Infiniti - VC-Turbon vallankumouksellisen moottorin koeajoesitys
Koeajo

Infiniti - VC-Turbon vallankumouksellisen moottorin koeajoesitys

Infiniti - VC-Turbon vallankumouksellisen moottorin koeajoesitys

Разговор с водещите специалисти на Infiniti и Renault-Nissan — Шиничи Кага и Ален Рапосто

Alain Raposto näyttää luottavaiselta. Moottorikehityksestä vastaavalla Renault-Nissan-allianssin varapuheenjohtajalla on kaikki syyt siihen. Aulan vieressä, jossa puhumme, on Infinitin, Nissanin ylellisyyden tytäryhtiön osasto, joka esittelee tänään maailman ensimmäisen tuotantomoottorin VC-Turbon, jolla on vaihteleva puristussuhde. Sama energia virtaa hänen kollegaltaan Shinichi Kigalta, Infinitin moottoriyksikön päälliköltä.

Infinitin suunnittelijoiden tekemä läpimurto on todella valtava. Sarjaisen bensiinimoottorin luominen vaihtelevalla puristussuhteella on todella tekninen vallankumous, jota lukuisista yrityksistä huolimatta ei ole toistaiseksi annettu kenellekään. Tällaisen asian merkityksen ymmärtämiseksi on hyvä lukea sarja "Mitä tapahtuu automoottorissa", jossa kuvataan bensiinimoottorin palamisprosessit. Täällä mainitaan kuitenkin, että termodynaamisesta näkökulmasta, mitä korkeampi puristusaste on, sitä tehokkaampi moottori - yksinkertaisesti sanottuna, joten ilman polttoaine- ja happihiukkaset ovat paljon lähempänä ja kemiallinen reaktiot ovat täydellisempiä, lisäksi lämpö ei haihdu ulkopuolelle, vaan itse hiukkaset kuluttavat sen.

Korkea puristusaste on yksi dieselmoottorin suurista eduista bensiinikäyttöiseen verrattuna. Jälkimmäisen jarrutus on räjähdysilmiö, joka on hyvin kuvattu kyseisessä artikkelisarjassa. Suuremmilla kuormilla, vastaavasti leveämmällä kuristusventtiilillä (kuten kiihdytettäessä ohitusta varten), kuhunkin sylinteriin tulevan polttoaine-ilmaseoksen määrä on suurempi. Tämä tarkoittaa korkeampaa painetta ja korkeampaa keskimääräistä käyttölämpötilaa. Jälkimmäinen puolestaan ​​aiheuttaa polttoaine-ilma-seosjäämien voimakkaamman puristuksen polttoliekin etupuolelta, voimakkaampien peroksidien ja hydrokserxien muodostumisen jäännösosassa ja räjähtävän palamisen käynnistymisen moottorissa, joka on tyypillisesti erittäin suurella nopeudella. , metallirengas ja kirjaimellinen sironta jäännösseoksen tuottamaa energiaa.

Tämän taipumuksen vähentämiseksi suurilla kuormilla (tietysti räjähdyskyky riippuu muista tekijöistä, kuten ulkoisesta lämpötilasta, jäähdytysnesteen ja öljyn lämpötilasta, polttoaineiden räjähdyslujuudesta jne.) Suunnittelijoiden on pakko vähentää puristusastetta. Tämän myötä he menettävät moottorin tehokkuuden suhteen. Kaikki edellä mainittu on vielä pätevämpi turboahtimen ollessa läsnä, kun ilma, vaikka välijäähdytin viilentää sitä, tulee silti sylintereihin esipuristettuna. Tämä tarkoittaa myös enemmän polttoainetta ja suurempaa taipumusta räjähtää. Turboahdettujen pienikokoisten moottoreiden massallisen käyttöönoton jälkeen tämä ongelma tuli vielä selvemmäksi. Siksi suunnittelijat puhuvat "geometrisesta puristussuhteesta", joka määritetään moottorin suunnittelun perusteella ja "todellisesta", kun esipuristuskerroin otetaan huomioon. Siksi jopa nykyaikaisissa turbomoottoreissa, joissa on suora ruiskutus, jolla on tärkeä rooli polttokammion sisäisessä jäähdytyksessä ja alentamalla polttoprosessin keskilämpötilaa, vastaavasti taipumusta räjähdykseen, puristussuhde ylittää harvoin 10,5: 1.

Mutta mitä tapahtuisi, jos puristuksen geometrinen aste voisi muuttua työn aikana. Se on korkea matalissa ja osakuormituksissa, saavuttaen teoreettisen maksimiarvon, ja sitä on vähennettävä sylinterien korkealla turboahtimen paineella ja korkealla paineella ja lämpötilassa räjähdysten välttämiseksi. Tämä antaisi sekä mahdollisuuden lisätä tehoa turboahtimella korkeammalla paineella että korkeammalla hyötysuhteella tai pienemmällä polttoaineenkulutuksella.

