Budući da je tema složena, prvo ukratko objasnimo koncept omjera kompresije kako bismo razumjeli zašto je Nissanov VC-T motor s promjenjivom kompresijom tako izvanredan? Stoga ću pokušati pojednostaviti, uz rizik da napravim neku netočnost – ako se to dogodi, uvijek možete proći kroz naš Facebook i ostaviti nam komentar.
Ocijeniti što?
Omjer kompresije je koliko je puta određeni volumen komprimiran unutar cilindra. Praktični primjer: 1,0-litreni četverocilindrični motor s omjerom 10:1 ima cilindre od 250 cm³ koji, u svojoj gornjoj mrtvoj točki, komprimiraju smjesu na volumen od samo 25 cm³ — odnosno na jednu desetinu njenog volumena ( 10:1). Složenu verziju objašnjenja omjera kompresije možete vidjeti ovdje.A zašto je to toliko važno?
Jer što je veći omjer kompresije motora, veća je njegova učinkovitost. Što je veća kompresija motora, to je brže širenje plinova koji nastaju uslijed eksplozije i posljedično brže spuštanje klipa i klipnjače, a time i brži pomak radilice - što u konačnici rezultira većim kretanjem koje se prenosi na vozilo kotača. Zato sportski automobili imaju veće omjere kompresije – na primjer, V10 motor Audija R8 komprimira 12,7 puta veći volumen.
Pa zašto svi automobili nemaju visoke omjere kompresije?
Iz dva razloga: prvi razlog je taj što smjesa preddetonira, a drugi razlog što je skupo napraviti motor s visokim omjerom kompresije. No prijeđimo prvo na prvi razlog. Kako se omjer kompresije povećava, tako raste i temperatura mješavine zraka i goriva unutar komore za izgaranje i to povećanje temperature može dovesti do paljenja prije nego što klip dosegne gornju mrtvu točku. Naziv ovog fenomena je preddetonacija i upravo su zbog tog učinka marke automobila prisiljene proizvoditi motore s konzervativnim omjerima kompresije, s kartama paljenja i ubrizgavanja dizajniranim da zaštite motor od ove pojave na račun maksimalne učinkovitosti.S druge strane, proizvodnja motora s visokim omjerima kompresije također je skupa (za marke, a time i za kupce…). Kako bi se izbjegla preddetonacija u motorima s visokim omjerom kompresije, robne marke moraju posegnuti za plemenitijim i otpornijim materijalima koji učinkovitije odvode toplinu koja se stvara u motoru.
Nissan pronalazi (napokon!) rješenje
Tijekom posljednjih 25 godina nekoliko je marki bezuspješno pokušavalo prevladati ograničenja motora do ove razine. Saab je bio jedan od brendova koji su se približili, čak je predstavio i revolucionarni motor koji je zahvaljujući bočnom pomicanju glave motora uspio povećati ili smanjiti kubični kapacitet komore za izgaranje. a time i omjer kompresije. Problem? Sustav je imao nedostatke u pouzdanosti i nikada nije ušao u proizvodnju. Sretno…
Prva marka koja je pronašla rješenje je, kako smo rekli, Nissan. Marka koja će u rujnu na sajmu automobila u Parizu predstaviti prvi svjetski motor s promjenjivom kompresijom. Riječ je o 2.0 Turbo motoru sa 274 KS i 390 Nm maksimalnog okretnog momenta. Ovaj motor u početku će biti lansiran samo u SAD-u, zamjenjujući 3.5 V6 motor koji trenutno oprema Infiniti modele (Nissanov odjel premium modela).
Kako je Nissan to postigao?
Bilo je to vještičarenje. Šalim se... to je bio čisti inženjering. U konvencionalnim motorima klipnjače (ta ruka koja "hvata" klip) izravno su pričvršćene na radilicu, u Nissanovom VC-T motoru to se ne događa. Kao što možete vidjeti na slici ispod:
U ovom revolucionarnom Nissanovom motoru duljina glavne klipnjače je smanjena i spojena na srednju polugu zakrenutu na radilicu i spojenu na drugu pomičnu klipnjaču nasuprot klipnjače koja mijenja opseg pomaka klipa. Kada upravljačka jedinica motora utvrdi da je potrebno povećati ili smanjiti omjer kompresije, aktuator mijenja kut srednje poluge, podižući ili spuštajući klipnjaču i stoga mijenja kompresiju između 8:1 i 14:1. Tako Nissanov motor uspijeva spojiti najbolje od oba svijeta: maksimalnu učinkovitost pri niskim okretajima i više snage pri visokim okretajima, izbjegavajući učinak prije detonacije.
Ova varijacija u omjeru kompresije motora moguća je samo učinkovito i u bilo kojem rasponu okretaja, zahvaljujući bezbroj senzora raširenih po cijelom motoru. Oni šalju stotine tisuća informacija u sekundi u ECU u stvarnom vremenu (temperatura zraka, komora za izgaranje, usis, turbo, količina kisika u smjesi, itd.), omogućujući da se omjer kompresije promijeni u skladu s potrebama. vozila. Ovaj motor je također opremljen sustavom varijabilnog vremena ventila za simulaciju Atkinsonovog ciklusa, u kojem usisni ventili ostaju otvoreni dulje kako bi omogućili izlazak zraka kroz njih, čime se smanjuje aerodinamički otpor motora u fazi kompresije.
Oni koji opetovano najavljuju kraj motora s unutarnjim izgaranjem moraju se vratiti "držati gitaru u torbi" . “Stari” motori s unutarnjim izgaranjem već su stari preko 120 godina i čini se da će tu ostati. Ostaje za vidjeti hoće li ovo rješenje biti pouzdano.
Još malo povijesti?
Prve studije o učincima kompresijskog omjera na učinkovitost radnog ciklusa motora s unutarnjim izgaranjem datiraju iz 1920. godine, kada je britanski inženjer Harry Ricardo bio na čelu Odjela za zrakoplovni razvoj Kraljevskog ratnog zrakoplovstva (RAF). Jedna od njegovih najvažnijih misija bila je pronaći rješenje za veliku potrošnju goriva RAF-ovih zrakoplova, a time i za njihov mali domet leta. Kako bi proučio uzroke i rješenja za ovaj problem, Harry Ricardo je razvio eksperimentalni motor s promjenjivom kompresijom gdje je otkrio (između ostalog) da su neka goriva otpornija na detonaciju. Ova studija kulminirala je stvaranjem prvog sustava oktanskog broja goriva.
Zahvaljujući tim studijama po prvi put je zaključeno da su veći omjeri kompresije učinkovitiji i zahtijevaju manje goriva za proizvodnju iste mehaničke energije. Od tada su divovski motori s 25 litara kubika – koje poznajemo iz aviona iz Prvog svjetskog rata – počeli ustupati mjesto manjim i učinkovitijim jedinicama. Transatlantska putovanja postala su stvarnost, a taktička ograničenja tijekom rata (zbog raspona motora) su ublažena.
