Koska aihe on monimutkainen, selitetään ensin lyhyesti puristussuhteen käsite ymmärtääksemme, miksi Nissanin VC-T-muuttuva puristusmoottori on niin poikkeuksellinen? Joten yritän yksinkertaistaa, sillä riskin, että teen epätarkkuuden – jos näin tapahtuu, voit aina käydä Facebookissamme ja jättää meille kommentin.
Arvioi mitä?
Puristussuhde on kuinka monta kertaa tietty tilavuus puristetaan sylinterin sisällä. Käytännön esimerkki: 1,0 litran nelisylinterisessä moottorissa, jonka suhde on 10:1, on 250 cm³:n sylinterit, jotka yläkuolopisteessään puristavat seoksen vain 25 cm³:n tilavuuteen eli kymmenesosaan sen tilavuudesta ( 10:1). Puristussuhteen selityksen monimutkainen versio näkyy täällä.Ja miksi tämä on niin tärkeää?
Koska mitä suurempi puristussuhde moottorilla on, sitä suurempi on sen hyötysuhde. Mitä suurempi moottorin puristus, sitä nopeammin räjähdyksestä johtuvat kaasut laajenevat ja sitä nopeammin männän ja kiertokangen laskeutuminen ja näin ollen nopeampi kampiakselin siirtyminen - mikä lopulta johtaa enemmän ajoneuvoon välittyvään liikettä pyörät. Siksi urheiluautoissa on korkeampi puristussuhde – esimerkiksi Audi R8:n V10-moottori puristaa 12,7 kertaa tilavuuteensa verrattuna.
Joten miksi kaikissa autoissa ei ole korkea puristussuhde?
Kahdesta syystä: ensimmäinen syy on seoksen esiräjähdys ja toinen syy on se, että korkean puristussuhteen moottorin valmistaminen on kallista. Mutta mennään ensin ensimmäiseen syystä. Puristussuhteen kasvaessa polttokammion sisällä olevan ilma-polttoaineseoksen lämpötila nousee ja tämä lämpötilan nousu voi johtaa syttymiseen ennen kuin mäntä saavuttaa yläkuolokohdan. Tämän ilmiön nimi on esiräjähdys, ja tämän vaikutuksen vuoksi automerkit joutuvat valmistamaan moottoreita konservatiivisilla puristussuhteilla, sytytys- ja ruiskutuskartoilla, jotka on suunniteltu suojaamaan moottoria tältä ilmiöltä maksimaalisen hyötysuhteen kustannuksella.Toisaalta korkealla puristussuhteella varustettujen moottoreiden valmistaminen on myös kallista (merkeille ja siten asiakkaille…). Koska esiräjähdyksen välttämiseksi moottoreissa, joissa on korkea puristussuhde, merkkien on turvauduttava jalompiin ja kestävämpiin materiaaleihin, jotka haihduttavat moottorissa syntyvän lämmön tehokkaammin.
Nissan löytää (vihdoin!) ratkaisun
Viimeisten 25 vuoden aikana useat merkit ovat yrittäneet voittaa moottoreiden rajoitukset tälle tasolle epäonnistuneesti. Saab oli yksi niistä merkeistä, jotka tulivat lähemmäksi ja esittelivät jopa vallankumouksellisen moottorin, joka pystyi moottoripään sivuttaisliikkeen ansiosta lisäämään tai vähentämään palotilan kuutiota. ja siten puristussuhde. Ongelma? Järjestelmässä oli luotettavuuspuutteita, eikä sitä koskaan päästetty tuotantoon. Onneksi…
Ensimmäinen merkki, joka löysi ratkaisun, oli, kuten sanoimme, Nissan. Merkki, joka esittelee maailman ensimmäisen muuttuvapaineisen moottorin syyskuussa Pariisin autonäyttelyssä. Se on 2,0-turbomoottori, jonka teho on 274 hv ja suurin vääntömomentti 390 Nm. Tämä moottori lanseerataan aluksi vain Yhdysvalloissa, ja se korvaa 3,5 V6 -moottorin, joka tällä hetkellä on varustettu Infiniti-malleilla (Nissanin premium-mallidivisioona).
