eCorollan aeromodaus - Sähköautot - Nyt!

Kannattaa vilkaista pisaralla pisimmälle -pihistysajokilpailujen autokalustoa, jos haluaa käsityksen millainen on todella aerodynaaminen ajokki. Eli kori sikaarin muotoinen ja selvästi irti maasta. Mutta eipä niillä autoilla mökkireissuja ajeta…

Jos siihen corollaan etsii parannuksia niin sileä pohjalevy voisi olla hyvä ihan sen takia, että sileä on liukkaampi ilmassakin kuin röpelöinen normaali auton pohja. Ja maavaraa riittävästi, ettei pohjan alle tule sitä alipainetta. Nimittäin silloin tulee alipainetta myös auton perän taakse, ja sehän tietysti jarruttaa. Ilmanvastuksen kannalta on paras kun ilma pääsee virtaamaan mahdollisimman vähillä pyörteilyillä korin ohi ja veikkaan, että se toteutuu parhaiten kun myös korin alapuolella on väljä virtausreitti. Mutta älkää vaan kysykö, mikä on se oikea maavara ja kannattaako koko pohjalevyjen virittely loppupeleissä ollenkaan…

Corollan aeromodauksen suunnitteluun ja optimointiin olisi hyvät resurssit TKK:n sovelletun mekaniikan laitoksessa. Heillä olisi lentotekniikan labran tuulitunneli pienoismallikokeisiin, ja lisäksi aerodynamiikkaa voidaan optimoida simuloinneilla ainakin virtausmekaniikan labralla. Simulointi olisi ehkä tässä tapauksessa helpoin vaihtoehto. Aiheestahan voisi joku tehdä vaikka diplomityön mainituille laboratorioille tai koneenrakennustekniikan laitoksen ajoneuvotekniikan labralle.

Mielestäni olisi tärkeää ajaa ensimmäisillä autoilla sen verran että tiedettäisiin mikä kulutus sille tulee. Vasta sen jälkeen aletaan suunnittelemaan aeromodausta, sillä muuten ei tiedetä mikä hyöty mistäkin modauksesta tulee.

Kyllä modauksen hinta pitää tulla takaisin jotta se kannattaa.

Noista sivupeileistä sen verran että mielestäni Citroen on alkanut siirtää peilejä hieman taaksepäin, jotta peilit eivät sijaitsisi siinä kaikkein huonoimmassa paikassa jossa virtaus on suurimmillaan.

Miksiköhän autoissa vielä nykypäivänä yleensä käytetään sivupeilejä kun ne voitaisiin ihan koska vaan korvata kameralla ja monitorilla? Pienet kamerat vaan sopivaan kohtaan kummallekin puolelle autoa ja pienet monitorit kojelaudan nurkkiin lähelle sitä kohtaa mistä sivupeilejä on totuttu katselemaan ajaisi täysin saman asian.

Ennen kuin alatte nykyauton pohjalevyä hakkaamaan suorasi, lienee pari asiaa hyvä tietää. Sen pohjalevyn autotehtaalla taivuteltu ja pistehitsailtu hieman vahvempaa kohtaa pyöräripustuksille ja moottori/vaihdelaatikkoasentamiseen. Sen varmaan olettekin hoksanneet? Samalle pohjalevylle saattaa jopa eri merkit iskeä kaksiovista, kolmiovista, neliovista, viisiovista, viistoperää, sedania, farkkua, dieseliä, bensaa 8 eri mallista moottoria ja 6 erimallista laatikkoa jne… kiinni. Sitten siellä pohjalevyssä on hauskoja koloja, kuhmuja, saumauksia, särmäyksiä, laatikoita, uria ja kohoutumia. Se on oma salainen maailmansa! Niitä ovat tuhannet ingenjörapojat piirtäneet, suunnitelleet, venyttäneet, kiertäneet kolomerdeemuorosssa, punninneet ja toivoneet tuhat yötä ja päivää. (näinhän autotehtaan mainos väittää mainoksessa?) Niiden varassa makaa koko se kallis mineraalimöykky, johon istutte kauniin vaimonne ja pikku pilttienne kanssa matkalla pohjoiseen. Hakkaamalla sen aerodynaamisesti suoraksi jäisitte koko perhe pihaan, kun se pohjalevy antaisi periksi ja Corolla ei liikkuisi. Toisaalta jos iskette sinne uuden suoran pellin, niin lisäätte painoa, sen päällä olisi kurapaskaa 34 kiloa kuukauden kulutta. Katsastaja kyselisi, että mitäs sinne onkaan piiloon laitettu aken silmiltä ja kaikkea sellaista.

