Dahil kumplikado ang paksa, ipaliwanag muna natin nang maikli ang konsepto ng compression ratio para maunawaan kung bakit napakapambihira ng VC-T variable compression engine ng Nissan? Kaya't susubukan kong pasimplehin, sa panganib na makagawa ng ilang kamalian - kung mangyari iyon maaari mong palaging dumaan sa aming Facebook at mag-iwan sa amin ng komento.
I-rate kung ano?
Ang compression ratio ay ang dami ng beses na ang isang naibigay na volume ay na-compress sa loob ng cylinder. Praktikal na halimbawa: ang isang 1.0 litro na apat na silindro na makina na may ratio na 10:1 ay may 250 cm³ na mga silindro na, sa kanilang tuktok na patay na sentro, i-compress ang pinaghalong sa volume na 25 cm³ lamang — iyon ay, sa ikasampu ng volume nito ( 10:1). Ang kumplikadong bersyon ng paliwanag ng compression ratio ay makikita dito.At bakit ito napakahalaga?
Dahil mas malaki ang compression ratio ng engine, mas malaki ang kahusayan nito. Kung mas malaki ang compression ng engine, mas mabilis ang pagpapalawak ng mga gas na nagreresulta mula sa pagsabog at dahil dito mas mabilis ang pagbaba ng piston at connecting rod, at samakatuwid ay mas mabilis ang pag-alis ng crankshaft - sa huli ay nagreresulta sa mas maraming paggalaw na ipinadala sa sasakyan. mga gulong. Kaya naman ang mga sports car ay may mas mataas na compression ratio – halimbawa, ang V10 engine ng Audi R8 ay nag-compress ng 12.7 beses sa volume nito.
Kaya bakit hindi lahat ng mga kotse ay may mataas na mga ratio ng compression?
Para sa dalawang dahilan: ang unang dahilan ay ang pinaghalong pre-detonates at ang pangalawang dahilan ay mahal ang paggawa ng makina na may mataas na compression ratio. Ngunit pumunta muna tayo sa unang dahilan. Habang tumataas ang ratio ng compression, tumataas din ang temperatura ng pinaghalong air-fuel sa loob ng combustion chamber at ang pagtaas ng temperatura na ito ay maaaring humantong sa pag-aapoy bago maabot ng piston ang tuktok na patay na sentro. Ang pangalan ng hindi pangkaraniwang bagay na ito ay pre-detonation at ito ay dahil sa epekto na ito na ang mga tatak ng kotse ay napipilitang gumawa ng mga makina na may konserbatibong mga ratio ng compression, na may ignition at injection na mga mapa na idinisenyo upang protektahan ang makina mula sa hindi pangkaraniwang bagay na ito sa gastos ng pinakamataas na kahusayan.Sa kabilang banda, ang paggawa ng mga makina na may mataas na mga ratio ng compression ay mahal din (para sa mga tatak at samakatuwid para sa mga customer…). Dahil para maiwasan ang pre-detonation sa mga makina na may mataas na compression ratio, ang mga brand ay kailangang gumamit ng mas marangal at mas lumalaban na mga materyales na mas mahusay na nagpapalabas ng init na nabuo sa makina.
Hinahanap ng Nissan (sa wakas!) ang solusyon
Sa nakalipas na 25 taon maraming tatak ang sumubok na hindi matagumpay na malampasan ang mga limitasyon ng mga makina sa antas na ito. Ang Saab ay isa sa mga tatak na lumapit, kahit na nagpapakita ng isang rebolusyonaryong makina na, salamat sa pag-ilid na paggalaw ng ulo ng makina, pinamamahalaang pataasin o bawasan ang kubiko na kapasidad ng silid ng pagkasunog. at samakatuwid ang compression ratio. Problema? Ang sistema ay may mga depekto sa pagiging maaasahan at hindi kailanman ginawa ito sa produksyon. Masaya…
Ang unang tatak na nakahanap ng solusyon ay, tulad ng sinabi namin, Nissan. Isang brand na magpapakita ng unang variable compression engine sa buong mundo sa Setyembre sa Paris Motor Show. Ito ay isang 2.0 Turbo engine na may 274 hp at 390 Nm ng maximum na metalikang kuwintas. Sa una lang ilulunsad ang engine na ito sa U.S.A, na papalitan ang 3.5 V6 engine na kasalukuyang nagbibigay ng mga modelo ng Infiniti (premium model division ng Nissan).
