Karena subjeknya kompleks, mari kita jelaskan secara singkat konsep rasio kompresi untuk memahami mengapa mesin kompresi variabel VC-T Nissan begitu luar biasa? Jadi saya akan mencoba menyederhanakan, dengan risiko melakukan beberapa ketidakakuratan – jika itu terjadi, Anda selalu dapat membuka Facebook kami dan memberikan komentar kepada kami.
Nilai apa?
Rasio kompresi adalah jumlah kali volume tertentu dikompresi di dalam silinder. Contoh praktis: mesin empat silinder 1,0 liter dengan perbandingan 10:1 memiliki silinder 250 cm yang, pada titik mati atas, memampatkan campuran hingga volume hanya 25 cm³ — yaitu sepersepuluh volumenya ( 10:1). Versi kompleks dari penjelasan rasio kompresi dapat dilihat di sini.Dan mengapa ini begitu penting?
Karena semakin besar rasio kompresi mesin, semakin besar efisiensinya. Semakin besar kompresi mesin, semakin cepat ekspansi gas yang dihasilkan dari ledakan dan akibatnya semakin cepat turunnya piston dan batang penghubung, dan karena itu semakin cepat perpindahan poros engkol - pada akhirnya menghasilkan lebih banyak gerakan yang ditransmisikan ke kendaraan roda. Itu sebabnya mobil sport memiliki rasio kompresi yang lebih tinggi – misalnya, mesin V10 Audi R8 mengompres 12,7 kali volumenya.
Jadi mengapa tidak semua mobil memiliki rasio kompresi yang tinggi?
Untuk dua alasan: alasan pertama adalah bahwa campuran itu meledak terlebih dahulu dan alasan kedua adalah mahalnya biaya untuk membuat mesin dengan rasio kompresi yang tinggi. Tapi mari kita ke alasan pertama dulu. Ketika rasio kompresi meningkat, demikian juga suhu campuran udara-bahan bakar di dalam ruang bakar dan peningkatan suhu ini dapat menyebabkan pengapian sebelum piston mencapai titik mati atas. Nama fenomena ini adalah pra-detonasi dan karena efek inilah merek mobil terpaksa memproduksi mesin dengan rasio kompresi konservatif, dengan peta pengapian dan injeksi yang dirancang untuk melindungi mesin dari fenomena ini dengan mengorbankan efisiensi maksimum.Di sisi lain, memproduksi mesin dengan rasio kompresi tinggi juga mahal (untuk merek dan oleh karena itu untuk pelanggan…). Karena untuk menghindari pra-detonasi pada mesin dengan rasio kompresi tinggi, merek harus menggunakan bahan yang lebih mulia dan lebih tahan yang menghilangkan panas yang dihasilkan di mesin secara lebih efisien.
Nissan menemukan (akhirnya!) solusinya
Selama 25 tahun terakhir beberapa merek telah mencoba tidak berhasil mengatasi keterbatasan mesin ke tingkat ini. Saab menjadi salah satu merek yang mendekat, bahkan menghadirkan mesin revolusioner yang berkat gerakan lateral kepala mesin berhasil menambah atau mengurangi kapasitas kubik ruang bakar. dan karenanya rasio kompresi. Masalah? Sistem memiliki kelemahan keandalan dan tidak pernah berhasil diproduksi. Dengan senang hati…
Merek pertama yang menemukan solusi adalah, seperti yang kami katakan, Nissan. Sebuah merek yang akan menghadirkan mesin kompresi variabel pertama di dunia pada bulan September di Paris Motor Show. Ini adalah mesin 2.0 Turbo dengan 274 hp dan torsi maksimum 390 Nm. Mesin ini awalnya hanya akan diluncurkan di AS, menggantikan mesin 3,5 V6 yang saat ini melengkapi model Infiniti (divisi model premium Nissan).
Bagaimana Nissan mencapai ini?
Itu sihir. Aku bercanda… itu murni rekayasa. Pada mesin konvensional batang penghubung (lengan yang "menangkap" piston) langsung menempel pada poros engkol, pada mesin VC-T Nissan hal ini tidak terjadi. Seperti yang Anda lihat pada gambar di bawah ini:
Dalam mesin revolusioner Nissan ini, panjang batang penghubung utama dikurangi dan dihubungkan ke tuas perantara yang diputar ke poros engkol dan dihubungkan ke batang penghubung bergerak kedua yang berlawanan dengan batang penghubung yang mengubah tingkat pergerakan piston. Ketika unit kontrol mesin menentukan bahwa perlu untuk menambah atau mengurangi rasio kompresi, aktuator mengubah sudut tuas perantara, menaikkan atau menurunkan batang penghubung dan oleh karena itu memvariasikan kompresi antara 8:1 dan 14:1. Dengan demikian, mesin Nissan berhasil menggabungkan yang terbaik dari kedua dunia: efisiensi maksimum pada rpm rendah dan tenaga lebih besar pada rpm tinggi, menghindari efek pra-detonasi.
Variasi dalam rasio kompresi mesin ini hanya dimungkinkan secara efisien dan dalam rentang rpm apa pun, berkat segudang sensor yang tersebar di seluruh mesin. Ini mengirimkan ratusan ribu informasi per detik ke ECU secara real time (suhu udara, ruang bakar, intake, turbo, jumlah oksigen dalam campuran, dll.), memungkinkan rasio kompresi diubah sesuai kebutuhan. kendaraan. Mesin ini juga dilengkapi dengan sistem timing katup variabel untuk mensimulasikan siklus Atkinson, di mana katup masuk tetap terbuka lebih lama untuk memungkinkan udara keluar melaluinya, sehingga mengurangi hambatan aerodinamis mesin dalam fase kompresi.
Mereka yang berulang kali mengumumkan akhir dari mesin pembakaran internal harus kembali ke "menyimpan gitar di dalam tas" . Mesin pembakaran internal "lama" sudah berusia lebih dari 120 tahun dan tampaknya akan tetap ada. Masih harus dilihat apakah solusi ini dapat diandalkan.
Sedikit lagi sejarah?
Studi pertama tentang efek rasio kompresi pada efisiensi siklus kerja mesin pembakaran internal dimulai pada tahun 1920, ketika insinyur Inggris Harry Ricardo mengepalai Departemen Pengembangan Aeronautika Angkatan Udara Kerajaan (RAF). Salah satu misi terpentingnya adalah menemukan solusi untuk konsumsi bahan bakar yang tinggi dari pesawat RAF dan akibatnya untuk jarak terbang yang pendek. Untuk mempelajari penyebab dan solusi untuk masalah ini, Harry Ricardo mengembangkan mesin eksperimental dengan kompresi variabel di mana ia menemukan (antara lain) bahwa beberapa bahan bakar lebih tahan terhadap detonasi. Studi ini memuncak dalam pembuatan sistem peringkat oktan bahan bakar pertama.
Berkat penelitian ini, untuk pertama kalinya, disimpulkan bahwa rasio kompresi yang lebih tinggi lebih efisien dan membutuhkan lebih sedikit bahan bakar untuk menghasilkan energi mekanik yang sama. Sejak saat itulah mesin raksasa dengan kapasitas 25 liter kubik – yang kita ketahui dari pesawat Perang Dunia I – mulai digantikan oleh unit yang lebih kecil dan lebih efisien. Perjalanan transatlantik menjadi kenyataan dan keterbatasan taktis selama perang (karena jangkauan mesin) diringankan.
