ทดสอบการนำเสนอของมอเตอร์ปฏิวัติวงการใน Infiniti - VC-Turbo

การสนทนากับผู้เชี่ยวชาญชั้นนำของ Infiniti และ Renault-Nissan — Shinichi Kaga และ Alain Raposteau

Alain Raposto ดูมั่นใจ รองประธานของพันธมิตรเรโนลต์ - นิสสันซึ่งรับผิดชอบด้านการพัฒนาเครื่องยนต์มีเหตุผลทุกประการที่จะทำเช่นนั้น ติดกับห้องโถงที่เรากำลังพูดถึงคือที่ยืนของ Infiniti ซึ่งเป็น บริษัท ในเครือสุดหรูของ Nissan ซึ่งในวันนี้ได้นำเสนอ VC-Turbo เครื่องยนต์การผลิตเครื่องแรกของโลกที่มีอัตราส่วนการบีบอัดแบบแปรผัน พลังงานเดียวกันมาจากเพื่อนร่วมงานของเขาชินอิจิคิงะหัวหน้าแผนกเครื่องยนต์ของอินฟินิตี้

การพัฒนาโดยนักออกแบบของ Infiniti นั้นยิ่งใหญ่มาก การสร้างเครื่องยนต์เบนซินแบบอนุกรมที่มีระดับการบีบอัดแบบแปรผันเป็นการปฏิวัติทางเทคโนโลยีอย่างแท้จริงซึ่งถึงแม้จะมีความพยายามมากมาย แต่ก็ยังไม่มีใครยอมแพ้ เพื่อให้เข้าใจถึงความหมายของสิ่งนั้นเป็นการดีที่จะอ่านซีรี่ส์ "เกิดอะไรขึ้นในเครื่องยนต์ของรถ" ซึ่งอธิบายกระบวนการเผาไหม้ในเครื่องยนต์เบนซิน อย่างไรก็ตามในที่นี้เราจะพูดถึงว่าจากมุมมองทางอุณหพลศาสตร์ยิ่งอัตราส่วนกำลังอัดสูงเครื่องยนต์ก็ยิ่งมีประสิทธิภาพมากขึ้น - ใส่เพียงมากดังนั้นอนุภาคของเชื้อเพลิงและออกซิเจนจากอากาศจึงอยู่ใกล้กันมากขึ้นและปฏิกิริยาทางเคมีก็ สมบูรณ์ยิ่งขึ้นนอกจากนี้ความร้อนจะไม่กระจายออกไปข้างนอก แต่ถูกใช้โดยอนุภาคเอง

การบีบอัดระดับสูงเป็นข้อดีอย่างหนึ่งของเครื่องยนต์ดีเซลมากกว่าน้ำมันเบนซิน เบรคหลังเป็นปรากฏการณ์การระเบิดซึ่งอธิบายไว้อย่างดีในชุดบทความที่เป็นปัญหา เมื่อโหลดที่สูงขึ้นตามลำดับวาล์วปีกผีเสื้อที่กว้างขึ้น (เช่นเมื่อเร่งแซง) ปริมาณส่วนผสมของอากาศเชื้อเพลิงที่เข้าสู่กระบอกสูบแต่ละสูบจะมากขึ้น ซึ่งหมายถึงความดันที่สูงขึ้นและอุณหภูมิในการทำงานเฉลี่ยที่สูงขึ้น ในทางกลับกันทำให้เกิดการบีบอัดที่รุนแรงขึ้นของส่วนผสมของเชื้อเพลิงและอากาศที่ตกค้างจากด้านหน้าของเปลวไฟการเผาไหม้การก่อตัวของเปอร์ออกไซด์และไฮดรอกซีที่เข้มข้นมากขึ้นในส่วนที่เหลือและการเริ่มต้นของการเผาไหม้ที่ระเบิดในเครื่องยนต์ซึ่งโดยปกติจะมีความเร็วสูงมาก, วงแหวนโลหะและการกระจัดกระจายของพลังงานที่เกิดจากส่วนผสมที่เหลือ

