Daha küçük, daha bereketli bir motorun yanı sıra, günümüzün hibritleri yakıt verimliliğini artırmak için öteki bir çok numara kullanıyor . Bu numaralardan bazıları, her tür arabanın daha iyi kilometre yapmasına destek olacak ve bazıları ancak bir hibrit için geçerli. Bir galon benzinin her son milini sıkmak için hibrit bir araba şunları yapabilir:
- Enerjiyi geri kazanın ve aküde saklayın – Arabanızda fren pedalına her bastığınızda , arabadan enerji çekiyorsunuz. Bir araba ne kadar süratli giderse, haiz olduğu kinetik enerji o denli fazladır. Bir arabanın frenleri bu enerjiyi ortadan kaldırır ve sıcaklık şeklinde dağıtır. Hibrit bir araba bu enerjinin bir kısmını yakalayabilir ve daha sonra kullanmak suretiyle aküde depolayabilir. Bunu “rejeneratif frenleme” kullanarak yapar. Yani, arabayı durdurmak için ancak frenleri kullanmak yerine, hibriti çalıştıran elektrik motoru da arabayı yavaşlatabilir. Bu modda elektrik motoru bir üreteç rolü görüyor ve vasıta yavaşlarken aküleri şarj ediyor.
- Bazen motoru kapatın – Hibrit bir arabanın her vakit benzinli motora ihtiyacı yoktur zira alternatif bir güç deposu vardır – elektrik motoru ve piller. Yani hibrit araba bazen, örnek olarak vasıta kırmızı ışıkta durduğunda benzinli motoru kapatabilir.
- Sürtünmeyi azaltmak için gelişmiş aerodinamiği kullanın – Otobanda sürerken motorunuzun yapmış olduğu işin çoğu, arabayı havada itmek için harcanır. Bu qüç aerodinamik sürükleme olarak bilinir . Bu sürükleme kuvveti muhtelif şekillerde azaltılabilir. Kesin bir yol, arabanın ön alanını azaltmaktır. Büyük bir SUV’nin ufak bir spor otomobilden çok daha geniş bir alanı havada itmek zorunda bulunduğunu düşünün.Arabadan dışarı çıkan nesnelerin etrafındaki hastalıkları azaltmak ya da tamamiyle ortadan kaldırmak da aerodinamiği iyileştirmeye destek olabilir. Örneğin tekerlek yuvalarının üstündeki kapaklar hava akışını yumuşatır ve sürtünmeyi azaltır. Ve birtakım durumlarda aynaların yerini ufak kameralar alır.
- Düşük yuvarlanma dirençli lastikler kullanın – Çoğu arabadaki lastikler, yumuşak bir sürüş sağlamak, gürültüyü en aza indirmek ve muhtelif hava koşullarında iyi çekiş sağlamak için optimize edilmiştir. Ancak bereketlilik için seyrek optimize edilirler. Aslında, lastikler sürüş esnasında muazzam oranda sürtünmeye niçin olur. Hibrit otomobiller, geleneksel lastiklere göre hem daha sert hem de daha yüksek basınca şişirilmiş hususi lastikler kullanır. Sonuç olarak, düzgüsel lastiklerin sürtünmesinin aşağı yukarıya yarısına niçin olurlar.
- Hafif malzemeler kullanın – Bir arabanın toplam ağırlığını azaltmak, kilometreyi artırmanın basit yollarından biridir. Daha hafifçe bir araç, her hızlandığınızda ya da yokuş yukarıya çıktığınızda daha azca enerji kullanır. Ağırlığı azaltmak için karbon fiber gibi kompozit malzemeler ya da alüminyum ve magnezyum gibi hafifçe metaller kullanılabilir.
Piyasadaki hibrit arabaların tümü, bu bereketlilik hilelerinin bir kısmını ya da tamamını kullanır. Honda Insight ve Toyota Prius’un teknolojisine yakından bakacağız.
Bu arabaların her ikisi de değiştirilmiş paralel hibrit olsalar da, aslında karakter olarak olabildiğince farklılar. Honda Insight ve Toyota Prius’un her ikisi de bir benzinli motora, bir elektrik motoruna ve pillere sahiptir, fakat benzerliklerin bittiği yer burasıdır.
Honda İçgörüsü
2000 yılının başlarında ABD Birleşik Devletleri’nde tanıtılan Honda Insight, olası olan en iyi mesafeyi elde etmek için tasarlandı . Insight artık Honda serisinin bir parçası değil, fakat gene de bir hibrit otomobilin iyi mi çalışabileceğinin iyi bir örneği.
