VC-T-Motor. Bild: Nissan
Der japanische Autohersteller Nissan Motor hat einen neuen Typ von Benzin-Verbrennungsmotor vorgestellt, der moderne Dieselmotoren in mancher Hinsicht übertrifft.
Der neue Variable Compression-Turbo (VC-T) Motor ist in der Lage Verdichtungsverhältnis ändern gasförmiges brennbares Gemisch, dh den Hub der Kolben in den Zylindern der Brennkraftmaschine zu verändern. Dieser Parameter ist normalerweise fest. Anscheinend wird der VC-T der weltweit erste ICE mit variablem Verdichtungsverhältnis sein.
Verdichtungsverhältnis ist das Verhältnis des Volumens des Überkolbenraums des Zylinders einer Brennkraftmaschine an der Position des Kolbens im unteren Totpunkt (Gesamtzylindervolumen) zum Volumen des Überkolbenraums des Zylinders an der Position des Kolbens am oberen Totpunkt, also auf das Volumen des Brennraums.
Eine Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses erhöht im Allgemeinen seine Leistung und erhöht die Effizienz des Motors, dh es hilft, den Kraftstoffverbrauch zu senken.
Herkömmliche Ottomotoren haben typischerweise Verdichtungsverhältnisse zwischen 8:1 und 10:1, während sie bei Sport- und Rennwagen bis zu 12:1 oder mehr betragen können. Mit steigendem Verdichtungsverhältnis benötigt der Motor Kraftstoff mit einer höheren Oktanzahl.
VC-T-Motor. Bild: Nissan
Die Abbildung zeigt den Unterschied der Kolbensteigung bei unterschiedlichen Verdichtungsverhältnissen: 14:1 (links) und 8:1 (rechts). Insbesondere wird der Mechanismus zum Ändern des Verdichtungsverhältnisses von 14:1 auf 8:1 demonstriert. Es geschieht auf diese Weise.
- Wenn das Verdichtungsverhältnis geändert werden muss, wird das Modul aktiviert Harmonischer Antrieb und verschiebt den Betätigungshebel.
- Der Betätigungshebel dreht die Antriebswelle ( Steuerwelle auf dem Diagramm).
- Wenn sich die Antriebswelle dreht, ändert sie den Winkel der Mehrlenkeraufhängung ( Mehrfachverbindung auf dem Diagramm)
- Die Mehrlenkeraufhängung bestimmt die Höhe, die jeder Kolben in seinem Zylinder anheben kann. Somit wird das Kompressionsverhältnis geändert. Der untere Totpunkt des Kolbens scheint gleich zu bleiben.
Die Änderung des Verdichtungsverhältnisses bei einem Verbrennungsmotor kann gewissermaßen mit der Änderung des Anstellwinkels bei Verstellpropellern verglichen werden – ein Konzept, das bei Propellern und Propellern seit vielen Jahrzehnten angewendet wird. Die variable Steigung des Propellers ermöglicht es Ihnen, die Antriebseffizienz unabhängig von der Bewegungsgeschwindigkeit des Trägers im Strom nahezu optimal zu halten.
Die Technologie zur Änderung des Verdichtungsverhältnisses des Verbrennungsmotors ermöglicht es, die Motorleistung beizubehalten und gleichzeitig strenge Standards für die Motoreffizienz zu erfüllen. Dies ist wahrscheinlich der realistischste Weg, um diese Standards zu erfüllen. „Jeder arbeitet jetzt an variablen Verdichtungsverhältnissen und anderen Technologien, um die Effizienz von Benzinmotoren dramatisch zu verbessern", sagt James Chao, Asia Pacific Managing Director und IHS Consultant. „Seit mindestens zwanzig Jahren oder so.“ ... Erwähnenswert ist, dass Saab im Jahr 2000 einen Prototyp eines solchen Saab Motors mit variabler Kompression (SVC) für den Saab 9-5 zeigte, für den es auf Fachausstellungen mehrere Auszeichnungen erhielt. Dann wurde das schwedische Unternehmen von General Motors gekauft und stellte die Arbeit am Prototyp ein.
Saab Motor mit variabler Kompression (SVC). Foto: Reedhawk
Der VC-T-Motor soll 2017 mit dem Infiniti QX50 auf den Markt kommen. Die offizielle Präsentation ist für den 29. September auf dem Pariser Autosalon geplant. Dieser 2,0-Liter-Vierzylinder hat ungefähr die gleiche Leistung und das gleiche Drehmoment wie der 3,5-Liter-V6, der ersetzt, aber 27 % mehr Kraftstoffverbrauch liefert.
Nissan-Ingenieure sagen auch, dass der VC-T billiger sein wird als die modernen Turbodieselmotoren von heute und die aktuellen Vorschriften zu Stickoxid- und anderen Abgasemissionen vollständig erfüllen - solche Vorschriften gelten in der Europäischen Union und einigen anderen Ländern.
