Konu karmaşık olduğu için Nissan'ın VC-T değişken sıkıştırmalı motorunun neden bu kadar olağanüstü olduğunu anlamak için önce sıkıştırma oranı kavramını kısaca açıklayalım. Bu yüzden, bazı yanlışlıklar yapma riskini göze alarak basitleştirmeye çalışacağım - bu olursa, her zaman Facebook'umuzu ziyaret edebilir ve bize bir yorum bırakabilirsiniz.
Neyi değerlendir?
Sıkıştırma oranı, belirli bir hacmin silindir içinde sıkıştırılma miktarıdır. Pratik örnek: 10:1 oranlı 1.0 litrelik dört silindirli bir motor, üst ölü noktalarında karışımı sadece 25 cm³ hacme, yani hacminin onda birine sıkıştıran 250 cm³ silindirlere sahiptir ( 10:1). Sıkıştırma oranı açıklamasının karmaşık versiyonu burada görülebilir.Ve bu neden bu kadar önemli?
Çünkü motorun sıkıştırma oranı ne kadar büyük olursa verimliliği de o kadar yüksek olur. Motorun sıkıştırılması ne kadar büyük olursa, patlamadan kaynaklanan gazların genleşmesi o kadar hızlı olur ve sonuç olarak pistonun ve biyel kolunun alçalması ve dolayısıyla krank milinin yer değiştirmesi o kadar hızlı olur - sonuçta araca daha fazla hareket iletilir. tekerlekler. Bu nedenle spor otomobillerin sıkıştırma oranları daha yüksektir - örneğin, Audi R8'in V10 motoru hacminin 12,7 katı sıkıştırma yapar.
Peki neden tüm arabaların yüksek sıkıştırma oranları yok?
İki nedenden dolayı: birinci neden, karışımın önceden patlaması ve ikinci neden, yüksek sıkıştırma oranına sahip bir motor yapmanın pahalı olmasıdır. Ama önce ilk nedene gidelim. Sıkıştırma oranı arttıkça yanma odası içindeki hava-yakıt karışımının sıcaklığı da artar ve bu sıcaklık artışı piston üst ölü noktaya ulaşmadan ateşlemeye neden olabilir. Bu fenomenin adı ön patlamadır ve bu etki nedeniyle otomobil markaları muhafazakar sıkıştırma oranlarına sahip motorlar üretmek zorunda kalmaktadır. maksimum verimlilik pahasına motoru bu fenomenden korumak için tasarlanmış ateşleme ve enjeksiyon haritaları ile.Öte yandan, yüksek sıkıştırma oranlarına sahip motorlar üretmek de pahalıdır (markalar ve dolayısıyla müşteriler için…). Çünkü yüksek sıkıştırma oranlarına sahip motorlarda ön patlamayı önlemek için markalar motorda oluşan ısıyı daha verimli bir şekilde dağıtan daha asil ve daha dayanıklı malzemelere başvurmak zorunda kalıyor.
Nissan çözümü (nihayet!) buldu
Son 25 yılda birçok marka, motorların bu seviyedeki sınırlamalarının üstesinden gelmek için başarısız oldu. Saab yaklaşan markalardan biriydi, hatta motor kafasının yanal hareketi sayesinde yanma odasının kübik kapasitesini artırmayı veya azaltmayı başaran devrim niteliğinde bir motor sunuyordu. ve dolayısıyla sıkıştırma oranı. Sorun? Sistemde güvenilirlik kusurları vardı ve hiçbir zaman üretime alınmadı. Mutlulukla…
Çözüm bulan ilk marka dediğimiz gibi Nissan oldu. Eylül ayında Paris Otomobil Fuarı'nda dünyanın ilk değişken sıkıştırmalı motorunu tanıtacak bir marka. 274 hp ve 390 Nm maksimum torka sahip 2.0 Turbo motordur. Bu motor başlangıçta yalnızca ABD'de piyasaya sürülecek ve şu anda Infiniti modellerini (Nissan'ın premium model bölümü) donatan 3.5 V6 motorunun yerini alacak.
