Fordi emnet er komplekst, lad os først kort forklare kompressionsforholdskonceptet for at forstå, hvorfor Nissans VC-T variabel kompressionsmotor er så ekstraordinær? Så jeg vil forsøge at forenkle, med fare for at begå nogle unøjagtigheder – hvis det sker, kan du altid gå gennem vores Facebook og efterlade os en kommentar.
Bedøm hvad?
Kompressionsforholdet er mængden af gange et givet volumen komprimeres inde i cylinderen. Praktisk eksempel: en 1,0 liters firecylindret motor med et forhold på 10:1 har 250 cm³ cylindre, som i deres øverste dødpunkt komprimerer blandingen til et volumen på kun 25 cm³ - det vil sige til en tiendedel af dets volumen ( 10:1). Den komplekse version af kompressionsforholdets forklaring kan ses her.Og hvorfor er dette så vigtigt?
For jo større kompressionsforhold motoren har, jo større er dens effektivitet. Jo større kompression af motoren er, jo hurtigere ekspansion af gasserne som følge af eksplosionen og dermed hurtigere nedstigning af stemplet og plejlstangen, og derfor hurtigere forskydning af krumtapakslen - hvilket i sidste ende resulterer i mere bevægelse overført til køretøjet hjul. Derfor har sportsvogne højere kompressionsforhold – for eksempel komprimerer Audi R8's V10-motor 12,7 gange dens volumen.
Så hvorfor har alle biler ikke høje kompressionsforhold?
Af to årsager: Den første årsag er, at blandingen detonerer i forvejen, og den anden årsag er, at det er dyrt at lave en motor med et højt kompressionsforhold. Men lad os gå til den første grund først. Efterhånden som kompressionsforholdet stiger, stiger temperaturen af luft-brændstofblandingen inde i forbrændingskammeret, og denne temperaturstigning kan føre til antændelse, før stemplet når øverste dødpunkt. Navnet på dette fænomen er præ-detonation, og det er på grund af denne effekt, at bilmærker er tvunget til at producere motorer med konservative kompressionsforhold, med tændings- og indsprøjtningskort designet til at beskytte motoren mod dette fænomen på bekostning af maksimal effektivitet.På den anden side er det også dyrt at producere motorer med høje kompressionsforhold (for mærker og derfor for kunder...). For for at undgå præ-detonation i motorer med høje kompressionsforhold, er mærker nødt til at ty til ædlere og mere modstandsdygtige materialer, der afleder varmen, der genereres i motoren, mere effektivt.
Nissan finder (endelig!) løsningen
I løbet af de sidste 25 år har adskillige mærker uden held forsøgt at overvinde motorernes begrænsninger til dette niveau. Saab var et af de mærker, der kom tættere på, og præsenterede endda en revolutionerende motor, der takket være den sideværts bevægelse af motorhovedet formåede at øge eller mindske forbrændingskammerets kubikkapacitet. og dermed kompressionsforholdet. Problem? Systemet havde driftssikkerhedsfejl og kom aldrig i produktion. Heldigvis…
Det første mærke, der fandt en løsning, var som sagt Nissan. Et mærke, der præsenterer verdens første motor med variabel kompression i september på Paris Motor Show. Det er en 2.0 Turbo-motor med 274 hk og 390 Nm maksimalt drejningsmoment. Denne motor vil i første omgang kun blive lanceret i USA, og erstatter den 3,5 V6-motor, der i øjeblikket udstyrer Infiniti-modeller (Nissan's premium model division).
Hvordan opnåede Nissan dette?
Det var hekseri. Jeg laver sjov... det var ren ingeniørkunst. I konventionelle motorer er plejlstængerne (den arm der "griber" stemplet) direkte fast på krumtapakslen, i Nissans VC-T-motor sker det ikke. Som du kan se på billedet nedenfor:
I denne revolutionerende Nissan-motor blev længden af hovedplejlstangen reduceret og forbundet til et mellemhåndtag, der var drejet til krumtapakslen og forbundet med en anden bevægelig forbindelsesstang modsat plejlstangen, som varierer omfanget af stemplets bevægelse. Når motorstyringsenheden bestemmer, at det er nødvendigt at øge eller reducere kompressionsforholdet, ændrer aktuatoren vinklen på mellemhåndtaget, hæver eller sænker plejlstangen og varierer derfor kompressionen mellem 8:1 og 14:1. Således formår Nissan-motoren at kombinere det bedste fra begge verdener: Maksimal effektivitet ved lave omdrejninger og mere kraft ved høje omdrejninger, og undgår præ-detonationseffekten.
Denne variation i motorens kompressionsforhold er kun mulig effektivt og i ethvert omdrejningstal, takket være et utal af sensorer spredt over hele motoren. Disse sender hundredtusindvis af informationer pr. sekund til ECU'en i realtid (luftens temperatur, forbrændingskammeret, indsugningen, turbo, mængden af ilt i blandingen osv.), hvilket gør det muligt at ændre kompressionsforholdet i overensstemmelse hermed. af køretøjet. Denne motor er også udstyret med et variabelt ventiltimingssystem til at simulere Atkinson-cyklussen, hvor indsugningsventilerne forbliver åbne længere for at tillade luft at slippe ud gennem dem, og dermed reducere motorens aerodynamiske modstand i kompressionsfasen.
De, der gentagne gange annoncerer slutningen af forbrændingsmotoren, skal gå tilbage for at "holde guitaren i posen" . De "gamle" forbrændingsmotorer er allerede over 120 år gamle og ser ud til at være kommet for at blive. Det er stadig uvist, om denne løsning vil være pålidelig.
Lidt mere historie?
De første undersøgelser af virkningerne af kompressionsforhold på forbrændingsmotorers duty cycle-effektivitet går tilbage til 1920, hvor den britiske ingeniør Harry Ricardo stod i spidsen for Aeronautical Development Department of the Royal Air Force (RAF). En af dens vigtigste missioner var at finde en løsning på RAF-flyets høje brændstofforbrug og dermed deres korte flyverækkevidde. For at studere årsagerne til og løsningerne på dette problem udviklede Harry Ricardo en eksperimentel motor med variabel kompression, hvor han (blandt andet) fandt ud af, at nogle brændstoffer var mere modstandsdygtige over for detonation. Denne undersøgelse kulminerede i skabelsen af det første brændstofoktantalssystem.
Det var takket være disse undersøgelser, at det for første gang blev konkluderet, at højere kompressionsforhold er mere effektive og kræver mindre brændstof for at producere den samme mekaniske energi. Det var fra dette tidspunkt, at de gigantiske motorer med 25 liters kubikkapacitet – som vi kender fra 1. Verdenskrigs fly – begyndte at vige pladsen for mindre og mere effektive enheder. Transatlantiske rejser blev en realitet, og taktiske begrænsninger under krigen (på grund af rækken af motorer) blev afhjulpet.
