주제가 복잡하기 때문에 닛산의 VC-T 가변 압축 엔진이 왜 그렇게 뛰어난지 이해하기 위해 먼저 압축비 개념을 간략하게 설명하겠습니다. 그래서 저는 부정확할 위험을 감수하면서 단순화하려고 노력할 것입니다. 그런 일이 발생하면 언제든지 Facebook을 통해 의견을 남길 수 있습니다.
무엇을 평가?
압축비는 주어진 부피가 실린더 내부에서 압축되는 횟수입니다. 실제 예: 10:1 비율의 1.0리터 4기통 엔진에는 상사점에서 혼합물을 25cm³의 부피, 즉 부피의 10분의 1로 압축하는 250cm³ 실린더가 있습니다. 10:1). 압축비 설명의 복잡한 버전은 여기에서 볼 수 있습니다.그리고 이것이 왜 그렇게 중요한가?
엔진의 압축비가 클수록 효율성이 높아집니다. 엔진 압축이 클수록 폭발로 인한 가스 팽창이 빨라지고 결과적으로 피스톤과 커넥팅 로드의 하강 속도가 빨라지고 크랭크축의 변위가 빨라져 궁극적으로 차량에 더 많은 움직임이 전달됩니다. 바퀴. 이것이 스포츠카의 압축비가 더 높은 이유입니다. 예를 들어 Audi R8의 V10 엔진은 부피의 12.7배를 압축합니다.
그렇다면 왜 모든 자동차의 압축비가 높지 않습니까?
두 가지 이유가 있습니다. 첫 번째 이유는 혼합물이 미리 폭발하기 때문이고 두 번째 이유는 높은 압축비로 엔진을 만드는 데 비용이 많이 들기 때문입니다. 그러나 먼저 첫 번째 이유를 살펴보겠습니다. 압축비가 증가함에 따라 연소실 내부의 공기-연료 혼합물의 온도도 증가하고 이러한 온도 증가는 피스톤이 상사점에 도달하기 전에 점화로 이어질 수 있습니다. 이 현상의 이름은 사전폭발(pre-detonation)이며, 이 효과 때문에 자동차 브랜드는 보수적인 압축비로 엔진을 생산하게 되며, 최대 효율을 희생하면서 이러한 현상으로부터 엔진을 보호하도록 설계된 점화 및 분사 맵이 있습니다.반면에 압축비가 높은 엔진을 생산하는 것도 비용이 많이 듭니다(브랜드와 고객 모두에게…). 압축비가 높은 엔진에서 사전 폭발을 방지하기 위해 브랜드는 엔진에서 생성된 열을 보다 효율적으로 발산하는 더 고귀하고 저항력이 높은 재료에 의존해야 합니다.
닛산은 (드디어!) 해결책을 찾습니다.
지난 25년 동안 여러 브랜드가 엔진의 한계를 이 수준까지 극복하려고 시도했지만 실패했습니다. Saab은 엔진 헤드의 측면 이동 덕분에 연소실의 입방 용량을 늘리거나 줄일 수 있는 혁신적인 엔진을 선보이기까지 한 브랜드 중 하나였습니다. 따라서 압축비. 문제? 시스템에는 신뢰성 결함이 있었고 생산에 들어가지 못했습니다. 행복하게…
솔루션을 찾은 첫 번째 브랜드는 우리가 말했듯이 Nissan이었습니다. 9월 파리 모터쇼에서 세계 최초의 가변 압축 엔진을 선보일 브랜드. 2.0 터보 엔진으로 최고출력 274마력, 최대토크 390Nm를 자랑한다. 이 엔진은 현재 인피니티 모델(닛산의 프리미엄 모델 부문)에 장착된 3.5 V6 엔진을 대체하여 처음에는 미국에서만 출시될 예정입니다.
닛산은 어떻게 이것을 달성했는가?
마법이었습니다. 농담이에요... 순수한 공학이었습니다. 기존 엔진에서 커넥팅 로드(피스톤을 "잡는" 암)는 크랭크축에 직접 부착되지만 Nissan의 VC-T 엔진에서는 이러한 일이 발생하지 않습니다. 아래 이미지에서 볼 수 있듯이:
이 혁신적인 닛산 엔진에서는 메인 커넥팅 로드의 길이가 줄어들었고 크랭크 샤프트에 피벗된 중간 레버에 연결되었으며 피스톤 운동의 범위를 변화시키는 커넥팅 로드 반대편에 있는 두 번째 가동 커넥팅 로드에 연결되었습니다. 엔진 제어 장치가 압축비를 높이거나 낮출 필요가 있다고 판단하면 액추에이터가 중간 레버의 각도를 변경하여 커넥팅 로드를 올리거나 내림으로써 압축을 8:1과 14:1 사이에서 변경합니다. 따라서 Nissan 엔진은 사전 폭발 효과를 피하면서 낮은 rpm에서 최대 효율과 높은 rpm에서 더 많은 출력이라는 두 가지 장점을 모두 결합합니다.
엔진 압축비의 이러한 변화는 엔진 전체에 퍼져 있는 수많은 센서 덕분에 모든 rpm 범위에서만 효율적으로 가능합니다. 이들은 초당 수십만 개의 정보를 실시간으로 ECU에 전송합니다(공기 온도, 연소실, 흡기 온도, 터보, 혼합기 내 산소량 등). 이에 따라 압축비가 변경될 수 있습니다. 차량의. 이 엔진에는 흡기 밸브가 더 오래 열려 공기가 빠져나갈 수 있도록 하여 압축 단계에서 엔진의 공기 역학적 저항을 줄이는 Atkinson 주기를 시뮬레이션하는 가변 밸브 타이밍 시스템도 장착되어 있습니다.
내연기관의 종말을 반복적으로 선언하는 사람들은 "기타를 가방에 보관"으로 돌아가야 합니다. . "오래된" 내연 기관은 이미 120년이 넘었고 앞으로도 계속될 것 같습니다. 이 솔루션이 신뢰할 수 있는지 여부는 여전히 남아 있습니다.
조금 더 역사?
압축비가 내연 기관의 듀티 사이클 효율에 미치는 영향에 대한 첫 번째 연구는 영국 엔지니어 Harry Ricardo가 영국 공군(RAF)의 항공 개발 부서를 이끌던 1920년으로 거슬러 올라갑니다. 가장 중요한 임무 중 하나는 RAF 항공기의 높은 연료 소비와 결과적으로 짧은 비행 범위에 대한 솔루션을 찾는 것이었습니다. 이 문제에 대한 원인과 솔루션을 연구하기 위해 Harry Ricardo는 가변 압축을 사용하는 실험 엔진을 개발했으며, 여기서 그는 (무엇보다도) 일부 연료가 폭발에 더 저항적이라는 것을 발견했습니다. 이 연구는 최초의 연료 옥탄가 등급 시스템의 생성으로 절정에 달했습니다.
이러한 연구 덕분에 처음으로 더 높은 압축비가 더 효율적이고 동일한 기계적 에너지를 생성하는 데 더 적은 연료가 필요하다는 결론이 내려졌습니다. 이 때부터 25리터 입방체 용량의 거대한 엔진(제1차 세계 대전 비행기에서 알 수 있음)이 더 작고 효율적인 장치에 자리를 내주기 시작했습니다. 대서양 횡단 여행이 현실이 되었고 전쟁 중 (엔진의 범위로 인한) 전술적 제한이 완화되었습니다.