Jättäkää se pohjalevy sinne ja antakaa siellä mennä muutama mikrojoule hukkaan energiaa. Säästäkää painossa vaikka jättämällä karvanopat ja Wunrerit pois painosta!

Aulis Saarijärvi

Aulis

Onneksi suomen lainsäädäntö sanoo että auto pitää katsastaa kerran vuodessa, tällöin pohjalevy tulee poistaa, sillä katsastushenkilö ei omaa röntgen katsetta ja näkisi auton pohjan kunnon.

Ensin pitää tutkia ja sitten vasta tehdä päätöksiä. Jos hyötyä pohjalevystä on ja se auttaa jollekin ajomatkan pidentämiseen juuri riittävän paljon on se tyhmää jättää laittamatta.

Uskoisin että energiapihien ryhmä kasvaa ja sitten kilpaillaan siitä kenen auto pääsee vähemmällä energiamäärällä. Ihmiset kun hairahtuvat kukin uskomilleen aloilleen. Toiset fordeihin, toiset isoihin V8:hin ja sitten on yhtä hullut sähköautomiehet ja naiset. Kyllä meitä hulluja riittää joka kämmenelle.

Antti

Antti, panitko merkille, että yritän kieltää, tai ainakin neuvoa jättämään pohjalevy rauhaan? Enemmin kannattaisi miettiä mm. renkaan leveyttä. Viisi senttiä liian levä rengas koko ilmanvastuspinnaltaan kertaa neljä kappaletta on mahtava energiasyöppö. Lisäksi sitä turhaa kumimassaa kiihdytetään, lämmitetään ja jarrutetaan hulluuksissamme. Mitä hyötyä on henkilöautossa 215 cm leveistä rinkuloista? Ei kitkan kaavassa, eikä muissakaan fysiikan lakien perusasioissa vastausta löydy. Jos niistä olisi hyötyä, niin miksei edessä ja takana olisi vain yksi auton levyinen rengas, kuin tiejyrässä? Ilmanvastus ei ole mikään merkittävä seikka 80 km/h saakka henkilöautossa. Ratkaisevampaa on paino ja vierintävastus. Jälkimmäisessä tulee esille juuri rengasmateriaali ja -malli. Ensimmäisessä, mitä kaikkea tarpeetonta korin sisään onkaan ahdettu turvallisuuden ja myytävyyden nimissä? Kahden henkilön taloudessa tuskin on tarvetta viiden ihmisen autolle ja tavarankuljetuskapasiteetille. Yhden hengen talouksia on Suomessa 30 % kaikesta väestöstä! Tarvitaanko tilakaaroja, maastureita, tai kuuden hengen ihmeitä tähän populaatioon? Itellan hinnoilla vain on varaa siirtää pieni postisäkki telikuormurilla ympäri Helsinkiä.

Lukemalla näitä riemastuttavia aatelmia "ajoviimasta lisäenergiaa sähköautoon, tukkimalla ilmanottoaukot sähköauto kulkee 200 km/ ja kerätään positiiviset ja negatiiviset ionit ilmanhankauksesta akkuun -avaukset" on joskus pakko kirjoittaa ja pyytää nostaa kaasujalkaa hieman. Luultavasti 90% on kirjoitettu huvitus huulessa ja aikomuksena vain imuroida todellisesti pöhköt-Pellet jatkamaan atominsärkemistä, tai painottomuuden kumoamista kirjoituksissa.

Aulis Saarijärvi

Leveämpi rengas ei taitu alle kaarteessa, ja sillä on paremmat adheesio-ominaisuudet.

Jos pelkän klassisen kitkateorian mukaan mennään, niin paras rengas olisi polkupyörän rengas, mutta sitten kun sellainen lähtee luistamaan niin se onkin täysin hallitsematon.

