Revoliucinio variklio „Infiniti - VC-Turbo“ bandomasis važiavimas

Pokalbis su pagrindiniais „Infiniti“ ir „Renault-Nissan“ specialistais – Shinichi Kaga ir Alainu Raposteau

Alainas Raposto atrodo pasitikintis savimi. „Renault-Nissan“ aljanso viceprezidentas, atsakingas už variklių plėtrą, turi tam visas priežastis. Šalia salės, kurioje kalbame, yra „Infiniti“, prabangios „Nissan“ įmonės stendas, kuris šiandien pristato pirmąjį pasaulyje variklį „VC-Turbo“ su kintamu suspaudimo laipsniu. Ta pati energija teka ir iš jo kolegos Shinichi Kiga, „Infiniti“ variklių skyriaus vadovo.

„Infiniti“ dizainerių pasiektas proveržis yra tikrai didžiulis. Serijinio benzino variklio su kintamu suspaudimo laipsniu sukūrimas yra tikrai technologinė revoliucija, kurios, nepaisant daugybės bandymų, iki šiol niekam nebuvo duota. Norint suprasti tokio dalyko prasmę, gerai perskaityti mūsų seriją „Kas vyksta automobilio variklyje“, kurioje aprašomi degimo procesai benzininiame variklyje. Tačiau čia paminėsime, kad termodinaminiu požiūriu, kuo didesnis suspaudimo laipsnis, tuo efektyvesnis yra variklis - labai paprastai tariant, todėl kuro ir deguonies dalelės iš oro yra daug arčiau ir cheminės reakcijos yra pilnesnis, be to, šiluma neišsklaidoma lauke, bet ją sunaudoja pačios dalelės.

Aukštas suspaudimo laipsnis yra vienas iš didžiausių dyzelinio variklio pranašumų prieš benzininį. Pastarojo stabdis yra detonacijos reiškinys, gerai aprašytas nagrinėjamų straipsnių serijoje. Esant didesnėms apkrovoms, atitinkamai platesniam droselio vožtuvui (pvz., Greitėjant aplenkti), į kiekvieną cilindrą patenkantis kuro oro mišinio kiekis yra didesnis. Tai reiškia aukštesnį slėgį ir aukštesnę vidutinę darbinę temperatūrą. Pastarasis savo ruožtu sukelia stipresnį kuro ir oro mišinio likučių suspaudimą iš degimo liepsnos priekio, intensyvesnį peroksidų ir hidroksereksų susidarymą likučiuose ir sprogstamojo degimo variklyje inicijavimą, kuris paprastai vyksta labai dideliu greičiu. metalinis žiedas ir pažodinis energijos, kurią sukuria likutinis mišinys, išsklaidymas.

Norėdami sumažinti šią tendenciją esant didelėms apkrovoms (žinoma, polinkis detonuoti priklauso ir nuo kitų veiksnių, tokių kaip išorinė temperatūra, aušinimo skysčio ir alyvos temperatūra, kuro atsparumas detonacijai ir kt.) Dizaineriai priversti sumažinti suspaudimo laipsnį. Tačiau dėl to jie praranda variklio efektyvumą. Visa tai dar labiau tinka esant turbokompresoriui, nes oras, nors ir atvėsinamas tarpinio aušintuvo, vis tiek patenka iš anksto suspaustas į cilindrus. Tai reiškia atitinkamai daugiau degalų ir didesnį polinkį į detonaciją. Po to, kai buvo masiškai pristatomi varikliai su turbokompresoriumi, ši problema tapo dar akivaizdesnė. Todėl dizaineriai kalba apie „geometrinį suspaudimo koeficientą“, kuris nustatomas pagal variklio konstrukciją ir „tikras“, kai atsižvelgiama į išankstinio suspaudimo faktorių. Todėl net ir šiuolaikiniuose turbininiuose varikliuose su tiesioginiu degalų įpurškimu, kuris vaidina svarbų vaidmenį vidiniame degimo kameros aušinime ir mažinant vidutinę degimo proceso temperatūrą, atitinkamai polinkį į detonaciją, suspaudimo laipsnis retai viršija 10,5: 1.

Bet kas nutiktų, jei geometrinis suspaudimo laipsnis galėtų pasikeisti darbo eigoje. Kad būtų išvengta detonacijos, žemos ir dalinės apkrovos režimai turi būti aukšti, pasiekiant teorinį maksimumą, ir būti sumažinti esant aukštam turbokompresoriaus slėgiui ir aukštam slėgiui bei temperatūrai cilindruose. Tai leistų padidinti galingumą turint didesnio slėgio turbokompresorių ir didesnį efektyvumą, atitinkamai mažesnes degalų sąnaudas.

