Ĉar la temo estas kompleksa, ni unue klarigu mallonge la koncepton de kunprema proporcio por kompreni kial la varia kunprema motoro VC-T de Nissan estas tiel eksterordinara? Do mi provos simpligi, riske fari iun malprecizecon – se tio okazas, vi ĉiam povas trairi nian Fejsbukon kaj lasi al ni komenton.
Pri kio taksas?
La densigproporcio estas la kvanto da fojoj kiam antaŭfiksita volumeno estas kunpremita ene de la cilindro. Praktika ekzemplo: 1,0-litra kvarcilindra motoro kun 10:1 rilatumo havas 250 cm³ cilindrojn kiuj, ĉe sia supra morta centro, kunpremas la miksaĵon al volumeno de nur 25 cm³ — tio estas, al unu dekono de ĝia volumeno ( 10:1). La kompleksa versio de la ekspliko de kunpremoproporcio povas esti vidita ĉi tie.Kaj kial ĉi tio estas tiel grava?
Ĉar ju pli granda estas la kunprema proporcio de la motoro, des pli granda estas ĝia efikeco. Ju pli granda estas la kunpremado de la motoro, des pli rapida la ekspansio de la gasoj rezultantaj el la eksplodo kaj sekve des pli rapida la malsupreniro de la piŝto kaj bielo, kaj tial pli rapida la movo de la krankoŝafto - finfine rezultigante pli da movado transdonita al la veturilo. radoj. Tial sportaŭtoj havas pli altajn kunpremajn proporciojn – ekzemple la V10-motoro de la Audi R8 kunpremas 12,7 fojojn sian volumon.
Do kial ĉiuj aŭtoj ne havas altajn kunpremajn proporciojn?
Pro du kialoj: la unua kialo estas ke la miksaĵo antaŭ-detonas kaj la dua kialo estas ke estas multekoste fari motoron kun alta kunprema proporcio. Sed ni unue iru al la unua kialo. Ĉar la densigproporcio pliiĝas, tiel faras la temperaturo de la aer-fuelo miksaĵo ene de la brulkamero kaj tiu pliiĝo en temperaturo povas kaŭzi ekbruligo antaŭ ol la piŝto atingas supran mortcentron. La nomo de ĉi tiu fenomeno estas antaŭ-detonacio kaj estas pro tiu efiko ke aŭtomarkoj estas devigitaj produkti motorojn kun konservativaj kunpremadproporcioj, kun ŝaltado kaj injekto mapoj desegnitaj por protekti la motoron kontraŭ ĉi tiu fenomeno koste de maksimuma efikeco.Aliflanke, produkti motorojn kun altaj kunpremaj proporcioj ankaŭ estas multekosta (por markoj kaj do por klientoj...). Ĉar por eviti antaŭ-detonacion en motoroj kun altaj kunpremoproporcioj, markoj devas recurri al pli noblaj kaj pli rezistemaj materialoj kiuj disipas la varmecon generitan en la motoro pli efike.
Nissan trovas (fine!) la solvon
Dum la lastaj 25 jaroj pluraj markoj provis malsukcese venki la limojn de motoroj al ĉi tiu nivelo. Saab estis unu el la markoj kiuj pli proksimiĝis, eĉ prezentante revolucian motoron kiu, danke al la flanka movo de la motorkapo, sukcesis pliigi aŭ malpliigi la kuban kapaciton de la brulĉambro. kaj tial la kunprema proporcio. Problemo? La sistemo havis fidindecdifektojn kaj neniam transformis ĝin en produktadon. Feliĉe…
La unua marko kiu trovis solvon estis, kiel ni diris, Nissan. Marko kiu prezentos la unuan varian kunpremadon de la mondo en septembro en la Salono de Parizo. Ĝi estas 2.0 Turbo-motoro kun 274 ĉp kaj 390 Nm de maksimuma paro. Ĉi tiu motoro komence nur estos lanĉita en Usono, anstataŭigante la 3.5 V6-motoron kiu nuntempe ekipas Infiniti-modelojn (la altnivela modeldividaĵo de Nissan).