Siis JOS ajetaan LIIKENNESÄÄNTÖJEN mukaan niin henkilöautossa ei ole mitään tarvetta käyttää yli 175mm leveitä renkaita. Oikeasti EU voisi lainsäädännöllä rajoittaa autojen maksimihuippunopeudeksi vaikka 140 tai 160 km/h. Jo pelkästään tällä toimenpiteellä nykyautojen päästöt pienenisivät huomattavasti, koska yhteenkään henkilöautoon ei tarvitsisi asentaa yli 1.6 litraista moottoria.

Mutta kun siinä munanjatkeessa pitää toisilla olla 50-100% enemmän voimaa kuin on tarve.

Arvaan, että ei pitäisi vastata, mutta……
Piti oikein tarkistaa sivistyssana, kun epäilin ensi silmäyksestä:

"Adheesio: Lääketieteessä adheesio tarkoittaa kiinikettä. Adheesio kahden eri aineen välinen vetovoima. Koheesio on vastaavasti saman aineen sisäinen vetovoima. Adheesio esimerkiksi veden ja lasin välillä aiheuttaa kapillaari-ilmiön, jossa vedenpinta nousee lasin pintaa ylöspäin. Pinta nousee niin ylös että veden ja lasin välinen adheesio on yhtä suuri kuin veden sisäinen koheesio. Adheesio on tärkeää erityisesti maaleissa ja liimoissa. Materiaalit täytyy valita siten että maalin ja maalattavan pinnan välinen adheesio on mahdollisimman suuri."

Saattaa olla että adheesiota tarvitaan renkaassa ja siihen mieletön leveys. Se vie mukavasti energiaa repiessään sitä adheesiota irti tiestä. Se lienee kaupunkilegenda ja rengaskauppiaan alastoman likankuvan kanssa kehuma "tätä se haluaa". Ainutkaan rengas ei ole minulla kaatunut auton alle, jos niissä on ollut oikea paine ilmaa. Aloitin ajelemaan 70-luvun alussa Ford Anglialla ja välillä oli 7 akselista yhdistelmääkin alla. Välissä sitten on ollut valtion ministeriautoa ja kirjabussia, jossa sisällä lähes 10 000 myyntikirjaa.

Nykyiset kaasu/nestejouset (olen nyt Citikka-mies) olisivat hyvillään vain kovista ja kapeista renkaista. Nekin saisivat työtä. Leveä ja matalaprofiilinen rengas on huonoin valinta Suomen teille, jotka ovat täynnä uria, paikkauskohoomia, vesikuoppia ja asfaltin poikkimenosaumoja. Auto hakkaa, kun ei ole ilmarenkaan jousiominaisuutta. Vielä viisaimmat "madaltaa ja koventaa urheilulliseksi" jousituksen. Kivaa huutaa sisäkalut.

Aulis Saarijärvi

Tätä keskustelua ei taida enää saada asia-linjalle, mutta yritetään nyt kuitenkin:

Jotta renkaat toimivat ollenkaan täytyy niiden koko ja rakenne vastata kuormitusta. Kuormankantokykyä saadaan lisää kapeaankin renkaaseen kun laitetaan lisää vöitä ja nostetaan ilmanpainetta renkaassa. Tällä menetelmällä tosin lopputuloksena renkaan vierintävastus on suurempi kuin kevytrakenteisemmalla mutta leveämmällä renkaalla, mutta kapeaakin rengasta voidaan siis tarvittaessa käyttää. Kokonaismassaltaan vajaan 2000 kg:n henkilöautoon (jollainen eCorollakin on) soveltuvissa renkaissa pienin vierintävastus löytyy kokojen 195/65-15, 205/55-16 tienoilta.

Toinen harkinnanarvoinen seikka on auton hallittu käytös ääritilanteissa, kuten hätäjarrutus ja väistö. Käyttämällä leveitä renkaita, verrattuna maltilliseen kokoon, saadaan jarrutusmatkaa hieman lyhennettyä sekä kohotettua nopeutta jolla hallittu väistö on vielä mahdollinen. Toisaalta mikäli käytetään huomattavan kapeita renkaita jarrutusmatkat alkavat venyä yli sen mitä nykyään voi pitää kohtuullisena ja nopeasta väistöstä seuraa hankalasti hallittavia puolelta-toiselle heilahteluja renkaan ominaisuuksien loppuessa kuomituksen alla kesken. Tässäkin suhteessa on siis suositeltavaa käyttää maltillista rengaskokoa, esim. kuten yllä mainitsemani.

