Deoarece subiectul este complex, să explicăm mai întâi pe scurt conceptul raportului de compresie pentru a înțelege de ce motorul de compresie variabilă VC-T de la Nissan este atât de extraordinar? Așa că o să încerc să simplific, cu riscul de a comite o oarecare inexactitate – dacă se întâmplă asta poți oricând să treci pe Facebook-ul nostru și să ne lași un comentariu.
Evaluează ce?
Raportul de compresie este de câte ori un anumit volum este comprimat în interiorul cilindrului. Exemplu practic: un motor cu patru cilindri de 1,0 litri cu un raport de 10:1 are cilindri de 250 cm³ care, în punctul lor mort superior, comprimă amestecul la un volum de doar 25 cm³ – adică la o zecime din volumul său ( 10:1). Versiunea complexă a explicației raportului de compresie poate fi văzută aici.Și de ce este asta atât de important?
Pentru că cu cât raportul de compresie al motorului este mai mare, cu atât eficiența acestuia este mai mare. Cu cât compresia motorului este mai mare, cu atât expansiunea gazelor rezultate în urma exploziei este mai rapidă și, în consecință, coborârea pistonului și a bielei este mai rapidă și, prin urmare, deplasarea arborelui cotit este mai rapidă - rezultând în cele din urmă mai multă mișcare transmisă vehiculului rotile. De aceea, mașinile sport au rate de compresie mai mari – de exemplu, motorul V10 al lui Audi R8 comprimă de 12,7 ori volumul său.
Deci, de ce nu toate mașinile au rapoarte de compresie ridicate?
Din două motive: primul motiv este că amestecul detonează în prealabil și al doilea motiv este că este costisitor să faci un motor cu un raport de compresie mare. Dar să trecem mai întâi la primul motiv. Pe măsură ce raportul de compresie crește, crește și temperatura amestecului aer-combustibil din interiorul camerei de ardere și această creștere a temperaturii poate duce la aprindere înainte ca pistonul să atingă punctul mort superior. Numele acestui fenomen este pre-detonare și din cauza acestui efect mărcile de mașini sunt forțate să producă motoare cu rapoarte de compresie conservatoare, cu hărți de aprindere și injecție concepute pentru a proteja motorul de acest fenomen în detrimentul eficienței maxime.Pe de altă parte, producerea de motoare cu rapoarte mari de compresie este, de asemenea, costisitoare (pentru mărci și, prin urmare, pentru clienți...). Pentru că pentru a evita predetonarea în motoarele cu rapoarte de compresie mari, mărcile trebuie să recurgă la materiale mai nobile și mai rezistente, care disipează mai eficient căldura generată în motor.
Nissan găsește (în sfârșit!) soluția
În ultimii 25 de ani, mai multe mărci au încercat fără succes să depășească limitările motoarelor la acest nivel. Saab a fost una dintre mărcile care s-a apropiat, prezentând chiar și un motor revoluționar care, datorită mișcării laterale a capului motorului, a reușit să mărească sau să scadă capacitatea cubică a camerei de ardere. și de aici raportul de compresie. Problemă? Sistemul a avut defecte de fiabilitate și nu a ajuns niciodată în producție. Fericit…
Prima marcă care a găsit o soluție a fost, așa cum spuneam, Nissan. Un brand care va prezenta primul motor cu compresie variabilă din lume în septembrie la Salonul Auto de la Paris. Este un motor 2.0 Turbo cu 274 CP și 390 Nm cuplu maxim. Acest motor va fi lansat inițial doar în S.U.A., înlocuind motorul 3.5 V6 care echipează în prezent modelele Infiniti (divizia de modele premium a Nissan).
Cum a reușit Nissan acest lucru?
A fost vrăjitorie. Glumesc... a fost pură inginerie. La motoarele convenționale, bielele (acel braț care „prinde” pistonul) sunt atașate direct de arborele cotit, la motorul VC-T al Nissan acest lucru nu se întâmplă. După cum puteți vedea în imaginea de mai jos:
În acest motor revoluționar Nissan, lungimea bielei principale a fost redusă și conectată la o pârghie intermediară pivotată la arborele cotit și conectată la o a doua biela mobilă opusă bielei care variază gradul de mișcare a pistonului. Atunci când unitatea de comandă a motorului determină că este necesară creșterea sau reducerea raportului de compresie, actuatorul modifică unghiul pârghiei intermediare, ridicând sau coborând biela și deci variind compresia între 8:1 și 14:1. Astfel, motorul Nissan reușește să combine tot ce este mai bun din ambele lumi: eficiență maximă la turații mici și mai multă putere la turații mari, evitând efectul de pre-detonare.
Această variație a raportului de compresie al motorului este posibilă doar eficient și în orice interval de rpm, datorită unei multitudini de senzori răspândiți în întregul motor. Acestea trimit sute de mii de informații pe secundă către ECU în timp real (temperatura aerului, camera de ardere, admisie, turbo, cantitatea de oxigen din amestec etc.), permițând ca raportul de compresie să fie modificat în consecință. a vehiculului. Acest motor este echipat și cu un sistem de sincronizare variabilă a supapelor pentru a simula ciclul Atkinson, în care supapele de admisie rămân deschise mai mult timp pentru a permite aerului să iasă prin ele, reducând astfel rezistența aerodinamică a motorului în faza de compresie.
Cei care anunță în mod repetat sfârșitul motorului cu ardere internă trebuie să se întoarcă să „țină chitara în geantă” . „Vechile” motoare cu ardere internă au deja peste 120 de ani și par să fie aici pentru a rămâne. Rămâne de văzut dacă această soluție va fi fiabilă.
Mai multă istorie?
Primele studii privind efectele raportului de compresie asupra eficienței ciclului de lucru al motoarelor cu ardere internă datează din 1920, când inginerul britanic Harry Ricardo conducea Departamentul de Dezvoltare Aeronautică al Royal Air Force (RAF). Una dintre cele mai importante misiuni ale sale a fost găsirea unei soluții pentru consumul mare de combustibil al aeronavelor RAF și, în consecință, pentru raza de zbor scurtă a acestora. Pentru a studia cauzele și soluțiile acestei probleme, Harry Ricardo a dezvoltat un motor experimental cu compresie variabilă în care a constatat (printre altele) că unii combustibili erau mai rezistenți la detonare. Acest studiu a culminat cu crearea primului sistem de evaluare octanică a combustibilului.
Datorită acestor studii, s-a ajuns, pentru prima dată, la concluzia că rapoartele de compresie mai mari sunt mai eficiente și necesită mai puțin combustibil pentru a produce aceeași energie mecanică. De atunci, giganticele motoare cu 25 de litri de capacitate cubica – pe care le cunoaștem din avioanele din Primul Război Mondial – au început să cedeze loc unor unități mai mici și mai eficiente. Călătoriile transatlantice au devenit o realitate și limitările tactice din timpul războiului (datorită gamei de motoare) au fost atenuate.
