Bài thuyết trình lái thử động cơ mang tính cách mạng trên Infiniti - VC-Turbo

Cuộc trò chuyện với các chuyên gia hàng đầu của Infiniti và Renault-Nissan — Shinichi Kaga và Alain Raposteau

Alain Raposto trông tự tin. Phó chủ tịch của liên minh Renault-Nissan, chịu trách nhiệm phát triển động cơ, có mọi lý do để làm như vậy. Liền kề với hội trường nơi chúng tôi đang nói chuyện là gian hàng của Infiniti, công ty con sang trọng của Nissan, ngày nay giới thiệu động cơ sản xuất đầu tiên trên thế giới VC-Turbo với tỷ số nén thay đổi. Nguồn năng lượng tương tự đến từ đồng nghiệp Shinichi Kiga, trưởng bộ phận động cơ của Infiniti.

Bước đột phá được thực hiện bởi các nhà thiết kế của Infiniti thực sự rất lớn. Việc tạo ra một động cơ xăng nối tiếp với mức độ nén thay đổi là một cuộc cách mạng công nghệ thực sự, cho đến nay, mặc dù đã có rất nhiều cố gắng nhưng vẫn chưa có ai thực hiện. Để hiểu được ý nghĩa của điều này, thật tốt khi đọc loạt bài của chúng tôi "Điều gì xảy ra trong động cơ ô tô", mô tả các quá trình đốt cháy trong động cơ xăng. Tuy nhiên, ở đây chúng tôi sẽ đề cập rằng theo quan điểm nhiệt động lực học, tỷ số nén càng cao, động cơ càng hoạt động hiệu quả - nói một cách đơn giản, vì vậy các hạt nhiên liệu và oxy từ không khí gần nhau hơn nhiều và hóa các phản ứng hoàn thiện hơn, ngoài ra, nhiệt lượng không bị tản ra bên ngoài mà do các hạt tự tiêu hao.

Mức độ nén cao là một trong những lợi thế lớn của động cơ diesel so với động cơ xăng. Phanh trên sau là hiện tượng kích nổ, được mô tả kỹ trong loạt bài liên quan. Ở tải cao hơn, tương ứng van tiết lưu rộng hơn (chẳng hạn như khi tăng tốc để vượt), lượng hỗn hợp khí nhiên liệu đi vào mỗi xi-lanh lớn hơn. Điều này có nghĩa là áp suất cao hơn và nhiệt độ hoạt động trung bình cao hơn. Ngược lại, thứ hai gây ra sự nén mạnh hơn các cặn hỗn hợp nhiên liệu-không khí từ phía trước ngọn lửa đốt, sự hình thành nhiều hơn các peroxit và hydroxit trong phần dư và bắt đầu cháy nổ trong động cơ, thường là cực kỳ cao , một vòng kim loại và sự tán xạ theo nghĩa đen của năng lượng tạo ra bởi hỗn hợp dư.

Để giảm xu hướng này ở tải cao (tất nhiên, xu hướng kích nổ phụ thuộc vào các yếu tố khác như nhiệt độ bên ngoài, nhiệt độ nước làm mát và dầu, khả năng chống kích nổ của nhiên liệu, v.v.) các nhà thiết kế buộc phải giảm mức độ nén. Tuy nhiên, với điều này, chúng sẽ mất hiệu suất của động cơ. Tất cả những điều trên càng có giá trị khi có tăng áp, vì không khí, mặc dù được làm mát bằng bộ làm mát giữa, vẫn được nén trước trong các xi lanh. Điều này có nghĩa là nhiều nhiên liệu hơn và xu hướng kích nổ cao hơn. Sau sự ra đời hàng loạt của động cơ tăng áp giảm kích thước, vấn đề này càng trở nên rõ ràng hơn. Do đó, các nhà thiết kế nói về "mức độ nén hình học", được xác định bởi thiết kế của động cơ và "thực" khi tính đến hệ số nén trước. Do đó, ngay cả trong các động cơ turbo hiện đại có phun nhiên liệu trực tiếp, đóng vai trò quan trọng trong việc làm mát bên trong buồng đốt và hạ nhiệt độ trung bình của quá trình cháy, tương ứng với xu hướng kích nổ, tỷ số nén hiếm khi vượt quá 10,5: 1.

Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu mức độ nén hình học có thể thay đổi trong quá trình làm việc. Cao ở chế độ tải thấp và từng phần, đạt mức tối đa lý thuyết và được giảm ở áp suất tăng áp cao, áp suất và nhiệt độ cao trong xi lanh để tránh kích nổ. Điều này sẽ cho phép cả khả năng tăng công suất khi tăng áp với áp suất cao hơn và hiệu suất cao hơn, tương ứng với mức tiêu thụ nhiên liệu thấp hơn.

