از آنجایی که موضوع پیچیده است، اجازه دهید ابتدا مفهوم نسبت تراکم را به طور خلاصه توضیح دهیم تا بفهمیم چرا موتور تراکم متغیر VC-T نیسان تا این حد خارقالعاده است؟ بنابراین سعی میکنم سادهسازی کنم، با خطر ارتکاب برخی نادرستی - اگر این اتفاق افتاد، همیشه میتوانید از طریق فیسبوک ما سر بزنید و برای ما نظر بگذارید.
به چه چیزی امتیاز دهید؟
نسبت تراکم مقدار دفعاتی است که یک حجم معین در داخل سیلندر فشرده می شود. مثال عملی: یک موتور 1.0 لیتری چهار سیلندر با نسبت 10:1 دارای سیلندرهای 250 سانتی متر مربع است که در نقطه مرگ بالای خود، مخلوط را به حجم 25 سانتی متر مکعب فشرده می کند - یعنی به یک دهم حجم آن. 10:1). نسخه پیچیده توضیح نسبت تراکم در اینجا قابل مشاهده است.و چرا این مهم است؟
زیرا هر چه نسبت تراکم موتور بیشتر باشد بازده آن نیز بیشتر می شود. هرچه فشردگی موتور بیشتر باشد، انبساط گازهای حاصل از انفجار سریعتر و در نتیجه نزول پیستون و شاتون سریعتر و در نتیجه جابجایی میل لنگ سریعتر خواهد بود و در نهایت حرکت بیشتری به خودرو منتقل می شود. چرخ ها. به همین دلیل است که خودروهای اسپورت نسبت تراکم بالاتری دارند – به عنوان مثال، موتور V10 آئودی R8 12.7 برابر حجم خود فشرده سازی می کند.
پس چرا همه خودروها نسبت تراکم بالایی ندارند؟
به دو دلیل: دلیل اول این است که مخلوط از قبل منفجر می شود و دلیل دوم این است که ساخت موتوری با نسبت تراکم بالا گران است. اما ابتدا به سراغ دلیل اول می رویم. با افزایش نسبت تراکم، دمای مخلوط هوا و سوخت در داخل محفظه احتراق نیز افزایش مییابد و این افزایش دما میتواند منجر به احتراق قبل از رسیدن پیستون به نقطه مرگ بالا شود. نام این پدیده پیش انفجار است و به دلیل همین اثر است که برندهای خودرو مجبور به تولید موتورهایی با نسبت تراکم محافظهکارانه میشوند. با نقشه های احتراق و تزریق طراحی شده برای محافظت از موتور در برابر این پدیده به هزینه حداکثر بازده.از سوی دیگر، تولید موتورهایی با نسبت تراکم بالا نیز گران است (برای برندها و در نتیجه برای مشتریان...). زیرا برای جلوگیری از انفجار پیش از انفجار در موتورهای با نسبت تراکم بالا، برندها باید به مواد اصیلتر و مقاومتری متوسل شوند که گرمای تولید شده در موتور را به طور مؤثرتری دفع کنند.
نیسان (بالاخره!) راه حل را پیدا می کند
در 25 سال گذشته چندین برند تلاش کرده اند تا بر محدودیت های موتورها تا این سطح غلبه کنند. ساب یکی از برندهایی بود که نزدیکتر شد و حتی یک موتور انقلابی ارائه کرد که به لطف حرکت جانبی سر موتور، توانست ظرفیت مکعب محفظه احتراق را کم یا زیاد کند. و از این رو نسبت تراکم. مسئله؟ این سیستم دارای نقص هایی در قابلیت اطمینان بود و هرگز آن را به تولید نرساند. با خوشحالی…
اولین برندی که راه حلی پیدا کرد همانطور که گفتیم نیسان بود. برندی که اولین موتور تراکم متغیر جهان را در ماه سپتامبر در نمایشگاه خودروی پاریس معرفی خواهد کرد. این موتور 2.0 توربو با 274 اسب بخار قدرت و 390 نیوتن متر حداکثر گشتاور است. این موتور در ابتدا تنها در ایالات متحده عرضه می شود و جایگزین موتور 3.5 V6 می شود که در حال حاضر مدل های اینفینیتی (بخش مدل های ممتاز نیسان) را مجهز می کند.