Nissan bunu nasıl başardı?
Büyücülüktü. Şaka yapıyorum… saf mühendislikti. Geleneksel motorlarda bağlantı çubukları (piston "tutan" kol) doğrudan krank miline bağlıdır, Nissan'ın VC-T motorunda bu olmaz. Aşağıdaki resimde görebileceğiniz gibi:
Bu devrim niteliğindeki Nissan motorunda, ana bağlantı çubuğunun uzunluğu azaltıldı ve krank miline döndürülen ve piston hareketinin derecesini değiştiren bağlantı çubuğunun karşısındaki ikinci bir hareketli bağlantı çubuğuna bağlanan bir ara kola bağlandı. Motor kontrol ünitesi, sıkıştırma oranını arttırmanın veya azaltmanın gerekli olduğunu belirlediğinde, aktüatör ara kolun açısını değiştirerek biyel kolunu yükseltir veya indirir ve bu nedenle sıkıştırmayı 8:1 ile 14:1 arasında değiştirir. Böylece Nissan motoru, her iki dünyanın en iyi özelliklerini bir araya getirmeyi başarıyor: ön patlama etkisinden kaçınarak düşük devirde maksimum verimlilik ve yüksek devirde daha fazla güç.
Motorun sıkıştırma oranındaki bu değişiklik, motora yayılmış sayısız sensör sayesinde yalnızca verimli bir şekilde ve herhangi bir devir aralığında mümkündür. Bunlar, ECU'ya gerçek zamanlı olarak saniyede yüzbinlerce bilgi göndererek (hava sıcaklığı, yanma odası, emme, turbo, karışımdaki oksijen miktarı vb.), sıkıştırma oranının buna göre değiştirilmesini sağlar. aracın. Bu motor ayrıca, emme valflerinin daha uzun süre açık kaldığı ve havanın içlerinden kaçmasına izin verdiği, böylece sıkıştırma aşamasında motorun aerodinamik direncini azalttığı Atkinson döngüsünü simüle etmek için değişken bir valf zamanlama sistemi ile donatılmıştır.
İçten yanmalı motorun sonunu defalarca ilan edenler, “gitarı çantada tutmak” için geri dönmeli. . “Eski” içten yanmalı motorlar zaten 120 yaşın üzerinde ve burada kalacak gibi görünüyor. Bu çözümün güvenilir olup olmayacağı henüz belli değil.
Biraz daha tarih?
Sıkıştırma oranının içten yanmalı motorların görev döngüsü verimliliği üzerindeki etkilerine ilişkin ilk çalışmalar, İngiliz mühendis Harry Ricardo'nun Kraliyet Hava Kuvvetleri'nin (RAF) Havacılık Geliştirme Departmanına başkanlık ettiği 1920 yılına dayanmaktadır. En önemli görevlerinden biri, RAF uçaklarının yüksek yakıt tüketimine ve dolayısıyla kısa uçuş menziline çözüm bulmaktı. Bu sorunun nedenlerini ve çözümlerini incelemek için Harry Ricardo, (diğer şeylerin yanı sıra) bazı yakıtların patlamaya karşı daha dirençli olduğunu bulduğu değişken sıkıştırmalı deneysel bir motor geliştirdi. Bu çalışma, ilk yakıt oktan derecelendirme sisteminin oluşturulmasıyla sonuçlandı.
Bu çalışmalar sayesinde, ilk kez, daha yüksek sıkıştırma oranlarının daha verimli olduğu ve aynı mekanik enerjiyi üretmek için daha az yakıt gerektirdiği sonucuna varıldı. Birinci Dünya Savaşı uçaklarından bildiğimiz 25 litre kübik hacimli devasa motorlar, bu andan itibaren yerini daha küçük ve daha verimli ünitelere bırakmaya başladı. Transatlantik seyahat bir gerçeklik haline geldi ve savaş sırasında (motorların menzili nedeniyle) taktik sınırlamalar hafifletildi.
