Predstavitev testne vožnje revolucionarnega motorja za Infiniti — VC-Turbo

Pogovor z vodilnima specialistoma Infinitija in Renault-Nissana — Shinichijem Kago in Alainom Raposteaujem

Alain Raposto je videti samozavesten. Podpredsednik zavezništva Renault-Nissan, odgovoren za razvoj motorjev, ima za to vse razloge. Ob dvorani, v kateri se pogovarjamo, je stojnica Infinitija, luksuzne hčerinske družbe Nissan, ki danes predstavlja prvi serijski motor VC-Turbo s spremenljivim kompresijskim razmerjem. Ista energija teče od njegovega kolega Shinichija Kige, vodje Infinitijevega motornega oddelka.

Preboj, ki so ga naredili oblikovalci Infinitija, je res ogromen. Ustvarjanje serijskega bencinskega motorja s spremenljivo stopnjo kompresije je resnično tehnološka revolucija, ki je kljub številnim poskusom doslej ni dobil še nihče. Da bi razumeli pomen kaj takega, je dobro prebrati našo serijo "Kaj se zgodi v avtomobilskem motorju", ki opisuje procese zgorevanja v bencinskem motorju. Tu pa bomo omenili, da je s termodinamičnega vidika višje kompresijsko razmerje, učinkovitejši je motor - zelo preprosto povedano, zato so delci goriva in kisika iz zraka veliko bližje in kemikalija reakcije so bolj popolne, poleg tega se toplota ne odvaja zunaj, ampak jo porabijo delci sami.

Visoka stopnja stiskanja je ena izmed velikih prednosti dizelskega motorja pred bencinskim. Zavora slednjega je detonacijski pojav, ki je dobro opisan v seriji zadevnih člankov. Pri večjih obremenitvah oziroma pri širšem dušilnem ventilu (na primer pri pospeševanju do prehitevanja) je količina zmesi goriva v vsakem valju večja. To pomeni višji tlak in višjo povprečno delovno temperaturo. Slednje pa povzroči močnejše stiskanje ostankov mešanice goriva in zraka s sprednje strani plamena, intenzivnejše tvorjenje peroksidov in hidrokserksov v preostalem delu in sprožitev eksplozivnega zgorevanja v motorju, ki je običajno pri izredno visokih hitrostih. , kovinski obroč in dobesedno razpršenost energije, ki jo ustvarja preostala mešanica.

Da bi to težnjo zmanjšali pri velikih obremenitvah (seveda je nagnjenost k detonaciji odvisna od drugih dejavnikov, kot so zunanja temperatura, temperatura hladilne tekočine in olja, detonacijska odpornost goriv itd.), So oblikovalci prisiljeni zmanjšati stopnjo kompresije. S tem pa izgubijo glede učinkovitosti motorja. Vse našteto še bolj velja ob prisotnosti turbo polnjenja, saj zrak, čeprav ga hladil hladilnik zraka, še vedno vnaprej stisnjen v valjeh vstopi. To pomeni več goriva in večjo težnjo k eksploziji. Po množični uvedbi motorjev z manjšim številom turbopolnilnikov je ta problem postal še bolj očiten. Zato oblikovalci govorijo o "geometričnem kompresijskem razmerju", ki je določeno z zasnovo motorja in "dejansko", če se upošteva faktor predkompresije. Zato tudi v sodobnih turbo motorjih z neposrednim vbrizgom goriva, ki ima pomembno vlogo pri notranjem hlajenju zgorevalne komore in zniževanju povprečne temperature zgorevalnega procesa oziroma nagnjenosti k detonaciji, kompresijsko razmerje redko preseže 10,5: 1.

Toda kaj bi se zgodilo, če bi se geometrijska stopnja stiskanja lahko med delom spreminjala. Biti visok v načinu nizke in delne obremenitve, doseči teoretični maksimum in ga zmanjšati pri visokem tlaku v turbopolnilniku ter visokem tlaku in temperaturi v jeklenkah, da se prepreči detonacije. To bi omogočilo tako možnost povečanja moči s turbopolnilnikom z višjim tlakom kot tudi večjo učinkovitost oziroma manjšo porabo goriva.

