Tā kā tēma ir sarežģīta, vispirms īsi izskaidrosim kompresijas pakāpes koncepciju, lai saprastu, kāpēc Nissan VC-T mainīgās kompresijas dzinējs ir tik neparasts? Tāpēc es mēģināšu vienkāršot, riskējot pieļaut kādu neprecizitāti — ja tā notiek, vienmēr varat apmeklēt mūsu Facebook un atstāt mums komentāru.
Novērtēt ko?
Kompresijas pakāpe ir reižu skaits, kad dotais tilpums tiek saspiests cilindra iekšpusē. Praktisks piemērs: 1,0 litra četrcilindru dzinējam ar attiecību 10:1 ir 250 cm³ cilindri, kas savā augšējā mirušajā punktā saspiež maisījumu tikai līdz 25 cm³ tilpumam, tas ir, līdz desmitajai daļai no tā tilpuma ( 10:1). Kompresijas pakāpes skaidrojuma sarežģīto versiju var redzēt šeit.Un kāpēc tas ir tik svarīgi?
Jo lielāka ir dzinēja kompresijas pakāpe, jo lielāka ir tā efektivitāte. Jo lielāka ir dzinēja saspiešana, jo ātrāk izplešas sprādziena rezultātā radušās gāzes un līdz ar to ātrāks virzuļa un klaņa nolaišanās un līdz ar to arī ātrāka kloķvārpstas pārvietošanās, kas galu galā rada lielāku kustību, kas tiek pārnesta uz transportlīdzekli. riteņi. Tāpēc sporta automašīnām ir augstākas kompresijas pakāpes – piemēram, Audi R8 V10 dzinējs saspiež 12,7 reizes vairāk nekā tā tilpums.
Tātad, kāpēc visām automašīnām nav augstas kompresijas pakāpes?
Divu iemeslu dēļ: pirmais iemesls ir tas, ka maisījums detonē iepriekš, un otrs iemesls ir tas, ka ir dārgi izgatavot dzinēju ar augstu kompresijas pakāpi. Bet vispirms pāriesim pie pirmā iemesla. Palielinoties kompresijas pakāpei, palielinās arī gaisa un degvielas maisījuma temperatūra sadegšanas kamerā, un šī temperatūras paaugstināšanās var izraisīt aizdegšanos, pirms virzulis sasniedz augšējo miršanas punktu. Šīs parādības nosaukums ir pirmsdetonācija, un tieši šī efekta dēļ automašīnu markas ir spiestas ražot dzinējus ar konservatīvu kompresijas pakāpi, ar aizdedzes un iesmidzināšanas kartēm, kas paredzētas, lai aizsargātu dzinēju no šīs parādības uz maksimālas efektivitātes rēķina.No otras puses, dzinēju ražošana ar augstu kompresijas pakāpi arī ir dārga (zīmoliem un līdz ar to arī klientiem...). Jo, lai izvairītos no priekšdetonācijas dzinējos ar augstu kompresijas pakāpi, zīmoliem ir jāizmanto cēlāki un izturīgāki materiāli, kas efektīvāk izkliedē dzinējā radīto siltumu.
Nissan atrod (beidzot!) risinājumu
Pēdējo 25 gadu laikā vairāki zīmoli ir neveiksmīgi mēģinājuši pārvarēt dzinēju ierobežojumus līdz šim līmenim. Saab bija viens no zīmoliem, kas nāca tuvāk, prezentējot pat revolucionāru dzinēju, kuram, pateicoties motora galvas sānu kustībai, izdevās palielināt vai samazināt sadegšanas kameras kubatūru. un līdz ar to arī kompresijas pakāpe. Problēma? Sistēmai bija uzticamības trūkumi, un tā nekad netika ieviesta ražošanā. Laimīgi…
Kā jau teicām, pirmais zīmols, kas atrada risinājumu, bija Nissan. Zīmols, kas septembrī Parīzes autoizstādē prezentēs pasaulē pirmo mainīgās kompresijas dzinēju. Tas ir 2,0 turbo dzinējs ar 274 ZS jaudu un 390 Nm maksimālo griezes momentu. Šis dzinējs sākotnēji tiks laists klajā tikai ASV, aizstājot 3,5 V6 dzinēju, kas pašlaik aprīko Infiniti modeļus (Nissan premium modeļu nodaļa).
