Com que el tema és complex, primer expliquem breument el concepte de relació de compressió per entendre per què el motor de compressió variable VC-T de Nissan és tan extraordinari? Així que intentaré simplificar, a risc de cometre alguna inexactitud; si això passa, sempre podeu passar pel nostre Facebook i deixar-nos un comentari.
Valorar què?
La relació de compressió és la quantitat de vegades que un volum determinat es comprimeix dins del cilindre. Exemple pràctic: un motor de quatre cilindres d'1,0 litres amb una relació de 10:1 té cilindres de 250 cm³ que, en el seu punt mort superior, comprimeixen la mescla fins a un volum de només 25 cm³, és a dir, a una desena part del seu volum ( 10:1). La versió complexa de l'explicació de la relació de compressió es pot veure aquí.I per què això és tan important?
Perquè com més gran és la relació de compressió del motor, més gran és la seva eficiència. Com més gran sigui la compressió del motor, més ràpida serà l'expansió dels gasos resultants de l'explosió i, en conseqüència, més ràpida serà la baixada del pistó i la biela, i per tant més ràpid el desplaçament del cigonyal, donant com a resultat més moviment transmès al vehicle. rodes. És per això que els cotxes esportius tenen ràtios de compressió més elevats; per exemple, el motor V10 de l'Audi R8 comprimeix 12,7 vegades el seu volum.
Aleshores, per què no tots els cotxes tenen relacions de compressió elevades?
Per dos motius: el primer motiu és que la mescla detona prèviament i el segon motiu és que és car fer un motor amb una alta relació de compressió. Però primer anem al primer motiu. A mesura que augmenta la relació de compressió, també ho fa la temperatura de la mescla aire-combustible dins de la cambra de combustió i aquest augment de temperatura pot provocar l'encesa abans que el pistó arribi al punt mort superior. El nom d'aquest fenomen és pre-detonació i és per aquest efecte que les marques d'automòbils es veuen obligades a produir motors amb relacions de compressió conservadores, amb mapes d'encesa i injecció dissenyats per protegir el motor d'aquest fenomen a costa de la màxima eficiència.D'altra banda, produir motors amb altes relacions de compressió també és car (per a les marques i, per tant, per als clients...). Perquè per evitar la predetonació en motors amb altes relacions de compressió, les marques han de recórrer a materials més nobles i resistents que dissipen la calor generada al motor de manera més eficient.
Nissan troba (per fi!) la solució
Durant els últims 25 anys, diverses marques han intentat, sense èxit, superar les limitacions dels motors a aquest nivell. Saab va ser una de les marques que es va acostar, fins i tot presentant un revolucionari motor que, gràcies al moviment lateral del capçal del motor, va aconseguir augmentar o disminuir la cilindrada de la cambra de combustió. i per tant la relació de compressió. Problema? El sistema tenia defectes de fiabilitat i mai no es va produir. Feliçment…
La primera marca que va trobar una solució va ser, com dèiem, Nissan. Una marca que presentarà al setembre al Saló de l'Automòbil de París el primer motor de compressió variable del món. Es tracta d'un motor 2.0 Turbo amb 274 CV i 390 Nm de parell màxim. Aquest motor inicialment només es llançarà als EUA, substituint el motor 3.5 V6 que equipa actualment els models Infiniti (divisió de models premium de Nissan).
Com ho va aconseguir Nissan?
Era bruixeria. Estic fent broma... era pura enginyeria. En els motors convencionals les bielles (aquell braç que "agafa" el pistó) estan directament connectades al cigonyal, al motor VC-T de Nissan això no passa. Com podeu veure a la imatge següent:
En aquest revolucionari motor Nissan, la longitud de la biela principal es va reduir i es va connectar a una palanca intermèdia pivotada al cigonyal i connectada a una segona biela mòbil oposada a la biela que varia l'extensió del moviment del pistó. Quan la unitat de control del motor determina que cal augmentar o reduir la relació de compressió, l'actuador modifica l'angle de la palanca intermèdia, pujant o baixant la biela i per tant variant la compressió entre 8:1 i 14:1. Així, el motor Nissan aconsegueix combinar el millor dels dos mons: màxima eficiència a baixes revolucions i més potència a altes revolucions, evitant l'efecte de pre-detonació.
Aquesta variació de la relació de compressió del motor només és possible de manera eficient i en qualsevol rang de rpm, gràcies a una infinitat de sensors repartits per tot el motor. Aquests envien centenars de milers d'informació per segon a l'ECU en temps real (temperatura de l'aire, cambra de combustió, admissió, turbo, quantitat d'oxigen a la mescla, etc.), permetent que la relació de compressió es modifiqui en conseqüència. del vehicle. Aquest motor també està equipat amb un sistema de temporització de vàlvules variable per simular el cicle Atkinson, en el qual les vàlvules d'admissió romanen obertes més temps per permetre que l'aire escapi a través d'elles, reduint així la resistència aerodinàmica del motor en la fase de compressió.
Aquells que anuncien repetidament el final del motor de combustió interna han de tornar a "guardar la guitarra a la bossa" . Els "vells" motors de combustió interna ja tenen més de 120 anys i sembla que han vingut per quedar-se. Caldrà veure si aquesta solució serà fiable.
Una mica més d'història?
Els primers estudis sobre els efectes de la relació de compressió sobre l'eficiència del cicle de treball dels motors de combustió interna es remunten a l'any 1920, quan l'enginyer britànic Harry Ricardo va dirigir el Departament de Desenvolupament Aeronàutic de la Royal Air Force (RAF). Una de les seves missions més importants va ser trobar una solució per a l'elevat consum de combustible dels avions de la RAF i, en conseqüència, per al seu curt abast de vol. Per estudiar les causes i solucions d'aquest problema, Harry Ricardo va desenvolupar un motor experimental amb compressió variable on va trobar (entre altres coses) que alguns combustibles eren més resistents a la detonació. Aquest estudi va culminar amb la creació del primer sistema de classificació d'octans de combustible.
Va ser gràcies a aquests estudis que, per primera vegada, es va concloure que les relacions de compressió més altes són més eficients i requereixen menys combustible per produir la mateixa energia mecànica. Va ser a partir d'aquest moment quan els gegantins motors de 25 litres de cilindrada –que coneixem pels avions de la Primera Guerra Mundial– van començar a donar pas a unitats més petites i eficients. Els viatges transatlàntics es van fer realitat i les limitacions tàctiques durant la guerra (a causa de la gamma de motors) es van pal·liar.
