Παρουσίαση Test drive του επαναστατικού κινητήρα σε Infiniti - VC-Turbo

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

Ο Alain Raposto φαίνεται σίγουρος. Ο αντιπρόεδρος της συμμαχίας Renault-Nissan, υπεύθυνος για την ανάπτυξη κινητήρων, έχει κάθε λόγο να το κάνει. Δίπλα στην αίθουσα όπου μιλάμε βρίσκεται το περίπτερο της Infiniti, της πολυτελούς θυγατρικής της Nissan, η οποία σήμερα παρουσιάζει τον πρώτο κινητήρα παραγωγής στον κόσμο VC-Turbo με μεταβλητό λόγο συμπίεσης. Η ίδια ενέργεια ρέει από τον συνάδελφό του Shinichi Kiga, επικεφαλής του τμήματος μηχανών της Infiniti.

Η σημαντική ανακάλυψη των σχεδιαστών του Infiniti είναι πραγματικά τεράστια. Η δημιουργία ενός σειριακού κινητήρα βενζίνης με μεταβλητό λόγο συμπίεσης είναι πραγματικά μια τεχνολογική επανάσταση, η οποία, παρά τις πολλές προσπάθειες, δεν έχει δοθεί σε κανέναν μέχρι στιγμής. Για να κατανοήσουμε το νόημα ενός τέτοιου πράγματος, είναι καλό να διαβάσετε τη σειρά μας "Τι συμβαίνει στον κινητήρα του αυτοκινήτου", που περιγράφει τις διαδικασίες καύσης στον βενζινοκινητήρα. Εδώ θα αναφέρουμε, ωστόσο, ότι από θερμοδυναμική άποψη, όσο υψηλότερος είναι ο βαθμός συμπίεσης, τόσο πιο αποτελεσματικός είναι ένας κινητήρας - πολύ απλά, έτσι ώστε τα σωματίδια καυσίμου και οξυγόνου από τον αέρα να είναι πολύ πιο κοντά και η χημική ουσία Οι αντιδράσεις είναι πιο πλήρεις, επιπλέον, η θερμότητα δεν διαχέεται έξω, αλλά καταναλώνεται από τα ίδια τα σωματίδια.

Ο υψηλός βαθμός συμπίεσης είναι ένα από τα μεγάλα πλεονεκτήματα του κινητήρα ντίζελ έναντι του βενζινοκινητήρα. Το φρένο στο τελευταίο είναι το φαινόμενο της έκρηξης, που περιγράφεται καλά στη σειρά των εν λόγω άρθρων. Σε υψηλότερα φορτία, αντίστοιχα μια ευρύτερη βαλβίδα πεταλούδας (όπως όταν επιταχύνεται η προσπέραση), η ποσότητα του μείγματος αέρα καυσίμου που εισέρχεται σε κάθε κύλινδρο είναι μεγαλύτερη. Αυτό σημαίνει υψηλότερη πίεση και υψηλότερη μέση θερμοκρασία λειτουργίας. Το τελευταίο, με τη σειρά του, προκαλεί μια ισχυρότερη συμπίεση των υπολειμμάτων μείγματος καυσίμου-αέρα από την μπροστινή φλόγα καύσης, πιο εντατικό σχηματισμό υπεροξειδίων και υδροξειδίων στο υπολειπόμενο μέρος και έναρξη εκρηκτικής καύσης στον κινητήρα, η οποία συνήθως έχει εξαιρετικά υψηλή ταχύτητα. , ένα μεταλλικό δακτύλιο και μια κυριολεκτική σκέδαση της ενέργειας που παράγεται από το υπόλοιπο μείγμα.