Kā Nissan to panāca?
Tā bija burvība. Es jokoju... tā bija tīra inženierija. Parastajos dzinējos klaņi (tā roka, kas “saķer” virzuli) ir tieši piestiprināti pie kloķvārpstas, Nissan VC-T dzinējā tas nenotiek. Kā redzat zemāk esošajā attēlā:
Šajā revolucionārajā Nissan dzinējā galvenā klaņa garums tika samazināts un savienots ar starpsviru, kas pagriezta pie kloķvārpstas un savienota ar otru kustīgu savienojošo stieni, kas atrodas pretī savienojošajam stienim, kas maina virzuļa kustības apjomu. Kad dzinēja vadības bloks nosaka, ka ir nepieciešams palielināt vai samazināt kompresijas pakāpi, izpildmehānisms maina starpsviras leņķi, paceļot vai nolaižot savienojošo stieni un tādējādi mainot kompresiju no 8:1 līdz 14:1. Tādējādi Nissan dzinējam izdodas apvienot labāko no abām pasaulēm: maksimālu efektivitāti pie zemiem apgriezieniem un lielāku jaudu pie lieliem apgriezieniem, izvairoties no pirmsdetonācijas efekta.
Šādas dzinēja kompresijas pakāpes izmaiņas ir iespējamas tikai efektīvi un jebkurā apgriezienu diapazonā, pateicoties neskaitāmiem sensoriem, kas izvietoti visā dzinējā. Tie reāllaikā uz ECU nosūta simtiem tūkstošu informācijas sekundē (gaisa temperatūra, sadegšanas kamera, ieplūde, turbo, skābekļa daudzums maisījumā utt.), ļaujot attiecīgi mainīt kompresijas pakāpi. no transportlīdzekļa. Šis dzinējs ir aprīkots arī ar mainīgu vārstu laika regulēšanas sistēmu, lai simulētu Atkinsona ciklu, kurā ieplūdes vārsti paliek atvērti ilgāk, lai gaiss varētu izplūst caur tiem, tādējādi samazinot dzinēja aerodinamisko pretestību kompresijas fāzē.
Tiem, kas atkārtoti paziņo par iekšdedzes dzinēja darbības beigām, jāatgriežas, lai "paturētu ģitāru somā" . “Vecajiem” iekšdedzes dzinējiem jau ir vairāk nekā 120 gadu, un šķiet, ka tie ir šeit, lai paliktu. Jāskatās, vai šis risinājums būs uzticams.
Vēl mazliet vēstures?
Pirmie pētījumi par kompresijas pakāpes ietekmi uz iekšdedzes dzinēju darba cikla efektivitāti tika veikti 1920. gadā, kad britu inženieris Harijs Rikardo vadīja Karalisko gaisa spēku (RAF) Aeronautikas attīstības departamentu. Viena no tās svarīgākajām misijām bija rast risinājumu augstajam RAF lidmašīnu degvielas patēriņam un līdz ar to arī to nelielajam lidojuma attālumam. Lai izpētītu šīs problēmas cēloņus un risinājumus, Harijs Rikardo izstrādāja eksperimentālu dzinēju ar mainīgu kompresiju, kurā viņš (cita starpā) atklāja, ka dažas degvielas ir izturīgākas pret detonāciju. Šis pētījums vainagojās ar pirmās degvielas oktānskaitļa sistēmas izveidi.
Pateicoties šiem pētījumiem, pirmo reizi tika secināts, ka augstākas kompresijas pakāpes ir efektīvākas un prasa mazāk degvielas, lai ražotu tādu pašu mehānisko enerģiju. No šī brīža gigantiskie dzinēji ar 25 litru kubisko tilpumu, ko mēs zinām no Pirmā pasaules kara lidmašīnām, sāka piekāpties mazākām un efektīvākām vienībām. Transatlantiskie ceļojumi kļuva par realitāti, un kara laikā taktiskie ierobežojumi (dzinēju klāsta dēļ) tika mazināti.