Nach Infiniti ist geplant, weitere Autos von Nissan und eventuell Partnerfirma Renault mit neuen Motoren auszustatten. 
VC-T-Motor. Bild: Nissan
Es ist davon auszugehen, dass der komplizierte Aufbau des Verbrennungsmotors zunächst nicht zuverlässig ist. Es ist sinnvoll, mit dem Kauf eines Autos mit VC-T-Motor einige Jahre zu warten, es sei denn, Sie möchten an der Erprobung einer experimentellen Technologie teilnehmen.
Das Verdichtungsverhältnis ist eine wichtige Kenngröße eines Verbrennungsmotors, die durch das Verhältnis des Zylindervolumens im unteren Totpunkt des Kolbens zum Volumen im oberen Totpunkt (Brennraumvolumen) bestimmt wird. Durch die Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses werden günstige Bedingungen für die Zündung und Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches und damit eine effiziente Energienutzung geschaffen. Gleichzeitig nimmt der Betrieb des Motors bei unterschiedlichen Betriebsarten und unterschiedlichen Kraftstoffen einen unterschiedlichen Wert des Verdichtungsverhältnisses an. Diese Eigenschaften werden vom System zur Variation des Kompressionsverhältnisses voll ausgenutzt.
Das System sorgt für mehr Leistung und Drehmoment des Motors, reduziert den Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemissionen. Der Hauptvorteil des Systems zum Ändern des Verdichtungsverhältnisses ist die Fähigkeit des Motors, mit verschiedenen Benzinmarken und sogar mit verschiedenen Kraftstoffen zu arbeiten, ohne die Leistung und die Detonation zu verschlechtern.
Die Schaffung eines Motors mit variablem Verdichtungsverhältnis ist ein ziemlich komplexes technisches Problem, bei dessen Lösung es mehrere Ansätze gibt, die darin bestehen, das Volumen der Brennkammer zu ändern. Derzeit gibt es Prototypen solcher Kraftwerke.
Der Pionier bei der Entwicklung eines Motors mit variablem Verdichtungsverhältnis ist das Unternehmen SAAB, die im Jahr 2000 einen mit einem System ausgestatteten Fünfzylinder-Verbrennungsmotor einführte Variable Kompression... Der Motor verwendet einen integrierten Zylinderkopf mit Zylinderlaufbuchsen. Der Kombiblock ist auf der einen Seite fest mit der Welle verbunden, auf der anderen wirkt er mit dem Kurbeltrieb zusammen. KShM bietet eine Verschiebung des kombinierten Kopfes von der vertikalen Achse um 4 ° und ändert dadurch das Verdichtungsverhältnis im Bereich von 8: 1 bis 14: 1.
Der erforderliche Wert des Verdichtungsverhältnisses wird vom Motormanagement lastabhängig (bei maximaler Last - minimales Verdichtungsverhältnis, bei minimalem - maximalem Verdichtungsverhältnis) eingehalten. Trotz der beeindruckenden Leistung des Motors in Bezug auf Leistung und Drehmoment ging das Kraftwerk nicht in Serie, und die Arbeiten daran werden derzeit auslaufen.
Eine modernere Entwicklung (2010) ist ein 4-Zylinder-Motor von MCE-5-Entwicklung 1,5 Liter Volumen. Neben dem System zur Änderung des Verdichtungsverhältnisses ist der Motor mit anderen progressiven Systemen ausgestattet - Direkteinspritzung und variabler Ventilsteuerung.
Die Konstruktion des Motors sieht eine unabhängige Änderung der Größe des Kolbenhubs in jedem Zylinder vor. Der als Kipphebel wirkende Zahnsektor wirkt einerseits mit dem Arbeitskolben und andererseits mit dem Steuerkolben zusammen. Der Kipphebel ist über einen Hebel mit der Motorkurbelwelle verbunden.
Der Zahnsektor bewegt sich unter der Wirkung des Steuerkolbens, der als Hydraulikzylinder wirkt. Das Volumen über dem Kolben ist mit Öl gefüllt, dessen Volumen durch ein Ventil reguliert wird. Das Verschieben des Sektors bewirkt eine Änderung der Position des oberen Totpunkts des Kolbens, wodurch das Volumen der Brennkammer verändert wird. Dementsprechend ändert sich das Verdichtungsverhältnis im Bereich von 7:1 bis 20:1.
Der MCE-5-Motor hat alle Chancen, in naher Zukunft in Serie zu gehen.
Er ging noch weiter in seinem Studium Lotus-Autos Einführung eines Push-Pull Omnivore-Motor(wörtlich - ein Allesfresser). Wie bereits erwähnt, kann der Motor mit jeder Art von flüssigem Kraftstoff betrieben werden - Benzin, Diesel, Ethanol, Alkohol usw.
