Prøvekjøringspresentasjon av den revolusjonerende motoren på Infiniti - VC-Turbo

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

Alain Raposto ser trygg ut. Visepresidenten for Renault-Nissan-alliansen, ansvarlig for motorutvikling, har all grunn til å gjøre det. Ved siden av hallen hvor vi snakker er standen til Infiniti, det luksuriøse datterselskapet til Nissan, som i dag presenterer verdens første produksjonsmotor VC-Turbo med variabelt kompresjonsforhold. Den samme energien strømmer fra kollegaen Shinichi Kiga, sjef for Infinitis motoravdeling.

Gjennombruddet fra designerne av Infiniti er veldig stort. Opprettelsen av en seriell bensinmotor med variabelt kompresjonsforhold er virkelig en teknologisk revolusjon, som til tross for mange forsøk ikke har blitt gitt til noen så langt. For å forstå betydningen av en slik ting, er det godt å lese serien vår "Hva skjer i bilmotoren", som beskriver forbrenningsprosessene i bensinmotoren. Her vil vi imidlertid nevne at fra et termodynamisk synspunkt, jo høyere kompresjonsgrad, jo mer effektiv er en motor - veldig enkelt sagt, så partiklene av drivstoff og oksygen fra luften er mye nærmere og den kjemiske reaksjonene er mer komplette, i tillegg forsvinner ikke varmen utenfor, men konsumeres av partiklene selv.

Den høye komprimeringsgraden er en av de store fordelene med dieselmotoren fremfor bensin. Bremsen på sistnevnte er detonasjonsfenomenet, godt beskrevet i den aktuelle artikelserien. Ved høyere belastninger, henholdsvis en bredere åpen gassventil (for eksempel når den akselererer for å overta), er mengden drivstoffluftblanding som kommer inn i hver sylinder større. Dette betyr høyere trykk og høyere gjennomsnittlig driftstemperatur. Sistnevnte forårsaker i sin tur sterkere kompresjon av drivstoff-luftblandingsrester fra forbrenningsflammefronten, mer intensiv dannelse av peroksider og hydroksekser i restene og igangsetting av eksplosiv forbrenning i motoren, som vanligvis har ekstremt høye hastigheter. , en metallring og en bokstavelig spredning av energien som genereres av restblandingen.

For å redusere denne tendensen ved høye belastninger (selvfølgelig avhenger tendensen til detonasjon av andre faktorer som utvendig temperatur, kjølevæske og oljetemperatur, detonasjonsresistens for drivstoff, etc.) designere blir tvunget til å redusere graden av kompresjon. Med dette taper de imidlertid når det gjelder motoreffektivitet. Alt det ovennevnte er enda mer gyldig i nærvær av turboladning, ettersom luften, selv om den er avkjølt av intercooleren, fremdeles kommer forkomprimert i sylindrene. Dette betyr henholdsvis mer drivstoff og en høyere tendens til detonasjon. Etter masseinnføringen av nedbemanning av turboladede motorer ble dette problemet enda tydeligere. Derfor snakker designere om 'geometrisk kompresjonsforhold', det som defineres av motordesignet og 'ekte' når det tas hensyn til førkompresjonsfaktoren. Derfor overstiger kompresjonsforholdet sjelden 10,5: 1, selv i moderne turbomotorer med direkte drivstoffinjeksjon, som spiller en viktig rolle i den interne avkjølingen av forbrenningskammeret og senker gjennomsnittstemperaturen til forbrenningsprosessen, henholdsvis tendensen til detonasjon.

Men hva ville skje hvis den geometriske komprimeringsgraden kunne endres i løpet av arbeidet. For å være høy i moduser med lav og delvis belastning, når det teoretiske maksimum og reduseres ved høyt turboladetrykk og høyt trykk og temperatur i sylindrene for å unngå detonasjoner. Dette gir både muligheten til å øke effekten med turbolading med henholdsvis høyere trykk og høyere effektivitet, henholdsvis lavere drivstofforbruk.

