Momentinmuuntimen toimintaperiaatteen ja hyötysuhteen tarkastelu

Abstract

Momentinmuunnin on olennainen osa automaattivaihteistolla varustettujen autojen voimansiirtoa. Se mahdollistaa moottorin pyörimisen myös silloin, kun ajoneuvo pysähtyy, ja vaimentaa moottorin aiheuttamia värähtelyitä. Momentinmuunnin mahdollistaa myös automaattivaihteisten autojen sulavat vaihteenvaihdot. Momentinmuuntimen perusrakenne koostuu pumpusta, turbiinista, staattorista ja painelevystä sekä momentinmuuntimen kuoresta, jonka sisällä edellä mainitut osat sijaitsevat. Momentinmuuntimen toiminta perustuu hydrodynaamiseen tehonsiirtoon, jossa moottorin tuottama mekaaninen pyörimisenergia muutetaan pumpun avulla nesteen virtausenergiaksi. Virtausenergia muutetaan takaisin mekaaniseksi energiaksi turbiinin avulla. Momentinmuuntimen suurin haaste on sen hyötysuhde, joka on perinteisessä momentinmuunninratkaisussa aina suoraa mekaanista kytkentää heikompi. Hyötysuhteeseen vaikuttavat monet tekijät kuten kitkahäviöt, kavitaatio sekä lapageometria. Näiden vaikutusten vähentämiseksi on kehitetty lukitusmekanismeja, jotka parantavat hyötysuhdetta luomalla suoran mekaanisen yhteyden moottorin ja vaihteiston välille. Tämän työn tavoitteena on esitellä momentinmuuntimien toimintaperiaate ja niiden hyötysuhteeseen vaikuttavat tekijät. Työ jakautuu kolmeen osaan. Ensimmäisessä osassa käydään lävitse työn rakenne sekä työn tutkimuskysymys. Tässä osassa sivutaan myös momentinmuuntimen kehityksen historiaa. Toisessa osassa esitellään momentinmuuntimen kehityksen historiaa ja yleisiä toimintaperiaatteita sekä rakennetta. Tässä osassa esitellään momentinmuuntimen komponentit sekä käydään läpi momentinmuuntokyvyn pohjalla olevia ilmiöitä. Kolmannessa osassa esitellään momentinmuuntimen toiminnassa vaikuttavia matemaattisia suureita ja yhtälöitä. Kolmannessa osassa käsitellään myös hyötysuhteeseen vaikuttavia tekijöitä ja pyritään löytämään vastaus työn tutkimuskysymykseen.