Im oberen Teil der Brennkammer des Motors befindet sich eine Unterlegscheibe, die sich durch einen Exzentermechanismus bewegt und das Volumen der Brennkammer verändert. Dieses Design erreicht ein Rekord-Kompressionsverhältnis von 40:1. Im Omnivore-Motoreinstellmechanismus werden keine Tellerventile verwendet.
Die Weiterentwicklung des Systems wird durch die geringe Kraftstoffeffizienz und Umweltfreundlichkeit von Zweitaktmotoren sowie deren begrenzten Einsatz in Pkw behindert.
VC-T-Motor. Bild: Nissan
Der japanische Autohersteller Nissan Motor hat einen neuen Typ von Benzin-Verbrennungsmotor vorgestellt, der moderne Dieselmotoren in mancher Hinsicht übertrifft.
Der neue Variable Compression-Turbo (VC-T) Motor ist in der Lage Verdichtungsverhältnis ändern gasförmiges brennbares Gemisch, dh den Hub der Kolben in den Zylindern der Brennkraftmaschine zu verändern. Dieser Parameter ist normalerweise fest. Anscheinend wird der VC-T der weltweit erste ICE mit variablem Verdichtungsverhältnis sein.
Verdichtungsverhältnis ist das Verhältnis des Volumens des Überkolbenraums des Zylinders einer Brennkraftmaschine an der Position des Kolbens im unteren Totpunkt (Gesamtzylindervolumen) zum Volumen des Überkolbenraums des Zylinders an der Position des Kolbens am oberen Totpunkt, also auf das Volumen des Brennraums.
Eine Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses erhöht im Allgemeinen seine Leistung und erhöht die Effizienz des Motors, dh es hilft, den Kraftstoffverbrauch zu senken.
Herkömmliche Ottomotoren haben typischerweise Verdichtungsverhältnisse zwischen 8:1 und 10:1, während sie bei Sport- und Rennwagen bis zu 12:1 oder mehr betragen können. Mit steigendem Verdichtungsverhältnis benötigt der Motor Kraftstoff mit einer höheren Oktanzahl.
VC-T-Motor. Bild: Nissan
Die Abbildung zeigt den Unterschied der Kolbensteigung bei unterschiedlichen Verdichtungsverhältnissen: 14:1 (links) und 8:1 (rechts). Insbesondere wird der Mechanismus zum Ändern des Verdichtungsverhältnisses von 14:1 auf 8:1 demonstriert. Es geschieht auf diese Weise.
- Wenn das Verdichtungsverhältnis geändert werden muss, wird das Modul aktiviert Harmonischer Antrieb und verschiebt den Betätigungshebel.
- Der Betätigungshebel dreht die Antriebswelle ( Steuerwelle auf dem Diagramm).
- Wenn sich die Antriebswelle dreht, ändert sie den Winkel der Mehrlenkeraufhängung ( Mehrfachverbindung auf dem Diagramm)
- Die Mehrlenkeraufhängung bestimmt die Höhe, die jeder Kolben in seinem Zylinder anheben kann. Somit wird das Kompressionsverhältnis geändert. Der untere Totpunkt des Kolbens scheint gleich zu bleiben.
Die Änderung des Verdichtungsverhältnisses bei einem Verbrennungsmotor kann gewissermaßen mit der Änderung des Anstellwinkels bei Verstellpropellern verglichen werden – ein Konzept, das bei Propellern und Propellern seit vielen Jahrzehnten angewendet wird. Die variable Steigung des Propellers ermöglicht es Ihnen, die Antriebseffizienz unabhängig von der Bewegungsgeschwindigkeit des Trägers im Strom nahezu optimal zu halten.
Die Technologie zur Änderung des Verdichtungsverhältnisses des Verbrennungsmotors ermöglicht es, die Motorleistung beizubehalten und gleichzeitig strenge Standards für die Motoreffizienz zu erfüllen. Dies ist wahrscheinlich der realistischste Weg, um diese Standards zu erfüllen. „Jeder arbeitet jetzt an variablen Verdichtungsverhältnissen und anderen Technologien, um die Effizienz von Benzinmotoren dramatisch zu verbessern", sagt James Chao, Asia Pacific Managing Director und IHS Consultant. „Seit mindestens zwanzig Jahren oder so.“ ... Erwähnenswert ist, dass Saab im Jahr 2000 einen Prototyp eines solchen Saab Motors mit variabler Kompression (SVC) für den Saab 9-5 zeigte, für den es auf Fachausstellungen mehrere Auszeichnungen erhielt. Dann wurde das schwedische Unternehmen von General Motors gekauft und stellte die Arbeit am Prototyp ein.
