Паколькі тэма складаная, давайце спачатку коратка растлумачым канцэпцыю каэфіцыента сціску, каб зразумець, чаму рухавік з зменнай кампрэсіяй Nissan VC-T такі незвычайны? Таму я паспрабую спрасціць, рызыкуючы дапусціць недакладнасць - калі гэта адбудзецца, вы заўсёды можаце перайсці праз наш Facebook і пакінуць нам каментар.
Ацаніць што?
Каэфіцыент сціску - гэта колькасць разоў сціскання дадзенага аб'ёму ўнутры цыліндра. Практычны прыклад: 1,0-літровы чатырохцыліндравы рухавік з суадносінамі 10:1 мае цыліндры аб'ёмам 250 см³, якія ў верхняй мёртвай кропцы сціскаюць сумесь да аб'ёму ўсяго 25 см³ - гэта значыць да адной дзесятай яе аб'ёму ( 10:1). Складаную версію тлумачэння каэфіцыента сціску можна ўбачыць тут.І чаму гэта так важна?
Бо чым больш ступень сціску рухавіка, тым больш яго ККД. Чым больш сціск рухавіка, тым хутчэй пашырэнне газаў у выніку выбуху і, такім чынам, хутчэй апусканне поршня і шатуна, і, такім чынам, хутчэй зрушэнне каленчатага вала - у канчатковым выніку больш руху перадаецца транспартнаму сродку колы. Таму ў спартыўных аўтамабіляў больш высокі каэфіцыент сціску – напрыклад, рухавік Audi R8 V10 сціскае ў 12,7 разы большы аб’ём.
Дык чаму ж не ўсе аўтамабілі маюць высокую ступень сціску?
Па дзвюх прычынах: першая прычына заключаецца ў тым, што сумесь папярэдне дэтаніруе, а другая - у тым, што дорага вырабляць рухавік з высокай ступенню сціску. Але давайце спачатку разбярэмся з першай прычынай. Па меры павелічэння каэфіцыента сціску павялічваецца тэмпература паветрана-паліўнай сумесі ўнутры камеры згарання, і гэта павышэнне тэмпературы можа прывесці да ўзгарання да таго, як поршань дасягне верхняй мёртвай кропкі. Назва гэтай з'явы - пераддэтанацыя, і менавіта з-за гэтага эфекту аўтамабільныя маркі вымушаныя выпускаць рухавікі з кансерватыўнымі ступенню сціску, з картамі запальвання і ўпырску, прызначанымі для абароны рухавіка ад гэтай з'явы за кошт максімальнай эфектыўнасці.З іншага боку, вытворчасць рухавікоў з высокай ступенню сціску таксама дорага (для брэндаў і, такім чынам, для кліентаў...). Паколькі, каб пазбегнуць папярэдняй дэтанацыі ў рухавіках з высокай ступенню сціску, брэнды павінны звяртацца да больш высакародных і ўстойлівых матэрыялаў, якія больш эфектыўна рассейваюць цяпло, якое ўтвараецца ў рухавіку.
Nissan знаходзіць (нарэшце!) рашэнне
За апошнія 25 гадоў некалькі брэндаў беспаспяхова спрабавалі пераадолець абмежаванні рухавікоў да гэтага ўзроўню. Saab быў адным з брэндаў, якія падышлі бліжэй, нават прадставіўшы рэвалюцыйны рухавік, які дзякуючы бакавым перамяшчэнню галоўкі рухавіка здолеў павялічыць або паменшыць аб'ём камеры згарання. а значыць, і ступень сціску. Праблема? Сістэма мела недахопы ў надзейнасці і так і не была запушчана ў вытворчасць. На шчасце…
Першым брэндам, які знайшоў рашэнне, быў, як мы ўжо казалі, Nissan. Брэнд, які прадставіць першы ў свеце рухавік з зменнай кампрэсіяй у верасні на Парыжскім аўтасалоне. Гэта рухавік 2.0 Turbo магутнасцю 274 л.з. і максімальным крутоўным момантам 390 Нм. Гэты рухавік першапачаткова будзе выпушчаны толькі ў ЗША, замяніўшы рухавік 3.5 V6, які ў цяперашні час аснашчаны мадэлямі Infiniti (падраздзяленне прэміум-мадэляў Nissan).
