อินฟินิตี้ QX50 เครื่องยนต์บีบอัดแบบแปรผัน เครื่องยนต์ SAAB ที่มีอัตราส่วนกำลังอัดแบบแปรผัน เครื่องยนต์ที่มีกำลังอัดแบบแปรผัน

เพื่อนรัก! สิ่งที่คนจะไม่คิดเพื่อที่จะเป็นอิสระในการเลือกของพวกเขา พวกเขายังคิดและทำให้เครื่องยนต์มีอัตราการอัดที่ผันแปรได้

ใช่ สิ่งที่ดูเหมือนจะเป็นไปไม่ได้ที่จะเปลี่ยนแปลงหลังจากที่หัวบล็อกถูกขันแล้ว แต่กลับกลายเป็นว่าคุณทำได้ และแม้กระทั่งในหลายวิธี

ในเครื่องยนต์เบนซิน อัตราส่วนการอัดจะสัมพันธ์โดยตรงกับสภาวะการน็อค มักเกิดขึ้นภายใต้ภาระและขึ้นอยู่กับคุณภาพของน้ำมันเบนซิน

เครื่องยนต์ที่มีประสิทธิภาพสูงมีอัตราส่วนกำลังอัดสูง ส่งผลให้ใช้เชื้อเพลิงที่มีค่าออกเทนสูง ซึ่งมีแนวโน้มที่จะเกิดการระเบิดที่โหลดสูงสุดน้อยกว่า

เพื่อรักษาคุณสมบัติกำลังของเครื่องยนต์ในโหมดปราศจากการน็อค การลดอัตราส่วนการอัดจึงมีเหตุผล ตัวอย่างเช่น ในระหว่างการเร่งความเร็วที่เฉียบคมหรือเมื่อขับขึ้นเนิน เมื่อกระบอกสูบเต็มไปด้วยส่วนผสมของเชื้อเพลิงจนถึงขีดสูงสุด บีบทุกอย่างที่มีออกมา

อัตราการบีบอัดจะลดลงเล็กน้อยเพื่อหลีกเลี่ยงการระเบิดโดยไม่ลดกำลัง ซึ่งเพิ่มการสึกหรอของกลุ่มลูกสูบของเครื่องยนต์อย่างมาก

ที่โหลดปานกลาง อัตราการบีบอัดที่สูงจะไม่ทำให้เกิดการระเบิด อัตราส่วนการอัดสูง ประสิทธิภาพก็สูงเช่นกัน กำลังของมันยังคงสูงสุด ด้วยเหตุนี้ ประสิทธิภาพจึงเพิ่มขึ้นตามธรรมชาติ

ดูเหมือนว่าปัญหานี้จะแก้ไขได้ง่ายๆ โดยการเป่าส่วนผสมเชื้อเพลิงภายใต้แรงดันต่างๆ เข้าไปในห้องเผาไหม้ตามความจำเป็น

แต่โชคร้ายด้วยการเพิ่มอัตราส่วนการอัดในลักษณะนี้ โหลดของชิ้นส่วนเครื่องยนต์ก็เพิ่มขึ้น จำเป็นต้องแก้ปัญหาดังกล่าวโดยการเพิ่มชิ้นส่วนที่เกี่ยวข้องซึ่งจะส่งผลต่อมวลรวมของเครื่องยนต์ สิ่งนี้จะลดความน่าเชื่อถือของเครื่องยนต์และตามทรัพยากร

เมื่อเปลี่ยนไปใช้อัตราส่วนการอัดแบบแปรผัน กระบวนการบูสต์สามารถจัดระเบียบในลักษณะที่เมื่ออัตราส่วนการอัดลดลง จะให้แรงดันที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในโหมดการทำงานใดๆ

ในเวลาเดียวกัน โหลดของชิ้นส่วนของส่วนลูกสูบของเครื่องยนต์จะไม่เพิ่มขึ้นอย่างมาก ซึ่งจะทำให้สามารถเร่งเครื่องยนต์ได้โดยไม่ลำบากโดยไม่เพิ่มน้ำหนักมากนัก

เมื่อตระหนักถึงสิ่งนี้ นักประดิษฐ์ก็คิดเกี่ยวกับมัน และพวกเขาให้มันออกมา ภาพวาดด้านล่างแสดงตัวเลือกทั่วไปสำหรับการเปลี่ยนอัตราส่วนการอัด

ที่โหลดปานกลาง โดยใช้แกนนอกรีต 3 ก้านสูบเพิ่มเติม 4 จะใช้ตำแหน่งที่ถูกต้องที่สุดและเพิ่มช่วงระยะชักของลูกสูบ 2 ไปที่ตำแหน่งสูงสุด CV ในตำแหน่งนี้สูงสุด

เมื่อรับน้ำหนักมาก ตัวนอกรีต 3 จะเลื่อนก้านสูบเพิ่มเติม 4 ไปทางซ้าย ซึ่งจะแทนที่ก้านสูบ 1 โดยที่ลูกสูบ 2 อยู่ด้านล่าง ในกรณีนี้ ช่องว่างเหนือลูกสูบ 2 จะเพิ่มขึ้น ทำให้อัตราส่วนการอัดลดลง

ระบบจาก SAAB

วิศวกรของ SAAB เป็นคนแรกที่ตระหนักถึงความฝัน และในปี 2000 ที่นิทรรศการในเจนีวา พวกเขาได้จัดแสดงเครื่องยนต์ทดลองด้วยระบบอัดแปรผัน

เครื่องยนต์ที่ไม่เหมือนใครนี้มีกำลัง 225 แรงม้า โดยมีปริมาตร 1.6 ลิตร และการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงก็ครึ่งหนึ่งของปริมาณที่ใกล้เคียงกัน แต่สิ่งที่ยอดเยี่ยมที่สุดคือมันสามารถทำงานกับน้ำมันเบนซิน แอลกอฮอล์ และแม้แต่น้ำมันดีเซล

การเปลี่ยนแปลงปริมาณการทำงานของเครื่องยนต์นั้นดำเนินการแบบไม่มีขั้นตอน อัตราการบีบอัดเปลี่ยนไปเมื่อ monoblock เอียง (หัวบล็อกรวมกับบล็อกกระบอก) สัมพันธ์กับเหวี่ยง การเบี่ยงเบนของ monoblock ขึ้นไปทำให้ระดับการบีบอัดลดลง เบี่ยงเบนลงไปสู่การเพิ่มขึ้น

ออฟเซ็ตตามแนวแกนตั้ง 4 องศา ซึ่งทำให้มีอัตราส่วนการอัดตั้งแต่ 8:1 ถึง 14:1 การควบคุมการเปลี่ยนแปลงระดับการบีบอัดขึ้นอยู่กับโหลด ดำเนินการโดยระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์พิเศษโดยใช้ไดรฟ์ไฮดรอลิก ที่โหลดสูงสุด SJ 8:1 ขั้นต่ำ 14:1

นอกจากนี้ยังใช้แรงดันอากาศทางกลโดยเชื่อมต่อที่ค่าต่ำสุดของอัตราส่วนการอัดเท่านั้น

