Оскільки тема є складною, давайте спочатку коротко пояснимо концепцію ступеня стиснення, щоб зрозуміти, чому двигун змінної компресії Nissan VC-T такий надзвичайний? Тому я спробую спростити, ризикуючи зробити якусь неточність – якщо це станеться, ви завжди можете зайти в наш Facebook і залишити нам коментар.
Оцінити що?
Коефіцієнт стиснення - це кількість разів, у який даний об'єм стискається всередині циліндра. Практичний приклад: чотирициліндровий двигун об’ємом 1,0 л із співвідношенням 10:1 має циліндри об’ємом 250 см³, які у верхній мертвій точці стискають суміш до об’єму всього 25 см³, тобто до однієї десятої її об’єму ( 10:1). Складну версію пояснення коефіцієнта стиснення можна побачити тут.І чому це так важливо?
Тому що чим більше ступінь стиснення двигуна, тим більше його ККД. Чим більше стиснення двигуна, тим швидше розширення газів у результаті вибуху і, отже, швидше опускання поршня і шатуна, а отже, швидше переміщення колінчастого вала, що в кінцевому підсумку призводить до більшого руху, що передається транспортному засобу. колеса. Ось чому у спортивних автомобілів вищий ступінь стиснення – наприклад, двигун V10 Audi R8 стискає в 12,7 разів свій об’єм.
Так чому ж не всі автомобілі мають високу ступінь стиснення?
З двох причин: перша причина полягає в тому, що суміш попередньо детонує, а друга полягає в тому, що виготовити двигун з високою ступенем стиснення дорого. Але спочатку перейдемо до першої причини. Зі збільшенням ступеня стиснення підвищується температура повітряно-паливної суміші всередині камери згоряння, і це підвищення температури може призвести до займання до того, як поршень досягне верхньої мертвої точки. Назва цього явища - переддетонація, і саме через цей ефект автомобільні марки змушені випускати двигуни з консервативними ступенями стиснення, з картами запалювання та впорскування, призначеними для захисту двигуна від цього явища за рахунок максимальної ефективності.З іншого боку, виробництво двигунів з високим коефіцієнтом стиснення також є дорогим (для брендів і, отже, для клієнтів…). Оскільки, щоб уникнути попередньої детонації в двигунах з високим коефіцієнтом стиснення, брендам доводиться вдаватися до більш благородних і стійких матеріалів, які ефективніше розсіюють тепло, що виділяється в двигуні.
Nissan знайшов (нарешті!) рішення
За останні 25 років кілька брендів безуспішно намагалися подолати обмеження двигунів до такого рівня. Saab був одним із брендів, які підійшли ближче, навіть представивши революційний двигун, який завдяки бічному переміщенню головки двигуна зумів збільшити або зменшити об’єм камери згоряння. а отже, і ступінь стиснення. Проблема? Система мала недоліки в надійності і ніколи не була запущена у виробництво. на щастя…
Першим брендом, який знайшов рішення, був, як ми сказали, Nissan. Бренд, який представить перший у світі двигун зі змінною компресією у вересні на Паризькому автосалоні. Це двигун 2.0 Turbo потужністю 274 к.с. і максимальним крутним моментом 390 Нм. Спочатку цей двигун буде випущений лише в США, замінивши двигун 3,5 V6, який наразі оснащується моделями Infiniti (відділ моделей преміум-класу Nissan).
Як Nissan досяг цього?
Це було чаклунство. Я жартую… це була чиста інженерія. У звичайних двигунах шатуни (та рука, яка «хапає» поршень) безпосередньо прикріплені до колінчастого валу, у двигуні Nissan VC-T цього не відбувається. Як ви можете бачити на зображенні нижче:
У цьому революційному двигуні Nissan довжина основного шатуна була зменшена і з’єднана з проміжним важелем, що повертається до колінчастого валу і з’єднаний з другим рухомим шатуном навпроти шатуна, який змінює ступінь руху поршня. Коли блок управління двигуном визначає, що необхідно збільшити або зменшити ступінь стиснення, привод змінює кут нахилу проміжного важеля, піднімаючи або опускаючи шатун і, отже, змінюючи компресію між 8:1 і 14:1. Таким чином, двигуну Nissan вдається поєднати найкраще з обох світів: максимальну ефективність на низьких оборотах і більшу потужність на високих обертах, уникаючи ефекту перед детонацією.
Ця зміна ступеня стиснення двигуна можлива лише ефективно і в будь-якому діапазоні обертів, завдяки безлічі датчиків, розкиданих по всьому двигуну. Вони надсилають сотні тисяч інформації в секунду в ЕБУ в режимі реального часу (температура повітря, камера згоряння, впуск, турбо, кількість кисню в суміші тощо), що дозволяє змінювати ступінь стиснення відповідно до потреб. транспортного засобу. Цей двигун також оснащений системою змінного газорозподілу для імітації циклу Аткінсона, в якому впускні клапани залишаються відкритими довше, щоб дозволити повітрю вийти через них, таким чином зменшуючи аеродинамічний опір двигуна у фазі стиснення.
Ті, хто неодноразово оголошують про закінчення роботи двигуна внутрішнього згоряння, повинні повернутися, щоб «тримати гітару в сумці». . «Старим» двигунам внутрішнього згоряння вже понад 120 років і вони, здається, залишаться тут. Залишається побачити, чи буде це рішення надійним.
Ще трохи історії?
Перші дослідження впливу ступеня стиснення на ефективність робочого циклу двигунів внутрішнього згоряння датуються 1920 роком, коли британський інженер Гаррі Рікардо очолив Департамент розвитку авіації Королівських ВПС (RAF). Однією з найважливіших його місій було знайти рішення для високого споживання палива літаків RAF і, як наслідок, для їх малої дальності польоту. Щоб вивчити причини та рішення цієї проблеми, Гаррі Рікардо розробив експериментальний двигун зі змінною компресією, де він виявив (серед іншого), що деякі види палива були більш стійкими до детонації. Це дослідження завершилося створенням першої системи октанового рейтингу палива.
Саме завдяки цим дослідженням вперше було зроблено висновок, що вищі коефіцієнти стиснення є більш ефективними і потребують менше палива для виробництва тієї ж механічної енергії. Саме з цього часу гігантські двигуни об’ємом 25 літрів, які ми знаємо з літаків Першої світової війни, почали поступатися місцем меншим і ефективнішим агрегатам. Трансатлантичні подорожі стали реальністю, і тактичні обмеження під час війни (через асортимент двигунів) були пом’якшені.
