Reynsluakstur kynning á byltingarkennda mótornum á Infiniti - VC-Turbo

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

Alain Raposto lítur út fyrir að vera öruggur. Varaforseti Renault-Nissan bandalagsins, sem ber ábyrgð á mótorþróun, hefur fulla ástæðu til þess. Samhliða salnum þar sem við erum að tala er standur Infiniti, lúxus dótturfyrirtækis Nissan, sem kynnir í dag fyrstu framleiðsluvél heims VC-Turbo með breytilegt þjöppunarhlutfall. Sama orka rennur frá kollega hans Shinichi Kiga, yfirmanni véladeildar Infiniti.

Byltingin sem hönnuðir Infiniti gerðu er mjög mikil. Sköpun raðbensínvélar með breytilegt þjöppunarhlutfall er sannarlega tæknibylting, sem þrátt fyrir fjölmargar tilraunir hefur ekki verið gefin neinum hingað til. Til að skilja merkingu slíks er gott að lesa seríuna okkar „Hvað gerist í bílvélinni“, sem lýsir brennsluferlunum í bensínvélinni. Hér munum við þó nefna að frá hitafræðilegu sjónarhorni, því hærra sem þjöppunarstigið er, því hagkvæmari er vélin - einfaldlega sett, þannig að agnir eldsneytis og súrefnis frá loftinu eru miklu nær og efnið viðbrögð eru fullkomnari, auk þess sem hitinn dreifist ekki utan, heldur eyðist hann af agnum sjálfum.

Hátt þjöppunarstig er einn af stóru kostum dísilvélarinnar umfram bensínið. Bremsan á því síðarnefnda er sprengifyrirbæri, lýst vel í umræddum greinaröð. Við hærra álag, í hverri stærri opnum inngjöfarloka (svo sem þegar flýtt er fyrir framúrakstri), er magn eldsneytisloftblöndunnar sem fer inn í hvern strokka meira. Þetta þýðir hærri þrýsting og hærra meðalhitastig. Síðarnefndu veldur aftur á móti sterkari þjöppun leifar eldsneytis-loftblöndunnar frá brunahitanum að framan, ákafari myndun peroxíðs og hýdroxerxa í afganginum og upphaf sprengifim brennslu í vélinni, sem venjulega er á mjög miklum hraða. , málmhringur og bókstafleg dreifing orkunnar sem afgangsblöndan myndar.

Til að draga úr þessari tilhneigingu við mikið álag (auðvitað er tilhneiging til sprengingar háð öðrum þáttum eins og ytra hitastigi, kælivökva og olíuhita, sprengimótstöðu eldsneytis o.s.frv.) Hönnuðir neyðast til að draga úr þjöppunarstiginu. Með þessu tapa þeir hins vegar hvað varðar hagkvæmni vélarinnar. Allt þetta er enn gildara í viðurvist hleðslu, þar sem loftið, þó að það sé kælt af millikælinum, kemst samt forþjappað í strokkana. Þetta þýðir meira eldsneyti, í sömu röð, og meiri tilhneigingu til sprengingar. Eftir fjöldakynningu á túrbóvélum sem minnkuðu, kom þetta vandamál enn betur í ljós. Þess vegna tala hönnuðir um „rúmfræðilegt þjöppunarhlutfall“, það sem skilgreint er með hönnun vélarinnar og „raunverulegt“ þegar tekið er tillit til forþjöppunarstuðuls. Þess vegna, jafnvel í nútímalegum túrbóvélum með beinni innspýtingu eldsneytis, sem gegnir mikilvægu hlutverki við innri kælingu brennsluhólfsins og lækkar meðalhita brennsluferlisins, hver um sig tilhneigingu til að sprengja, er þjöppunarhlutfallið sjaldan yfir 10,5: 1.

En hvað myndi gerast ef rúmfræðilegt þjöppunarstig gæti breyst í vinnunni. Að vera hátt í stillingum með lágan og hluta álag, ná fræðilegu hámarki og lækka við háan turbóþrýsting og háan þrýsting og hitastig í strokkunum til að forðast sprengingar. Þetta gerir bæði möguleika á að auka afl með turbohleðslu með hærri þrýstingi og meiri skilvirkni, hver um sig minni eldsneytisnotkun.

