Variable Compression Engine: značajke dizajna

Kao što se može činiti na prvi pogled, moderni motor s unutarnjim izgaranjem je dosegla najvišu fazu svoje evolucije. Trenutačno se komercijalno proizvode razni benzinski i dizelski motori, pojavljuju se hibridni uređaji, a dodatno se ostvaruje mogućnost uključivanja motora na plin.

Popis najznačajnijih zbivanja mogu se izolirati u posljednjih nekoliko godina: uvođenje sustava precizno ubrizgavanje pod složenim kontrolne elektronike, dobivanje velike snage, bez povećanja volumena pomaka zbog turbopunjenjem sustav, povećanje broja ventila po cilindru, uporaba se mijenja razvodni sustavi ventila, itd

Rezultat je bilo značajno poboljšanje karakteristika ICE, kao i smanjenje razine toksičnosti ispušnih plinova. Međutim, to nije sve. Dizajneri i inženjeri diljem svijeta nastavljaju aktivno raditi na poboljšanju postojećih rješenja, ali pokušavaju stvoriti posve novi dizajn.

Dovoljno je prisjetiti se pokušaj da se izgradi motor bez radilice i klipnjače, da biste dobili osloboditi od uređaja za mjerenje vremena bregaste osovine ili dinamički mijenjati stupanj kompresije motora.Odmah ćemo primijetiti, iako su neki projekti još uvijek u razvoju, drugi su već postali stvarnost. Na primjer, motori s varijabilnim omjerom kompresije. Razmotrimo značajke, prednosti i nedostatke takvog ICE.

 Promjena omjera kompresije: zašto je to potrebno

Mnogi iskusni vozači poznaju takve koncepte kao što su omjer kompresije motora i oktanski broj za benzinske motore, kao i cetanski broj za dizel motore. Za manje poznate čitatelje, prisjetite se da je omjer kompresije omjer volumena iznad klipnja koji se spušta u HMT (donji mrtvi centar) do volumena kada je klip porastao na TDC (vrh mrtva točka).

Benzinske jedinice imaju prosječno 8-14, dizel motore 18-23. Kompresijski omjer je fiksna vrijednost i konstruktivno je položen tijekom razvoja ovog ili onog motora. Također, zahtjevi za upotrebu oktanskog broja benzina u jednom ili drugom motoru ovisit će o omjeru kompresije. Istodobno se uzima u obzir atmosferski motor ili supercharging.

Govoreći o samom omjeru kompresije, zapravo je indikator koji određuje koliko će mješavina goriva i zraka u motornim cilindrima biti komprimirana. Ako je jednostavna, dobro komprimirana smjesa se bolje upali i opekline u potpunosti.Ispada da povećanje omjera kompresije omogućuje postizanje povećanja učinkovitosti motora, poboljšanje povratka iz motora, smanjenje potrošnje goriva itd.

Međutim, postoje nijanse. Prije svega, to je detonacija motora. Opet, ako ne idete u detalje, normalno napajanje goriva i zraka u cilindrima trebalo bi samo paliti, a ne eksplodirati. Štoviše, paljenje smjese mora započeti i završavati u točno određenim trenucima.

Istodobno, gorivo ima takozvani "otpor detonacije", to jest sposobnost izdržavanja detonacije. Ako znatno povećate omjer kompresije, gorivo se može početi detonirati u motoru pod određenim radnim uvjetima ICE.

Rezultat je nekontrolirani proces eksplozije sagorijevanja u cilindrima, brzo uništavanje dijelova motora udarnim valom, značajan porast temperature u komori za izgaranje itd. Kao što se može vidjeti, nemoguće je napraviti stalan visok omjer kompresije upravo iz tih razloga. U ovom slučaju jedini način izlaska iz ove situacije je mogućnost fleksibilnog mijenjanja ovog pokazatelja za različite načine rada motora.

Takav "radni" motor nedavno je ponudio inženjeri premium marke Infiniti (elitna podjela Nissana).Također u sličnim kretanjima, bili su i uključeni i drugi proizvođači automobila (SAAB, Peugeot, Volkswagen, itd.). Pogledajmo dakle motor s varijabilnim omjerom kompresije.