Για να μειωθεί αυτή η τάση σε υψηλά φορτία (φυσικά, η τάση έκρηξης εξαρτάται από άλλους παράγοντες, όπως εξωτερική θερμοκρασία, θερμοκρασία ψυκτικού και λαδιού, αντίσταση έκρηξης καυσίμων κ.λπ.) οι σχεδιαστές αναγκάζονται να μειώσουν το βαθμό συμπίεσης. Με αυτό, ωστόσο, χάνουν από την άποψη της απόδοσης του κινητήρα. Όλα τα παραπάνω είναι ακόμη πιο έγκυρα με την παρουσία υπερσυμπίεσης, καθώς ο αέρας, παρόλο που ψύχεται από τον ενδιάμεσο ψύκτη, εξακολουθεί να εισάγεται στους συμπιεστές. Αυτό σημαίνει επίσης περισσότερα καύσιμα και υψηλότερη τάση έκρηξης. Μετά τη μαζική εισαγωγή στροβιλοσυμπιεστών κινητήρων συρρίκνωσης, αυτό το πρόβλημα έγινε ακόμη πιο εμφανές. Γι 'αυτό οι σχεδιαστές μιλούν για "γεωμετρική αναλογία συμπίεσης", αυτή που καθορίζεται από τον σχεδιασμό του κινητήρα και "πραγματική" όταν λαμβάνεται υπόψη ο παράγοντας προ-συμπίεσης. Επομένως, ακόμη και σε μοντέρνους στροβιλοκινητήρες με άμεσο ψεκασμό καυσίμου, ο οποίος παίζει σημαντικό ρόλο στην εσωτερική ψύξη του θαλάμου καύσης και στη μείωση της μέσης θερμοκρασίας της διαδικασίας καύσης, αντίστοιχα της τάσης για έκρηξη, ο λόγος συμπίεσης σπάνια υπερβαίνει το 10,5: 1.

Αλλά τι θα συνέβαινε εάν ο γεωμετρικός βαθμός συμπίεσης μπορούσε να αλλάξει κατά τη διάρκεια της εργασίας. Να είναι υψηλή σε χαμηλές και μερική φορτίο, να φτάσει το θεωρητικό μέγιστο και να μειωθεί σε υψηλή πίεση υπερσυμπίεσης και υψηλή πίεση και θερμοκρασία στους κυλίνδρους για να αποφευχθούν οι εκρήξεις. Αυτό θα επέτρεπε τόσο τη δυνατότητα αύξησης της ισχύος με υπερσυμπιεστή με υψηλότερη πίεση και υψηλότερη απόδοση, αντίστοιχα χαμηλότερη κατανάλωση καυσίμου.

Εδώ, μετά από 20 χρόνια εργασίας, ο κινητήρας Infiniti δείχνει ότι αυτό είναι δυνατό. Σύμφωνα με το Raposto, το έργο που έκαναν οι ομάδες για να το δημιουργήσει ήταν τεράστιο και το αποτέλεσμα του ταλαντώματος. Έχουν δοκιμαστεί διάφορες παραλλαγές όσον αφορά την αρχιτεκτονική του κινητήρα, μέχρι πριν από 6 χρόνια, επιτεύχθηκε και ξεκίνησαν ακριβείς προσαρμογές. Το σύστημα επιτρέπει δυναμική, χωρίς βήματα ρύθμιση του λόγου συμπίεσης στην περιοχή από 8: 1 έως 14: 1.

Η ίδια η κατασκευή είναι ευφυής: Η ράβδος σύνδεσης κάθε κυλίνδρου δεν μεταδίδει την κίνησή της απευθείας στους λαιμούς της ράβδου σύνδεσης του στροφαλοφόρου άξονα, αλλά σε μια γωνία ενός ειδικού ενδιάμεσου συνδέσμου με μια τρύπα στη μέση. Η μονάδα τοποθετείται στον λαιμό της μπιέλας (βρίσκεται στο άνοιγμα της) και η λήψη της δύναμης της μπιέλας στο ένα άκρο τη μεταδίδει στον λαιμό καθώς η μονάδα δεν περιστρέφεται, αλλά εκτελεί μια ταλάντωση. Στην άλλη πλευρά της εν λόγω μονάδας είναι ένα σύστημα μοχλών που χρησιμεύει ως ένα είδος στήριξης. Το σύστημα μοχλού περιστρέφει τη μονάδα κατά μήκος του άξονά της, μετατοπίζοντας έτσι το σημείο σύνδεσης της ράβδου σύνδεσης στην άλλη πλευρά. Η ταλαντωμένη κίνηση της ενδιάμεσης μονάδας διατηρείται, αλλά ο άξονας της περιστρέφεται και έτσι καθορίζει διαφορετικές θέσεις έναρξης και τερματισμού της ράβδου σύνδεσης, αντίστοιχα το έμβολο και μια δυναμική αλλαγή στον βαθμό συμπίεσης ανάλογα με τις συνθήκες.