Honda, arabayı olabildiğince bereketli hale getirmek için kitaptaki her numarayı kullandı. Insight, küçük, yüksek verimliliğe haiz bir gaz motoruna sahip, küçük, hafif, iki koltuklu bir otomobildir. Insight, piyasadaki bütün hibrit arabalar içinde en iyi EPA kilometre değerlerine sahiptir.
Honda Insight , basitleştirilmiş bir paralel hibrittir . Volanın genelde gittiği yerde motora bağlı bir elektrik motoru vardır. Honda bu sistemi “Entegre Motor Yardımı” olarak adlandırıyor. Insight’ta ya geleneksel, beş vitesli bir manuel şanzıman ya da otomatik bir CVT (sürekli parametre şanzıman) bulunur.
Insight’taki elektrik motoru muhtelif şekillerde destek olur. Bu olabilir:
- Araba hızlanırken ya da yokuş tırmanırken ekstra güç sağlayan benzinli motora destek olun
- Frenleme esnasında enerjiyi yakalamak için bir miktar rejeneratif frenleme sağlayın
- Marş motoru ihtiyacını ortadan kaldırarak motoru çalıştırın
Ancak motor, araca kendi başına güç sağlayamaz; arabanın hareket etmesi için gaz motorunun çalışıyor olması gerekir.
Mümkün olan en iyi mesafeyi elde etmek için Honda, daha ilkin tartışılan bütün bereketlilik numaralarını kullandı. Ancak Insight, esas olarak üç alana dayanır:
- Ağırlığı azaltır – Zaten ufak bir araba olan Insight, ağırlığı daha da azaltmak için hafifçe bir alüminyum beden ve yapı kullanır. Arabayı hafifçe hale getirerek Honda, otomobillerimizden beklediğimiz performans seviyesini hâlâ koruyabilen daha küçük, daha hafifçe bir motor kullanabiliyor. Insight, en hafifçe Honda Civic’ten 500 pound (227 kg) daha hafifçe olan 1.900 pound’dan (862 kg) daha hafiftir.
- Küçük, bereketli bir motor kullanır – Aşağıda yayınlanan Insight’taki motor ancak 124 pound (56 kg) ağırlığındadır ve 5.700 dev/dak’da 67 beygir gücü üreten küçük, 1.0 litrelik, üç silindirlidir. Honda’nın VTEC sistemini ihtiva eder ve verimliliği en üst düzeye çıkarmak için yalın yanma teknolojisini kullanır. Insight, 60 mpg/şehir ve 66 mpg/otoyol EPA kilometre derecesine ulaşır. Ayrıca, ufak elektrik motorunun sağlamış olduğu ek güçle, bu sistem Insight’ı aşağı yukarıya 11 saniyede 0’dan 100 km/s hıza çıkarabiliyor.
- Elektrik motoru çalışırken Insight, 5.700 devirde 73 beygir güç üretiyor. Bunu ancak motor beygir kuvvetiyle karşılaştırırsanız, elektrik motorunun ancak 6 beygir gücü katmış olduğu görülüyor. Ancak elektrik motorunun reel etkinliği daha düşük motor hızlarında ortaya menfaat . Insight’taki elektrik motoru, 3.000 rpm’de 10 kilovat (yaklaşık 13 beygir gücü) olarak derecelendirilmiştir.Hikayeyi harbiden anlatan tepe tork sayılarıdır. Elektrik motoru olmadan Insight, 4.800 dev/dak’da 66 pound-feet’lik tepe torkuna ulaşıyor. Elektrik motoruyla 1.500 dev/dak’da 79 pound-feet yapıyor. Böylece motor, motorun daha zayıf olduğu hız aralığının alt ucuna gayet fazla tork ekler. Bu, Honda’nın çok ufak bir motora çok daha büyük bir motor hissi vermesini elde eden güzel bir uzlaşma.
- Gelişmiş aerodinamik kullanır – Honda Insight, klasik gözyaşı şekli kullanılarak tasarlanmıştır: Arabanın arkası önden daha dardır. (Gerçek gözyaşlarının aerodinamik olarak bu yolla davranmadığına dikkat edin – düşen su damlacıklarının aerodinamiği ile ilgili enteresan bir yazı için burayı tıklayın.) Arka tekerlekler, daha yumuşak bir biçim sağlamak için kısmen kaporta ile kaplanmıştır ve alt tarafın birtakım kısımları araba plastik panellerle kapatılmıştır. Bu hileler , onu piyasadaki en aerodinamik arabalardan biri yapan 0,25’lik bir sürtünme katsayısıyla sonuçlanır.
