Omdat die onderwerp kompleks is, kom ons verduidelik eers die konsep van kompressieverhouding kortliks om te verstaan hoekom Nissan se VC-T veranderlike kompressie-enjin so buitengewoon is? Ek gaan dus probeer om dit te vereenvoudig, met die risiko om 'n mate van onakkuraatheid te pleeg – as dit gebeur, kan jy altyd deur ons Facebook gaan en vir ons 'n opmerking los.
Beoordeel wat?
Die kompressieverhouding is die hoeveelheid kere wat 'n gegewe volume binne-in die silinder saamgepers word. Praktiese voorbeeld: 'n 1,0 liter viersilinderenjin met 'n 10:1 verhouding het 250 cm³ silinders wat, by hul boonste dooie punt, die mengsel saamdruk tot 'n volume van net 25 cm³ – dit wil sê tot een tiende van sy volume ( 10:1). Die komplekse weergawe van die kompressieverhouding verduideliking kan hier gesien word.En hoekom is dit so belangrik?
Want hoe groter die kompressieverhouding van die enjin, hoe groter is sy doeltreffendheid. Hoe groter die kompressie van die enjin, hoe vinniger die uitsetting van die gasse as gevolg van die ontploffing en gevolglik hoe vinniger die afkoms van die suier en verbindingsstang, en dus vinniger die verplasing van die krukas - wat uiteindelik lei tot meer beweging wat na die voertuig oorgedra word. wiele. Dis hoekom sportmotors hoër kompressieverhoudings het – byvoorbeeld die Audi R8 se V10-enjin druk 12,7 keer sy volume saam.
So hoekom het alle motors nie hoë kompressieverhoudings nie?
Om twee redes: die eerste rede is dat die mengsel vooraf ontplof en die tweede rede is dat dit duur is om 'n enjin met 'n hoë kompressieverhouding te maak. Maar kom ons gaan eers na die eerste rede. Soos die kompressieverhouding toeneem, neem die temperatuur van die lug-brandstofmengsel binne die verbrandingskamer ook toe en hierdie toename in temperatuur kan tot ontsteking lei voordat die suier die boonste dooie punt bereik. Die naam van hierdie verskynsel is pre-ontploffing en dit is as gevolg van hierdie effek dat motorhandelsmerke gedwing word om enjins met konserwatiewe kompressieverhoudings te vervaardig, met ontstekings- en inspuitingskaarte wat ontwerp is om die enjin teen hierdie verskynsel te beskerm ten koste van maksimum doeltreffendheid.Aan die ander kant is die vervaardiging van enjins met hoë kompressieverhoudings ook duur (vir handelsmerke en dus vir kliënte ...). Want om voorontploffing in enjins met hoë kompressieverhoudings te vermy, moet handelsmerke hul wend tot edeler en meer weerstandbiedende materiale wat die hitte wat in die enjin gegenereer word meer doeltreffend afvoer.
Nissan vind (uiteindelik!) die oplossing
Oor die afgelope 25 jaar het verskeie handelsmerke onsuksesvol probeer om die beperkings van enjins tot op hierdie vlak te oorkom. Saab was een van die handelsmerke wat nader gekom het, en het selfs 'n revolusionêre enjin aangebied wat, danksy die laterale beweging van die enjinkop, daarin geslaag het om die kubieke kapasiteit van die verbrandingskamer te vergroot of te verminder. en dus die kompressieverhouding. Probleem? Die stelsel het betroubaarheidsfoute gehad en het dit nooit in produksie gemaak nie. Gelukkig…
Die eerste handelsmerk wat 'n oplossing gevind het, was, soos ons gesê het, Nissan. ’n Handelsmerk wat die wêreld se eerste veranderlike kompressie-enjin in September by die Parys-motorskou sal aanbied. Dit is 'n 2.0 Turbo-enjin met 274 pk en 390 Nm se maksimum wringkrag. Hierdie enjin sal aanvanklik net in die VSA bekend gestel word, wat die 3.5 V6-enjin vervang wat tans Infiniti-modelle toerus (Nissan se premium model-afdeling).