แต่ถึงแม้จะได้ผลลัพธ์ที่น่าอัศจรรย์เช่นนี้ แต่เครื่องยนต์ก็ไม่ได้เข้าสู่ซีรีส์ และตอนนี้งานปรับแต่งอย่างละเอียดก็ถูกลดทอนลงโดยไม่ทราบสาเหตุ

VCR (อัตราส่วนการบีบอัดตัวแปร)

บริษัท MCE-5 Development ของฝรั่งเศสสำหรับความกังวลเกี่ยวกับรถยนต์ของ Peugeot ได้พัฒนาเครื่องยนต์ VCR ใหม่โดยพื้นฐานพร้อมรูปแบบจลนศาสตร์ดั้งเดิมของกลไกข้อเหวี่ยง

การพัฒนา MCE-5 ซึ่งสร้างขึ้นสำหรับความกังวลของเปอโยต์ ยังเป็นเครื่องยนต์ที่มีอัตราส่วนการอัดแบบแปรผัน VCR แต่ในการแก้ปัญหานี้ พวกเขาใช้จลนศาสตร์ดั้งเดิม

ในนั้นการถ่ายโอนการเคลื่อนที่จากก้านสูบไปยังลูกสูบจะผ่านส่วนฟัน 5 ทางด้านขวาคือรางฟันที่รองรับ 7 ส่วน 5 วางอยู่บนนั้นนี่คือวิธีที่ลูกสูบตอบสนองมันเชื่อมต่อกับราง 4. ราง 7 เชื่อมต่อกับลูกสูบ 6

สัญญาณมาจากชุดควบคุมและตำแหน่งของลูกสูบ 6 ที่เกี่ยวข้องกับราง 7 เปลี่ยนไปขึ้นอยู่กับโหมดการทำงานของเครื่องยนต์ รางควบคุม 7 เลื่อนขึ้นหรือลง มันเปลี่ยนตำแหน่งของ BDC และ TDC ของลูกสูบเครื่องยนต์ และดังนั้น SZH จาก 7:1 เป็น 20:1 หากจำเป็น คุณสามารถเปลี่ยนตำแหน่งของแต่ละกระบอกสูบแยกกันได้

ชั้นวางแบบมีฟันยึดแน่นกับลูกสูบควบคุม น้ำมันถูกจ่ายไปยังพื้นที่เหนือลูกสูบ แรงดันน้ำมันจะควบคุมอัตราส่วนการอัดในกระบอกสูบหลักที่ทำงาน

ก้านสูบ 1, เฟืองไทม์มิ่ง 2, สตรัทลูกสูบ 3, ลูกสูบปฏิบัติการ 4, วาล์วไอเสีย 5, หัวสูบ 6, วาล์วไอดี 7, ลูกสูบควบคุม 8, บล็อกสูบ 9, สตรัทลูกสูบควบคุม 10, เกียร์ 11
ขณะนี้เครื่องยนต์กำลังอยู่ในขั้นสุดท้ายและมีความเป็นไปได้ค่อนข้างมากที่จะปรากฏในซีรีส์

การพัฒนาอีกประการหนึ่งจาก Lotus Cars คือเครื่องยนต์สองจังหวะ Omnivore (กินไม่เลือก) พวกเขาตั้งชื่อมันว่าเพราะนักพัฒนาอ้างว่ามันสามารถวิ่งด้วยเชื้อเพลิงใดก็ได้

โครงสร้างมีลักษณะเช่นนี้ ที่ด้านบนของกระบอกสูบมีแหวนรองที่ควบคุมโดยกลไกนอกรีต สิ่งที่น่าทึ่งเกี่ยวกับการออกแบบนี้คือช่วยให้คุณบรรลุ LF ได้ถึง 40:1 เครื่องยนต์นี้ไม่มีวาล์วเพราะเป็นเครื่องยนต์สองจังหวะ

ข้อเสียของเครื่องยนต์แบบนี้คือมันโลภมากและไม่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม แทบไม่เคยติดตั้งบนรถยนต์เลยในปัจจุบัน

ณ จุดนี้ หัวข้อของระบบที่มีอัตราการบีบอัดแบบแปรผันได้ปิดลงในขณะนี้ รอคอยการประดิษฐ์ใหม่

แล้วพบกันใหม่หน้าบล็อก ติดตาม!

เครื่องยนต์ วีซี-ที ภาพ: Nissan

นิสสัน มอเตอร์ ผู้ผลิตรถยนต์สัญชาติญี่ปุ่นได้เปิดตัวเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ใช้น้ำมันเบนซินรูปแบบใหม่ ซึ่งมีประสิทธิภาพเหนือกว่าเครื่องยนต์ดีเซลสมัยใหม่ขั้นสูงในบางแง่มุม

เครื่องยนต์ Variable Compression-Turbo (VC-T) ใหม่มีความสามารถ เปลี่ยนอัตราการบีบอัดส่วนผสมที่ติดไฟได้ของแก๊สนั่นคือเปลี่ยนจังหวะของลูกสูบในกระบอกสูบของเครื่องยนต์สันดาปภายใน การตั้งค่านี้มักจะได้รับการแก้ไข เห็นได้ชัดว่า VC-T จะเป็น ICE แรกของโลกที่มีอัตราการบีบอัดแบบแปรผัน

อัตราส่วนกำลังอัดคืออัตราส่วนของปริมาตรของพื้นที่ลูกสูบเกินของกระบอกสูบของเครื่องยนต์สันดาปภายในที่มีตำแหน่งลูกสูบที่จุดศูนย์กลางตายด้านล่าง (ปริมาตรเต็มของกระบอกสูบ) ต่อปริมาตรของพื้นที่ลูกสูบเหนือของ กระบอกสูบที่มีตำแหน่งลูกสูบอยู่ที่จุดศูนย์กลางตายบน กล่าวคือ ปริมาตรของห้องเผาไหม้

การเพิ่มอัตราส่วนการอัดในกรณีทั่วไปจะเพิ่มกำลังและเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ กล่าวคือ ช่วยลดการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง

เครื่องยนต์เบนซินทั่วไปมักจะมีอัตราส่วนการอัดที่ 8:1 ถึง 10:1 ในขณะที่รถสปอร์ตและรถแข่งสามารถสูงถึง 12:1 หรือมากกว่านั้น เมื่ออัตราส่วนการอัดเพิ่มขึ้น เครื่องยนต์ต้องการน้ำมันเชื้อเพลิงที่มีค่าออกเทนสูงกว่า

เครื่องยนต์ วีซี-ที ภาพ: Nissan

ภาพประกอบแสดงความแตกต่างของระยะพิทช์ลูกสูบที่อัตราส่วนการอัดที่ต่างกัน: 14:1 (ซ้าย) และ 8:1 (ขวา) โดยเฉพาะกลไกการเปลี่ยนอัตราส่วนการอัดจาก 14:1 เป็น 8:1 แสดงให้เห็น มันเกิดขึ้นในลักษณะนี้

