Ker je tema zapletena, najprej na kratko razložimo koncept kompresijskega razmerja, da bi razumeli, zakaj je Nissanov motor s spremenljivo kompresijo VC-T tako izjemen? Zato bom poskušal poenostaviti, tvegati, da bom naredil nekaj netočnosti – če se to zgodi, lahko vedno obiščete naš Facebook in nam pustite komentar.
Ocenite kaj?
Kompresijsko razmerje je kolikokrat se določena prostornina stisne v cilindru. Praktični primer: 1,0-litrski štirivaljni motor z razmerjem 10:1 ima cilindre 250 cm³, ki v svoji zgornji mrtvi točki stisnejo mešanico na prostornino le 25 cm³ - to je na eno desetino njene prostornine ( 10:1). Kompleksno različico razlage kompresijskega razmerja si lahko ogledate tukaj.In zakaj je to tako pomembno?
Ker večje ko je kompresijsko razmerje motorja, večja je njegova učinkovitost. Večja ko je kompresija motorja, hitrejša je ekspanzija plinov, ki nastanejo zaradi eksplozije in posledično hitrejši spuščanje bata in ojnice ter s tem hitrejši premik ročične gredi – na koncu se na vozilo prenese več gibanja. kolesa. Zato imajo športni avtomobili višja kompresijska razmerja – motor V10 Audija R8 na primer stisne 12,7-kratnik svoje prostornine.
Zakaj torej vsi avtomobili nimajo visokih kompresijskih razmerij?
Iz dveh razlogov: prvi razlog je, da mešanica preddetonira in drugi razlog je draga izdelava motorja z visokim kompresijskim razmerjem. Ampak pojdimo najprej k prvemu razlogu. Ko se kompresijsko razmerje poveča, se poveča tudi temperatura mešanice zraka in goriva v zgorevalni komori in to povečanje temperature lahko povzroči vžig, preden bat doseže zgornjo mrtvo točko. Ime tega pojava je preddetonacija in prav zaradi tega učinka so avtomobilske znamke prisiljene proizvajati motorje s konzervativnimi kompresijskimi razmerji, s kartami vžiga in vbrizgavanja, ki so zasnovane za zaščito motorja pred tem pojavom na račun največje učinkovitosti.Po drugi strani je tudi proizvodnja motorjev z visokimi kompresijskimi razmerji draga (za znamke in s tem za kupce ...). Da bi se izognili preddetonaciji v motorjih z visokimi kompresijskimi razmerji, se morajo znamke zateči k plemenitejšim in odpornejšim materialom, ki učinkoviteje odvajajo toploto, ki nastane v motorju.
Nissan najde (končno!) rešitev
V zadnjih 25 letih je več blagovnih znamk neuspešno poskušalo premagati omejitve motorjev do te ravni. Saab je bil ena izmed znamk, ki so se mu približale, saj je celo predstavil revolucionaren motor, ki mu je zahvaljujoč bočnemu premikanju glave motorja uspelo povečati ali zmanjšati prostornino zgorevalne komore. in s tem kompresijsko razmerje. Težava? Sistem je imel pomanjkljivosti v zanesljivosti in nikoli ni prišel v proizvodnjo. na srečo…
Prva znamka, ki je našla rešitev, je bil, kot smo rekli, Nissan. Znamka, ki bo septembra na pariškem avtomobilskem salonu predstavila prvi motor s spremenljivo kompresijo na svetu. Gre za 2.0 Turbo motor z 274 KM in 390 Nm največjega navora. Ta motor bo sprva na voljo le v ZDA in bo nadomestil motor 3,5 V6, ki trenutno opremlja modele Infiniti (Nissanov oddelek premium modelov).
Kako je Nissanu to uspelo?
Bilo je čarovništvo. Šalim se ... to je bil čisti inženiring. Pri običajnih motorjih so ojnice (tista roka, ki »zgrabi« bat) neposredno pritrjena na ročično gred, pri Nissanovem motorju VC-T se to ne zgodi. Kot lahko vidite na spodnji sliki:
Pri tem revolucionarnem Nissanovem motorju je bila dolžina glavne ojnice zmanjšana in povezana z vmesno ročico, ki je zasukana na ročično gred in povezana z drugo premično ojnico nasproti ojnice, ki spreminja obseg gibanja bata. Ko krmilna enota motorja ugotovi, da je treba povečati ali zmanjšati kompresijsko razmerje, aktuator spremeni kot vmesne ročice, dvigne ali spusti ojnico in tako spreminja kompresijo med 8:1 in 14:1. Tako Nissanov motor uspe združiti najboljše iz obeh svetov: največjo učinkovitost pri nizkih vrtljajih in več moči pri visokih vrtljajih, s čimer se izognemo učinku pred detonacijo.
Ta sprememba kompresijskega razmerja motorja je možna le učinkovito in v katerem koli območju vrtljajev, zahvaljujoč številnim senzorjem, razporejenim po motorju. Ti pošiljajo na stotine tisoč informacij na sekundo v ECU v realnem času (temperatura zraka, zgorevalna komora, sesanje, turbo, količina kisika v mešanici itd.), kar omogoča, da se kompresijsko razmerje ustrezno spremeni. vozila. Ta motor je opremljen tudi s sistemom spremenljivega krmiljenja ventilov za simulacijo Atkinsonovega cikla, pri katerem sesalni ventili ostanejo odprti dlje, da omogočijo uhajanje zraka skozi njih, s čimer se zmanjša aerodinamični upor motorja v fazi kompresije.
Tisti, ki večkrat oznanjajo konec motorja z notranjim zgorevanjem, se morajo vrniti k "kitaro obdržati v torbi" . “Stari” motorji z notranjim zgorevanjem so stari že več kot 120 let in zdi se, da bodo tu ostali. Ali bo ta rešitev zanesljiva, je treba še videti.
Še malo zgodovine?
Prve študije o vplivu kompresijskega razmerja na učinkovitost delovnega cikla motorjev z notranjim zgorevanjem segajo v leto 1920, ko je britanski inženir Harry Ricardo vodil oddelek za letalski razvoj Kraljevih letalskih sil (RAF). Ena njegovih najpomembnejših nalog je bila najti rešitev za veliko porabo goriva letal RAF in posledično za njihov kratek doseg leta. Da bi preučil vzroke in rešitve tega problema, je Harry Ricardo razvil eksperimentalni motor s spremenljivo kompresijo, kjer je (med drugim) ugotovil, da so nekatera goriva bolj odporna proti detonaciji. Ta študija je dosegla vrhunec z oblikovanjem prvega oktanskega sistema goriva.
Zahvaljujoč tem študijam je bilo prvič ugotovljeno, da so višja kompresijska razmerja učinkovitejša in zahtevajo manj goriva za proizvodnjo enake mehanske energije. Od tega časa so orjaški motorji s 25 litri prostornine – ki jih poznamo iz letal iz prve svetovne vojne – začeli umikati manjšim in učinkovitejšim agregatom. Čezatlantska potovanja so postala realnost in taktične omejitve med vojno (zaradi nabora motorjev) so bile blažene.