Як Nissan гэтага дабіўся?
Гэта было вядзьмарства. Я жартую... гэта была чыстая інжынерыя. У звычайных рухавіках шатуны (тая рука, якая «хапіць» поршань) непасрэдна прымацаваная да каленчатага вала, у рухавіку Nissan VC-T гэтага не адбываецца. Як вы можаце бачыць на малюнку ніжэй:
У гэтым рэвалюцыйным рухавіку Nissan даўжыня асноўнага шатуна была паменшаная і злучаная з прамежкавым рычагом, павернутым да каленчатага вала і злучаным з другім рухомым шатунам насупраць шатуна, які змяняе ступень руху поршня. Калі блок кіравання рухавіком вызначае, што неабходна павялічыць або паменшыць ступень сціску, прывад змяняе вугал прамежкавага рычага, падымаючы або апускаючы шатун і, такім чынам, змяняючы сціск ад 8:1 да 14:1. Такім чынам, у рухавіку Nissan ўдаецца спалучаць лепшае з абодвух сьветаў: максімальную эфектыўнасць на нізкіх абаротах і вялікую магутнасць на высокіх абаротах, пазбягаючы эфекту перад дэтанацыяй.
Такое змяненне ступені сціску рухавіка магчыма толькі эфектыўна і ў любым дыяпазоне абаротаў, дзякуючы мноства датчыкаў, разнесеных па ўсім рухавіку. Яны адпраўляюць сотні тысяч інфармацыі ў секунду ў ЭБУ ў рэжыме рэальнага часу (тэмпература паветра, камера згарання, впуск, турба, колькасць кіслароду ў сумесі і г.д.), што дазваляе змяняць каэфіцыент сціску ў адпаведнасці з патрэбамі. транспартнага сродку. Гэты рухавік таксама абсталяваны сістэмай змены фаз газораспределения для імітацыі цыклу Аткінсана, у якім впускныя клапаны застаюцца адкрытымі даўжэй, каб паветра выходзіў праз іх, зніжаючы такім чынам аэрадынамічны супраціў рухавіка ў фазе сціску.
Тыя, хто неаднаразова аб'яўляе аб спыненні працы рухавіка ўнутранага згарання, павінны вярнуцца, каб «трымаць гітару ў сумцы» . «Старым» рухавікам унутранага згарання ўжо больш за 120 гадоў і, здаецца, застануцца тут. Застаецца высветліць, ці будзе гэтае рашэнне надзейным.
Яшчэ крыху гісторыі?
Першыя даследаванні ўплыву ступені сціску на эфектыўнасць працоўнага цыклу рухавікоў унутранага згарання адносяцца да 1920 г., калі брытанскі інжынер Гары Рыкарда ўзначальваў Дэпартамент аэранавігацыйнага развіцця Каралеўскіх ВПС (RAF). Адной з найважнейшых задач было знайсці рашэнне для высокага расходу паліва для самалётаў RAF і, адпаведна, для іх кароткай далёкасці палёту. Каб вывучыць прычыны і шляхі вырашэння гэтай праблемы, Гары Рыкарда распрацаваў эксперыментальны рухавік з зменным сціскам, дзе ён выявіў (апрача іншага), што некаторыя віды паліва былі больш устойлівымі да дэтанацыі. Гэта даследаванне завяршылася стварэннем першай сістэмы актанавага рэйтынгу паліва.
Менавіта дзякуючы гэтым даследаванням упершыню была зроблена выснова, што больш высокія каэфіцыенты сціску больш эфектыўныя і патрабуюць менш паліва для атрымання той жа механічнай энергіі. Менавіта з гэтага часу гіганцкія рухавікі аб'ёмам 25 літраў - якія мы ведаем з самалётаў Першай сусветнай вайны - пачалі саступаць месца меншым і больш эфектыўным агрэгатам. Трансатлантычныя падарожжы сталі рэальнасцю, і тактычныя абмежаванні падчас вайны (з-за асартыменту рухавікоў) былі зняты.
