Prezentacija probne vožnje revolucionarnog motora na Infinitiju - VC-Turbo
Razgovor sa vodećim stručnjacima Infinitija i Renault-Nissana — Shinichi Kaga i Alain Raposteau
Alain Raposto izgleda samouvjereno. Potpredsjednik saveza Renault-Nissan, odgovoran za razvoj motora, ima sve razloge za to. Uz halu u kojoj razgovaramo nalazi se štand Infinitija, luksuzne podružnice Nissana, koja danas predstavlja prvi svetski motor VC-Turbo sa promenljivim stepenom kompresije. Ista energija teče i od njegovog kolege Shinichija Kige, šefa Infinitijevog odjela za motore.
Proboj koji su napravili dizajneri Infinitija zaista je ogroman. Stvaranje serijskog benzinskog motora s promjenjivim stupnjem kompresije uistinu je tehnološka revolucija, koja, unatoč brojnim pokušajima, do sada nije data nikome. Da biste razumjeli značenje takvog nečega, dobro je pročitati našu seriju "Što se događa u motoru automobila", koja opisuje procese sagorijevanja u benzinskom motoru. Ovdje ćemo, međutim, spomenuti da je s termodinamičke točke gledišta, što je veći stupanj kompresije, to je motor učinkovitiji - vrlo jednostavno rečeno, pa su čestice goriva i kisika iz zraka mnogo bliže, a kemijska reakcije su potpunije, osim toga, toplina se ne odvodi vani, već je troše same čestice.
Visok stupanj kompresije jedna je od velikih prednosti dizelskog motora u odnosu na benzinski. Kočnica potonjeg je fenomen detonacije, dobro opisan u nizu članaka u pitanju. Pri većim opterećenjima, odnosno širem prigušnom ventilu (poput ubrzavanja do pretjecanja), količina smjese goriva koja ulazi u svaki cilindar je veća. To znači veći pritisak i višu prosječnu radnu temperaturu. Ovo posljednje, pak, uzrokuje jaču kompresiju ostataka smjese goriva i zraka sa prednje strane plamena izgaranja, intenzivnije stvaranje peroksida i hidrokserksa u ostatku i pokretanje eksplozivnog sagorijevanja u motoru, koje je obično pri izuzetno velikim brzinama. , metalni prsten i doslovno rasipanje energije koja nastaje rezidualnom smjesom.
Da bi smanjili ovu tendenciju pri velikim opterećenjima (naravno, tendencija detoniranja ovisi i o drugim čimbenicima kao što su vanjska temperatura, temperatura rashladnog sredstva i temperatura ulja, otpornost detonacijama goriva itd.) Dizajneri su prisiljeni smanjiti stupanj kompresije. Međutim, time gube u pogledu efikasnosti motora. Sve gore navedeno još više vrijedi u prisustvu turbopunjača, jer zrak, iako se hladi međuhladnjakom, i dalje ulazi prethodno stlačen u cilindre. To znači više goriva i veću tendenciju detoniranja. Nakon masovnog uvođenja turbopunjača sa smanjenim motorom, ovaj problem je postao još očigledniji. Stoga dizajneri govore o "geometrijskom omjeru kompresije", koji se određuje dizajnom motora i "stvarnom" kada se uzme u obzir faktor predkompresije. Stoga, čak i u modernim turbo motorima s direktnim ubrizgavanjem goriva, koji igra važnu ulogu u unutarnjem hlađenju komore za sagorijevanje i snižavanju prosječne temperature procesa sagorijevanja, odnosno sklonosti detonaciji, stupanj kompresije rijetko prelazi 10,5: 1.
Ali što bi se dogodilo kad bi se geometrijski stupanj kompresije mogao promijeniti tijekom rada. Da bude visoka u režimima niskog i parcijalnog opterećenja, dostižući teoretski maksimum i da se smanjuje pri visokom pritisku turbopunjača i visokom pritisku i temperaturi u cilindrima kako bi se izbegle detonacije. To bi omogućilo i mogućnost povećanja snage turbopunjačem sa većim pritiskom i veću efikasnost, odnosno manju potrošnju goriva.
