日産が世界初の可変圧縮比エンジンを開発

Anonim

主題が複雑なので、最初に圧縮比の概念を簡単に説明して、日産のVC-T可変圧縮エンジンが非常に優れている理由を理解しましょう。ですから、不正確さを犯すリスクを冒して、単純化しようと思います。それが起こった場合は、いつでもFacebookにアクセスして、コメントを残すことができます。

何を評価しますか?

圧縮率は、特定のボリュームがシリンダー内で圧縮される回数です。実用的な例:比率が10:1の1.0リッター4気筒エンジンには、250cm³のシリンダーがあり、上死点で、混合物をわずか25cm³の体積、つまりその体積の10分の1に圧縮します( 10:1)。圧縮率の説明の複雑なバージョンは、ここで見ることができます。

そして、なぜこれがそれほど重要なのですか?

エンジンの圧縮比が大きいほど、エンジンの効率が高くなります。エンジンの圧縮が大きいほど、爆発によって生じるガスの膨張が速くなり、その結果、ピストンとコネクティングロッドの下降が速くなり、したがってクランクシャフトの変位が速くなり、最終的には車両に伝達される動きが大きくなります。ホイール。そのため、スポーツカーの圧縮比は高くなっています。たとえば、アウディR8のV10エンジンは、その体積の12.7倍を圧縮します。

では、なぜすべての車が高い圧縮比を持っていないのですか?

2つの理由:最初の理由は混合気が事前に爆発することであり、2番目の理由は高い圧縮比のエンジンを作るのに費用がかかることです。しかし、最初に最初の理由に行きましょう。圧縮比が高くなると、燃焼室内の混合気の温度も高くなり、この温度の上昇により、ピストンが上死点に達する前に着火する可能性があります。この現象の名前はプレイグニッションであり、この効果のために、自動車ブランドは控えめな圧縮比のエンジンを製造することを余儀なくされています。最大効率を犠牲にしてこの現象からエンジンを保護するように設計された点火および噴射マップを備えています。

一方、高い圧縮比のエンジンを製造することも高価です(ブランドにとって、したがって顧客にとって…)。高い圧縮比のエンジンでのプレイグニッションを回避するために、ブランドは、エンジンで発生した熱をより効率的に放散する、より高貴でより耐性のある材料に頼らなければなりません。

日産は(ついに!)解決策を見つけました

過去25年間、いくつかのブランドがこのレベルのエンジンの制限を克服しようとして失敗しました。サーブは近づいたブランドの1つであり、エンジンヘッドの横方向の動きのおかげで、燃焼室の立方容量を増減させることができた革新的なエンジンを発表しました。したがって、圧縮率。問題?このシステムには信頼性の欠陥があり、本番環境に移行することはありませんでした。幸せに…

解決策を見つけた最初のブランドは、私たちが言ったように、日産でした。 9月にパリモーターショーで世界初の可変圧縮比エンジンを発表するブランド。これは、274hpと390Nmの最大トルクを備えた2.0ターボエンジンです。このエンジンは当初、米国でのみ発売され、現在インフィニティモデル(日産のプレミアムモデル部門)に搭載されている3.5V6エンジンに取って代わります。

日産はどのようにしてこれを達成しましたか?

魔術でした。冗談です…それは純粋なエンジニアリングでした。従来のエンジンでは、コネクティングロッド(ピストンを「つかむ」アーム)がクランクシャフトに直接取り付けられていますが、日産のVC-Tエンジンではこれは起こりません。下の画像でわかるように:

日産VC-T1

この革新的な日産エンジンでは、メインコネクティングロッドの長さが短縮され、クランクシャフトに回転する中間レバーに接続され、ピストンの動きの程度を変えるコネクティングロッドの反対側にある2番目の可動コネクティングロッドに接続されました。エンジンコントロールユニットが圧縮比を増減する必要があると判断すると、アクチュエータは中間レバーの角度を変更し、コネクティングロッドを上下させて、圧縮を8:1から14:1の間で変化させます。したがって、日産のエンジンは、低回転での最大効率と高回転でのより多くの出力という両方の長所を組み合わせて、プレイグニッション効果を回避します。

エンジンの圧縮比のこの変化は、エンジン全体に広がる無数のセンサーのおかげで、効率的かつ任意のrpm範囲でのみ可能です。これらは毎秒数十万の情報をリアルタイムでECUに送信し(空気の温度、燃焼室、吸気、ターボ、混合気中の酸素量など)、必要に応じて圧縮比を変更できます。車両の。このエンジンには、アトキンソンサイクルをシミュレートするための可変バルブタイミングシステムも装備されています。このシステムでは、吸気バルブがより長く開いたままになり、空気を逃がすことができるため、圧縮段階でのエンジンの空力抵抗が減少します。

内燃機関の終了を繰り返し発表する人は、「ギターをバッグに入れておく」ために戻る必要があります。 「古い」内燃機関はすでに120年以上前のものであり、ここにとどまっているようです。このソリューションが信頼できるかどうかはまだわかりません。

もう少し歴史?

内燃機関のデューティサイクル効率に対する圧縮比の影響に関する最初の研究は、英国のエンジニア、ハリー・リカルドが英国空軍(RAF)の航空開発部門を率いた1920年にさかのぼります。その最も重要な使命の1つは、RAF航空機の燃料消費量が多く、その結果、飛行距離が短いという解決策を見つけることでした。この問題の原因と解決策を研究するために、ハリーリカルドは可変圧縮比の実験エンジンを開発しました。そこで彼は(とりわけ)一部の燃料が爆発に対してより耐性があることを発見しました。この研究は、最初の燃料オクタン価評価システムの作成に至りました。

これらの研究のおかげで、初めて、より高い圧縮比がより効率的であり、同じ機械的エネルギーを生成するためにより少ない燃料を必要とすることが結論付けられました。第一次世界大戦の飛行機からわかっている、25リットルの立方容量の巨大なエンジンがより小さくより効率的なユニットに取って代わられ始めたのはこの時からでした。大西洋横断旅行が現実のものとなり、戦争中の戦術上の制限(エンジンの範囲による)が緩和されました。

ハリーリカド

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