เพื่อลดแนวโน้มนี้ที่โหลดสูง (แน่นอนว่าแนวโน้มการระเบิดขึ้นอยู่กับปัจจัยอื่น ๆ เช่นอุณหภูมิภายนอกอุณหภูมิน้ำหล่อเย็นและน้ำมันความต้านทานการระเบิดของเชื้อเพลิง ฯลฯ ) ผู้ออกแบบต้องลดระดับการบีบอัด อย่างไรก็ตามด้วยเหตุนี้จึงสูญเสียประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ ทั้งหมดที่กล่าวมาเป็นจริงยิ่งกว่าเมื่อมีเทอร์โบชาร์จเนื่องจากอากาศแม้ว่าจะระบายความร้อนด้วยอินเตอร์คูลเลอร์ แต่ก็ยังคงเข้าสู่การบีบอัดล่วงหน้าในกระบอกสูบ นอกจากนี้ยังหมายถึงเชื้อเพลิงมากขึ้นและมีแนวโน้มที่จะระเบิดสูงขึ้น หลังจากการเปิดตัวเครื่องยนต์ลดขนาดเทอร์โบชาร์จจำนวนมากปัญหานี้ก็ชัดเจนยิ่งขึ้น ดังนั้นนักออกแบบจึงพูดถึง "อัตราส่วนการบีบอัดทางเรขาคณิต" ซึ่งกำหนดโดยการออกแบบเครื่องยนต์และ "ของจริง" เมื่อคำนึงถึงปัจจัยก่อนการบีบอัด ดังนั้นแม้ในเครื่องยนต์เทอร์โบสมัยใหม่ที่มีการฉีดเชื้อเพลิงโดยตรงซึ่งมีบทบาทสำคัญในการระบายความร้อนภายในห้องเผาไหม้และลดอุณหภูมิเฉลี่ยของกระบวนการเผาไหม้ตามลำดับแนวโน้มที่จะเกิดการระเบิดอัตราส่วนการอัดแทบจะไม่เกิน 10,5: 1

แต่จะเกิดอะไรขึ้นถ้าระดับการบีบอัดทางเรขาคณิตสามารถเปลี่ยนแปลงได้ในระหว่างการทำงาน ให้สูงในโหมดโหลดต่ำและบางส่วนถึงค่าสูงสุดตามทฤษฎีและจะลดลงที่ความดันเทอร์โบชาร์จสูงและความดันและอุณหภูมิสูงในกระบอกสูบเพื่อหลีกเลี่ยงการระเบิด สิ่งนี้จะช่วยให้ทั้งสองมีความเป็นไปได้ที่จะเพิ่มกำลังด้วยเทอร์โบชาร์จที่มีแรงดันสูงขึ้นและมีประสิทธิภาพสูงขึ้นตามลำดับการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงที่ลดลง

หลังจาก 20 ปีของการทำงานเครื่องยนต์ Infiniti แสดงให้เห็นว่าสิ่งนี้เป็นไปได้ จากข้อมูลของ Raposto ผลงานที่ทีมงานได้สร้างขึ้นนั้นใหญ่หลวงและเป็นผลมาจากการทรมานแทนทาลัม รูปแบบต่างๆได้รับการทดสอบในแง่ของสถาปัตยกรรมเครื่องยนต์จนกระทั่ง 6 ปีที่ผ่านมาสิ่งนี้ได้มาถึงและการปรับเปลี่ยนที่แม่นยำได้เริ่มขึ้น ระบบช่วยให้สามารถปรับอัตราส่วนการบีบอัดแบบไดนามิกแบบไม่มีขั้นตอนได้ในช่วงตั้งแต่ 8: 1 ถึง 14: 1

การก่อสร้างนั้นมีความแยบยล: ก้านสูบของแต่ละสูบไม่ได้ส่งการเคลื่อนไหวโดยตรงไปยังคอก้านสูบของเพลาข้อเหวี่ยง แต่ไปที่มุมหนึ่งของจุดเชื่อมกลางพิเศษที่มีรูตรงกลาง หน่วยวางอยู่บนคอก้านสูบ (อยู่ในช่องเปิด) และรับแรงของก้านสูบที่ปลายด้านหนึ่งจะส่งไปที่คอขณะที่เครื่องไม่หมุน แต่จะทำการเคลื่อนไหวแบบสั่น อีกด้านหนึ่งของหน่วยที่เป็นปัญหาคือระบบคันโยกที่ทำหน้าที่เป็นตัวรองรับ ระบบคันโยกจะหมุนตัวเครื่องไปตามแนวแกนดังนั้นจึงแทนที่จุดยึดของก้านสูบที่อีกด้านหนึ่ง การเคลื่อนที่แบบสั่นของหน่วยกลางจะถูกเก็บรักษาไว้ แต่แกนของมันจะหมุนและกำหนดตำแหน่งเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดที่แตกต่างกันของก้านสูบตามลำดับลูกสูบและการเปลี่ยนแปลงแบบไดนามิกในระดับของการบีบอัดขึ้นอยู่กับเงื่อนไข

