Testkörningspresentation av den revolutionerande motorn på Infiniti - VC-Turbo
Ett samtal med de ledande specialisterna på Infiniti och Renault-Nissan — Shinichi Kaga och Alain Raposteau
Alain Raposto ser säker ut. Vice ordförande för alliansen Renault-Nissan, ansvarig för motorutveckling, har all anledning att göra det. Intill hallen där vi pratar ligger standen till Infiniti, lyxdotterbolaget till Nissan, som idag presenterar världens första produktionsmotor VC-Turbo med variabelt kompressionsförhållande. Samma energi strömmar från hans kollega Shinichi Kiga, chef för Infinitis motoravdelning.
Genombrottet av designarna av Infiniti är verkligen stort. Skapandet av en seriebensinmotor med variabelt kompressionsförhållande är verkligen en teknologisk revolution, som trots många försök inte har givits någon hittills. För att förstå innebörden av något sådant är det bra att läsa vår serie "Vad händer i bilmotorn", som beskriver förbränningsprocesserna i bensinmotorn. Här kommer vi emellertid att nämna att ur en termodynamisk synvinkel, ju högre komprimeringsgrad, desto effektivare är en motor - helt enkelt uttryckt, så partiklarna av bränsle och syre från luften är mycket närmare och de kemiska reaktionerna är mer fullständiga, dessutom avlägsnas värmen inte utanför utan förbrukas av själva partiklarna.
Den höga kompressionsgraden är en av de stora fördelarna med dieselmotorn jämfört med bensin. Bromsen på det senare är detonationsfenomenet, väl beskrivet i serien av artiklar i fråga. Vid högre belastningar, respektive en bredare öppen gasventil (till exempel när man accelererar för att förbi), är mängden bränsleluftsblandning som kommer in i varje cylinder större. Detta betyder högre tryck och högre genomsnittlig driftstemperatur. Det senare orsakar i sin tur starkare komprimering av bränsle-luftblandningsresterna från förbränningsflamfronten, mer intensiv bildning av peroxider och hydroxerxer i återstoden och initiering av explosiv förbränning i motorn, vilket vanligtvis är med extremt höga hastigheter. , en metallisk ring och en bokstavlig spridning av energin genererad av den återstående blandningen.
För att minska denna tendens vid höga belastningar (naturligtvis beror tendensen till detonering på andra faktorer såsom extern temperatur, kylvätska och oljetemperatur, detonationsmotstånd för bränslen, etc.) designare tvingas minska graden av kompression. Med detta förlorar de emellertid vad gäller motoreffektivitet. Allt detta är ännu giltigare i närvaro av turboladdning, eftersom luften, även om den kyls av interkylaren, fortfarande kommer in i förkomprimerad i cylindrarna. Detta innebär mer bränsle respektive en högre tendens till detonation. Efter den massa introduktionen av turboladdade nedjusteringsmotorer blev detta problem ännu tydligare. Därför talar designers om 'geometrisk kompressionsförhållande', det som definieras av motordesignen och 'verklig' när förkomprimeringsfaktorn beaktas. Även i moderna turbomotorer med direkt bränsleinsprutning, som spelar en viktig roll i den inre kylningen av förbränningskammaren och sänker medeltemperaturen för förbränningsprocessen, respektive tendensen till detonation, överstiger sällan kompressionsförhållandet 10,5: 1.
Men vad skulle hända om den geometriska kompressionsgraden kunde förändras under arbetets gång. Att vara hög i lägen för låg och partiell belastning, nå det teoretiska maximumet och att reduceras vid högt turboladdningstryck och högt tryck och temperatur i cylindrarna för att undvika detonationer. Detta skulle möjliggöra både möjligheten att öka kraften med turboladdning med högre tryck respektive högre effektivitet respektive lägre bränsleförbrukning.
Här, efter 20 års arbete, visar Infiniti-motorn att detta är möjligt. Enligt Raposto var arbetet som teamen lagt ut för att skapa det enormt och resultatet av tantal plåga. Olika varianter har testats med avseende på motorarkitektur, fram till 6 år sedan nåddes detta och de exakta inställningarna började. Systemet tillåter dynamisk, steglös justering av kompressionsförhållandet i området 8: 1 till 14: 1.
Konstruktionen i sig är genial: Anslutningsstången på varje cylinder överför inte sin rörelse direkt till vevaxelns kopplingsstång utan till ett hörn av en speciell mellanlänk med ett hål i mitten. Enheten är placerad på anslutningsstånghalsen (den är i sin öppning) och mottagande av anslutningsstångens kraft i ena änden överför den till halsen eftersom enheten inte roterar, utan utför en svängande rörelse. På den andra sidan av enheten i fråga finns ett hävarmsystem som fungerar som ett slags stöd för den. Hävarmsystemet roterar enheten längs sin axel och förskjuter därmed kopplingsstångens fästpunkt på andra sidan. Mellanhetens svängande rörelse bevaras, men dess axel roterar och bestämmer därmed olika start- och slutlägen för anslutningsstången, respektive kolven och en dynamisk förändring i kompressionsgraden beroende på förhållandena.
Du kommer att säga - men detta komplicerar oändligt motorn, introducerar nya rörliga mekanismer i systemet, och allt detta leder till ökad friktion och inerta massor. Ja, vid första anblicken är det så, men med motormekanismen VC-Turbo finns det några mycket intressanta fenomen. De ytterligare enheterna för varje anslutningsstav, styrd av en gemensam mekanism, balanserar i stort sett krafterna i den andra ordningen, så att den fyrcylindriga motorn trots sin två-liters förskjutning inte behöver balansaxlar. Eftersom anslutningsstången inte utför den typiska breda rotationsrörelsen utan överför kolvkraften i ena änden av mellanenheten, är den faktiskt mindre och lättare (detta beror på hela komplexa dynamiken hos krafter som överförs genom det aktuella systemet). ) och - viktigast av allt - har en avvikelseskurs i den nedre delen av endast 17 mm. Momentet med den största friktionen undviks, med konventionella motorer, typiska för ögonblicket för att starta kolven från det övre döda mitten, när kopplingsstången trycker på vevaxelns axel och förlusterna är störst.
I enlighet med herrarna Raposto och Kiga elimineras således bristerna till stor del. Därför fördelarna med att dynamiskt ändra kompressionsförhållandet, som är baserat på förinställningar baserat på bänk- och vägprovningsprogram (tusentals timmar) utan att behöva mäta i realtid vad som händer i motorn. Mer än 300 nya patent är integrerade i maskinen. Den avantgardiska naturen hos den senare inkluderar också ett dubbelt bränsleinsprutningssystem med en injektor för direktinsprutning av en cylinder, som huvudsakligen används för kallstart och högre belastningar, och en injektor i insugningsgrenarna som ger bättre förutsättningar för bränsleförskjutning och en mindre energiförbrukning vid delbelastning. Således erbjuder det komplexa injektionssystemet det bästa från båda världar. Naturligtvis kräver motorn också ett mer komplext smörjsystem, eftersom mekanismerna som beskrivs ovan har speciella trycksmörjningskanaler, som kompletterar huvudkanalerna i vevaxeln.
Resultatet av detta är praktiskt taget den fyrcylindriga bensinmotorn med 272 hk. och 390 Nm vridmoment kommer att konsumera 27% mindre bränsle än den tidigare atmosfäriska sexcylindriga motorn med nära denna effekt.
Text: Georgi Kolev, speciell sändebud för auto motor und sport Bulgarien i Paris