Varijabilni omjer kompresije: kako funkcionira

Prije svega, dostupna mogućnost promjene omjera kompresije omogućuje značajno povećanje performansi turbo motora uz smanjenje potrošnje goriva. Ukratko, ovisno o načinu rada i opterećenosti na ICE, gorivo se komprimira i spali pod najoptimalnijim uvjetima.

Kada su opterećenja na jedinici snage minimalna, u cilindre se isporučuje ekonomična "loša" mješavina (puno zraka i malo goriva). Za takvu smjesu prikladan je visoki omjer kompresije. Ako raste opterećenje motora (dobiva se "bogata" mješavina, u kojoj se isporučuje više benzina), tada se povećava opasnost od detonacije. Prema tome, da se to ne dogodi, omjer kompresije se dinamički smanjuje.

Kod motora kod kojih je omjer kompresije konstantan, vrsta zaštite od detonacije je promjena UOZ-a (vrijeme paljenja). Ovaj je kut pomaknut "natrag".Naravno, takva promjena u kutu dovodi do činjenice da iako nema detonacije, moć je izgubljena. Što se tiče motora s varijabilnim omjerom kompresije, nema potrebe za pomicanjem UOZ, tj. Nema gubitaka snage.

Što se tiče stvarne realizacije kruga, zapravo se zadatak svodi na činjenicu da fizički volumen motora fizički smanjuje, ali sve karakteristike (snaga, okretni moment itd.)

Samo napomenuti, preko takve odluke radile različite tvrtke. Kao rezultat toga, pojavile su se različite metode suzbijanja kompresijskog omjera, na primjer promjenjivog volumena komore za izgaranje, klipnjače s mogućnošću podizanja klipova itd.

  • Jedan od najranijih događaja bio je uvođenje dodatnog klipa u komoru za izgaranje. Ovaj je klip bio u mogućnosti pomicati, dok je promijenio glasnoću. Nedostatak cjelokupnog dizajna bio je potreba za instaliranjem dodatnih detalja u BC. Također se odmah pojavile promjene u obliku komore za izgaranje, gorivo je bilo neujednačeno i neadekvatno.

Iz tih razloga ovaj projekt nije dovršen. Istu je sudbinu došlo do razvoja koji je imao klipove s mogućnošću promjene svoje visine.Navedeni klipovi podijeljenog tipa pokazali su se teškim, dodaju se i poteškoće u provedbi kontrole visine podizanja pokrova klipa i tako dalje.

  • Daljnji razvoj ne utječe na klipove i komoru za izgaranje, maksimalna se pozornost posvećuje pitanju podizanja radilice. Drugim riječima, zadatak je bio ostvariti kontrolu visine podizanja radilice.

Krug uređaja je takav da su čahure vratila oslonca smještene u posebnim spojnicama s ekscentricnim tipom. Ove spojke se pokreću pomoću zupčanika koji su spojeni na električni motor.

Okretanjem kamiona možete podići ili spustiti radilicu, što dovodi do promjene visine klipova u odnosu na glavu motora. Kao rezultat toga, volumen komore za sagorijevanje se povećava ili smanjuje, a omjer kompresije također se mijenja.

Imajte na umu da je nekoliko prototipova izgrađeno na temelju 1.8-litrenog turbopunjača Volkswagena, omjer kompresije varira od 8 do 16. Motor je dugo testiran, no serijska jedinica nije.

  • Još jedan pokušaj pronalaženja rješenja bio je motor u kojem je promijenjen omjer kompresije podizanjem cijelog bloka cilindra.Razvoj pripada robnoj marki Saab, a jedinica je jedva ušao u seriju. Motor je poznat kao SVC, volumen od 1,6 litara, agregat s 5 cilindara, opremljen turbo.

Snaga je iznosila oko 220 litara. Uz., Trenutak trenutaka je gotovo više od 300 nanometara. Valja napomenuti da je potrošnja goriva u režimu prosječnih opterećenja smanjena gotovo za trećinu. Što se tiče samog goriva, postalo je moguće ispuniti i AI-76 i 98.

Inženjeri Saab podijelili su blok od cilindara, nakon što su izdvojili dva uvjetna dijela. Gornji su bili glave i košuljice cilindara, dok je u donjem dijelu bilo radilice. Neobična kombinacija ovih dijelova bloka s jedne strane bila je pokretni zglob, a s druge strane poseban mehanizam opremljen električnim pogonom.