Θα πείτε - αλλά αυτό περιπλέκει συνεχώς τον κινητήρα, εισάγει νέους μηχανισμούς κίνησης στο σύστημα και όλα αυτά οδηγούν σε αυξημένη τριβή και αδρανείς μάζες. Ναι, με την πρώτη ματιά είναι έτσι, αλλά με τον μηχανισμό VC-Turbo υπάρχουν μερικά πολύ ενδιαφέροντα φαινόμενα. Οι πρόσθετες μονάδες κάθε ράβδου σύνδεσης, που ελέγχονται από έναν κοινό μηχανισμό, εξισορροπούν σε μεγάλο βαθμό τις δυνάμεις της δεύτερης τάξης, έτσι ώστε παρά την μετατόπιση των δύο λίτρων, ο τετρακύλινδρος κινητήρας δεν χρειάζεται άξονες εξισορρόπησης. Επιπλέον, δεδομένου ότι η ράβδος σύνδεσης δεν εκτελεί την τυπική ευρεία κίνηση περιστροφής, αλλά μεταδίδει τη δύναμη του εμβόλου στο ένα άκρο της ενδιάμεσης μονάδας, είναι στην πραγματικότητα μικρότερη και ελαφρύτερη (αυτό εξαρτάται από ολόκληρη τη σύνθετη δυναμική των δυνάμεων που μεταδίδονται μέσω του εν λόγω συστήματος ) και - το πιο σημαντικό - έχει μια διαδρομή παραμόρφωσης στο κάτω μέρος της μόνο 17 mm. Η στιγμή της μεγαλύτερης τριβής αποφεύγεται σε συμβατικούς κινητήρες, τυπική για τη στιγμή εκκίνησης του εμβόλου από το άνω νεκρό κέντρο, όταν η ράβδος σύνδεσης πιέζει τον άξονα στροφαλοφόρου και οι απώλειες είναι οι μεγαλύτερες.

Έτσι, σύμφωνα με τους κ.κ. Raposto και Kiga, τα μειονεκτήματα εξαλείφονται σε μεγάλο βαθμό. Εξ ου και τα οφέλη της δυναμικής αλλαγής του λόγου συμπίεσης, ο οποίος βασίζεται σε προκαθορισμένα προγράμματα δοκιμών πάγκου και δρόμου (χιλιάδες ώρες) χωρίς την ανάγκη μέτρησης σε πραγματικό χρόνο του τι συμβαίνει στον κινητήρα. Περισσότερα από 300 νέα διπλώματα ευρεσιτεχνίας ενσωματώνονται στο μηχάνημα. Η πρωτοποριακή φύση του τελευταίου περιλαμβάνει επίσης ένα σύστημα ψεκασμού διπλού καυσίμου με έναν εγχυτήρα άμεσης έγχυσης σε έναν κύλινδρο που χρησιμοποιείται κυρίως για κρύες εκκινήσεις και υψηλότερα φορτία και έναν εγχυτήρα στις πολλαπλές εισαγωγής παρέχοντας καλύτερες συνθήκες μετατόπισης καυσίμου και μικρότερη κατανάλωση ενέργειας σε μερικό φορτίο. Έτσι, το σύνθετο σύστημα έγχυσης προσφέρει τα καλύτερα και των δύο κόσμων. Φυσικά, ο κινητήρας απαιτεί επίσης ένα πιο περίπλοκο σύστημα λίπανσης, καθώς οι μηχανισμοί που περιγράφονται παραπάνω έχουν ειδικά κανάλια λίπανσης πίεσης, τα οποία συμπληρώνουν τα κύρια κανάλια του στροφαλοφόρου άξονα.

Το αποτέλεσμα αυτού στην πράξη είναι ότι ο τετρακύλινδρος βενζινοκινητήρας με 272 ίππους. και ροπή 390 Nm θα καταναλώνουν 27% λιγότερα καύσιμα από τον προηγούμενο εξακύλινδρο ατμοσφαιρικό κινητήρα με σχεδόν αυτήν την ισχύ.

Κείμενο: Georgi Kolev, ειδικός απεσταλμένος της auto motor und sport Βουλγαρία στο Παρίσι