Paano ito nakamit ng Nissan?
Ito ay pangkukulam. Biro ko... puro engineering lang. Sa mga maginoo na makina, ang mga connecting rods (ang braso na "humahawak" sa piston) ay direktang nakakabit sa crankshaft, sa VC-T engine ng Nissan hindi ito nangyayari. Tulad ng makikita mo sa larawan sa ibaba:
Sa rebolusyonaryong Nissan engine na ito, ang haba ng pangunahing connecting rod ay nabawasan at nakakonekta sa isang intermediate lever na naka-pivote sa crankshaft at nakakonekta sa isang pangalawang movable connecting rod sa tapat ng connecting rod na nag-iiba sa lawak ng paggalaw ng piston. Kapag natukoy ng unit ng kontrol ng engine na kailangang taasan o bawasan ang compression ratio, binabago ng actuator ang anggulo ng intermediate lever, itinataas o ibinababa ang connecting rod at samakatuwid ay iniiba ang compression sa pagitan ng 8:1 at 14:1. Kaya, pinamamahalaan ng Nissan engine na pagsamahin ang pinakamahusay sa parehong mundo: maximum na kahusayan sa mababang rpm at higit na lakas sa mataas na rpm, na iniiwasan ang pre-detonation effect.
Ang pagkakaiba-iba na ito sa compression ratio ng engine ay posible lamang nang mahusay at sa anumang hanay ng rpm, salamat sa napakaraming mga sensor na kumalat sa buong engine. Nagpapadala ang mga ito ng daan-daang libong impormasyon bawat segundo sa ECU sa real time (temperatura ng hangin, combustion chamber, intake, turbo, dami ng oxygen sa mixture, atbp.), na nagpapahintulot sa compression ratio na mabago nang naaayon. ang mga pangangailangan ng sasakyan. Ang makina na ito ay nilagyan din ng variable valve timing system upang gayahin ang Atkinson cycle, kung saan ang mga intake valve ay mananatiling bukas nang mas matagal upang payagan ang hangin na makatakas sa mga ito, kaya binabawasan ang aerodynamic resistance ng engine sa compression phase.
Ang mga paulit-ulit na nag-aanunsyo ng pagtatapos ng internal combustion engine ay dapat bumalik upang "itago ang gitara sa bag" . Ang "lumang" internal combustion engine ay mahigit na sa 120 taong gulang at tila narito upang manatili. Ito ay nananatiling upang makita kung ang solusyon na ito ay magiging maaasahan.
Kaunti pang kasaysayan?
Ang unang pag-aaral sa mga epekto ng compression ratio sa duty cycle na kahusayan ng mga panloob na combustion engine ay nagmula noong 1920, nang ang British engineer na si Harry Ricardo ay namuno sa Aeronautical Development Department ng Royal Air Force (RAF). Isa sa pinakamahalagang misyon nito ay ang paghahanap ng solusyon para sa mataas na pagkonsumo ng gasolina ng sasakyang panghimpapawid ng RAF at dahil dito para sa kanilang maikling hanay ng paglipad. Upang pag-aralan ang mga sanhi at solusyon para sa problemang ito, si Harry Ricardo ay bumuo ng isang pang-eksperimentong makina na may variable na compression kung saan natagpuan niya (bukod sa iba pang mga bagay) na ang ilang mga gasolina ay mas lumalaban sa pagsabog. Ang pag-aaral na ito ay nagtapos sa paglikha ng unang fuel octane rating system.
Ito ay salamat sa mga pag-aaral na, sa unang pagkakataon, napagpasyahan na ang mas mataas na mga ratio ng compression ay mas mahusay at nangangailangan ng mas kaunting gasolina upang makagawa ng parehong mekanikal na enerhiya. Ito ay mula sa oras na ito na ang mga dambuhalang makina na may 25 litro ng kubiko na kapasidad - na alam natin mula sa World War I na mga eroplano - ay nagsimulang magbigay daan sa mas maliit at mas mahusay na mga yunit. Ang transatlantic na paglalakbay ay naging isang katotohanan at ang mga taktikal na limitasyon sa panahon ng digmaan (dahil sa hanay ng mga makina) ay naibsan.
