Kuna teema on keeruline, selgitame kõigepealt lühidalt surveastme kontseptsiooni, et mõista, miks Nissani VC-T muutuva survega mootor on nii erakordne? Nii et ma proovin lihtsustada, riskides mõne ebatäpsusega – kui see juhtub, võite alati meie Facebooki kaudu minna ja meile kommentaar jätta.
Hinda mida?
Kokkusurumisaste on aeg, mitu korda antud ruumala silindris kokku surutakse. Praktiline näide: 1,0-liitrisel neljasilindrilisel mootoril vahekorraga 10:1 on 250 cm³ silindrid, mis oma ülemises surnud punktis suruvad segu kokku vaid 25 cm³ mahuni ehk kümnendikuni selle mahust ( 10:1). Kompressiooniastme selgituse keerukat versiooni näete siit.Ja miks see nii oluline on?
Sest mida suurem on mootori surveaste, seda suurem on selle kasutegur. Mida suurem on mootori kokkusurumine, seda kiiremini paisuvad plahvatusest tulenevad gaasid ja sellest tulenevalt kiirem on kolvi ja ühendusvarda laskumine ning seega kiirem väntvõlli nihe – lõpptulemusena kandub sõidukile rohkem liikumist. rattad. Seetõttu on sportautodel suurem surveaste – näiteks Audi R8 V10 mootor surub kokku oma mahust 12,7 korda rohkem.
Miks siis kõigil autodel ei ole kõrge surveaste?
Kahel põhjusel: esimene põhjus on segu eeldetoneerimine ja teine põhjus on see, et kõrge surveastmega mootorit on kallis teha. Aga läheme kõigepealt esimese põhjuse juurde. Kui surveaste suureneb, tõuseb ka õhu-kütuse segu temperatuur põlemiskambris ning see temperatuuri tõus võib põhjustada süttimise enne, kui kolb jõuab ülemisse surnud punkti. Selle nähtuse nimi on eeldetonatsioon ja just selle mõju tõttu on automargid sunnitud tootma konservatiivse surveastmega mootoreid, süüte- ja sissepritsekaartidega, mis on loodud mootori kaitsmiseks selle nähtuse eest maksimaalse efektiivsuse arvelt.Teisest küljest on kõrge surveastmega mootorite tootmine samuti kallis (brändidele ja seega ka klientidele…). Sest et vältida eeldetonatsiooni kõrge surveastmega mootorites, peavad kaubamärgid kasutama õilsamaid ja vastupidavamaid materjale, mis hajutavad mootoris tekkivat soojust tõhusamalt.
Nissan leiab (lõpuks!) lahenduse
Viimase 25 aasta jooksul on mitmed kaubamärgid püüdnud edutult ületada mootorite piiranguid sellele tasemele. Saab oli üks lähemale jõudnud kaubamärkidest, esitledes isegi revolutsioonilist mootorit, mis tänu mootoripea külgsuunalisele liikumisele suutis põlemiskambri töömahtu suurendada või vähendada. ja sellest ka tihendusaste. Probleem? Süsteemil oli töökindluse vigu ja see ei jõudnud kunagi tootmisse. Rõõmsalt…
Nagu me ütlesime, oli esimene kaubamärk, mis lahenduse leidis, Nissan. Bränd, mis esitleb septembris Pariisi autonäitusel maailma esimest muutuva kompressiooniga mootorit. Tegemist on 2.0 turbomootoriga, mille võimsus on 274 hj ja maksimaalne pöördemoment 390 Nm. See mootor tuuakse esialgu turule ainult USA-s, asendades 3,5 V6 mootoriga, mis praegu varustab Infiniti mudeleid (Nissani esmaklassiliste mudelite osakond).
Kuidas Nissan selle saavutas?
See oli nõidus. Teen nalja... see oli puhas inseneritöö. Tavalistes mootorites on ühendusvardad (see õlg, mis kolvi "haarab") otse väntvõlli külge, Nissani VC-T mootoris seda ei juhtu. Nagu näete alloleval pildil:
Selles revolutsioonilises Nissani mootoris vähendati peamise ühendusvarda pikkust ja see ühendati väntvõlli külge keeratava vahehoovaga ja ühendati ühendusvarda vastas oleva teise liigutatava ühendusvardaga, mis muudab kolvi liikumise ulatust. Kui mootori juhtseade tuvastab, et surveastet on vaja suurendada või vähendada, muudab täiturmehhanism vahehoova nurka, tõstes või langetades ühendusvarda ja muutes seega survet vahemikus 8:1 kuni 14:1. Seega õnnestub Nissani mootoril ühendada mõlema maailma parimad omadused: maksimaalne efektiivsus madalatel pööretel ja suurem võimsus kõrgetel pööretel, vältides detonatsioonieelset efekti.
Mootori surveastme muutmine on võimalik ainult tõhusalt ja igas pööretevahemikus tänu arvukatele mootoris paiknevatele anduritele. Need saadavad ECU-sse reaalajas sadu tuhandeid teavet sekundis (õhu temperatuur, põlemiskamber, sisselaskeava, turbo, hapniku hulk segus jne), võimaldades vastavalt muuta surveastet. sõidukist. See mootor on varustatud ka muudetava klapiajastussüsteemiga, et simuleerida Atkinsoni tsüklit, mille puhul sisselaskeklapid jäävad kauemaks lahti, et õhk pääseks nende kaudu välja, vähendades seega mootori aerodünaamilist takistust survefaasis.
Need, kes korduvalt sisepõlemismootori lõppemisest teatavad, peavad minema tagasi “kitarri kotis hoidma” . “Vanad” sisepõlemismootorid on juba üle 120 aasta vanad ja näivad olevat siia, et jääda. Saab näha, kas see lahendus on usaldusväärne.
Natuke rohkem ajalugu?
Esimesed uuringud surveastme mõju kohta sisepõlemismootorite töötsükli efektiivsusele pärinevad aastast 1920, mil Briti insener Harry Ricardo juhtis kuninglike õhujõudude (RAF) lennundusarengu osakonda. Selle üheks olulisemaks missiooniks oli lahenduse leidmine RAF-i lennukite suurele kütusekulule ja sellest tulenevalt ka nende lühikesele lennukaugusele. Selle probleemi põhjuste ja lahenduste uurimiseks töötas Harry Ricardo välja muutuva kompressiooniga eksperimentaalse mootori, kus ta leidis (muu hulgas), et mõned kütused on detonatsioonile vastupidavamad. See uuring kulmineerus esimese kütuse oktaanarvu süsteemi loomisega.
Just tänu nendele uuringutele jõuti esimest korda järeldusele, et suurem surveaste on tõhusam ja nõuab sama mehaanilise energia tootmiseks vähem kütust. Sellest ajast hakkasid hiiglaslikud 25-liitrise töömahuga mootorid – mida teame I maailmasõjaaegsetest lennukitest – andma teed väiksematele ja tõhusamatele agregaatidele. Atlandi-ülene reisimine sai reaalsuseks ja sõjaaegsed taktikalised piirangud (mootorite valikust tingitud) leevenesid.