Dakle, prilika je realizirana da malo podiže gornji dio pod određenim kutom. Takav kut povišenja bio je samo nekoliko stupnjeva, a omjer kompresije varirao je od 8 do 14. Istodobno, "spoj" trebao biti zapečaćen gumenim kućištem.

U praksi, dijelovi za podizanje gornjeg dijela jedinice, kao i samog zaštitnog kućišta, pokazali su se vrlo slabim elementima. Možda je to spriječilo da motor uđe u seriju, a projekt je dalje zatvoren.

  • Drugi je razvoj predložio inženjeri iz Francuske. Turbo motor s radnim volumenom od 1,5 litara bio je u mogućnosti mijenjati omjer kompresije od 7 do 18 i proizvede snagu od oko 225 KS. Odziv okretnog momenta je fiksan na 420 Nm.

Strukturno, jedinica je složena, s odvojenom spojnom šipkom. U području gdje je spojna šipka pričvršćena na radilicu, detalj je opremljen posebnim zupčastim zglobom. U mjestu spajanja između spojne šipke i klipa, uveden je i stalak s krovnim stezaljkama.

S druge strane, klipnjača je bila pričvršćena na nosač, koji je implementirao kontrolu. Sustav je vozio iz sustava podmazivanja, radna tekućina prolazila kroz složeni sustav kanala, ventila, a također je postojao dodatni električni pogon.

Preporučujemo i čitanje članka o tome kako povećati motor. Iz ovog članka saznat ćete dostupne metode prisiljavanja motora s unutarnjim izgaranjem kako bi dobili više snage, bolji odgovor na papučicu gasa, povećanje momenta itd.

Ukratko, pomičući upravljački klip pogodio je klackalicu. Kao rezultat toga, visina glavnog klipa u cilindru također se promijenila.Imajte na umu da i motor nije postao serijski, a projekt je zamrznut.

  • Sljedeći pokušaj stvaranja motor s promjenjivim omjerom kompresije je odluka Infiniti inženjeri, naime VCT motorom (od engleskog. Variable Compression ugrađen). U ovom motoru postalo je moguće mijenjati omjer kompresije od 8 do 14. Poseban dizajn konstrukcije jedinstven je mehanizam preokreta.

Temelj je povezivanje spojne šipke s donjim vratom, koji je pokretljiv. Također se koristi sustav poluge, koje pokreću električni motori.

Regulator upravlja procesom slanjem signala na motor. Električni motor nakon primanja naredbe s upravljačke jedinice pomiče potisak, a sustav poluge ostvaruje promjenu položaja, što omogućuje promjenu visine klipnog dizanja.

Kao rezultat toga, Infiniti VCT uređaj s radnim volumenom od 2,0 litre s kapacitetom od oko 265 KS. dopušteno je uštedjeti gotovo 30% goriva u usporedbi sa sličnim ICE, koji istodobno imaju stalan omjer kompresije.

Ako proizvođač može učinkovito riješiti postojeće probleme (složenost gradnje, visoka vibracija, pouzdanost, visoka konačna cijena proizvodnje jedinice itd.),onda bi optimistična izjava predstavnika tvrtke mogla postati stvarnost, a sam motor ima potencijal da postane serijski u 2018-2019.

Sažimo rezultate

Uzimajući u obzir gore navedene podatke, postaje jasno da motori s varijabilnim omjerom kompresije mogu značajno smanjiti potrošnju goriva na benzinskim motorima s turbopunjačem.

Također preporučujemo čitanje članka o tome što je motor turbopunjača. Iz ovog članka upoznat ćete značajke dizajna turbine, načela sustava, kao i prednosti i nedostatke ovog rješenja.

U svjetlu globalne krize goriva, kao i stalne pooštravanje standarda zaštite okoliša, ti motori omogućuju ne samo učinkovito sagorijevanje goriva, već i ne ograničavaju snagu motora.

Drugim riječima, takav ICE vrlo je sposoban ponuditi sve prednosti snažnog benzinskog turbopunjača velike brzine. U isto vrijeme, u smislu potrošnje goriva, takav agregat može se približiti turbo dizelskim motorima, koji su danas popularni, prvenstveno zbog svojeg gospodarstva.