Tässä 20 vuoden työn jälkeen Infiniti-moottori osoittaa, että tämä on mahdollista. Raposton mukaan työ, jonka tiimit tekivät sen luomiseksi, oli valtava ja johtui tantaalin piinasta. Eri versioita on testattu moottoriarkkitehtuurin suhteen, kunnes se saavutettiin 6 vuotta sitten ja aloitettiin tarkat säädöt. Järjestelmä sallii pakkaussuhteen dynaamisen, portaattoman säätämisen välillä 8: 1 - 14: 1.

Rakenne itsessään on nerokas: Kummankin sylinterin kiertotanko ei välitä liikettä suoraan kampiakselin kiertokangen kaulaan, vaan erityisen välilenkin yhteen kulmaan, jossa on reikä keskellä. Yksikkö asetetaan kiertokangen kaulaan (se on aukossaan) ja kiertotangon voiman vastaanottaminen toisessa päässä välittää sen kaulaan, koska yksikkö ei pyöri, vaan suorittaa värähtelevän liikkeen. Kyseisen yksikön toisella puolella on vipujärjestelmä, joka toimii eräänlaisena tukena. Vipujärjestelmä kiertää yksikköä akselia pitkin, siirtäen siten kiertokangen kiinnityskohdan toisella puolella. Väliyksikön värähtelyliike säilyy, mutta sen akseli pyörii ja määrittää siten kiertokangen eri alku- ja loppuasennot männän ja dynaamisen muutoksen puristusasteessa olosuhteista riippuen.

Sanot - mutta tämä vaikeuttaa loputtomasti moottoria, tuo järjestelmään uusia liikkuvia mekanismeja, ja kaikki tämä johtaa lisääntyneeseen kitkaan ja inertteihin massaihin. Kyllä, ensi silmäyksellä se on niin, mutta moottorimekanismilla VC-Turbo on joitain erittäin mielenkiintoisia ilmiöitä. Jokaisen yhdystangon lisäyksiköt, joita ohjataan yhteisellä mekanismilla, tasapainottavat suurelta osin toisen asteen voimat, joten nelisylinterinen moottori ei tarvitse tasapainotusakseleita huolimatta kahden litran iskutilavuudestaan. Lisäksi, koska kiertokanki ei suorita tyypillistä leveää pyörimisliikettä, mutta välittää männän voiman väliyksikön toiseen päähän, se on käytännössä pienempi ja kevyempi (tämä riippuu kyseisen järjestelmän kautta välitettävien voimien kokonaisvaltaisesta dynamiikasta). ) ja - mikä tärkeintä - sen taipumisiskun alaosassa on vain 17 mm. Suurimman kitkan hetki vältetään tavanomaisissa moottoreissa, mikä on tyypillistä männän käynnistyshetkelle ylhäältä kuollusta keskipisteestä, kun kiertokanki painaa kampiakselin akselia ja häviöt ovat suurimmat.

Täten, herrat Raposton ja Kigan mukaan, puutteet poistetaan suurelta osin. Tästä johtuen puristussuhteen dynaamisen muuttamisen edut, jotka perustuvat esiasetuksiin, jotka perustuvat penkki- ja ajotesteihin (tuhansia tunteja) sisältäviin ohjelmistoihin ilman reaaliaikaista mittausta moottorissa tapahtuvalle toiminnalle. Koneeseen on integroitu yli 300 uutta patenttia. Jälkimmäisen avantgardistinen luonne sisältää myös kaksoispolttoaineen ruiskutusjärjestelmän, jossa on suora ruiskutussuutin sylinterissä, jota käytetään pääasiassa kylmäkäynnistyksiin ja suurempiin kuormituksiin, ja imusarjan ruiskutussuutin, joka tarjoaa paremman polttoaineen tilan ja pienemmän energiankulutus osakuormalla. Siten monimutkainen ruiskutusjärjestelmä tarjoaa molempien maailmojen parhaat puolet. Tietenkin moottori vaatii myös monimutkaisemman voitelujärjestelmän, koska edellä kuvatuissa mekanismeissa on erityiset paineen voitelukanavat, jotka täydentävät kampiakselin pääkanavia.

Tämän seurauksena käytännössä on, että nelisylinterinen bensiinimoottori moottori on 272 hv. ja 390 Nm vääntömomentti kuluttaa 27% vähemmän polttoainetta kuin edellinen ilmakehän kuusisylinterinen moottori, joka oli lähellä tätä tehoa.

Teksti: Georgi Kolev, Bulgarian auto- ja urheilulajien erikoislähettiläs Pariisissa

Lisää kommentti