Ở đây, sau 20 năm làm việc, động cơ Infiniti cho thấy điều này là hoàn toàn có thể. Theo Raposto, công việc mà các đội bỏ ra để tạo ra nó là rất lớn và là kết quả của sự dày vò tantali. Các biến thể khác nhau đã được thử nghiệm về kiến ​​trúc động cơ, cho đến 6 năm trước, điều này đã đạt được và bắt đầu cài đặt chính xác. Hệ thống cho phép điều chỉnh động, vô cấp tỷ lệ nén trong phạm vi từ 8: 1 đến 14: 1.

Bản thân việc kết cấu rất khéo léo: Thanh truyền của mỗi xi lanh không truyền chuyển động của nó trực tiếp đến các cổ thanh truyền của trục khuỷu mà truyền tới một góc của một liên kết trung gian đặc biệt có lỗ ở giữa. Thiết bị được đặt trên cổ thanh truyền (đang ở trạng thái mở) và nhận lực của thanh truyền ở một đầu truyền lên cổ làm cho thiết bị không quay mà thực hiện chuyển động dao động. Ở phía bên kia của thiết bị được đề cập là một hệ thống đòn bẩy hoạt động như một loại hỗ trợ cho nó. Hệ thống đòn bẩy quay thiết bị dọc theo trục của nó, do đó dịch chuyển điểm gắn của thanh kết nối ở phía bên kia. Chuyển động dao động của bộ phận trung gian được giữ nguyên, nhưng trục của nó quay và do đó xác định các vị trí bắt đầu và kết thúc khác nhau của thanh kết nối, tương ứng là piston và sự thay đổi động ở mức độ nén tùy thuộc vào điều kiện.

Bạn sẽ nói - nhưng điều này vô cùng phức tạp đối với động cơ, đưa các cơ cấu chuyển động mới vào hệ thống, và tất cả điều này dẫn đến tăng ma sát và khối lượng trơ. Vâng, thoạt nhìn thì là như vậy, nhưng với cơ chế động cơ VC-Turbo có một số hiện tượng rất thú vị. Các đơn vị bổ sung của mỗi thanh nối, được điều khiển bởi một cơ chế chung, phần lớn cân bằng lực của bậc hai, do đó, mặc dù có dung tích hai lít, động cơ bốn xi-lanh không cần trục cân bằng. Ngoài ra, vì thanh nối không thực hiện chuyển động quay rộng đặc trưng mà truyền lực của piston lên một đầu của bộ phận trung gian, nên thực tế nó nhỏ hơn và nhẹ hơn (điều này phụ thuộc vào toàn bộ động lực học phức tạp của lực truyền qua hệ thống được đề cập). ) và - quan trọng nhất - có độ lệch ở phần dưới của nó chỉ 17 mm. Mômen ma sát lớn nhất tránh được trong các động cơ thông thường, điển hình cho thời điểm khởi động piston từ tâm điểm chết trên, khi thanh truyền ép lên trục khuỷu và tổn thất là lớn nhất.

Do đó, theo Messrs Raposto và Kiga, những thiếu sót phần lớn đã được loại bỏ. Do đó, lợi ích của việc tự động thay đổi mức độ nén, dựa trên các chương trình phần mềm được thiết lập sẵn dựa trên các bài kiểm tra băng ghế dự bị và trên đường (hàng nghìn giờ), mà không cần đo trong thời gian thực những gì đang xảy ra trong động cơ. Hơn 300 bằng sáng chế mới đã được tích hợp trong máy. Bản chất tiên phong của loại thứ hai cũng bao gồm một hệ thống phun nhiên liệu kép với một kim phun để phun trực tiếp vào xi lanh, được sử dụng chủ yếu để khởi động lạnh và tải cao hơn, và một kim phun trong ống nạp cung cấp điều kiện tốt hơn cho việc thay thế nhiên liệu và nhỏ tiêu thụ năng lượng ở tải từng phần. Do đó, hệ thống phun phức tạp cung cấp những gì tốt nhất của cả hai thế giới. Tất nhiên, động cơ cũng yêu cầu một hệ thống bôi trơn phức tạp hơn, vì các cơ chế được mô tả ở trên có các kênh bôi trơn áp suất đặc biệt, bổ sung cho các kênh chính trong trục khuỷu.

Kết quả của việc này trong thực tế là động cơ xăng 272 xi-lanh công suất 390 mã lực. và mô-men xoắn 27 Nm sẽ tiêu thụ ít nhiên liệu hơn XNUMX% so với động cơ sáu xi-lanh khí quyển trước đó với gần công suất này.

Văn bản: Georgi Kolev, đặc phái viên của ô tô thể thao Bulgaria tại Paris