Insight, direksiyona geçtiğinizde aslında geleneksel bir otomobilden o denli da değişik değil. Hızlandığınızda, gaz motoru işin çoğunu yapar. Hızlı bir halde hızlanırsanız, elektrik motoru birazcık ekstra güç sağlamak için devreye giriyor.
Otobanda seyir halindeyken, benzin motoru bütün işi yapıyor. Frene basarak ya da gazı bırakarak yavaşladığınızda, elektrik motoru aküleri şarj etmek için birazcık elektrik üretmek suretiyle devreye giriyor. Insight’ı katiyen elektrik prizine takmanız gerekmez; motor, pili şarj etmek için gereksinim duyulan bütün gücü üretir.
Unutulmaması gereksinim duyulan enteresan bir şey, Insight’ta manuel şanzımanın motordan ve motordan debriyaj ile ayrılmasıdır . Bu, durmak için yavaşladığınızda debriyaja basmayı ya da aracı boşa almayı seven bir sürücüyseniz, rastgele bir rejeneratif frenleme yapamayacağınız anlamına gelir. Yavaşladığınızda enerjiyi geri kazanmak için arabanın viteste olması gerekir.
Şimdi Toyota Prius’un teknolojisine bir göz atalım. Prius, Insight’tan çok öteki türlü çalışır.
Toyota Prius
1997 yılının sonunda Japonya’da ortaya çıkan Toyota Prius, kentsel alanlardaki emisyonları azaltmak için tasarlandı. Bunu başarmak için Toyota, seri hibritin birtakım faydalarını ekleyen Toyota Hibrit Sistemi (THS) ismi verilen paralel bir hibrit transfer organı tasarladı. Prius, Kaliforniya’nın süper ultra düşük emisyonlu vasıta (SULEV) kalitesini karşılar. Beş benlik dört kapılı bir sedandır ve transfer organı, aracı ancak elektrik kuvvetiyle 15 mph (24 kph) hıza kadar hızlandırabilir. Bu, otoyol kilometresinden daha iyi kent kilometresine katkıda bulunur. Prius, 2004 Kuzey ABD Yılın Otomobiliydi.
Honda’nın aksine Toyota, emisyon ve kilometre hedeflerine ulaşmak için ilk ilkin transfer organlarına odaklandı. Prius 2,900 pound (1,315 kg) ağırlığında ve bir Toyota Corolla kadar çok iç alana ve bagaj alanına sahip. İşte bütün parçaların bir düzeni:
Prius, verimliliği optimize etmek ve emisyonları azaltmak için temel olarak iki özelliğe güvenir:
- Motoru ancak bereketli bir hız ve yükte çalışır – Emisyonları azaltmak için, Prius benzinli motoru çalıştırmadan ilkin aşağı yukarıya 15 mph (24 kph) hıza çıkabilir. Motor fakat vasıta muayyen bir hızı geçtikten sonra çalışır. Ve motor çalıştıktan sonra dar bir hız bandında çalışır.
- Eşsiz bir güç ayırma aleti kullanır – Benzinli motorlar, muayyen hız ve yük aralıklarında en bereketli şekilde çalışacak şekilde ayarlanabilir. Birazdan bahsedeceğimiz Prius’ta bulunan güç ayırma aleti , motorun genellikle en bereketli yük ve devir aralığında kalmasını sağlıyor.
Toyota, Prius’taki 1.5 litrelik motoru ancak 5.000 dev/dak en çok hızda çalışacak şekilde tasarladı ve burada 76 beygir güç üretiyor. Motorun en çok hızının düşük tutulması, verimliliği artıran daha hafifçe bileşenlerin kullanılmasına imkân tanır.
Prius’taki elektrik motoru, 1.200 ila 1.540 rpm içinde 67 beygir gücünde derecelendirilmiştir. 0’dan 1.200 dev/dak’ya kadar 295 pound-feet tork üretiyor, bu da arabayı benzinli motorun yardımı olmadan çalıştırmak için fazlasıyla yeterli.
Bir sonraki kısımda güç ayırma aleti ile ilgili daha çok malumat edineceğiz.