Eipä meistä kukaan ole NIIN etevä kuski jotta voisi varmuudella sanoa ettei koskaan joudu noihin ääritilanteisiin. Toisaalta maltillisella rengastuksella ei tarvitse paljoa tinkiä auton hallittavuudesta, mutta saavuttaa säästöjä energiankulutuksessa ja hankintahinnassa. Kapeisiin renkaisiin ei turvallisuussyistä ole mielestäni enää paluuta.

Elektroni sanoi:

Corollan aeromodauksen suunnitteluun ja optimointiin olisi hyvät resurssit TKK:n sovelletun mekaniikan laitoksessa.

Olisiko sinulla kontaktit tuonne kunnossa? Pistä tiedustelu liikkeelle!

EvforMe sanoi:

Mielestäni olisi tärkeää ajaa ensimmäisillä autoilla sen verran että tiedettäisiin mikä kulutus sille tulee. Vasta sen jälkeen aletaan suunnittelemaan aeromodausta, sillä muuten ei tiedetä mikä hyöty mistäkin modauksesta tulee. Kyllä modauksen hinta pitää tulla takaisin jotta se kannattaa.

Tottakai aina kannattaa maistaa ensin vaniljana, ennen kuin maustaa suklaalla. ;-) Tosin aikataulu eCorollan aeromodien osalta kiristyy koko ajan, mitä kauemmin proton saaminen liikenteeseen kestää. Eli kannattaako jäädä sitä odottamaan, ennen kuin tekee mitään modien osalta? Kyllä minusta nuo sportti-peilit voisi jo laittaa tilaukseen (hei haloo 67$?!?), samoin kasa aerotabseja (onko 220$ paljon/liikaa?) joilla voisi kokeilla saisiko taka-aladiffuusorin toteutetuksi (ks. kuva).

Aulis sanoi:

Toisaalta jos iskette sinne uuden suoran pellin, niin lisäätte painoa, sen päällä olisi kurapaskaa 34 kiloa kuukauden kulutta. Katsastaja kyselisi, että mitäs sinne onkaan piiloon laitettu aken silmiltä ja kaikkea sellaista.

Elikkä katsastusmiehen vuoksi pohjalevyt tulisi olla helpohkosti poistettavissa? Keräisikö tällainen poistettava levy kuraa?

Ja tuota levyä voisi sitten hieman muotoilla, esim. näin (huomaa sarjamurhaaja-jeesusteippi):

EVforMe sanoi:

Uskoisin että energiapihien ryhmä kasvaa ja sitten kilpaillaan siitä kenen auto pääsee vähemmällä energiamäärällä.

Itse ajattelisin tätä aeromodaus-aspektia hieman isommin, en harrastelija-ilmiönä. Sen edut ovat merkittävät erityisesti siellä missä sähköauton kenkä puristaa: pitkillä matkoilla ja moottoritienopeuksilla. Sitten on ne sähköautot, jotka on tarkoitettu tyystin City-menijöiksi. Mutta ne ovat paria kokoluokkaa eCorollaa kompaktimpia. Hyvä mittatikku on, jos vertaa paljonko pitää lyödä lisää akkua (hinta) vrt. aeromodia (hinta), jotta päästään esim. 1 km pidemmälle 120 km/h moottoritiekeskinopeudella.

BTW, täältä löytyy lisää virikettä aeromodeista (tried and true): http://ecomodder.com/forum/showthread.php/list-aero-mods-you-can-do-your-vehicle-83.html

Pari asiaa Jari W;lle. Kitkan kaavassa ei pinta-ala ole missään muodossa ratkaiseva. Liikkuvan auton pitäisi neljän renkaansa kanssa muodostaa lepokitkapisteet (sitä ne eivät ole, koska kumi puristuu ja ilma ja nesteet liikkuvat alta/lamelleista pois).

Miten perustelet että kapeassa renkaassa, jossa korkeampi paine olisi enenmmän vierintävastusta? Mihin se perustuu? Mistä kaavasta laskit Corollalle 175 senttiset renkaat parhaaksi?

