainti
Sundsberg, Kirkkonummi
Vaikka hyötysuhteen tuplais, niin silti perusautot kuluttaisi noin 2-3l/100km. Onko tuo riittävä taso ja miten saisi tuplattua jo hyvän hyötysuhteen :)

Nyt ollaan mun mielestä jo kovallatasolla, jos kaupasta ostettava "perhe" auto pääsee alle 4litran sadalla. vaikka tuon puolittaisi niin vain 2 litraa lähtee pois. Ainoa mitä keksin on oikeasti erittäin kierrätettävä vety- tai sähköauto, joiden polttoaineet tuotetaan tuulella tai aurinkoenergialla tai jollain muulla yhtä ekologisella tavalla.

Kuinka paljon tarvitsen vuodessa energiaa jos autoni kuluttaa 6l/100km ja ajan noin 50 000km vuodessa? Polttoainetta kuluu siis 3000l on noin 27000kWh. Eli tarviset saman energiamäärän keräämiseksi 24m^2 100% hyötysuhteella toimivaa aurinkopaneelistoa. Eli käytännössä joku 100-150m^2 riittäisi :) Paljonkos tuollaiset maksaa?
 

sakuraba

Well-known member
Liittynyt
20.4.2003
Viestit
661
Kuvittele tilanne jos maailman kaikkien autojen kulutus puolitettaisiin, eikö olisi kova juttu? Vain 50%. Otetaan sulta palkasta pois vain 50%.
 
Ylös