คุณจะบอกว่า - แต่สิ่งนี้ทำให้เครื่องยนต์ซับซ้อนขึ้นอย่างไม่สิ้นสุดแนะนำกลไกการเคลื่อนที่ใหม่เข้าสู่ระบบและทั้งหมดนี้นำไปสู่แรงเสียดทานที่เพิ่มขึ้นและมวลเฉื่อย ใช่เมื่อมองแวบแรกก็เป็นเช่นนั้น แต่ด้วยกลไกของเครื่องยนต์ VC-Turbo มีปรากฏการณ์ที่น่าสนใจบางอย่าง หน่วยเพิ่มเติมของก้านสูบแต่ละอันซึ่งควบคุมโดยกลไกทั่วไปส่วนใหญ่จะปรับสมดุลของแรงของลำดับที่สองดังนั้นแม้จะมีการกระจัดสองลิตร แต่เครื่องยนต์สี่สูบก็ไม่จำเป็นต้องมีเพลาสมดุล นอกจากนี้เนื่องจากก้านสูบไม่ได้ทำการเคลื่อนที่แบบกว้างตามปกติ แต่ส่งแรงของลูกสูบที่ปลายด้านหนึ่งของหน่วยกลางจึงมีขนาดเล็กและเบากว่าในทางปฏิบัติ (ขึ้นอยู่กับพลวัตที่ซับซ้อนทั้งหมดของแรงที่ส่งผ่าน ระบบที่เป็นปัญหา)) และ - ที่สำคัญที่สุด - มีเส้นทางเบี่ยงเบนที่ส่วนล่างเพียง 17 มม. ช่วงเวลาแห่งแรงเสียดทานที่ยิ่งใหญ่ที่สุดจะหลีกเลี่ยงกับเครื่องยนต์ทั่วไปโดยทั่วไปสำหรับช่วงเวลาของการสตาร์ทลูกสูบจากจุดศูนย์กลางตายด้านบนเมื่อก้านสูบกดบนแกนเพลาข้อเหวี่ยงและการสูญเสียจะมากที่สุด

ดังนั้นตามที่ Messrs กล่าว Raposto และ Kiga ข้อบกพร่องส่วนใหญ่ถูกกำจัดออกไป ดังนั้นประโยชน์ของการเปลี่ยนอัตราส่วนกำลังอัดแบบไดนามิกซึ่งขึ้นอยู่กับการตั้งค่าล่วงหน้าตามโปรแกรมซอฟต์แวร์ม้านั่งและการทดสอบบนท้องถนน (หลายพันชั่วโมง) โดยไม่จำเป็นต้องวัดตามเวลาจริงว่าเกิดอะไรขึ้นในเครื่องยนต์ สิทธิบัตรใหม่มากกว่า 300 รายการรวมอยู่ในเครื่อง ลักษณะที่เปรี้ยวจี๊ดของหลังยังรวมถึงระบบหัวฉีดเชื้อเพลิงคู่พร้อมหัวฉีดสำหรับฉีดเข้ากระบอกสูบโดยตรงซึ่งส่วนใหญ่ใช้สำหรับการสตาร์ทเย็นและโหลดที่สูงขึ้นและหัวฉีดในท่อร่วมไอดีให้เงื่อนไขที่ดีกว่าสำหรับการกระจัดเชื้อเพลิง การใช้พลังงานที่โหลดบางส่วน ดังนั้นระบบหัวฉีดที่ซับซ้อนจึงมอบสิ่งที่ดีที่สุดให้กับทั้งสองโลก แน่นอนว่าเครื่องยนต์ยังต้องการระบบหล่อลื่นที่ซับซ้อนมากขึ้นเนื่องจากกลไกที่อธิบายไว้ข้างต้นมีช่องหล่อลื่นแรงดันพิเศษซึ่งเสริมช่องทางหลักในเพลาข้อเหวี่ยง

ผลลัพธ์ของสิ่งนี้ในทางปฏิบัติคือเครื่องยนต์เบนซินสี่สูบ 272 แรงม้า และแรงบิด 390 นิวตันเมตรจะใช้เชื้อเพลิงน้อยลง 27% เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์หกสูบในบรรยากาศก่อนหน้าซึ่งมีกำลังใกล้เคียงกับนี้

ข้อความ: Georgi Kolev ทูตพิเศษของ auto motor und sport Bulgaria ในปารีส