Kitkakerroin on kappaleen liikkeelle saattamiseen tarvittavan voiman F ja kappaleen painon pintaa vastaan kohtisuoran komponentin N suhde:

mu = frac{F}{N}

Kitkavoima lasketaan kitkakertoimen ja kappaleen pintaa vastaan kohtisuoran tukivoiman eli normaalivoiman tulona:

Fphi_k = mu_k cdot F_n = - mbox{ kitkakerroin } cdot mbox{ kappaleen massa } cdot g cdot cos alpha

Aulis Saarijärvi

Kolme käytännön huomiota. (sori aeromodaajat)

1. Kun katsoo autotehtaiden "eko" malleja, esim volkkarin bluemotion ja foordin "mikäsenytolikaan" malleja, niin niissä on kaikissa kapeammat renkaat kuin vakiomallissa. Ei liene sattumaa. Sama kapeus kärjistettynä pisaralla pisimmälle kisa-autoissa.

2. Saksassa testattiin (Auto Motor und Sport) moottoriradalla GTI Golfilla eri renkaiden vaikutusta kierrosaikoihin. 185 millisten renkaiden jälkeen kierrosajat eivät enää juurikaan parantuneet tässä teholuokassa. Renkaat eivät sortuneet alle ja hallittavuus säilyi. Eli todella leveillä renkaista on hyötyä vain jos autossa riittää raakasti tehoa pidon hyödyntämiseen ja alusta on viritetty kaarreajoon.

3. Leveä rengas on etenkin kuluneena alttiimpi vesiliirrolle ja kalliina varusteena ne usein käytetään silestoneiksi.

Mutupedia kertoo... Tuosta linkin takaa löytyy kohta "Factors that contribute" Siinä on selitetty (lähdekritiikki muistaen) tekijöitä jotka vaikuttavat vierintävastukseen. Pitää muistaa kuitenkin, että ilmanvastus on myös merkittävä tekijä joten pitänee löytää kompromissi ilmanvastuksen ja vierintävastuksen sekä ajo-ominaisuuksien kanssa.

Tuossa vielä yksi mutupedian lähteenä olleista linkeistä

Kerää. Tuosta rekisterin alapuolella olevasta aukosta lentää kaikki edellä ajavan/vastaantulijan nostama moska tuonne muovin päälle.

Onko syytä miksei aukkoa voisi peittää? Ymmärsin, että muutenkin maskista voisi peittää reiät, kun sähkömoottori ei tarvitse jäähdytystä. Ainoastaan tuulettimen tarvitsisi saada jostakin raikasta ilmaa.

BTW Panamerassa on samanlainen etuaukko, jonka keräämä ilma & moska purkautuu vasta etupyörien jälkeen parista pienestä aukosta. Suunnitteluvirhe?

Sivuhuomiona, että minulla ei ole mitään sähköauton rengaskeskustelua vastaan. Avaisitko erillisen keskustelun niin voisin heittää sinne pari ajatusta?

Renkaiden leveydestä puheen olleen, kukaan ei ole tainnut vielä tuoda esiin sitä, että painavamman pyörän kiihdyttäminen vaatii enemmän energiaa kuin kevyemmän ja siinä on myös yksi syy miksi tarpeettoman leveä rengas lisää polttoaineen kulutusta. Voisi kyllä kuvitella, että Regen jarruilla tuosta energiasta varmaan saadaan osa talteen, mutta osa menee taatusti myös hukkaan.

Aiemmin mainittiin aika karkeasti yleistäen, että aerodynamiikka alkaa vaikuttamaan vasta 80km/h nopeuksissa (tai jotain tähän suuntaan), mutta ainakin smart ForTwo on hyvä esimerkki siitä, että vaikutus alkaa jo paljon aiemmin jos kokonaisilmanvastuksen suhde vierintävastukseen (=pääasiassa auton paino) on suuri. Joka tapauksessa on kohtalaisen yksinkertaista matematiikkaa, että mitä parempi auto on aerodynaamisesti sitä suurempi nopeus vaaditaan että ilmanvastus nousee vierintävastusta suuremmaksi ja mitä suuremmaksi tämä rajanopeus saadaan aerodynaamisin keinoin niin aina parempi. Ja saman voi sanoa toisinkin, eli mitä parempi aerodynamiikka autossa on sitä vähemmän akkuja tarvitaan, mikä taas vähentää vierintävastusta, tai siten samalla akkumäärällä pääsee pidemmälle.