Prezentacija probne vožnje revolucionarnog motora na Infinitiju - VC-Turbo

Razgovor s 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 dvoranu u kojoj razgovaramo nalazi se štand Infinitija, luksuzne podružnice Nissana, koja danas predstavlja prvi svjetski proizvodni motor VC-Turbo s promjenjivim stupnjem 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 bismo razumjeli značenje takvog što, dobro je pročitati našu seriju "Što se događa u motoru automobila", koja opisuje procese izgaranja u benzinskom motoru. Ovdje ćemo, međutim, spomenuti da je s termodinamičkog 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 pojava detonacije, dobro opisana u seriji predmetnih članaka. Pri većim opterećenjima, odnosno širem prigušnom ventilu (na primjer pri ubrzavanju do pretjecanja), količina smjese goriva koja ulazi u svaki cilindar je veća. To znači veći tlak i višu prosječnu radnu temperaturu. Potonji pak uzrokuje jaču kompresiju ostataka smjese goriva i zraka s pročelja plamena izgaranja, intenzivnije stvaranje peroksida i hidrokserksa u ostatku i pokretanje eksplozivnog izgaranja u motoru, koje je obično pri izuzetno velikim brzinama. , metalni prsten i doslovno raspršenje energije koja nastaje rezidualnom smjesom.

Kako bi smanjili ovu tendenciju pri velikim opterećenjima (naravno, tendencija detonacije ovisi o drugim čimbenicima kao što su vanjska temperatura, temperatura rashladne tekućine i temperature ulja, otpornost detonacijama goriva itd.) Dizajneri su prisiljeni smanjiti stupanj kompresije. Međutim, time gube u pogledu učinkovitosti motora. Sve navedeno još je istinitije u prisutnosti turbopunjača, jer zrak, iako se hladi međuhladnjakom, i dalje ulazi prethodno stlačen u cilindre. To također znači više goriva i veću sklonost detoniranju. Nakon masovnog uvođenja turbopunjača s smanjenim motorima, ovaj je problem postao još očitiji. Stoga dizajneri govore o "geometrijskom omjeru kompresije", koji je određen dizajnom motora i "stvaran" kad se uzme u obzir faktor predkompresije. Stoga, čak i u modernim turbo motorima s izravnim ubrizgavanjem goriva, koji igra važnu ulogu u unutarnjem hlađenju komore za izgaranje i snižavanju prosječne temperature procesa izgaranja, odnosno sklonosti detonaciji, omjer kompresije rijetko prelazi 10,5: 1.

Ali što bi se dogodilo kad bi se geometrijski stupanj kompresije mogao mijenjati tijekom rada. Biti visok u režimima niskog i djelomičnog opterećenja, dostići teoretski maksimum i smanjiti se pri visokom tlaku turbopunjača i visokom tlaku i temperaturi u cilindrima kako bi se izbjegle detonacije. To bi omogućilo i mogućnost povećanja snage s turbopunjačem s većim tlakom i veću učinkovitost, odnosno manju potrošnju goriva.

Ovdje, 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. Ispitane su razne varijante u pogledu arhitekture motora, sve do prije 6 godina i započete su precizne prilagodbe. Sustav omogućuje dinamičko, postupno podešavanje stupnja 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 kut 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 je sustav poluga koji služi kao vrsta potpore. Sustav poluga okreće jedinicu duž svoje osi, pomičući tako točku pričvršćenja klipnjače s druge strane. Oscilirajuće kretanje međuvrijednosti je sačuvano, ali njegova se os okreće i tako određuje različite početne i krajnje položaje klipnjače, odnosno klipa i dinamičku promjenu stupnja kompresije ovisno o uvjetima.

Reći ćete - ali to beskrajno komplicira motor, uvodi nove mehanizme za kretanje u sustav, 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, uvelike uravnotežuju sile drugog reda, tako da unatoč zapremini od dvije litre, četverocilindričnom motoru nisu potrebna vratila za uravnoteženje. Uz to, budući da klipnjača ne izvodi tipično široko gibanje rotacije, već prenosi silu klipa na jedan kraj međuenergije, ona je praktički manja i lakša (to ovisi o čitavoj složenoj dinamici sila koje se prenose kroz predmetni sustav). ) i - što je najvažnije - ima otklon u donjem dijelu od samo 17 mm. Izbjegava se trenutak najvećeg trenja, kod konvencionalnih motora, tipičan 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 stupnja kompresije, koja se temelji na unaprijed postavljenom na temelju testova na stolu i cesti (tisuće sati) softverskih programa, bez potrebe za mjerenjem u stvarnom vremenu što se događa u motoru. U stroj je integrirano više od 300 novih patenata. Avangardna priroda potonjeg također uključuje dvostruki sustav ubrizgavanja goriva s mlaznicom za izravno ubrizgavanje cilindra, koji se uglavnom koristi za hladne pokretove i većim opterećenjima, te mlaznicu u usisnim razvodnicima koja pruža bolje uvjete za istiskivanje goriva i manji potrošnja energije pri djelomičnom opterećenju. Stoga složeni sustav ubrizgavanja nudi najbolje iz oba svijeta. Naravno, motor također zahtijeva i sofisticiraniji sustav podmazivanja, jer gore opisani mehanizmi imaju posebne kanale za podmazivanje pod pritiskom, koji nadopunjuju glavne kanale u radilici.

Rezultat toga u praksi je četverocilindrični benzinski motor snage 272 KS. i 390 Nm okretnog momenta potrošit će 27% manje goriva od prethodnog atmosferskog šestocilindričnog motora s približno ovom snagom.

Tekst: Georgi Kolev, specijalni izaslanik auto moto i sportske Bugarske u Parizu