1. หากจำเป็นต้องเปลี่ยนอัตราการบีบอัด โมดูลจะเปิดใช้งาน ฮาร์มอนิกไดรฟ์และขยับคันโยกแอคทูเอเตอร์
2. คันโยกตัวกระตุ้นหมุนเพลาขับ ( เพลาควบคุมบนแผนภาพ)
3. เมื่อเพลาขับหมุน มันจะเปลี่ยนมุมของระบบกันสะเทือนแบบมัลติลิงค์ ( มัลติลิงค์บนแผนภาพ)
4. ระบบกันสะเทือนแบบมัลติลิงค์เป็นตัวกำหนดความสูงที่ลูกสูบแต่ละตัวสามารถยกขึ้นในกระบอกสูบได้ ดังนั้นอัตราส่วนการอัดจึงเปลี่ยนไป เห็นได้ชัดว่าจุดศูนย์กลางตายด้านล่างของลูกสูบยังคงเหมือนเดิม

การเปลี่ยนอัตราส่วนการอัดในเครื่องยนต์สันดาปภายในสามารถเปรียบเทียบได้ในแง่หนึ่งกับการเปลี่ยนมุมของการโจมตีในใบพัดระยะพิทช์ที่ควบคุมได้ ซึ่งเป็นแนวคิดที่ใช้กันมานานหลายทศวรรษในใบพัดและใบพัด ระยะพิทช์แปรผันของใบพัดช่วยให้สามารถรักษาประสิทธิภาพการขับเคลื่อนได้ใกล้เคียงที่สุด โดยไม่คำนึงถึงความเร็วของตัวพาในกระแสน้ำ

เทคโนโลยีการเปลี่ยนอัตราส่วนการอัดของเครื่องยนต์สันดาปภายในทำให้สามารถรักษากำลังของเครื่องยนต์ในขณะที่เป็นไปตามมาตรฐานที่เข้มงวดสำหรับประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ นี่อาจเป็นวิธีที่สมจริงที่สุดในการปฏิบัติตามมาตรฐานเหล่านี้ “ตอนนี้ทุกคนกำลังทำงานเกี่ยวกับการบีบอัดแบบแปรผันและเทคโนโลยีอื่นๆ เพื่อปรับปรุงการประหยัดเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์เบนซินอย่างมาก” เจมส์ เชา กรรมการผู้จัดการประจำภูมิภาคเอเชียแปซิฟิกและที่ปรึกษา IHS กล่าว “อย่างน้อยก็ประมาณ 20 ปีที่ผ่านมา” เป็นมูลค่าการกล่าวขวัญว่าในปี 2000 Saab ได้แสดงต้นแบบของเครื่องยนต์ Saab Variable Compression (SVC) สำหรับ Saab 9-5 ซึ่งได้รับรางวัลมากมายในนิทรรศการทางเทคนิค จากนั้นบริษัทของสวีเดนก็ถูกซื้อโดยเจนเนอรัล มอเตอร์ส และหยุดพัฒนาต้นแบบดังกล่าว

เครื่องยนต์ Saab Variable Compression (SVC) ภาพถ่าย: “Reedhawk”

เครื่องยนต์ VC-T คาดว่าจะออกสู่ตลาดในปี 2560 ด้วย Infiniti QX50 การนำเสนออย่างเป็นทางการมีขึ้นในวันที่ 29 กันยายนที่งาน Paris Motor Show เครื่องยนต์ 2.0 ลิตร 4 สูบนี้จะมีกำลังและแรงบิดพอๆ กับเครื่องยนต์ V6 ขนาด 3.5 ลิตรที่แทนที่ แต่ประหยัดน้ำมันกว่าถึง 27%

วิศวกรของ Nissan ยังกล่าวด้วยว่า VC-T จะมีราคาถูกกว่าเครื่องยนต์ดีเซลเทอร์โบชาร์จในปัจจุบัน และจะปฏิบัติตามกฎระเบียบในปัจจุบันสำหรับไนโตรเจนออกไซด์และการปล่อยไอเสียอื่นๆ อย่างเต็มที่ - กฎดังกล่าวมีผลบังคับใช้ในสหภาพยุโรปและบางประเทศ

หลังจาก Infiniti มีการวางแผนที่จะติดตั้งรถยนต์นิสสันรุ่นอื่น ๆ และอาจเป็นพันธมิตรกับ บริษัท เรโนลต์ด้วยเครื่องยนต์ใหม่


เครื่องยนต์ วีซี-ที ภาพ: Nissan

สันนิษฐานได้ว่าการออกแบบที่ซับซ้อนของเครื่องยนต์สันดาปภายในในตอนแรกไม่น่าจะเชื่อถือได้ คุณควรรอสักสองสามปีก่อนที่จะซื้อรถที่มีเครื่องยนต์ VC-T เว้นแต่คุณต้องการเข้าร่วมในการทดสอบเทคโนโลยีทดลอง

ได้ยินความคิดเห็นที่เชื่อถือได้มากขึ้นเรื่อย ๆ ว่าขณะนี้การพัฒนาเครื่องยนต์สันดาปภายในได้มาถึงระดับสูงสุดแล้วและไม่สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพได้อย่างมีนัยสำคัญอีกต่อไป นักออกแบบต้องรับมือกับความทันสมัยที่กำลังคืบคลานเข้ามา ขัดเกลาระบบบูสต์และระบบหัวฉีด ตลอดจนเพิ่มอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มากขึ้นเรื่อยๆ วิศวกรชาวญี่ปุ่นไม่เห็นด้วยกับเรื่องนี้ บริษัท Infiniti ซึ่งสร้างเครื่องยนต์ที่มีอัตราส่วนกำลังอัดที่แปรผันได้กล่าวว่า เราจะเข้าใจว่าข้อดีของมอเตอร์ดังกล่าวคืออะไรและอนาคตของมันคืออะไร

ในบทนำ เราจำได้ว่าอัตราส่วนการอัดคืออัตราส่วนของปริมาตรเหนือลูกสูบ ซึ่งอยู่ที่ศูนย์กลาง "ตาย" ด้านล่าง ต่อปริมาตรเมื่อลูกสูบอยู่ด้านบน สำหรับเครื่องยนต์เบนซิน ตัวเลขนี้อยู่ระหว่าง 8 ถึง 14 สำหรับเครื่องยนต์ดีเซล - ตั้งแต่ 18 ถึง 23 อัตราส่วนการอัดถูกกำหนดโดยการออกแบบ คำนวณโดยขึ้นอยู่กับค่าออกเทนของน้ำมันเบนซินที่ใช้และการมีซูเปอร์ชาร์จเจอร์

ความสามารถในการเปลี่ยนอัตราส่วนการอัดแบบไดนามิกโดยขึ้นอยู่กับโหลดช่วยให้คุณเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จได้ เพื่อให้แน่ใจว่าส่วนผสมอากาศและเชื้อเพลิงแต่ละส่วนจะเผาไหม้ด้วยแรงอัดที่เหมาะสมที่สุด สำหรับน้ำหนักบรรทุกต่ำ เมื่อส่วนผสมเป็นแบบลีน จะใช้กำลังอัดสูงสุด และในโหมดโหลด เมื่อฉีดน้ำมันเบนซินจำนวนมากและเกิดการระเบิดได้ เครื่องยนต์จะบีบอัดส่วนผสมให้น้อยที่สุด ซึ่งไม่จำเป็นต้อง "ถอยหลัง" ปรับเวลาการจุดระเบิด ซึ่งยังคงอยู่ในตำแหน่งที่มีประสิทธิภาพสูงสุดสำหรับการกำจัดพลังงาน ในทางทฤษฎี ระบบสำหรับเปลี่ยนอัตราส่วนการอัดในเครื่องยนต์สันดาปภายในช่วยให้คุณลดปริมาณการทำงานของเครื่องยนต์ได้ถึงสองเท่าในขณะที่ยังคงรักษาการยึดเกาะถนนและลักษณะไดนามิก