Güç Bölünmüş Cihaz
Güç ayırma cihazı Toyota Prius’un kalbidir. Bu, benzinli motoru, jeneratörü ve elektrik motorunu birbirine bağlayan akıllı bir dişli kutusudur. Arabanın paralel bir hibrit gibi çalışmasına izin verir – elektrik motoru otomobile kendi başına güç verebilir, gaz motoru otomobile kendi başına güç verebilir ya da arabayı beraber çalıştırabilirler. Güç ayırma aleti bunun yanı sıra otomobilin bir seri hibrit gibi çalışmasına da imkân tanıyor ; benzinli motor vasıta hızından bağımsız olarak çalışarak pilleri şarj edebiliyor ya da gerektiğinde tekerleklere güç sağlayabiliyor. Ayrıca sürekli parametre şanzıman ( CVT ) rolü görerek manuel veya otomatik şanzıman ihtiyacını ortadan kaldırır.. Son olarak, güç ayırma aleti jeneratörün motoru çalıştırmasına izin verdiği için arabanın marş motoruna ihtiyacı yoktur.
Güç ayırma aleti bir planet dişli takımıdır (altta). Elektrik motoru dişli takımının halka dişlisine bağlıdır. Aynı zamanda tekerlekleri hareket ettiren diferansiyele doğrudan bağlıdır . Yani elektrik motorunun ve çember dişlinin dönüş hızı ne olursa olsun arabanın hızını belirliyor.
Jeneratör dişli takımının güneş dişlisine, motor ise gezegen taşıyıcıya bağlıdır. Çember dişlinin hızı her üç bileşene de bağlıdır, bundan dolayı çıkış hızını denetlemek için hepsinin her vakit beraber çalışması gerekir.
Hızlandığınızda, başlarda bütün gücü elektrik motoru ve piller sağlar. Güç ayırma aletinin halka dişlisi elektrik motoruna bağlıdır, böylelikle motorla beraber dönmeye başlar. Motora bağlı olan gezegen taşıyıcı, motor çalışmadığı için hareketsizdir. Çevre dişlisi döndüğü için gezegenlerin de dönmesi gerekir, bu da güneş dişlisinin ve jeneratörün dönmesine niçin olur. Araba hızlanırken, üreteç motorun kapalı kalması için gereksinim duyduğu hızda döner. Bunların hepsini aşağıda görebilirsiniz:
Yaklaşık 40 mph’ye (64 kph) ulaştığınızda, benzinli motor çalışacaktır. Jeneratör bir anda hız değiştirerek gezegen taşıyıcının dönmesine ve motoru çalıştırmasına niçin olur. Motor çalıştıktan sonra, üreteç hızını elektrik motorunun çıkış hızına uyacak şekilde değiştirirken durağan(durgun) bir hıza geçer. Gerçekten çok süratli hızlanıyorsanız, motor akülerden ekstra güç çekecektir. Otoyol hızına ulaştığınızda, bütün elektrik jeneratörden gelecek şekilde araç, gaz ve elektrik gücü kombinasyonu altında hareket edecektir.
Insight gibi, Prius’un da hiç bir vakit tekrar şarj edilmesi gerekmez; yerleşik jeneratör, akülerde makul şarj seviyesini kendiliğinden korur.
Hem Honda hem de Toyota , hibrit bileşenlerinde uzun garantilere sahiptir. Insight, aküler dahil olmak suretiyle transfer organlarının bir çok için sekiz yıl/80.000 mil garantisine haizdir ve Prius, pil ve hibrit sistemler için sekiz yıl/100.000 mil garantisine sahiptir. Bu arabalardaki motorlar ve piller genelde aracın ömrü süresince rastgele bir bakım gerektirmez (ancak, güvence sona erdikten sonra pilleri değişiklik yapmak zorunda kalırsanız, büyük ihtimalle size birkaç bin dolara mal olacaktır). Motor, öteki rastgele bir arabadakinden daha çok bakım gerektirmez ve her iki hibridde de rejeneratif frenleme olduğundan, fren balataları bir çok arabadakinden birazcık daha uzun süre dayanabilir.
Hibrit güce ulaşmak, düz benzin gücü ya da düz elektrik gücü kullanmaktan mutlaka daha karmaşıktır. Bir sonraki kısımda hibrit teknolojisinin hem tüketiciler hem de araba üreticileri için niçin bu kadar istek edilir bulunduğunu inceleyeceğiz.