Tu po 20 letih dela motor Infiniti kaže, da je to mogoče. Po Rapostovih besedah je bilo delo, ki so ga opravile ekipe, ogromno in rezultat tantalnih muk. Različne različice so bile preizkušene v smislu arhitekture motorja, do pred 6 leti je bilo to doseženo in začele so se natančne prilagoditve. Sistem omogoča dinamično, brezstopenjsko prilagajanje razmerja stiskanja v območju od 8: 1 do 14: 1.

Sama konstrukcija je genialna: ojnica vsakega valja ne prenaša svojega gibanja neposredno na ojnice ojnic ročične gredi, temveč na en vogal posebnega vmesnega členka z luknjo na sredini. Enota je nameščena na vratu ojnice (je v njeni odprtini) in sprejema silo ojnice na enem koncu prenaša na vrat, saj se enota ne vrti, ampak izvaja nihajno gibanje. Na drugi strani obravnavane enote je vzvod, ki služi kot nekakšna opora. Sistem vzvoda vrti enoto vzdolž osi in s tem premakne pritrdilno točko ojnice na drugi strani. Nihajno gibanje vmesne enote se ohrani, vendar se njegova os vrti in tako določa različne začetne in končne položaje ojnice, torej bata in dinamično spremembo stopnje stiskanja, odvisno od pogojev.

Rekli boste - toda to neskončno zaplete motor, v sistem uvede nove gibljive mehanizme in vse to vodi do povečanega trenja in inertnih mas. Da, na prvi pogled je tako, toda z motornim mehanizmom VC-Turbo je nekaj zelo zanimivih pojavov. Dodatne enote vsake ojnice, ki jih nadzoruje skupni mehanizem, v veliki meri uravnotežijo sile drugega reda, tako da kljub dvolitrski prostornini štirivaljni motor ne potrebuje izravnalnih gredi. Poleg tega, ker ojnica ne izvaja tipičnega širokega vrtenja, temveč prenaša silo bata na en konec vmesne enote, je praktično manjša in lažja (to je odvisno od celotne zapletene dinamike sil, ki se prenašajo skozi zadevni sistem). ) in - kar je najpomembneje - ima v spodnjem delu deformacijski hod le 17 mm. V običajnih motorjih se izognemo trenutku največjega trenja, kar je značilno za trenutek zagona bata iz zgornje mrtve točke, ko ojnica pritiska na os ročične gredi in so izgube največje.

Tako sta po besedah gospoda Raposta in Kige pomanjkljivosti v veliki meri odpravljene. Od tod tudi prednosti dinamičnega spreminjanja kompresijskega razmerja, ki temelji na vnaprej nastavljenih programih programske opreme na preskusih na preskusni napravi in na cesti (na tisoče ur), ne da bi bilo treba v realnem času meriti dogajanje v motorju. V stroj je vključenih več kot 300 novih patentov. Avangardna narava slednjega vključuje tudi dvojni sistem vbrizga goriva z vbrizgalnikom za neposredno vbrizgavanje jeklenke, ki se uporablja predvsem za hladne zagone in večje obremenitve, ter vbrizgalnik v sesalnih kolektorjih, ki zagotavlja boljše pogoje za iztek goriva in manjši poraba energije pri delni obremenitvi. Tako zapleten sistem vbrizgavanja ponuja najboljše iz obeh svetov. Seveda motor zahteva tudi bolj dovršen sistem mazanja, saj imajo zgoraj opisani mehanizmi posebne tlačne mazalne kanale, ki dopolnjujejo glavne kanale v ročični gredi.

Rezultat tega je v praksi štirivaljni bencinski motor z močjo 272 KM. in 390 Nm navora bo porabil 27% manj goriva kot prejšnji atmosferski šestvaljni motor s približno to močjo.

Besedilo: Georgi Kolev, posebni odposlanec za avtomobile in šport v Bolgariji v Parizu