แผนผังของเครื่องยนต์ที่มีห้องเผาไหม้แบบปรับปริมาตรได้และก้านสูบที่มีระบบยกลูกสูบ

หนึ่งในระบบแรกปรากฏขึ้นพร้อมลูกสูบเพิ่มเติมในห้องเผาไหม้ซึ่งเคลื่อนที่ได้เปลี่ยนปริมาตร แต่ทันทีที่เกิดคำถามขึ้นเกี่ยวกับการวางชิ้นส่วนอีกกลุ่มหนึ่งไว้ที่หัวบล็อกซึ่งมีเพลาลูกเบี้ยว วาล์ว หัวฉีด และหัวเทียนอัดแน่นอยู่แล้ว นอกจากนี้ การกำหนดค่าที่เหมาะสมของห้องเผาไหม้ยังถูกละเมิด ซึ่งทำให้เชื้อเพลิงถูกเผาไหม้ไม่สม่ำเสมอ ดังนั้นระบบจึงยังคงอยู่ภายในผนังของห้องปฏิบัติการ ระบบที่มีลูกสูบความสูงแปรผันไม่ได้ไปไกลกว่าการทดลอง ลูกสูบแบบแยกส่วนมีน้ำหนักมากเกินไป และปัญหาในการออกแบบก็เกิดขึ้นทันทีด้วยการควบคุมความสูงของฝาปิด

ระบบยกเพลาข้อเหวี่ยงบน FEV Motorentechnik คลัตช์นอกรีต (ซ้าย) และกลไกการเคลื่อนที่เพื่อเปลี่ยนความสูงของการยกลูกสูบ

นักออกแบบคนอื่นๆ ไปโดยการควบคุมความสูงของเพลาข้อเหวี่ยง ในระบบนี้ วารสารแบริ่งเพลาข้อเหวี่ยงจะอยู่ในคลัตช์นอกรีตที่ขับเคลื่อนผ่านเกียร์ด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า เมื่อตัวนอกรีตหมุน เพลาข้อเหวี่ยงจะขึ้นหรือลง ซึ่งจะเปลี่ยนความสูงของลูกสูบเป็นหัวบล็อก เพิ่มหรือลดปริมาตรของห้องเผาไหม้ และด้วยเหตุนี้จึงเปลี่ยนอัตราส่วนการอัด มอเตอร์ดังกล่าวแสดงในปี 2000 โดย บริษัท FEV Motorentechnik ของเยอรมัน ระบบนี้รวมเข้ากับเครื่องยนต์สี่สูบเทอร์โบชาร์จ 1.8 ลิตรจากปัญหาของ Volkswagen ซึ่งอัตราส่วนการอัดจะแตกต่างกันไปตั้งแต่ 8 ถึง 16 เครื่องยนต์พัฒนา 218 แรงม้า และแรงบิด 300 Nm. จนถึงปี 2546 เครื่องยนต์ได้รับการทดสอบกับ Audi A6 แต่ไม่ได้เข้าสู่การผลิต

ระบบถอยหลังกลับกลายเป็นว่าไม่ประสบความสำเร็จอย่างมาก รวมถึงเปลี่ยนความสูงของลูกสูบด้วย แต่ไม่ใช่ด้วยการควบคุมเพลาข้อเหวี่ยง แต่ด้วยการยกบล็อกกระบอกสูบขึ้น Saab ได้สาธิตเครื่องยนต์ที่ใช้งานได้ซึ่งมีการออกแบบที่คล้ายกันในปี 2000 และได้ทดสอบกับเครื่องยนต์รุ่น 9-5 ด้วยเช่นกัน โดยวางแผนที่จะนำไปผลิตเป็นจำนวนมาก เรียกว่า Saab Variable Compression (SVC) ซึ่งเป็นเครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จขนาด 1.6 ลิตร 5 สูบที่มีกำลัง 225 แรงม้า กับ. และแรงบิดที่ 305 นิวตันเมตร ในขณะที่การสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงที่โหลดปานกลางลดลง 30% และเนื่องจากอัตราส่วนการอัดที่ปรับได้ เครื่องยนต์จึงสามารถใช้น้ำมันเบนซินได้อย่างง่ายดาย ตั้งแต่ A-80 ถึง A-98

ระบบเครื่องยนต์อัดแบบแปรผันของ Saab ซึ่งอัตราส่วนกำลังอัดจะเปลี่ยนโดยการเบี่ยงเบนส่วนบนของบล็อกกระบอกสูบ

Saab แก้ไขปัญหาการยกบล็อกกระบอกสูบดังนี้: บล็อกถูกแบ่งออกเป็นสองส่วน - ส่วนบนที่มีหัวถังและซับและส่วนล่างซึ่งเพลาข้อเหวี่ยงยังคงอยู่ ด้านหนึ่งส่วนบนเชื่อมต่อกับส่วนล่างผ่านบานพับและอีกด้านหนึ่งมีการติดตั้งกลไกขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าซึ่งเหมือนกับฝาปิดบนหน้าอกยกส่วนบนขึ้นเป็นมุมสูงสุด 4 องศา ช่วงของระดับการบีบอัดระหว่างการยก - การลดระดับสามารถยืดหยุ่นได้ตั้งแต่ 8 ถึง 14 ปลอกยางยืดหยุ่นถูกใช้เพื่อปิดผนึกชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ได้และยึดอยู่กับที่ ซึ่งกลายเป็นจุดอ่อนจุดหนึ่งในโครงสร้างพร้อมกับบานพับ และกลไกการยก หลังจากการเข้าซื้อกิจการของ Saab โดย General Motors ชาวอเมริกันได้ปิดโครงการ

โครงการ MCE-5 ซึ่งใช้กลไกการทำงานและควบคุมลูกสูบที่เชื่อมต่อผ่านตัวโยกเกียร์

ในช่วงเปลี่ยนศตวรรษ วิศวกรชาวฝรั่งเศสจาก MCE-5 Development S.A. ยังเสนอการออกแบบมอเตอร์ที่มีอัตราส่วนกำลังอัดแบบแปรผัน เครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จ 1.5 ลิตรที่แสดงโดยพวกเขาซึ่งอัตราส่วนการอัดอาจแตกต่างกันตั้งแต่ 7 ถึง 18 พัฒนากำลัง 220 แรงม้า กับ. และแรงบิด 420 นิวตันเมตร โครงสร้างที่นี่ค่อนข้างซับซ้อน ก้านสูบถูกแบ่งและติดตั้งที่ด้านบน (ในส่วนที่ติดตั้งบนเพลาข้อเหวี่ยง) พร้อมตัวโยกเกียร์ ติดกันเป็นอีกส่วนหนึ่งของก้านสูบจากลูกสูบซึ่งส่วนปลายมีชั้นวางเกียร์ เชื่อมต่อกับอีกด้านหนึ่งของตัวโยกเป็นรางของลูกสูบควบคุมซึ่งขับเคลื่อนผ่านระบบหล่อลื่นเครื่องยนต์โดยใช้วาล์ว ช่อง และไดรฟ์แบบพิเศษ เมื่อลูกสูบควบคุมเคลื่อนที่ มันจะทำงานบนตัวโยกและความสูงของการยกของลูกสูบทำงานจะเปลี่ยนไป เครื่องยนต์ได้รับการทดสอบทดลองกับเปอโยต์ 407 แต่ผู้ผลิตรถยนต์ไม่สนใจระบบนี้

