Mivel a téma összetett, először röviden magyarázzuk el a tömörítési arány fogalmát, hogy megértsük, miért olyan rendkívüli a Nissan VC-T változó kompressziós motorja? Tehát megpróbálok egyszerűsíteni, azzal a kockázattal, hogy némi pontatlanságot követek el – ha ez megtörténik, bármikor benézhet a Facebookon, és megjegyzést fűzhet hozzánk.
Mit értékel?
A sűrítési arány az a mennyiség, ahányszor egy adott térfogatot összenyomnak a hengerben. Gyakorlati példa: egy 1,0 literes, 10:1 arányú négyhengeres motorban 250 cm³ hengerek vannak, amelyek a felső holtpontjukban mindössze 25 cm³ térfogatra, azaz térfogatának egytizedére sűrítik össze a keveréket ( 10:1). A tömörítési arány magyarázatának összetett változata itt tekinthető meg.És miért olyan fontos ez?
Mert minél nagyobb a motor kompressziós aránya, annál nagyobb a hatásfoka. Minél nagyobb a motor kompressziója, annál gyorsabban tágulnak a robbanásból származó gázok, és ennek következtében gyorsabban süllyed le a dugattyú és a hajtórúd, ezáltal gyorsabban elmozdul a főtengely – ami végső soron nagyobb mozgást továbbít a járműre. kerekek. Ez az oka annak, hogy a sportautók kompressziós aránya magasabb – például az Audi R8 V10-es motorja a térfogatának 12,7-szeresét tömöríti.
Akkor miért nem minden autónak magas a kompressziós aránya?
Két okból: az első ok az, hogy a keverék előre felrobban, a második pedig az, hogy drága nagy sűrítési arányú motort készíteni. De először térjünk át az első okra. Ahogy a kompressziós arány nő, úgy nő a levegő-üzemanyag keverék hőmérséklete az égéstérben, és ez a hőmérséklet-emelkedés gyulladáshoz vezethet, mielőtt a dugattyú elérné a felső holtpontot. Ennek a jelenségnek a neve előrobbanás, és ennek a hatásnak köszönhető, hogy az autómárkák kénytelenek konzervatív sűrítési arányú motorokat gyártani, gyújtási és befecskendezési térképekkel, amelyek célja, hogy megvédjék a motort ettől a jelenségtől a maximális hatékonyság rovására.Másrészt a nagy sűrítési arányú motorok gyártása is drága (a márkáknak és így a vásárlóknak…). Mert a nagy sűrítési arányú motoroknál az előrobbanás elkerülése érdekében a márkáknak nemesebb és ellenállóbb anyagokhoz kell folyamodniuk, amelyek hatékonyabban vezetik el a motorban keletkező hőt.
A Nissan megtalálja (végre!) a megoldást
Az elmúlt 25 évben több márka sikertelenül próbálta leküzdeni a motorok korlátait erre a szintre. A Saab volt az egyik közelebb álló márka, még egy forradalmi motort is bemutatott, amely a motorfej oldalirányú mozgásának köszönhetően növelte vagy csökkentette az égéstér köbtartalmát. és ebből adódóan a tömörítési arány. Probléma? A rendszernek voltak megbízhatósági hibái, és soha nem került gyártásba. Boldogan…
Az első márka, amely megoldást talált, amint mondtuk, a Nissan volt. Egy márka, amely szeptemberben, a Párizsi Autószalonon mutatja be a világ első változó kompressziós motorját. Ez egy 2.0 turbómotor 274 LE-vel és 390 Nm maximális nyomatékkal. Ezt a motort kezdetben csak az Egyesült Államokban dobják piacra, felváltva a 3,5 V6-os motort, amely jelenleg az Infiniti modelleket (a Nissan prémium modellek részlege) szereli fel.
Hogyan érte el ezt a Nissan?
Boszorkányság volt. Viccelek… tiszta mérnöki munka volt. A hagyományos motorokban a hajtórudak (az a kar, amely „megfogja” a dugattyút) közvetlenül a főtengelyhez vannak rögzítve, a Nissan VC-T motorjában ez nem történik meg. Ahogy az alábbi képen is látható:
Ebben a forradalmi Nissan-motorban a fő hajtórúd hosszát csökkentették, és a főtengelyhez forgatható közbenső karhoz csatlakoztatták, és a hajtórúddal szemben lévő második mozgatható hajtórúdhoz csatlakoztatták, amely megváltoztatja a dugattyú mozgásának mértékét. Amikor a motorvezérlő egység megállapítja, hogy növelni vagy csökkenteni kell a sűrítési arányt, az aktuátor megváltoztatja a közbenső kar szögét, felemeli vagy leengedi a hajtórudat, és ezáltal a kompressziót 8:1 és 14:1 között változtatja. Így a Nissan motornak sikerül egyesítenie a két világ legjobbjait: a maximális hatékonyságot alacsony fordulatszámon és a nagyobb teljesítményt magas fordulatszámon, elkerülve a detonáció előtti hatást.
A motor sűrítési arányának ez a változtatása csak hatékonyan és bármely fordulatszám-tartományban lehetséges, köszönhetően a számtalan, a motorban elhelyezett érzékelőnek. Ezek másodpercenként több százezer információt küldenek az ECU-nak valós időben (levegő hőmérséklete, égéstér, beszívás, turbó, oxigén mennyisége a keverékben stb.), lehetővé téve a kompressziós arány megfelelő változtatását. a járműről. Ez a motor változtatható szelep-időzítő rendszerrel is fel van szerelve az Atkinson-ciklus szimulálására, amelyben a szívószelepek hosszabb ideig nyitva maradnak, hogy lehetővé tegyék a levegő kijutását rajtuk, így csökkentve a motor aerodinamikai ellenállását a kompressziós fázisban.
Aki ismételten bejelenti a belső égésű motor végét, annak vissza kell mennie, hogy „tartsa a gitárt a táskában” . A „régi” belső égésű motorok már több mint 120 évesek, és úgy tűnik, itt maradnak. Meg kell nézni, hogy ez a megoldás megbízható lesz-e.
Még egy kis történelem?
A kompressziós aránynak a belső égésű motorok munkaciklus-hatékonyságára gyakorolt hatásáról szóló első tanulmányok 1920-ig nyúlnak vissza, amikor Harry Ricardo brit mérnök vezette a Királyi Légierő (RAF) Repülésfejlesztési Osztályát. Egyik legfontosabb küldetése az volt, hogy megoldást találjon a RAF repülőgépek magas üzemanyag-fogyasztására, és ebből következően rövid repülési hatótávolságára. A probléma okainak és megoldásainak tanulmányozására Harry Ricardo kifejlesztett egy változó sűrítésű kísérleti motort, ahol (többek között) azt találta, hogy egyes üzemanyagok jobban ellenállnak a detonációnak. Ez a tanulmány az első üzemanyag-oktánszám-besorolási rendszer létrehozásában csúcsosodott ki.
Ezeknek a vizsgálatoknak köszönhető, hogy először arra a következtetésre jutottak, hogy a nagyobb tömörítési arányok hatékonyabbak, és kevesebb üzemanyagot igényelnek ugyanazon mechanikai energia előállításához. A 25 literes űrtartalommal rendelkező gigantikus motorok – amelyeket az első világháborús repülőgépekről ismerünk – ekkortól kezdtek átadni a teret a kisebb és hatékonyabb egységeknek. A transzatlanti utazás valósággá vált, és a háború alatti taktikai korlátok (a hajtóművek kínálata miatt) enyhültek.
