Protože je toto téma složité, pojďme nejprve stručně vysvětlit koncept kompresního poměru, abychom pochopili, proč je motor Nissan VC-T s proměnnou kompresí tak výjimečný? Pokusím se to tedy zjednodušit, riskuji, že se dopustím nějaké nepřesnosti – pokud se tak stane, můžete vždy projít náš Facebook a zanechat nám komentář.
ohodnotit co?
Kompresní poměr je množství, kolikrát je daný objem stlačen uvnitř válce. Praktický příklad: 1,0litrový čtyřválcový motor s poměrem 10:1 má válce o objemu 250 cm³, které v horní úvrati stlačují směs na objem pouhých 25 cm³ — tedy na desetinu jejího objemu ( 10:1). Komplexní verzi vysvětlení kompresního poměru můžete vidět zde.A proč je to tak důležité?
Protože čím větší je kompresní poměr motoru, tím větší je jeho účinnost. Čím větší je komprese motoru, tím rychlejší je expanze plynů v důsledku exploze a následně rychlejší klesání pístu a ojnice, a tedy rychlejší posun klikového hřídele - v konečném důsledku to vede k většímu pohybu přenášenému na vozidlo. kola. Proto mají sportovní vozy vyšší kompresní poměry – například motor V10 Audi R8 stlačí 12,7násobek svého objemu.
Proč tedy všechna auta nemají vysoký kompresní poměr?
Ze dvou důvodů: prvním důvodem je předběžná detonace směsi a druhým důvodem je, že je nákladné vyrobit motor s vysokým kompresním poměrem. Pojďme ale nejprve k prvnímu důvodu. Se zvyšujícím se kompresním poměrem roste i teplota směsi vzduchu a paliva ve spalovací komoře a toto zvýšení teploty může vést k vznícení dříve, než píst dosáhne horní úvrati. Tento jev se nazývá předdetonace a právě kvůli tomuto efektu jsou značky automobilů nuceny vyrábět motory s konzervativními kompresními poměry, s mapami zapalování a vstřikování určenými k ochraně motoru před tímto jevem na úkor maximální účinnosti.Na druhou stranu výroba motorů s vysokými kompresními poměry je také drahá (pro značky, potažmo pro zákazníky…). Protože aby se zabránilo předdetonaci u motorů s vysokými kompresními poměry, musí značky sáhnout po ušlechtilejších a odolnějších materiálech, které efektivněji odvádějí teplo vznikající v motoru.
Nissan najde (konečně!) řešení
Během posledních 25 let se několik značek neúspěšně pokusilo překonat omezení motorů na tuto úroveň. Ke značkám, které se přiblížily, patřil Saab, který dokonce představil revoluční motor, který díky bočnímu pohybu hlavy motoru dokázal zvětšit či snížit kubaturu spalovacího prostoru. a tím i kompresní poměr. Problém? Systém měl nedostatky ve spolehlivosti a nikdy se nedostal do výroby. Šťastně…
První značkou, která našla řešení, byl, jak jsme řekli, Nissan. Značka, která v září na autosalonu v Paříži představí první motor s proměnnou kompresí na světě. Jde o motor 2.0 Turbo s výkonem 274 koní a maximálním točivým momentem 390 Nm. Tento motor bude zpočátku uveden na trh pouze v USA a nahradí motor 3,5 V6, kterým jsou v současnosti vybaveny modely Infiniti (divize prémiových modelů Nissan).
Jak toho Nissan dosáhl?
Bylo to čarodějnictví. Dělám si srandu... bylo to čisté inženýrství. U konvenčních motorů jsou ojnice (to rameno, které „chytne“ píst) přímo připojeny ke klikové hřídeli, u motoru Nissan VC-T se to nestane. Jak můžete vidět na obrázku níže:
U tohoto revolučního motoru Nissan byla délka hlavní ojnice zkrácena a připojena k mezilehlé páce otočné ke klikovému hřídeli a připojené k druhé pohyblivé ojnici naproti ojnici, která mění rozsah pohybu pístu. Když řídicí jednotka motoru určí, že je nutné zvýšit nebo snížit kompresní poměr, aktuátor změní úhel mezilehlé páky, zvedne nebo sníží ojnici a tím změní kompresi mezi 8:1 a 14:1. Motor Nissan tak dokáže spojit to nejlepší z obou světů: maximální účinnost při nízkých otáčkách a větší výkon při vysokých otáčkách, čímž se zabrání předdetonačnímu efektu.
Tato změna kompresního poměru motoru je možná pouze efektivně a v jakémkoli rozsahu otáček, a to díky nesčetnému množství senzorů rozmístěných po celém motoru. Ty posílají do ECU statisíce informací za sekundu v reálném čase (teplota vzduchu, spalovací komory, sání, turbo, množství kyslíku ve směsi atd.), což umožňuje odpovídajícím způsobem měnit kompresní poměr. vozidla. Tento motor je také vybaven systémem proměnného časování ventilů pro simulaci Atkinsonova cyklu, ve kterém zůstávají sací ventily déle otevřené, aby jimi mohl unikat vzduch, čímž se snižuje aerodynamický odpor motoru ve fázi komprese.
Ti, kteří opakovaně oznamují konec spalovacího motoru, se musí vrátit, aby „drželi kytaru v pytli“ . „Staré“ spalovací motory jsou již staré přes 120 let a zdá se, že tu zůstanou. Zda bude toto řešení spolehlivé, se teprve uvidí.
Trochu více historie?
První studie o účincích kompresního poměru na účinnost pracovního cyklu spalovacích motorů pocházejí z roku 1920, kdy britský inženýr Harry Ricardo vedl oddělení leteckého vývoje Royal Air Force (RAF). Jedním z jeho nejdůležitějších úkolů bylo najít řešení pro vysokou spotřebu paliva letounů RAF a následně pro jejich krátký dolet. Ke studiu příčin a řešení tohoto problému vyvinul Harry Ricardo experimentální motor s proměnnou kompresí, kde (mimo jiné) zjistil, že některá paliva jsou odolnější vůči detonaci. Tato studie vyvrcholila vytvořením prvního systému oktanového hodnocení paliva.
Právě díky těmto studiím se poprvé dospělo k závěru, že vyšší kompresní poměry jsou účinnější a vyžadují méně paliva k výrobě stejné mechanické energie. Právě od této doby začaly gigantické motory o objemu 25 litrů – které známe z letadel z 1. světové války – ustupovat menším a výkonnějším agregátům. Transatlantické cestování se stalo realitou a taktická omezení během války (kvůli nabídce motorů) byla zmírněna.