ตอนนี้นักออกแบบของ Infiniti ได้ตัดสินใจที่จะพูดคำของพวกเขาโดยแนะนำเครื่องยนต์ที่มีเทคโนโลยี Variable Compression-Turbocharged (VC-T) ซึ่งช่วยให้คุณสามารถเปลี่ยนอัตราส่วนการอัดแบบไดนามิกจาก 8 เป็น 14 ได้ วิศวกรชาวญี่ปุ่นใช้กลไกการเคลื่อนที่: พวกเขาทำให้เคลื่อนที่ได้ ข้อต่อของก้านสูบที่มีคอส่วนล่างซึ่งในทางกลับกันเชื่อมต่อด้วยระบบคันโยกที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า เมื่อได้รับคำสั่งจากชุดควบคุม มอเตอร์ไฟฟ้าจะขยับก้าน ระบบคันโยกจะเปลี่ยนตำแหน่ง ซึ่งจะเป็นการปรับความสูงของลูกสูบและตามการเปลี่ยนแปลงอัตราส่วนการอัด

การออกแบบระบบ Variable Compression สำหรับมอเตอร์ Infiniti VC-T: a - ลูกสูบ, b - ก้านสูบ, c - ขวาง, d - เพลาข้อเหวี่ยง, e - มอเตอร์ไฟฟ้า, f - เพลากลาง, g - แรงขับ

ด้วยเทคโนโลยีนี้ เครื่องยนต์เบนซินเทอร์โบ Infiniti VC-T 2.0 ลิตร ให้กำลัง 270 แรงม้า และประหยัดกว่าเครื่องยนต์ 2.0 ลิตรอื่นๆ ของบริษัทถึง 27% ที่มีอัตราส่วนการอัดคงที่ ญี่ปุ่นวางแผนที่จะเปิดตัวเครื่องยนต์ VC-T สู่การผลิตจำนวนมากในปี 2018 โดยจะติดตั้งครอสโอเวอร์ QX50 ให้พร้อมกับเครื่องยนต์ และจากนั้นรุ่นอื่นๆ

โปรดทราบว่าประสิทธิภาพที่เป็นเป้าหมายหลักของการพัฒนาเครื่องยนต์ที่มีอัตราส่วนกำลังอัดแปรผันคือตอนนี้ ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีแรงดันและการฉีดที่ทันสมัย ​​จึงไม่ใช่ปัญหาใหญ่สำหรับนักออกแบบที่จะไล่ตามกำลังของเครื่องยนต์ คำถามอื่น: น้ำมันเบนซินในเครื่องยนต์ที่เติมอากาศสูงเกินจริงจะไหลลงท่อมากแค่ไหน? สำหรับมอเตอร์อนุกรมทั่วไป ตัวบ่งชี้การบริโภคอาจไม่เป็นที่ยอมรับ ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวจำกัดพลังงานลม นักออกแบบชาวญี่ปุ่นตัดสินใจที่จะเอาชนะอุปสรรคนี้ ตามข้อมูลของ Infiniti เครื่องยนต์เบนซิน VC-T ของพวกเขาสามารถทำหน้าที่เป็นทางเลือกแทนดีเซลเทอร์โบชาร์จในปัจจุบัน โดยแสดงให้เห็นการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงแบบเดียวกันพร้อมคุณลักษณะด้านกำลังที่ดีขึ้นและการปล่อยไอเสียที่ต่ำลง

บรรทัดล่างคืออะไร?

การทำงานกับเครื่องยนต์ที่มีอัตราส่วนกำลังอัดแบบแปรผันได้ดำเนินมาเป็นเวลากว่าสิบปีแล้ว นักออกแบบของฟอร์ด เมอร์เซเดส-เบนซ์ นิสสัน เปอโยต์ และโฟล์คสวาเกนได้มีส่วนร่วมในเรื่องนี้ วิศวกรจากสถาบันวิจัยและบริษัทต่างๆ ทั้งสองด้านของมหาสมุทรแอตแลนติกได้รับสิทธิบัตรหลายพันฉบับ แต่จนถึงขณะนี้ยังไม่มีมอเตอร์ดังกล่าวเพียงตัวเดียวที่เข้าสู่การผลิตจำนวนมาก

ไม่ใช่ทุกอย่างจะราบรื่นสำหรับ Infiniti เช่นกัน ตามที่ผู้พัฒนามอเตอร์ VC-T ยอมรับ การผลิตผลงานของพวกเขายังคงมีปัญหาทั่วไป: ความซับซ้อนและต้นทุนของการออกแบบเพิ่มขึ้น ปัญหาการสั่นสะเทือนยังไม่ได้รับการแก้ไข แต่ชาวญี่ปุ่นหวังว่าจะเสร็จสิ้นการออกแบบและนำไปผลิตเป็นจำนวนมาก หากเกิดเหตุการณ์นี้ขึ้น ผู้ซื้อในอนาคตจะต้องเข้าใจเท่านั้น: พวกเขาจะต้องจ่ายมากเกินไปสำหรับเทคโนโลยีใหม่ ๆ เครื่องยนต์ดังกล่าวจะเชื่อถือได้เพียงใดและจะช่วยประหยัดเชื้อเพลิงได้มากเพียงใด

เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับประสิทธิภาพ ในเครื่องยนต์เบนซิน อัตราส่วนการอัดจะถูกจำกัดโดยพื้นที่การเผาไหม้ของการระเบิด ข้อจำกัดเหล่านี้มีความสำคัญเป็นพิเศษสำหรับการทำงานของเครื่องยนต์เต็มพิกัด ในขณะที่โหลดบางส่วน อัตราการบีบอัดที่สูงจะไม่ทำให้เกิดความเสี่ยงต่อการระเบิด เพื่อเพิ่มกำลังเครื่องยนต์และปรับปรุงการประหยัด ขอแนะนำให้ลดอัตราส่วนการอัด อย่างไรก็ตาม หากอัตราส่วนการอัดต่ำสำหรับช่วงการทำงานของเครื่องยนต์ทั้งหมด การทำเช่นนี้จะทำให้กำลังลดลงและการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงเพิ่มขึ้นที่โหลดบางส่วน ในกรณีนี้ค่าของอัตราส่วนการอัดตามกฎจะถูกเลือกให้ต่ำกว่าค่าที่ได้รับประสิทธิภาพที่ประหยัดที่สุดของเครื่องยนต์ ทำให้ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์แย่ลง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อทำงานที่โหลดบางส่วน ในขณะเดียวกัน การลดลงของการเติมกระบอกสูบด้วยส่วนผสมที่ติดไฟได้ การเพิ่มขึ้นของปริมาณก๊าซที่เหลือสัมพัทธ์ อุณหภูมิของชิ้นส่วนลดลง ฯลฯ สร้างโอกาสในการเพิ่มอัตราส่วนการอัดที่โหลดบางส่วนเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องยนต์และเพิ่มกำลัง เพื่อแก้ปัญหาการประนีประนอมดังกล่าว จึงได้มีการพัฒนาเครื่องยนต์รุ่นต่างๆ ที่มีอัตราส่วนกำลังอัดแบบแปรผัน