Hér, eftir 20 ára vinnu, sýnir Infiniti vélin að þetta er mögulegt. Samkvæmt Raposto var vinnan sem teymin lögðu á sig til að búa hana til gífurleg og afleiðing af kvölum í tantal. Mismunandi afbrigði hafa verið prófuð með tilliti til byggingar véla, þar til fyrir 6 árum var þessu náð og nákvæmar stillingar hófust. Kerfið leyfir kraftmikla, þrepalausa aðlögun þjöppunarhlutfalls á bilinu 8: 1 til 14: 1.

Byggingin sjálf er snjöll: Tengistöngin í hverjum strokka sendir ekki hreyfingu sína beint á tengistöng háls sveifarásarinnar, heldur í eitt horn sérstaks millistengis með gat í miðjunni. Einingin er sett á tengistönghálsinn (hún er í opinu) og að taka á móti styrk tengistöngarinnar í öðrum endanum sendir hana til hálsins þar sem einingin snýst ekki heldur framkvæmir sveifluhreyfingu. Hinum megin við viðkomandi einingu er lyftistöngarkerfi sem þjónar eins konar stuðningi við það. Lyftistýrikerfið snýst einingunni eftir ás hennar og færir þannig festipunkt tengistöngarinnar á hinni hliðinni. Sveifluhreyfing millieiningarinnar er varðveitt, en ás hennar snýst og ákvarðar þannig mismunandi upphafs- og endastöðu tengistangarinnar, hver um sig stimpilinn og breytilega breytingu á þjöppunarstigi, allt eftir aðstæðum.

Þú munt segja - en þetta flækir vélina óendanlega mikið, kynnir nýja hreyfibúnað í kerfinu og allt þetta leiðir til aukinnar núnings og óvirkrar massa. Já, við fyrstu sýn er það svo, en með vélbúnaðinum VC-Turbo eru nokkur mjög áhugaverð fyrirbæri. Viðbótareiningar hverrar tengistangar, sem stjórnað er með sameiginlegum búnaði, vega að mestu leyti upp kraftana í annarri röð, þannig að þrátt fyrir tveggja lítra tilfærslu þarf fjögurra strokka vélin ekki jafnvægisstokka. Þar að auki, þar sem tengistöngin framkvæmir ekki dæmigerða breiða hreyfingu snúnings, heldur sendir kraft stimplans í annan endann á millieiningunni, er hann í raun minni og léttari (þetta fer eftir öllu flókna gangverki kraftanna sem berast um viðkomandi kerfi). ) og - síðast en ekki síst - er aðeins 17 mm frávik á neðri hluta þess. Augnablik mestu núnings er forðast, með hefðbundnum vélum, dæmigerð fyrir það augnablik þegar stimplinn er ræstur frá efstu dauðamiðju, þegar tengistöngin þrýstir á sveifarásinn og tapið er mest.

Þannig, að sögn herra Raposto og Kiga, eru ágallarnir að mestu útrýmdir. Þess vegna er ávinningurinn af því að breyta þjöppunarhlutfallinu, sem er byggt á fyrirfram stilltu byggingu á bekkjar- og vegprófum (þúsundir klukkustunda) hugbúnaðarforrita án þess að mæla þarf í rauntíma hvað er að gerast í vélinni. Meira en 300 ný einkaleyfi eru samþætt í vélinni. Framúrstefna þess síðarnefnda felur einnig í sér tvöfalt innspýtingarkerfi með inndælingartæki fyrir beina innspýtingu á strokka, aðallega notað í köldu byrjun og hærra álagi, og inndælingartæki í inntaksrörunum veitir betri skilyrði fyrir tilfærslu eldsneytis og minni orkunotkun við hlutaálag. Þannig býður flókna innspýtingarkerfið það besta frá báðum heimum. Auðvitað þarf vélin einnig flóknara smurkerfi, þar sem aðferðirnar sem lýst er hér að ofan eru með sérstökum þrýstingssmurningarrásum, sem bæta upp helstu rásir í sveifarásinni.

Niðurstaðan af þessu er nánast sú að fjögurra strokka bensínvélin með 272 hestöflum. og tog af 390 Nm mun eyða 27% minna eldsneyti en fyrri sex strokka vélin í andrúmsloftinu með nálægt þessu afli.

Texti: Georgi Kolev, sérstakur sendifulltrúi bifreiðar og íþrótta Búlgaríu í ​​París