Her, etter 20 års arbeid, viser Infiniti-motoren at dette er mulig. I følge Raposto var arbeidet teamene la ned for å skape det enormt, og resultatet av tantelpine. Forskjellige varianter er testet med tanke på motorarkitektur, inntil 6 år siden ble dette nådd og de nøyaktige innstillingene begynte. Systemet tillater dynamisk trinnløs justering av kompresjonsforholdet i området fra 8: 1 til 14: 1.

Selve konstruksjonen er genial: Koblingsstangen til hver sylinder overfører ikke bevegelsen direkte til veivakselens forbindelsesstanghalser, men til det ene hjørnet av en spesiell mellomledd med et hull i midten. Enheten er plassert på forbindelsesstanghalsen (den er i åpningen) og mottar kraften til koblingsstangen i den ene enden, overfører den til nakken ettersom enheten ikke roterer, men utfører en oscillerende bevegelse. På den andre siden av enheten er det et løftesystem som fungerer som en slags støtte for det. Håndtakssystemet roterer enheten langs aksen, og forskyver dermed festepunktet til koblingsstangen på den andre siden. Den oscillerende bevegelsen til mellomenheten er bevart, men dens akse roterer og bestemmer dermed forskjellige start- og sluttposisjoner for forbindelsesstangen, henholdsvis stempelet og en dynamisk endring i kompresjonsgraden avhengig av forholdene.

Du vil si - men dette kompliserer motoren uendelig, introduserer nye bevegelige mekanismer i systemet, og alt dette fører til økt friksjon og inerte masser. Ja, ved første øyekast er det slik, men med motormekanismen VC-Turbo er det noen veldig interessante fenomener. Tilleggsenhetene til hver forbindelsesstang, styrt av en felles mekanisme, balanserer i stor grad kreftene i andre orden, slik at den firesylindrede motoren til tross for to-liters forskyvning ikke trenger balanseringsaksler. I tillegg, siden koblingsstangen ikke utfører den typiske brede rotasjonsbevegelsen, men overfører stempelets kraft i den ene enden av mellomenheten, er den faktisk mindre og lettere (dette avhenger av hele den komplekse dynamikken til krefter som overføres gjennom det aktuelle systemet). ) og - viktigst av alt - har et avvikskurs i den nedre delen av bare 17 mm. Øyeblikket for den største friksjonen unngås, med konvensjonelle motorer, som er typiske for øyeblikket for å starte stempelet fra det øverste dødpunktet, når koblingsstangen trykker på veivakselaksen og tapene er størst.

I følge herrene Raposto og Kiga er manglene således stort sett eliminert. Derfor fordelene med dynamisk endring av kompresjonsforholdet, som er basert på forhåndsinnstilt basert på benk- og veiprøver (tusenvis av timer), uten behov for å måle i sanntid hva som skjer i motoren. Mer enn 300 nye patenter er integrert i maskinen. Den avantgardistiske karakteren til sistnevnte inkluderer også et dobbelt drivstoffinjeksjonssystem med en injektor for direkte injeksjon av en sylinder, som hovedsakelig brukes til kaldstart og høyere belastning, og en injektor i innsugningsmanifoldene som gir bedre forhold for drivstoffforskyvning og en mindre energiforbruk ved delvis belastning. Dermed tilbyr det komplekse injeksjonssystemet det beste fra begge verdener. Selvfølgelig krever motoren også et mer komplekst smøresystem, siden mekanismene beskrevet ovenfor har spesielle trykksmøringskanaler, som utfyller hovedkanalene i veivakselen.

Resultatet av dette er praktisk talt at den firesylindrede bensinmotoren med 272 hk. og 390 Nm dreiemoment vil forbruke 27% mindre drivstoff enn den tidligere atmosfæriske sekssylindrede motoren med nær denne effekten.

Tekst: Georgi Kolev, spesialutsending for auto motor und sport Bulgaria i Paris