การใช้อย่างแพร่หลายในการออกแบบเครื่องยนต์ทำให้ทิศทางของงานนี้มีความเกี่ยวข้องมากขึ้น ความจริงก็คือในระหว่างการอัดบรรจุมากเกินไป ภาระทางกลและความร้อนของชิ้นส่วนเครื่องยนต์จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเสริมความแข็งแกร่ง ซึ่งจะทำให้มวลของเครื่องยนต์โดยรวมเพิ่มขึ้น ตามกฎแล้วอายุการใช้งานของชิ้นส่วนที่ทำงานในโหมดโหลดมากขึ้นจะลดลงและความน่าเชื่อถือของเครื่องยนต์จะลดลง ในกรณีที่เปลี่ยนไปใช้อัตราส่วนการอัดแบบแปรผัน เวิร์กโฟลว์ในเครื่องยนต์ซูเปอร์ชาร์จสามารถจัดเรียงในลักษณะที่การลดอัตราส่วนการอัดที่สอดคล้องกันที่แรงดันบูสต์ใดๆ ความดันสูงสุดของรอบการทำงาน (เช่น ประสิทธิภาพการทำงาน) ) จะยังคงไม่เปลี่ยนแปลงหรือจะเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย ในเวลาเดียวกัน แม้จะมีการเพิ่มขึ้นของงานที่มีประโยชน์ต่อรอบ และด้วยเหตุนี้ กำลังของเครื่องยนต์ โหลดสูงสุดของชิ้นส่วนอาจไม่เพิ่มขึ้น ซึ่งทำให้สามารถบังคับเครื่องยนต์โดยไม่ทำการเปลี่ยนแปลงการออกแบบ

เป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับขั้นตอนปกติของกระบวนการเผาไหม้ในเครื่องยนต์ที่มีอัตราส่วนการอัดแบบแปรผันซึ่งเป็นทางเลือกที่ถูกต้องของรูปร่างของห้องเผาไหม้ ซึ่งให้เส้นทางการแพร่กระจายเปลวไฟที่สั้นที่สุด การเปลี่ยนแปลงในหน้าการแพร่กระจายเปลวไฟจะต้องเร็วมากเพื่อคำนึงถึงโหมดต่างๆ ของการทำงานของเครื่องยนต์ระหว่างการทำงานของรถยนต์ ด้วยการใช้ชิ้นส่วนเพิ่มเติมในกลไกข้อเหวี่ยง จึงจำเป็นต้องพัฒนาระบบที่มีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำเพื่อไม่ให้สูญเสียข้อดีของการใช้อัตราส่วนการอัดที่แตกต่างกันไป

หนึ่งในตัวเลือกเครื่องยนต์ทั่วไปที่มีอัตราส่วนการอัดแบบแปรผันแสดงอยู่ในรูป

ข้าว. แผนผังของเครื่องยนต์ที่มีอัตราส่วนกำลังอัดแบบแปรผัน:
1 - ก้านสูบ; 2 - ลูกสูบ; 3 - เพลานอกรีต; 4 - ก้านสูบเพิ่มเติม; 5 - คอก้านสูบของเพลาข้อเหวี่ยง; 6 - โยก

ที่โหลดบางส่วน เพิ่มเติม 4 ครอบครองตำแหน่งต่ำสุดและเพิ่มพื้นที่จังหวะลูกสูบ อัตราการบีบอัดอยู่ที่สูงสุด ที่โหลดสูง แกนนอกรีตบนเพลา 3 ยกแกนของหัวส่วนบนของก้านสูบเพิ่มเติม 4 ซึ่งจะเป็นการเพิ่มระยะห่างระหว่างลูกสูบและลดอัตราส่วนการอัด

ในปี 2543 ได้มีการนำเสนอเครื่องยนต์เบนซิน SAAB ที่มีอัตราส่วนการอัดแบบแปรผันแบบทดลองในเจนีวา คุณลักษณะเฉพาะของมันทำให้สามารถเข้าถึงกำลัง 225 แรงม้า ด้วยปริมาตรการทำงาน 1.6 ลิตร และรักษาอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงให้เทียบเท่ากับขนาดครึ่งหนึ่งของเครื่องยนต์ ความสามารถในการเปลี่ยนตำแหน่งแบบไม่มีขั้นตอนช่วยให้เครื่องยนต์ทำงานด้วยน้ำมันเบนซิน ดีเซล หรือแอลกอฮอล์

กระบอกสูบเครื่องยนต์และหัวบล็อคทำขึ้นเป็นแบบโมโนบล็อก กล่าวคือ เป็นบล็อกเดี่ยว และไม่แยกกันเหมือนในเครื่องยนต์ทั่วไป บล็อกที่แยกจากกันยังเป็นบล็อกข้อเหวี่ยงและก้านสูบและกลุ่มลูกสูบ โมโนบล็อกสามารถเคลื่อนที่ในเหวี่ยงได้ ในเวลาเดียวกัน ด้านซ้ายของโมโนบล็อกวางอยู่บนแกน 1 ที่อยู่ในบล็อกซึ่งทำหน้าที่เป็นบานพับ ด้านขวาสามารถยกหรือลดระดับได้โดยใช้ก้านสูบ 3 ที่ควบคุมโดยเพลาประหลาด 4 มีฝาครอบยางลูกฟูก 2 เพื่อปิดผนึกโมโนบล็อกและเหวี่ยง

ข้าว. เครื่องยนต์บีบอัดตัวแปร SAAB:
1 - แกน; 2 - ฝาครอบยาง; 3 - ก้านสูบ; 4 - เพลานอกรีต

อัตราส่วนการอัดจะเปลี่ยนเมื่อ monoblock เอียงเมื่อเทียบกับข้อเหวี่ยงโดยใช้ตัวกระตุ้นแบบไฮดรอลิกที่มีจังหวะลูกสูบคงที่ การเบี่ยงเบนของโมโนบล็อกจากแนวตั้งทำให้ปริมาตรของห้องเผาไหม้เพิ่มขึ้น ซึ่งทำให้อัตราส่วนการอัดลดลง

เมื่อมุมเอียงลดลง อัตราการบีบอัดจะเพิ่มขึ้น ค่าเบี่ยงเบนสูงสุดของโมโนบล็อกจากแกนตั้งคือ 4%

ที่ความเร็วเพลาข้อเหวี่ยงขั้นต่ำและการรีเซ็ตการจ่ายเชื้อเพลิง เช่นเดียวกับที่โหลดต่ำ โมโนบล็อกจะอยู่ในตำแหน่งต่ำสุดซึ่งปริมาตรของห้องเผาไหม้น้อยที่สุด (อัตราส่วนการอัด - 14) ระบบเร่งปิดและอากาศเข้าสู่เครื่องยนต์โดยตรง