Hoe het Nissan dit bereik?
Dit was heksery. Ek maak 'n grap ... dit was pure ingenieurswese. In konvensionele enjins is die verbindingsstange (daardie arm wat die suier “gryp”) direk aan die krukas geheg, in Nissan se VC-T-enjin gebeur dit nie. Soos u in die prent hieronder kan sien:
In hierdie revolusionêre Nissan-enjin is die lengte van die hoofverbindingsstang verminder en gekoppel aan 'n tussenhefboom wat aan die krukas gedraai is en gekoppel is aan 'n tweede beweegbare verbindingsstang oorkant die verbindingsstang wat die mate van suierbeweging verander. Wanneer die enjinbeheereenheid bepaal dat dit nodig is om die kompressieverhouding te verhoog of te verminder, verander die aktuator die hoek van die tussenhefboom, verhoog of verlaag die verbindingsstang en wissel dus die kompressie tussen 8:1 en 14:1. Die Nissan-enjin slaag dus daarin om die beste van twee wêrelde te kombineer: maksimum doeltreffendheid teen lae rpm en meer krag by hoë rpm, wat die voorontploffing-effek vermy.
Hierdie variasie in die enjin se kompressieverhouding is net doeltreffend en in enige rpm-reeks moontlik, danksy ’n magdom sensors wat deur die enjin versprei is. Dit stuur honderdduisende inligting per sekonde in reële tyd na die ECU (temperatuur van die lug, verbrandingskamer, inlaat, turbo, hoeveelheid suurstof in die mengsel, ens.), sodat die kompressieverhouding dienooreenkomstig verander kan word. van die voertuig. Hierdie enjin is ook toegerus met 'n veranderlike kleptydreëlstelsel om die Atkinson-siklus te simuleer, waarin die inlaatkleppe langer oop bly om lug daardeur te laat ontsnap en sodoende die enjin se lugdinamiese weerstand in die kompressiefase te verminder.
Diegene wat herhaaldelik die einde van die binnebrandenjin aankondig, moet teruggaan om "die kitaar in die sak te hou" . Die “ou” binnebrandenjins is reeds meer as 120 jaar oud en blyk hier te wees om te bly. Dit moet nog gesien word of hierdie oplossing betroubaar sal wees.
'n Bietjie meer geskiedenis?
Die eerste studies oor die uitwerking van kompressieverhouding op die dienssiklusdoeltreffendheid van binnebrandenjins dateer terug na 1920, toe die Britse ingenieur Harry Ricardo aan die hoof van die Lugvaartkundige Ontwikkelingsafdeling van die Royal Air Force (RAF) gestaan het. Een van sy belangrikste missies was om 'n oplossing te vind vir die hoë brandstofverbruik van die RAF-vliegtuie en gevolglik vir hul kort vlugafstand. Om die oorsake en oplossings vir hierdie probleem te bestudeer, het Harry Ricardo 'n eksperimentele enjin met veranderlike kompressie ontwikkel waar hy (onder meer) gevind het dat sommige brandstowwe meer bestand is teen ontploffing. Hierdie studie het uitgeloop op die skepping van die eerste brandstof-oktaangraderingstelsel.
Dit was te danke aan hierdie studies dat daar vir die eerste keer tot die gevolgtrekking gekom is dat hoër kompressieverhoudings doeltreffender is en minder brandstof benodig om dieselfde meganiese energie te produseer. Dit was van hierdie tyd af dat die reusagtige enjins met 25 liter kubieke kapasiteit – wat ons van die Eerste Wêreldoorlog-vliegtuie ken – begin plek maak vir kleiner en doeltreffender eenhede. Trans-Atlantiese reise het 'n werklikheid geword en taktiese beperkings tydens die oorlog (weens die reeks enjins) is verlig.
