Тъй като темата е сложна, нека първо накратко обясним концепцията за съотношението на компресия, за да разберем защо VC-T двигателът с променлива компресия на Nissan е толкова необикновен? Така че ще се опитам да опростя, с риск да допусна някаква неточност – ако това се случи, винаги можете да преминете през нашия Facebook и да ни оставите коментар.
Оцени какво?
Коефициентът на компресия е колко пъти даден обем се компресира вътре в цилиндъра. Практически пример: 1,0-литров четирицилиндров двигател със съотношение 10:1 има 250 cm³ цилиндъра, които в горната си мъртва точка компресират сместа до обем от само 25 cm³ - тоест до една десета от обема ( 10:1). Сложната версия на обяснението за степента на компресия може да се види тук.И защо това е толкова важно?
Защото колкото по-голям е коефициентът на компресия на двигателя, толкова по-голяма е неговата ефективност. Колкото по-голяма е компресията на двигателя, толкова по-бързо е разширяването на газовете в резултат на експлозията и следователно по-бързо спускането на буталото и свързващия прът и следователно по-бързо изместване на коляновия вал - в крайна сметка води до повече движение, предавано на превозното средство колела. Ето защо спортните автомобили имат по-висок коефициент на компресия – например V10 двигателят на Audi R8 компресира 12,7 пъти обема си.
Така че защо всички автомобили нямат високи съотношения на компресия?
По две причини: първата причина е, че сместа предварително детонира, а втората причина е, че е скъпо да се направи двигател с висока степен на компресия. Но нека първо да преминем към първата причина. С увеличаването на степента на сгъстяване се повишава и температурата на сместа въздух-гориво вътре в горивната камера и това повишаване на температурата може да доведе до запалване преди буталото да достигне горната мъртва точка. Името на това явление е преддетонация и именно поради този ефект марките автомобили са принудени да произвеждат двигатели с консервативни съотношения на компресия, с карти на запалване и впръскване, предназначени да предпазват двигателя от това явление за сметка на максимална ефективност.От друга страна, производството на двигатели с високи коефициенти на компресия също е скъпо (за марки и следователно за клиенти...). Тъй като за да се избегне предварителна детонация при двигатели с висок коефициент на компресия, марките трябва да прибягват до по-благородни и по-устойчиви материали, които разсейват генерираната топлина в двигателя по-ефективно.
Nissan намира (най-накрая!) решението
През последните 25 години няколко марки се опитаха неуспешно да преодолеят ограниченията на двигателите до това ниво. Saab беше една от марките, които се доближиха, като дори представиха революционен двигател, който благодарение на страничното движение на главата на двигателя успя да увеличи или намали кубичния капацитет на горивната камера. а оттам и степента на компресия. Проблем? Системата имаше недостатъци в надеждността и никога не беше въведена в производство. Щастливо…
Първата марка, която намери решение, беше, както казахме, Nissan. Марка, която ще представи първия в света двигател с променлива компресия през септември на автомобилното изложение в Париж. Това е 2.0 Turbo двигател с 274 к.с. и 390 Nm максимален въртящ момент. Първоначално този двигател ще бъде пуснат на пазара само в САЩ, като замени двигателя 3.5 V6, който в момента оборудва моделите на Infiniti (премиум моделното подразделение на Nissan).
Как Nissan постигна това?
Беше магьосничество. Шегувам се... беше чисто инженерство. При конвенционалните двигатели свързващите пръти (това рамо, което „хваща“ буталото) са директно прикрепени към коляновия вал, при VC-T двигателя на Nissan това не се случва. Както можете да видите на изображението по-долу:
В този революционен двигател на Nissan дължината на главния свързващ прът беше намалена и свързана с междинен лост, завъртян към коляновия вал и свързан към втори подвижен свързващ прът срещу свързващия прът, който променя степента на движение на буталото. Когато блокът за управление на двигателя прецени, че е необходимо да се увеличи или намали степента на компресия, задвижващият механизъм променя ъгъла на междинния лост, повдигайки или спускайки свързващия прът и следователно променяйки компресията между 8:1 и 14:1. Така двигателят на Nissan успява да съчетае най-доброто от двата свята: максимална ефективност при ниски обороти и повече мощност при високи обороти, избягвайки ефекта преди детонацията.
Това изменение в степента на сгъстяване на двигателя е възможно само ефективно и във всеки диапазон на оборотите, благодарение на безброй сензори, разпръснати в целия двигател. Те изпращат стотици хиляди информация в секунда към ECU в реално време (температура на въздуха, горивна камера, всмукване, турбо, количество кислород в сместа и т.н.), което позволява съотношението на компресия да се променя съответно. на превозното средство. Този двигател също е оборудван с променлива система за синхронизиране на клапаните, за да симулира цикъла на Аткинсън, при който всмукателните клапани остават отворени по-дълго, за да позволят на въздуха да излезе през тях, като по този начин намалява аеродинамичното съпротивление на двигателя във фазата на компресия.
Тези, които многократно обявяват края на двигателя с вътрешно горене, трябва да се върнат, за да „държат китарата в чантата“ . „Старите“ двигатели с вътрешно горене вече са на повече от 120 години и изглежда са тук, за да останат. Остава да видим дали това решение ще бъде надеждно.
Още малко история?
Първите проучвания за ефектите на степента на сгъстяване върху ефективността на работния цикъл на двигателите с вътрешно горене датират от 1920 г., когато британският инженер Хари Рикардо оглавява отдела за аеронавигационно развитие на Кралските военновъздушни сили (RAF). Една от най-важните му мисии беше да намери решение за високия разход на гориво на самолетите RAF и следователно за късия им обхват на полета. За да проучи причините и решенията за този проблем, Хари Рикардо разработи експериментален двигател с променлива компресия, където установи (наред с други неща), че някои горива са по-устойчиви на детонация. Това проучване завърши със създаването на първата система за октаново число на горивото.
Благодарение на тези проучвания за първи път се стигна до заключението, че по-високите съотношения на компресия са по-ефективни и изискват по-малко гориво за производството на същата механична енергия. От това време гигантските двигатели с 25 литра кубичен обем – които познаваме от самолетите от Първата световна война – започнаха да отстъпват място на по-малки и по-ефективни агрегати. Трансатлантическото пътуване стана реалност и тактическите ограничения по време на войната (поради гамата от двигатели) бяха облекчени.