ภายใต้ภาระอันเนื่องมาจากการหมุนของเพลาประหลาด ก้านสูบจะเบี่ยงเบน monoblock ไปด้านข้าง และปริมาตรของห้องเผาไหม้เพิ่มขึ้น (อัตราส่วนการอัด - 8) ในกรณีนี้ คลัตช์จะเชื่อมต่อกับซูเปอร์ชาร์จเจอร์ และอากาศเริ่มไหลเข้าสู่เครื่องยนต์ภายใต้แรงดันที่มากเกินไป

ข้าว. การเปลี่ยนการจ่ายอากาศเป็นเครื่องยนต์ SAAB ในโหมดต่างๆ:
1 - วาล์วปีกผีเสื้อ; 2 - วาล์วบายพาส; 3 - คลัตช์; a - ที่ความถี่ต่ำของการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง; b - ภายใต้สภาวะโหลด

อัตราส่วนกำลังอัดที่เหมาะสมที่สุดคำนวณโดยชุดควบคุมของระบบอิเล็กทรอนิกส์ โดยคำนึงถึงความเร็วของเพลาข้อเหวี่ยง ระดับโหลด ประเภทของเชื้อเพลิง และพารามิเตอร์อื่นๆ

เนื่องจากจำเป็นต้องตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอัตราส่วนการอัดอย่างรวดเร็วในเครื่องยนต์นี้ เทอร์โบชาร์จเจอร์จึงต้องถูกละทิ้งเพื่อสนับสนุนการอัดบรรจุอากาศแบบกลไกด้วยการอินเตอร์คูลลิ่งของอากาศด้วยแรงดันบูสต์สูงสุด 2.8 kgf / cm2

ปริมาณการใช้เชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์ที่พัฒนาแล้วนั้นน้อยกว่าเครื่องยนต์ทั่วไปที่มีขนาดเท่ากัน 30% และตัวบ่งชี้ความเป็นพิษของไอเสียเป็นไปตามมาตรฐานปัจจุบัน

บริษัท MCE-5 Development ของฝรั่งเศสซึ่งพัฒนาขึ้นสำหรับข้อกังวลของเปอโยต์-ซีตรอง ซึ่งเป็นเครื่องยนต์ที่มีอัตราส่วนการอัดแบบแปรผัน VCR (Variable Compression Ratio) โซลูชันนี้ใช้จลนศาสตร์ดั้งเดิมของกลไกข้อเหวี่ยง

ในการออกแบบนี้ การส่งการเคลื่อนที่จากก้านสูบไปยังลูกสูบจะดำเนินการผ่านเซกเตอร์ฟันคู่ 5 ทางด้านขวาของเครื่องยนต์ มีแร็คฟันรองรับ 7 ซึ่งเซกเตอร์ 5 วางอยู่ การสู้รบนี้ทำให้แน่ใจ การเคลื่อนที่แบบลูกสูบของกระบอกสูบอย่างเคร่งครัดซึ่งเชื่อมต่อกับชั้นวางแบบมีฟัน 4 ราง 7 เชื่อมต่อกับลูกสูบ 6 ของกระบอกสูบไฮดรอลิกควบคุม

ขึ้นอยู่กับโหมดการทำงานของเครื่องยนต์ ตำแหน่งของลูกสูบ 6 ของกระบอกสูบควบคุมที่เกี่ยวข้องกับชั้นวาง 7 จะเปลี่ยนไปตามสัญญาณจากชุดควบคุมเครื่องยนต์ การเลื่อนชั้นควบคุม 7 ขึ้นหรือลงจะเปลี่ยนตำแหน่งของ TDC และ BDC ของ ลูกสูบเครื่องยนต์และอัตราส่วนการอัดจาก 7:1 ถึง 20:1 ใน 0.1 วินาที หากจำเป็น สามารถเปลี่ยนอัตราส่วนการอัดสำหรับแต่ละกระบอกสูบแยกกันได้

ข้าว. VCR ตัวแปรการบีบอัดเครื่องยนต์:
1 - เพลาข้อเหวี่ยง; 2 - ก้านสูบ; 3 - ลูกกลิ้งรองรับฟัน; 4 - ชั้นวางเกียร์ของลูกสูบ; 5 - ภาคฟัน; 6 - ลูกสูบของกระบอกสูบควบคุม; 7 - รองรับชั้นวางควบคุมแบบมีฟัน

ครอสโอเวอร์รุ่นที่สองของ Infiniti QX50 ได้รับนวัตกรรมมากมาย ที่สำคัญที่สุดคือเครื่องยนต์ที่ไม่เหมือนใคร - เทอร์โบ VC-Turbo ขนาด 2.0 ลิตรสี่ตัวที่มีอัตราส่วนการอัดแบบแปรผัน แนวคิดในการสร้างเครื่องยนต์เบนซินที่อัตราส่วนกำลังอัดในกระบอกสูบจะเป็นค่าตัวแปรไม่ใช่เรื่องใหม่ ดังนั้น ในระหว่างการเร่งความเร็ว เมื่อต้องการเอาท์พุตของเครื่องยนต์สูงสุด คุณสามารถเสียสละความประหยัดของมันได้สักสองสามวินาทีโดยการลดอัตราส่วนการอัดลง ซึ่งจะช่วยป้องกันการระเบิด การเผาไหม้ของส่วนผสมเชื้อเพลิงที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ ซึ่งสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อโหลดสูง ด้วยการเคลื่อนไหวที่สม่ำเสมอ ตรงกันข้าม ควรเพิ่มอัตราส่วนการอัดเพื่อให้เกิดการเผาไหม้ของส่วนผสมเชื้อเพลิงที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นและลดการใช้เชื้อเพลิง - ในกรณีนี้ ภาระในเครื่องยนต์มีขนาดเล็กและความเสี่ยงของการระเบิดน้อยที่สุด . โดยทั่วไปแล้ว ในทางทฤษฎี ทุกอย่างเรียบง่าย แต่กลับกลายเป็นว่าไม่ง่ายนักที่จะนำแนวคิดนี้ไปปฏิบัติในทางปฏิบัติ และนักออกแบบชาวญี่ปุ่นเป็นคนแรกที่สามารถนำแนวคิดนี้มาสู่รูปแบบการผลิตได้

สาระสำคัญของเทคโนโลยีที่พัฒนาโดย Nissan Corporation คือการเปลี่ยนความสูงของการยกลูกสูบสูงสุดอย่างต่อเนื่อง (เรียกว่าศูนย์ตายบนสุด - TDC) ขึ้นอยู่กับเอาท์พุตของเครื่องยนต์ที่ต้องการ ซึ่งจะทำให้อัตราส่วนการอัดลดลงหรือเพิ่มขึ้น ในกระบอกสูบ รายละเอียดสำคัญของระบบนี้คือการยึดแบบพิเศษของก้านสูบ ซึ่งเชื่อมต่อกับเพลาข้อเหวี่ยงผ่านชุดแขนโยกที่เคลื่อนย้ายได้ ในทางกลับกันบล็อกนั้นเชื่อมต่อกับเพลาควบคุมนอกรีตและมอเตอร์ไฟฟ้าซึ่งตามคำสั่งของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทำให้กลไกที่มีไหวพริบนี้เคลื่อนไหวโดยเปลี่ยนความลาดเอียงของแขนโยกและตำแหน่ง TDC ของลูกสูบทั้งหมด สี่สูบพร้อมกัน