Kiel Nissan atingis ĉi tion?
Ĝi estis sorĉado. Mi ŝercas... ĝi estis pura inĝenieristiko. En konvenciaj motoroj la bieloj (tiu brako, kiu "prenas" la piŝton) estas rekte alkroĉitaj al la krankoŝafto, en la motoro VC-T de Nissan tio ne okazas. Kiel vi povas vidi en la bildo sube:
En tiu revolucia Nissan-motoro la longo de la ĉefa bielo estis reduktita kaj ligita al meza levilo pivotita al la krankoŝafto kaj ligita al dua movebla bielo kontraŭ la bielo kiu varias la amplekson de piŝtmovo. Kiam la motorkontrolunuo determinas, ke necesas pliigi aŭ redukti la kunpremadon, la aktuario ŝanĝas la angulon de la meza levilo, levante aŭ malaltigante la bielon kaj tial variigante la kunpremadon inter 8:1 kaj 14:1. Tiel, la Nissan-motoro sukcesas kombini la plej bonan el ambaŭ mondoj: maksimuma efikeco ĉe malaltaj rpm kaj pli da potenco ĉe altaj rpm, evitante la antaŭ-detonacian efikon.
Tiu vario en la densigproporcio de la motoro estas nur ebla efike kaj en ajna rpm gamo, dank'al miriado de sensiloj disvastigitaj ĉie en la motoro. Tiuj sendas centojn da miloj da informoj je sekundo al la EKUO en reala tempo (temperaturo de la aero, brulkamero, konsumado, turbo, kvanto de oksigeno en la miksaĵo, ktp.), permesante la kunpremadproporcion esti ŝanĝita laŭe. la bezonoj de la veturilo. Tiu motoro ankaŭ estas provizita per varia valva tempigsistemo por simuli la Atkinson-ciklon, en kiu la konsumadvalvoj restas malfermitaj pli longe por permesi al aero eskapi tra ili, tiel reduktante la aerdinamikan reziston de la motoro en la kunpremadfazo.
Tiuj, kiuj plurfoje anoncas la finon de la interna bruligado, devas reiri por "teni la gitaron en la sako" . La "malnovaj" interna brulmotoroj estas jam pli ol 120 jarojn aĝaj kaj ŝajnas esti ĉi tie por resti. Restas vidi ĉu ĉi tiu solvo estos fidinda.
Iom pli da historio?
La unuaj studoj pri la efikoj de densigproporcio sur la devociklo-efikeco de interna brulmotoroj datiĝas de 1920, kiam la brita inĝeniero Harry Ricardo gvidis la Aeronaŭtika Disvolviĝo de la Royal Air Force (RAF). Unu el ĝiaj plej gravaj misioj estis trovi solvon por la alta fuelkonsumo de la RAF-aviadiloj kaj sekve por ilia mallonga flugdistanco. Por studi la kaŭzojn kaj solvojn por ĉi tiu problemo, Harry Ricardo evoluigis eksperimentan motoron kun varia kunpremo kie li trovis (interalie) ke kelkaj brulaĵoj estis pli rezistemaj al detonacio. Tiu studo kulminis per la kreado de la unua fuel-oktana rangigsistemo.
Estis danke al tiuj studoj ke, por la unua fojo, estis finite ke pli altaj kunpremaj proporcioj estas pli efikaj kaj postulas malpli da fuelo por produkti la saman mekanikan energion. Estis de ĉi tiu tempo ke la gigantaj motoroj kun 25 litroj da kuba kapacito - kiujn ni konas de 1-mondmilito aviadiloj - komencis cedi lokon al pli malgrandaj kaj pli efikaj unuoj. Transatlantika vojaĝado iĝis realeco kaj taktikaj limigoj dum la milito (pro la gamo da motoroj) estis mildigitaj.