Čia po 20 metų darbo „Infiniti“ variklis rodo, kad tai įmanoma. Pasak Raposto, komandos įdėtas darbas jį kuriant buvo didžiulis ir tantalo kankinimo rezultatas. Variklio architektūros požiūriu buvo išbandyti įvairūs variantai, kol prieš 6 metus tai buvo pasiekta ir pradėta tiksliai sureguliuoti. Sistema leidžia dinamiškai, be pakopų reguliuoti suspaudimo laipsnį nuo 8: 1 iki 14: 1.

Pati konstrukcija yra išradinga: kiekvieno cilindro švaistiklis ne perduoda savo judėjimą tiesiai į alkūninio veleno švaistiklio kaklelius, bet į vieną specialios tarpinės jungties kampą, kurio viduryje yra skylė. Įrenginys dedamas ant švaistiklio kaklo (jis yra jo angoje) ir gavęs švaistiklio jėgą viename gale perduoda jį į kaklą, nes įrenginys nesisuka, bet atlieka svyruojantį judesį. Kitoje aptariamo mazgo pusėje yra svirčių sistema, kuri yra tam tikra atrama. Svirties sistema pasuka įrenginį išilgai savo ašies, taip išstumdama švaistiklio tvirtinimo tašką kitoje pusėje. Tarpinio bloko svyruojantis judėjimas yra išsaugotas, tačiau jo ašis sukasi ir taip lemia skirtingą jungiamojo strypo pradžios ir pabaigos padėtį, atitinkamai stūmoklį, ir dinaminį suspaudimo laipsnio pokytį, priklausomai nuo sąlygų.

Sakysite, bet tai be galo apsunkina variklį, į sistemą įneša naujų judančių mechanizmų, ir visa tai lemia didesnę trintį ir inertiškas mases. Taip, iš pirmo žvilgsnio taip yra, tačiau su variklio mechanizmu „VC-Turbo“ yra keletas labai įdomių reiškinių. Papildomi kiekvieno švaistiklio vienetai, valdomi bendru mechanizmu, iš esmės subalansuoja antrosios eilės jėgas, todėl, nepaisant dviejų litrų darbinio tūrio, keturių cilindrų varikliui nereikia balansavimo velenų. Be to, kadangi švaistiklis neatlieka įprasto plataus sukimosi judėjimo, bet perduoda stūmoklio jėgą viename tarpinio mazgo gale, ji yra praktiškai mažesnė ir lengvesnė (tai priklauso nuo visos kompleksinės jėgų, perduodamų per sistema) ir, svarbiausia, jo apatinė dalis yra nukreipta tik 17 mm. Didžiausio trinties momento išvengiama naudojant įprastus variklius, būdingus stūmoklio paleidimo momentui nuo viršutinio aklavietės, kai švaistiklis spaudžia alkūninio veleno ašį, o nuostoliai yra didžiausi.

Taigi, pasak Raposto ir Kigos ponų, trūkumai iš esmės pašalinami. Taigi, dinamiškai keičiant suspaudimo laipsnį, kuris pagrįstas iš anksto nustatytu, remiantis stendo ir kelio bandymais (tūkstančiai valandų) atliekamomis programinės įrangos programomis, nereikia realiuoju laiku matuoti, kas vyksta variklyje. Mašinoje integruota daugiau nei 300 naujų patentų. Pastarojo avangardinis pobūdis taip pat apima dvigubą kuro įpurškimo sistemą su purkštuvu tiesioginiam cilindro įpurškimui, naudojamą daugiausia šalto paleidimo ir didesnėms apkrovoms, ir įpūtimo kolektorių purkštuvą, užtikrinantį geresnes sąlygas kuro išpūtimui ir mažesnį energijos suvartojimas esant dalinei apkrovai. Taigi sudėtinga įpurškimo sistema siūlo geriausias iš abiejų pasaulių. Žinoma, varikliui taip pat reikalinga tobulesnė tepimo sistema, nes aukščiau aprašyti mechanizmai turi specialius slėgio tepimo kanalus, kurie papildo pagrindinius alkūninio veleno kanalus.

Praktikoje to rezultatas - keturių cilindrų benzininis variklis, turintis 272 AG. ir 390 Nm sukimo momentas sunaudos 27% mažiau degalų nei ankstesnis atmosferos šešių cilindrų variklis, turintis beveik tokią galią.

Tekstas: Georgi Kolev, specialusis automobilių ir sporto atstovas Bulgarijoje Paryžiuje