نیسان چگونه به این مهم دست یافت؟
جادوگری بود شوخی کردم... مهندسی محض بود. در موتورهای معمولی، میلههای اتصال (بازویی که پیستون را میگیرد) مستقیماً به میل لنگ متصل میشوند، در موتور VC-T نیسان این اتفاق نمیافتد. همانطور که در تصویر زیر می بینید:
در این موتور انقلابی نیسان طول شاتون اصلی کاهش یافته و به یک اهرم میانی که به میل لنگ می چرخد وصل می شود و به شاتون متحرک دوم در مقابل شاتون متصل می شود که میزان حرکت پیستون را تغییر می دهد. هنگامی که واحد کنترل موتور تشخیص می دهد که لازم است نسبت تراکم افزایش یا کاهش یابد، محرک زاویه اهرم میانی را تغییر می دهد، شاتون را بالا یا پایین می کند و بنابراین تراکم را بین 8:1 و 14:1 تغییر می دهد. بنابراین، موتور نیسان موفق میشود بهترینهای هر دو جهان را ترکیب کند: حداکثر راندمان در دور کم و قدرت بیشتر در دور بالا، و از اثر پیش از انفجار اجتناب میکند.
این تغییر در نسبت تراکم موتور، به لطف تعداد بی شماری از سنسورهای پراکنده در سراسر موتور، تنها به طور موثر و در هر محدوده دور در دقیقه امکان پذیر است. اینها صدها هزار اطلاعات را در هر ثانیه به ECU ارسال می کنند (دمای هوا، محفظه احتراق، ورودی، توربو، مقدار اکسیژن در مخلوط و غیره) و اجازه می دهند نسبت تراکم متناسب با نیازها تغییر کند. از وسیله نقلیه این موتور همچنین مجهز به سیستم زمان بندی متغیر سوپاپ برای شبیه سازی چرخه اتکینسون است که در آن سوپاپ های ورودی مدت بیشتری باز می مانند تا هوا از آنها خارج شود و در نتیجه مقاومت آیرودینامیکی موتور در فاز تراکم کاهش می یابد.
کسانی که مکرراً پایان موتور احتراق داخلی را اعلام می کنند، باید به "نگه داشتن گیتار در کیف" برگردند. . موتورهای احتراق داخلی "قدیمی" بیش از 120 سال قدمت دارند و به نظر می رسد که اینجا بمانند. باید دید آیا این راه حل قابل اعتماد خواهد بود یا خیر.
کمی بیشتر تاریخ؟
اولین مطالعات در مورد اثرات نسبت تراکم بر بازده چرخه کاری موتورهای احتراق داخلی به سال 1920 باز می گردد، زمانی که مهندس بریتانیایی هری ریکاردو ریاست بخش توسعه هوانوردی نیروی هوایی سلطنتی (RAF) را بر عهده داشت. یکی از مهمترین ماموریت های آن یافتن راه حلی برای مصرف سوخت بالای هواپیماهای RAF و در نتیجه برد کوتاه پرواز آنها بود. برای مطالعه علل و راه حل های این مشکل، هری ریکاردو یک موتور آزمایشی با تراکم متغیر ساخت که در آن متوجه شد (در میان چیزهای دیگر) برخی از سوخت ها در برابر انفجار مقاوم تر هستند. این مطالعه با ایجاد اولین سیستم رتبه بندی اکتان سوخت به اوج خود رسید.
به لطف این مطالعات بود که برای اولین بار به این نتیجه رسیدیم که نسبت تراکم بالاتر کارآمدتر بوده و برای تولید همان انرژی مکانیکی به سوخت کمتری نیاز دارد. از این زمان بود که موتورهای غول پیکر با ظرفیت 25 لیتر مکعب - که از هواپیماهای جنگ جهانی اول می شناسیم - جای خود را به واحدهای کوچکتر و کارآمدتر دادند. سفرهای فراآتلانتیک به واقعیت تبدیل شد و محدودیت های تاکتیکی در طول جنگ (به دلیل برد موتورها) کاهش یافت.
