Bugün yollardaki otomobillerin çoğunu iki çok farklı makine hareket ettiriyor. Biri metal silindirlerin içinde sıvı yakıt yakıyor; diğeri mıknatısları döndürmek için elektrik kullanıyor. Kaportanın altında neler olduğunu anlamak, bu araçların neden bu kadar farklı hissettirdiğini, ses çıkardığını ve bakım gerektirdiğini açıklıyor.
İçten yanmalı bir motor nasıl çalışır
ABD Enerji Bakanlığı'na göre, içten yanmalı bir motor (ICE) sabit bir silindir ve hareketli bir pistondan oluşur. Yakıt silindirin içinde yanar ve genişleyen gazlar pistonu iter; bu da krank milini döndürür ve sonunda aracın tekerleklerini tahrik eder.
Enerji Bakanlığı'nın açıkladığına göre, çoğu ICE aracı dört zamanlı bir döngüyle çalışır: emme, sıkıştırma, yanma/güç ve egzoz. Emme sırasında, hava ve yakıtı içeri çekmek için bir emme supabı açılırken piston aşağı hareket eder. Sıkıştırma sırasında, supap kapanır ve piston yukarı hareket ederek hava-yakıt karışımını sıkıştırır. Güç zamanında, sıkıştırılmış karışım tutuşur — pistonu tekrar aşağı iter — ve egzoz zamanında, harcanmış gazları dışarı atmak için ikinci bir supap açılırken piston tekrar yükselir.
Enerji Bakanlığı iki ana motor tasarımı ayırt ediyor: bir bujinin yakıt-hava karışımını ateşlediği kıvılcım ateşlemeli benzinli motorlar ve yakıtın sıcak, yüksek derecede sıkıştırılmış havada kendiliğinden tutuştuğu sıkıştırma ateşlemeli dizel motorlar. ICE'ler ayrıca doğal gaz, propan, biyodizel veya etanol gibi alternatif yakıtlarla da çalışabilir ve hibrit veya şarj edilebilir hibrit sistemlerde elektrikli bileşenlerle birleştirilebilir.
Elektrikli bir otomobil motoru nasıl çalışır
ABD hükümetinin fueleconomy.gov sitesine ve Enerji Bakanlığı'nın Alternatif Yakıtlar Veri Merkezi'ne (AFDC) göre, tamamen elektrikli araçlar motoru, şarj edilebilir bir batarya paketiyle güçlendirilen bir veya daha fazla elektrikli tahrik motoruyla değiştirir. AFDC temel bileşenleri sıralıyor: enerji depolayan bir tahrik bataryası, gelen AC elektriğini şarj için DC'ye dönüştüren bir şarj portu ve araç üstü şarj cihazı, aksesuarlar için voltajı düşüren bir DC/DC dönüştürücü, motor hızını ve torkunu yöneten bir güç elektroniği kontrolörü ve tekerlekleri (çoğu tasarımda bir şanzıman aracılığıyla) tahrik eden elektrikli tahrik motorunun kendisi.
AFDC'ye göre, tahrik bataryası tarafından güçlendirilen güç elektroniği kontrolörü, ne kadar elektrik enerjisinin elektrikli tahrik motoruna ulaştığını yönetir ve motorun hızını ve ürettiği torku kontrol eder. AFDC, bataryayı, motoru ve elektroniği uygun çalışma sıcaklığı aralığında tutan ayrı bir termal sistem bulunduğunu belirtiyor.
Rejeneratif frenleme: tersine çalışan motor
Geleneksel bir ICE aracında eşdeğeri olmayan bir özellik rejeneratif frenlemedir. Mazda'nın tüketici teknolojisi sayfalarının, Enerji Bakanlığı tahminlerine atıfla anlattığı gibi, sürücü gazdan ayağını çektiğinde, fren yaptığında veya yokuş aşağı süzüldüğünde, elektrikli motor rollerini tersine çevirir: tekerlekleri döndürmek için batarya gücü tüketmek yerine, dönen tekerlekler motoru döndürür ve motor artık bir jeneratör gibi davranarak elektriği bataryaya geri gönderir. Enerji Bakanlığı, Mazda'ya göre, bu sürecin şehir içi ve otoyol sürüşünün birleşiminde elektrikli araçlarda sürüş enerjisinin yaklaşık %22'sini geri kazandırdığını tahmin ediyor (hibritlerde bu oran %5-9). Mazda, rejeneratif frenlemenin acil durumlarda gereken durma kuvvetini sağlayamadığını, bu nedenle geleneksel sürtünmeli frenlerin yedek olarak yerinde kaldığını belirtiyor.
İki sistem verimlilikte neden farklıdır
Fueleconomy.gov, elektrikli araçların şebekeden çekilen elektrik enerjisinin %77'sinden fazlasını tekerleklerdeki güce dönüştürdüğünü, geleneksel benzinli araçların ise benzinde depolanan enerjinin yalnızca yaklaşık %12 ila %30'unu tekerleklerdeki güce dönüştürdüğünü belirtiyor — geri kalanı esas olarak ısı ve motor sürtünmesi yoluyla kaybediliyor. Fueleconomy.gov ayrıca EV bataryalarının ılıman iklimlerde 12 ila 15 yıl, sert iklimlerde 8 ila 12 yıl dayanabileceğini ve tam bir şarjın tipik olarak 3 ila 12 saat sürdüğünü, hızlı şarjın ise yaklaşık 30 dakikada %80 kapasiteye ulaştığını belirtiyor.
İçten yanmalı motor ile elektrikli motor: temel farklar| Özellik | İçten yanmalı motor | Elektrikli motor |
|---|
| Enerji kaynağı | Benzin, dizel veya alternatif sıvı/gaz yakıtlar | Bir batarya paketinde depolanan elektrik |
|---|
| Temel süreç | Dört zamanlı yanma döngüsü (emme, sıkıştırma, güç, egzoz) | Güç elektroniği kontrolörü, batarya akımını tahrik motoruna yönlendirir |
|---|
| Enerji-tekerlek verimliliği | Yaklaşık %12-%30 (fueleconomy.gov) | %77'den fazla (fueleconomy.gov) |
|---|
| Yakıt doldurma/şarj etme | Bir yakıt pompasında dakikalar | 3-12 saat tam şarj; %80'e ~30 dakikada hızlı şarj (fueleconomy.gov) |
|---|
| Frenleme enerjisi geri kazanımı | Uygulanamaz; enerji ısı olarak kaybedilir | Rejeneratif frenleme sürüş enerjisinin yaklaşık %22'sini geri kazandırır (DOE, Mazda aracılığıyla) |
|---|
Yaygın terimler açıklanıyor
- Krank mili: Enerji Bakanlığı'na göre, pistonun yukarı-aşağı hareketini dönme hareketine dönüştüren döner mil.
- Tahrik bataryası: AFDC'ye göre, elektrikli tahrik motoru için enerji depolayan şarj edilebilir batarya paketi.
- Güç elektroniği kontrolörü: AFDC'ye göre, bataryadan elektrik enerjisinin nasıl aktığını yöneten ve motorun hızını ve torkunu kontrol eden bileşen.
- Rejeneratif frenleme: Mazda'nın, Enerji Bakanlığı tahminlerine atıfla tanımladığı şekilde, yavaşlama sırasında elektrikli motoru jeneratör olarak kullanarak enerjiyi bataryaya geri gönderme.