ความแตกต่างของอัตราส่วนการอัดขึ้นอยู่กับตำแหน่ง TDC ของลูกสูบ รูปด้านซ้าย มอเตอร์อยู่ในโหมดประหยัด ด้านขวา - ในโหมดประสิทธิภาพสูงสุด ตอบ: เมื่อต้องการเปลี่ยนแปลงอัตราส่วนการอัด มอเตอร์ไฟฟ้าจะหมุนและเคลื่อนแขนขับเคลื่อน B: คันเกียร์หมุนเพลาควบคุม C: เมื่อเพลาหมุน มันจะทำหน้าที่บนคันโยกที่เชื่อมต่อกับตัวโยก เปลี่ยนมุมของตัวโยก D: TDC ของลูกสูบขึ้นหรือลงขึ้นอยู่กับตำแหน่งของแขนโยก ซึ่งจะเปลี่ยนอัตราส่วนการอัด

เป็นผลให้ในระหว่างการเร่งความเร็ว อัตราการบีบอัดจะลดลงเป็น 8:1 หลังจากนั้นเครื่องยนต์จะเข้าสู่โหมดประหยัดด้วยอัตราส่วนการอัดที่ 14:1 ปริมาณการทำงานในเวลาเดียวกันแตกต่างกันไปจาก 1997 ถึง 1970 cm3 เทอร์โบสี่ของ Infiniti QX50 ใหม่พัฒนา 268 แรงม้า กับ. และแรงบิด 380 นิวตันเมตร ซึ่งมากกว่ารุ่นก่อนหน้าอย่าง V6 ขนาด 2.5 ลิตร (สมรรถนะอยู่ที่ 222 แรงม้า และ 252 นิวตันเมตร) ในขณะที่กินน้ำมันน้อยกว่าหนึ่งในสาม นอกจากนี้ VC-Turbo ยังเบากว่า "หก" ในบรรยากาศ 18 กก. ใช้พื้นที่ใต้กระโปรงหน้ารถน้อยลงและให้แรงบิดสูงสุดในเขตรอบเครื่องที่ต่ำกว่า

โดยวิธีการที่ระบบการปรับอัตราส่วนการอัดไม่เพียงเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ แต่ยังช่วยลดระดับการสั่นสะเทือน ต้องขอบคุณแขนโยก ก้านสูบจึงอยู่ในตำแหน่งเกือบแนวตั้งระหว่างจังหวะการทำงานของลูกสูบ ในขณะที่เครื่องยนต์ทั่วไปจะเคลื่อนจากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่ง (ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้ก้านสูบได้ชื่อมา) เป็นผลให้แม้จะไม่มีเพลาสมดุล หน่วย 4 สูบนี้ทำงานเงียบและราบรื่นเหมือน V6 แต่ตำแหน่ง TDC ที่ปรับเปลี่ยนได้โดยใช้ระบบคันโยกที่ซับซ้อนไม่ได้เป็นเพียงคุณสมบัติเดียวของมอเตอร์ใหม่ ด้วยการเปลี่ยนอัตราส่วนการอัด หน่วยนี้ยังสามารถสลับไปมาระหว่างรอบการทำงานสองรอบ: Otto แบบคลาสสิกซึ่งใช้งานเครื่องยนต์เบนซินจำนวนมาก และวงจร Atkinson ซึ่งพบในรถไฮบริดเป็นหลัก ในกรณีหลัง (ที่มีอัตราส่วนการอัดสูง) เนื่องจากจังหวะลูกสูบที่ใหญ่ขึ้น ส่วนผสมการทำงานจะขยายตัวมากขึ้น การเผาไหม้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ส่งผลให้ประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นและปริมาณการใช้น้ำมันเบนซินลดลง

การเลื่อนขึ้นหรือลง คันโยกล่างจะเปลี่ยนตำแหน่งของลูกสูบที่สัมพันธ์กับห้องเผาไหม้

นอกจากรอบการทำงานสองรอบแล้ว เครื่องยนต์นี้ยังใช้ระบบหัวฉีดสองระบบ ได้แก่ MPI แบบกระจายแบบคลาสสิกและ Direct GDI ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงและหลีกเลี่ยงการจุดระเบิดที่อัตราส่วนการอัดสูง ทั้งสองระบบทำงานสลับกันและที่โหลดสูง - พร้อมกัน ผลงานในเชิงบวกในการเพิ่มประสิทธิภาพเครื่องยนต์ยังทำโดยการเคลือบพิเศษของผนังกระบอกสูบซึ่งถูกนำไปใช้โดยการพ่นพลาสม่าแล้วชุบแข็งและเฉียบคม ผลลัพธ์ที่ได้คือพื้นผิว "คล้ายกระจก" ที่เรียบเนียนเป็นพิเศษ ซึ่งช่วยลดแรงเสียดทานของแหวนลูกสูบได้ถึง 44%

และมีประโยชน์อย่างไร?

คุณลักษณะเฉพาะอีกประการหนึ่งของมอเตอร์ VC-Turbo คือระบบลดแรงสั่นสะเทือน Active Torque Road ซึ่งใช้แอคชูเอเตอร์แบบลูกสูบซึ่งรวมอยู่ในแท่นด้านบน ระบบนี้ควบคุมโดยเซ็นเซอร์การเร่งความเร็วที่ตรวจจับการสั่นสะเทือนของเครื่องยนต์และในการตอบสนองจะสร้างการสั่นสะเทือนแบบหน่วงในแอนติเฟส ตลับลูกปืนแบบแอคทีฟถูกใช้ครั้งแรกใน Infiniti ในปี 1998 ในเครื่องยนต์ดีเซล แต่ระบบกลับกลายเป็นว่ายุ่งยากเกินไป ดังนั้นจึงไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลาย โครงการนี้มีขึ้นจนถึงปี พ.ศ. 2552 เมื่อวิศวกรชาวญี่ปุ่นทำการปรับปรุง ต้องใช้เวลาอีก 8 ปีในการแก้ปัญหาน้ำหนักเกินและขนาดของแดมเปอร์สั่นสะเทือน แต่ผลลัพธ์ก็น่าประทับใจ ต้องขอบคุณ ATR หน่วย 4 สูบของ Infiniti QX50 ใหม่จึงเงียบกว่า V6 รุ่นก่อนถึง 9 dB!

หนึ่งในบรรดาผู้ที่เข้ามาใกล้ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในการสร้างมอเตอร์อนุกรมที่มีอัตราส่วนการอัดแบบแปรผันคือแบรนด์ Saab อย่างไรก็ตาม ในสวีเดน ส่วนบนและส่วนล่างของกระบอกสูบถูกแทนที่โดยสัมพันธ์กัน และในเครื่องยนต์ Infiniti / Nissan การเปลี่ยนแปลงได้ส่งผลต่อการออกแบบกลไกข้อเหวี่ยง

บ้าน » เครื่องยนต์ » อินฟินิตี้ QX50 เครื่องยนต์บีบอัดแบบแปรผัน เครื่องยนต์ SAAB ที่มีอัตราส่วนกำลังอัดแบบแปรผัน เครื่องยนต์ที่มีกำลังอัดแบบแปรผัน