Nakon 20 godina rada, Infinitijev motor pokazuje da je to moguće. Prema Rapostu, posao koji su timovi radili na stvaranju bio je ogroman i rezultat tantalnih muka. Različite varijante su testirane u pogledu arhitekture motora, sve do prije 6 godina i započete su precizne prilagodbe. Sistem omogućava dinamičko, bezstepeno podešavanje odnosa kompresije u rasponu od 8: 1 do 14: 1.
Sama konstrukcija je genijalna: klipnjača svakog cilindra ne prenosi svoje kretanje izravno na grla klipnjače radilice, već na jedan ugao posebne međukarike s rupom u sredini. Jedinica se postavlja na vrat klipnjače (nalazi se u njenom otvoru) i primanjem sile klipnjače na jednom kraju prenosi je na vrat jer se jedinica ne okreće, već izvodi oscilirajuće kretanje. S druge strane dotične jedinice nalazi se sistem poluga koji mu služi kao neka vrsta potpore. Sistem poluga okreće jedinicu duž svoje osi, pomičući na taj način točku pričvršćivanja klipnjače s druge strane. Oscilirajuće kretanje srednje jedinice je sačuvano, ali se njegova os okreće i tako određuje različite početne i krajnje položaje klipnjače, odnosno klipa i dinamičku promjenu stupnja kompresije ovisno o uvjetima.
Reći ćete - ali ovo beskrajno komplikuje motor, uvodi nove pokretne mehanizme u sistem, a sve to dovodi do povećanog trenja i inertnih masa. Da, na prvi pogled je to tako, ali s mehanizmom motora VC-Turbo postoje neki vrlo zanimljivi fenomeni. Dodatne jedinice svake klipnjače, kontrolirane zajedničkim mehanizmom, u velikoj mjeri uravnotežuju sile drugog reda, tako da uprkos zapremini od dva litra, četverocilindričnom motoru nisu potrebna vratila za uravnoteženje. Uz to, budući da klipnjača ne izvodi tipično široko kretanje rotacije, već prenosi silu klipa na jedan kraj međuenergije, praktično je manja i lakša (to ovisi o čitavoj složenoj dinamici sila koje se prenose kroz sistem ) i - što je najvažnije - ima hod progiba u donjem dijelu od samo 17 mm. Izbjegava se trenutak najvećeg trenja, kod konvencionalnih motora, tipično za trenutak pokretanja klipa iz gornje mrtve točke, kada klipnjača pritiska os osi radilice, a gubici su najveći.
Prema tome, prema gospodi Raposto i Kigi, nedostaci su u velikoj mjeri otklonjeni. Otuda blagodati dinamičke promjene odnosa kompresije, koja se zasniva na unaprijed postavljenom softverskom programu zasnovanom na testovima na stolu i putu (hiljade sati), bez potrebe mjerenja u stvarnom vremenu što se događa u motoru. Više od 300 novih patenata integrirano je u mašinu. Avangardna priroda potonjeg uključuje i dvostruki sistem ubrizgavanja goriva sa mlaznicom za direktno ubrizgavanje cilindra, koji se uglavnom koristi za hladne startove i većim opterećenjima i mlaznicu u usisnim razvodnicima pružajući bolje uvjete za istiskivanje goriva i manje potrošnja energije pri djelomičnom opterećenju. Dakle, složeni sistem ubrizgavanja nudi najbolje iz oba svijeta. Naravno, motor također zahtijeva i sofisticiraniji sistem podmazivanja, jer gore opisani mehanizmi imaju posebne kanale za podmazivanje pod pritiskom, koji dopunjuju glavne kanale u radilici.
Rezultat toga u praksi je četverocilindrični benzinski motor snage 272 KS. i 390 Nm obrtnog momenta potrošit će 27% manje goriva od prethodnog atmosferskog šestocilindričnog motora s približno ovom snagom.
Tekst: Georgi Kolev, specijalni izaslanik automobila i sporta Bugarske u Parizu
