Eftersom ämnet är komplext, låt oss först kort förklara konceptet med kompressionsförhållandet för att förstå varför Nissans VC-T variabel kompressionsmotor är så extraordinär? Så jag ska försöka förenkla, med risk för att begå en viss felaktighet – om det händer kan du alltid gå igenom vår Facebook och lämna oss en kommentar.
Betygsätt vad?
Kompressionsförhållandet är antalet gånger en given volym komprimeras inuti cylindern. Praktiskt exempel: en 1,0 liters fyrcylindrig motor med förhållandet 10:1 har 250 cm³ cylindrar som, vid sin övre dödpunkt, komprimerar blandningen till en volym av bara 25 cm³ – det vill säga till en tiondel av dess volym ( 10:1). Den komplexa versionen av förklaringen av kompressionsförhållandet kan ses här.Och varför är detta så viktigt?
För ju högre kompressionsförhållande motorn har, desto högre effektivitet. Ju större kompression motorn har, desto snabbare expanderar gaserna till följd av explosionen och följaktligen desto snabbare nedstigning av kolven och vevstaken, och därför snabbare förskjutningen av vevaxeln - vilket i slutändan resulterar i mer rörelse som överförs till fordonet hjul. Det är därför sportbilar har högre kompressionsförhållanden – till exempel komprimerar Audi R8:s V10-motor 12,7 gånger sin volym.
Så varför har inte alla bilar höga kompressionsförhållanden?
Av två skäl: den första anledningen är att blandningen fördetonerar och den andra anledningen är att det är dyrt att tillverka en motor med högt kompressionsförhållande. Men låt oss gå till det första skälet först. När kompressionsförhållandet ökar, ökar också temperaturen på luft-bränsleblandningen inuti förbränningskammaren och denna temperaturökning kan leda till antändning innan kolven når övre dödpunkten. Namnet på detta fenomen är pre-detonation och det är på grund av denna effekt som bilmärken tvingas producera motorer med konservativa kompressionsförhållanden, med tändnings- och insprutningskartor utformade för att skydda motorn från detta fenomen på bekostnad av maximal effektivitet.Å andra sidan är det dyrt att tillverka motorer med höga kompressionsförhållanden (för varumärken och därför för kunder...). För att undvika fördetonation i motorer med höga kompressionsförhållanden måste märken ta till ädlare och mer motståndskraftiga material som leder bort värmen som genereras i motorn mer effektivt.
Nissan hittar (äntligen!) lösningen
Under de senaste 25 åren har flera märken utan framgång försökt övervinna motorernas begränsningar till denna nivå. Saab var ett av märkena som kom närmare och presenterade till och med en revolutionerande motor som tack vare motorhuvudets rörelse i sidled lyckades öka eller minska förbränningskammarens kubikkapacitet. och därav kompressionsförhållandet. Problem? Systemet hade tillförlitlighetsbrister och kom aldrig i produktion. Lyckligt…
Det första märket som hittade en lösning var som sagt Nissan. Ett varumärke som kommer att presentera världens första motor med variabel kompression i september på bilmässan i Paris. Det är en 2,0 turbomotor med 274 hk och 390 Nm maximalt vridmoment. Denna motor kommer till en början bara att lanseras i USA och ersätter 3,5 V6-motorn som för närvarande utrustar Infiniti-modeller (Nissans premiummodellavdelning).
Hur uppnådde Nissan detta?
Det var trolldom. Jag skojar... det var ren ingenjörskonst. I konventionella motorer är vevstängerna (den där armen som "griper" kolven) direkt fästa på vevaxeln, i Nissans VC-T-motor händer inte detta. Som du kan se på bilden nedan:
I denna revolutionerande Nissan-motor reducerades längden på huvudvevstaken och kopplades till en mellanspak som svängdes till vevaxeln och kopplades till en andra rörlig vevstake mittemot vevstaken som varierar graden av kolvrörelse. När motorstyrenheten fastställer att det är nödvändigt att öka eller minska kompressionsförhållandet, ändrar ställdonet vinkeln på den mellanliggande spaken, höjer eller sänker vevstaken och varierar därför kompressionen mellan 8:1 och 14:1. Således lyckas Nissan-motorn kombinera det bästa av två världar: maximal effektivitet vid låga varvtal och mer kraft vid höga varvtal, vilket undviker effekten före detonationen.
Denna variation i motorns kompressionsförhållande är endast möjlig effektivt och i vilket varvtalsområde som helst, tack vare en myriad av sensorer spridda över hela motorn. Dessa skickar hundratusentals information per sekund till ECU:n i realtid (luftens temperatur, förbränningskammaren, intaget, turbo, mängden syre i blandningen, etc.), vilket gör att kompressionsförhållandet kan ändras i enlighet därmed. av fordonet. Denna motor är också utrustad med ett variabelt ventiltidsystem för att simulera Atkinson-cykeln, där insugningsventilerna förblir öppna längre för att tillåta luft att strömma ut genom dem, vilket minskar motorns aerodynamiska motstånd i kompressionsfasen.
De som upprepade gånger tillkännager slutet på förbränningsmotorn måste gå tillbaka för att "hålla gitarren i väskan" . De "gamla" förbränningsmotorerna är redan över 120 år gamla och verkar vara här för att stanna. Det återstår att se om denna lösning kommer att vara tillförlitlig.
Lite mer historia?
De första studierna om effekterna av kompressionsförhållande på förbränningsmotorers arbetscykeleffektivitet går tillbaka till 1920, då den brittiske ingenjören Harry Ricardo ledde Royal Air Forces (RAF) Aeronautical Development Department. Ett av dess viktigaste uppdrag var att hitta en lösning för RAF-flygplanens höga bränsleförbrukning och följaktligen för deras korta flygräckvidd. För att studera orsakerna och lösningarna till detta problem utvecklade Harry Ricardo en experimentell motor med variabel kompression där han (bland annat) fann att vissa bränslen var mer motståndskraftiga mot detonation. Denna studie kulminerade i skapandet av det första bränsleoktansystemet.
Det var tack vare dessa studier som man för första gången drog slutsatsen att högre kompressionsförhållanden är effektivare och kräver mindre bränsle för att producera samma mekaniska energi. Det var från denna tid som de gigantiska motorerna med 25 liters kubikkapacitet – som vi känner till från första världskrigets flygplan – började ge vika för mindre och effektivare enheter. Transatlantiska resor blev verklighet och taktiska begränsningar under kriget (på grund av utbudet av motorer) lindrades.