Miten Nissan saavutti tämän?
Se oli noituutta. Vitsailen… se oli puhdasta tekniikkaa. Perinteisissä moottoreissa kiertokanget (se varsi, joka "tartuttaa" mäntään) on kiinnitetty suoraan kampiakseliin, Nissanin VC-T-moottorissa näin ei tapahdu. Kuten alla olevasta kuvasta näet:
Tässä vallankumouksellisessa Nissan-moottorissa pääkiertokangen pituutta lyhennettiin ja se yhdistettiin kampiakseliin niveltyyn välivipuun ja liitettiin toiseen liikkuvaan kiertokankeen vastapäätä kiertokankea, joka muuttaa männän liikkeen laajuutta. Kun moottorin ohjausyksikkö toteaa, että puristussuhdetta on lisättävä tai vähennettävä, toimilaite muuttaa välivivun kulmaa nostaen tai laskeen kiertokankea ja muuttaa siten puristusta välillä 8:1 - 14:1. Näin ollen Nissan-moottori onnistuu yhdistämään molempien maailmojen parhaat puolet: maksimaalisen hyötysuhteen matalilla kierrosnopeuksilla ja enemmän tehoa korkeilla kierrosluvuilla välttäen räjähdystä edeltävän vaikutuksen.
Tämä moottorin puristussuhteen vaihtelu on mahdollista vain tehokkaasti ja millä tahansa kierroslukualueella, kiitos lukemattomien moottoriin levitetyn anturien. Nämä lähettävät ECU:lle reaaliajassa satoja tuhansia tietoja sekunnissa (ilman lämpötila, polttokammio, imu, turbo, hapen määrä seoksessa jne.), jolloin puristussuhdetta voidaan muuttaa vastaavasti. ajoneuvosta. Tämä moottori on myös varustettu säädettävällä venttiilin ajoitusjärjestelmällä, joka simuloi Atkinsonin sykliä, jossa imuventtiilit pysyvät auki pidempään, jotta ilma pääsee poistumaan niiden läpi, mikä vähentää moottorin aerodynaamista vastusta puristusvaiheessa.
Niiden, jotka toistuvasti ilmoittavat polttomoottorin loppumisesta, on palattava "pitämään kitara laukussa" . "Vanhat" polttomoottorit ovat jo yli 120 vuotta vanhoja ja näyttävät tulevan jäädäkseen. Nähtäväksi jää, onko tämä ratkaisu luotettava.
Hieman lisää historiaa?
Ensimmäiset tutkimukset puristussuhteen vaikutuksista polttomoottoreiden hyötysuhteeseen ovat peräisin vuodelta 1920, jolloin brittiläinen insinööri Harry Ricardo johti kuninkaallisten ilmavoimien (RAF) ilmailun kehittämisosastoa. Yksi sen tärkeimmistä tehtävistä oli löytää ratkaisu RAF-koneiden korkeaan polttoaineenkulutukseen ja sitä kautta niiden lyhyeen lentomatkaan. Tutkiakseen tämän ongelman syitä ja ratkaisuja Harry Ricardo kehitti kokeellisen moottorin, jossa oli muuttuva puristus, jossa hän havaitsi (muun muassa), että jotkut polttoaineet vastustivat paremmin räjähdystä. Tämä tutkimus huipentui ensimmäisen polttoaineen oktaanilukujärjestelmän luomiseen.
Näiden tutkimusten ansiosta ensimmäistä kertaa pääteltiin, että korkeammat puristussuhteet ovat tehokkaampia ja vaativat vähemmän polttoainetta saman mekaanisen energian tuottamiseksi. Tästä lähtien jättimäiset 25 litran kuutiomoottorit – jotka tunnemme ensimmäisen maailmansodan lentokoneista – alkoivat väistää pienempiä ja tehokkaampia yksiköitä. Transatlanttisesta matkustamisesta tuli todellisuutta ja sodan aikaisia taktisia rajoituksia (moottorivalikoiman vuoksi) lievennettiin.
