Apresentação do test drive do motor revolucionário no Infiniti - VC-Turbo

Uma conversa com os principais especialistas da Infiniti e Renault-Nissan — Shinichi Kaga e Alain Raposteau

Alain Raposto parece confiante. O vice-presidente da aliança Renault-Nissan, responsável pelo desenvolvimento do motor, tem todos os motivos para fazê-lo. Junto ao hall onde estamos a falar está o stand da Infiniti, a subsidiária de luxo da Nissan, que hoje apresenta o primeiro motor de produção VC-Turbo do mundo com taxa de compressão variável. A mesma energia flui de seu colega Shinichi Kiga, chefe do departamento de motores da Infiniti.

O avanço feito pelos designers da Infiniti é realmente enorme. A criação de um motor a gasolina de série com taxa de compressão variável é uma verdadeira revolução tecnológica que, apesar das inúmeras tentativas, ainda não foi entregue a ninguém. Para entender o significado de tal coisa, é bom ler nossa série “O que acontece no motor de um carro”, que descreve os processos de combustão no motor a gasolina. Mencionaremos aqui, no entanto, que do ponto de vista termodinâmico, quanto maior o grau de compressão, mais eficiente é o motor - em termos muito simples, de modo que as partículas de combustível e oxigênio do ar estão muito mais próximas e o produto químico as reações são mais completas, além disso, o calor não é dissipado para fora, mas é consumido pelas próprias partículas.

O alto grau de compressão é uma das grandes vantagens do motor diesel em relação ao a gasolina. O freio neste último é o fenômeno da detonação, bem descrito na série de artigos em questão. Em cargas mais altas, respectivamente com uma válvula de aceleração aberta mais larga (como ao acelerar para ultrapassar), a quantidade de mistura de ar e combustível entrando em cada cilindro é maior. Isso significa pressão mais alta e temperatura média de operação mais alta. Este último, por sua vez, causa uma compressão mais forte dos resíduos da mistura combustível-ar da frente da chama de combustão, formação mais intensiva de peróxidos e hidroxerxes no resíduo e início de combustão explosiva no motor, que normalmente está em velocidades extremamente altas. , um anel metálico e um espalhamento literal da energia gerada pela mistura residual.

Para reduzir essa tendência em cargas elevadas (é claro, a tendência à detonação depende de outros fatores, como temperatura externa, refrigeração e temperatura do óleo, resistência à detonação de combustíveis, etc.), os projetistas são forçados a reduzir o grau de compressão. Com isso, porém, perdem em termos de eficiência do motor. Tudo isso é ainda mais válido na presença de turboalimentação, pois o ar, embora resfriado pelo intercooler, ainda entra pré-comprimido nos cilindros. Isso significa mais combustível, respectivamente, e uma maior tendência à detonação. Após a introdução em massa de motores turboalimentados de redução, este problema tornou-se ainda mais aparente. É por isso que os designers falam em 'taxa de compressão geométrica', definida pelo projeto do motor, e 'real' quando o fator de pré-compressão é levado em consideração. Portanto, mesmo em motores turbo modernos com injeção direta de combustível, que desempenha um papel importante no resfriamento interno da câmara de combustão e na redução da temperatura média do processo de combustão, respectivamente a tendência à detonação, a taxa de compressão raramente ultrapassa 10,5: 1.

Mas o que aconteceria se o grau geométrico de compressão pudesse mudar no decorrer do trabalho. Ser alto nos modos de carga baixa e parcial, atingindo o máximo teórico e ser reduzido em alta pressão de turboalimentação e alta pressão e temperatura nos cilindros para evitar detonações. Isso permitiria tanto a possibilidade de aumentar a potência com turboalimentação com maior pressão e maior eficiência, respectivamente menor consumo de combustível.

Aqui, após 20 anos de trabalho, o motor Infiniti mostra que isso é possível. Segundo o Raposto, o trabalho que as equipes fizeram para criá-lo foi enorme e resultado de um tormento de tântalo. Diferentes variantes foram testadas em termos de arquitetura de motor, até 6 anos atrás isso foi alcançado e as configurações precisas começaram. O sistema permite um ajuste dinâmico e contínuo da taxa de compressão na faixa de 8: 1 a 14: 1.

A construção em si é engenhosa: a biela de cada cilindro não transmite seu movimento diretamente aos pescoços da biela do virabrequim, mas a um canto de um elo intermediário especial com um orifício no meio. A unidade é colocada no pescoço da biela (está em sua abertura) e, recebendo a força da biela em uma das extremidades, a transmite ao pescoço, pois a unidade não gira, mas executa um movimento oscilatório. Do outro lado da unidade em questão está um sistema de alavancas que serve como uma espécie de suporte para ela. O sistema de alavanca gira a unidade ao longo de seu eixo, deslocando assim o ponto de fixação da biela do outro lado. O movimento oscilante da unidade intermediária é preservado, mas seu eixo gira e assim determina diferentes posições de início e fim da biela, respectivamente o pistão e uma mudança dinâmica no grau de compressão dependendo das condições.

Você dirá - mas isso complica infinitamente o motor, introduz novos mecanismos de movimento no sistema, e tudo isso leva a um maior atrito e massas inertes. Sim, à primeira vista é assim, mas com o mecanismo do motor VC-Turbo existem alguns fenômenos muito interessantes. As unidades adicionais de cada biela, controladas por um mecanismo comum, equilibram amplamente as forças de segunda ordem, de modo que, apesar de sua cilindrada de dois litros, o motor de quatro cilindros não precisa de eixos de equilíbrio. Além disso, uma vez que a biela não executa o amplo movimento de rotação típico, mas transmite a força do pistão em uma extremidade da unidade intermediária, ela é realmente menor e mais leve (isso depende de toda a dinâmica complexa de forças transmitidas através do sistema em questão). ) e - o mais importante - tem um curso de desvio em sua parte inferior de apenas 17 mm. Evita-se o momento de maior atrito, com os motores convencionais, típico do momento da partida do pistão do ponto morto superior, quando a biela pressiona o eixo do virabrequim e as perdas são maiores.

Assim, de acordo com os Srs. Raposto e Kiga, as deficiências são praticamente eliminadas. Daí os benefícios de alterar dinamicamente a taxa de compressão, que é baseada em programas de software pré-definidos com base em testes de bancada e de estrada (milhares de horas), sem a necessidade de medir em tempo real o que está acontecendo no motor. Mais de 300 novas patentes estão integradas na máquina. A natureza vanguardista deste último também inclui um sistema de injeção dupla de combustível com um injetor para injeção direta de um cilindro, usado principalmente para partidas a frio e cargas mais altas, e um injetor nos coletores de admissão proporcionando melhores condições para deslocamento de combustível e um menor consumo de energia em carga parcial. Assim, o complexo sistema de injeção oferece o melhor dos dois mundos. Obviamente, o motor também requer um sistema de lubrificação mais complexo, pois os mecanismos descritos acima possuem canais especiais de lubrificação por pressão, que complementam os canais principais do virabrequim.

O resultado disso é praticamente o motor de quatro cilindros a gasolina com 272 cv. e 390 Nm de torque consumirá 27% menos combustível do que o motor atmosférico anterior de seis cilindros com quase essa potência.

Texto: Georgi Kolev, enviado especial da auto motor und sport Bulgária em Paris