Saab Motor mit variabler Kompression (SVC). Foto: Reedhawk
Der VC-T-Motor soll 2017 mit dem Infiniti QX50 auf den Markt kommen. Die offizielle Präsentation ist für den 29. September auf dem Pariser Autosalon geplant. Dieser 2,0-Liter-Vierzylinder hat ungefähr die gleiche Leistung und das gleiche Drehmoment wie der 3,5-Liter-V6, der ersetzt, aber 27 % mehr Kraftstoffverbrauch liefert.
Nissan-Ingenieure sagen auch, dass der VC-T billiger sein wird als die modernen Turbodieselmotoren von heute und die aktuellen Vorschriften zu Stickoxid- und anderen Abgasemissionen vollständig erfüllen - solche Vorschriften gelten in der Europäischen Union und einigen anderen Ländern.
Nach Infiniti ist geplant, weitere Autos von Nissan und eventuell Partnerfirma Renault mit neuen Motoren auszustatten.
VC-T-Motor. Bild: Nissan
Es ist davon auszugehen, dass der komplizierte Aufbau des Verbrennungsmotors zunächst nicht zuverlässig ist. Es ist sinnvoll, mit dem Kauf eines Autos mit VC-T-Motor einige Jahre zu warten, es sei denn, Sie möchten an der Erprobung einer experimentellen Technologie teilnehmen.
Seit mehr als einem Jahrzehnt basiert die chinesische Marke auf TV- und Musikdiensten, aber sie dringt jetzt schnell in den Markt für Smartphones und andere Unterhaltungselektronik vor. Nach vorläufigen Daten werden LeEco-Mobilgeräte in China und anderen Ländern gut verkauft. Vielleicht wird das Debüt des Unternehmens im Automobilgeschäft genauso erfolgreich? Letzte Woche berichtete die South China Morning Post, dass LeEco ein Werk für Elektrofahrzeuge bauen wird. Die erwartete Kapazität beträgt 400.000 Autos pro Jahr.
Nach vorläufigen Angaben will LeEco rund 1,8 Milliarden US-Dollar in einen neuen Produktionsstandort in der Provinz Zhejiang investieren. Anschließend soll die Anlage Teil des Technologieparks Eco Experience Park werden. Bisher heißt es, dass der Bau der Fabrik 2018 beendet wird.
Zuvor war LeEco auf der Suche nach Partnern auf dem chinesischen Markt, die eigene Produktionsstätten zur Verfügung stellen konnten. Das Unternehmen befand sich beispielsweise in Gesprächen mit BAIC und dem GAC. Aber es gab nicht genug lukrative Angebote, so dass die Geschäftsführung beschloss, ein eigenes Werk zu bauen. Sie wird nach vorläufigen Angaben nicht nur Elektroautos montieren, sondern auch die wichtigsten Komponenten wie Elektromotoren und Traktionsbatterien produzieren. LeEco besitzt derzeit 833 Patente im Bereich Elektrofahrzeuge.
Vielleicht wird LeEco in Zukunft Elektroautos in den USA produzieren: In Nevada läuft derzeit der Bau eines Werks für Faraday Future, einen strategischen Partner von LeEco.
Auch letzte Woche wurde über einige Pläne bekannt Ford... Amerikaner sind bereits im Geschäft mit Hybrid- und Elektroautos: Ford verkauft die Modelle C-Max Hybrid, C-Max Energi, Focus Electric, Fusion Hybrid und Fusion Energi. Zukünftig will der Hersteller jedoch eine besondere Reihe innovativer Modelle hervorheben. Sie wird wahrscheinlich den Namen bekommen ModellE.
Das amerikanische Unternehmen hat das Model E bereits 2013 zum Patent angemeldet. Es produziert seit vielen Jahren Ford E-Serie Vans, aber der neue Name hat wahrscheinlich nichts damit zu tun. Gleichzeitig beklagte Tesla Motors-Chef Elon Musk 2014, dass er das Modell E-Auto nicht herausbringen könne: „Wir wollten das neue Modell E nennen, aber dann verbot uns Ford vor Gericht, dies zu tun. sagen, dass er selbst diesen Namen verwenden wird. Ich dachte, es wäre verrückt: Ford versucht, SEX zu töten ( Tesla hätte drei Modelle - Model S, Model E und Model X. - ca. Hrsg.)! Also mussten wir uns einen anderen Namen ausdenken. Das neue Modell wird Model 3 heißen. "
Die Marke Model E wird von Fords gesamtem Angebot an Elektro- und Hybridmodellen verwendet. Genaue Informationen dazu hat der Hersteller noch nicht bekannt gegeben, aber es ist bereits bekannt, dass zumindest einige davon in mehreren Versionen gleichzeitig angeboten werden: ein Hybrid, ein Hybrid mit externer Lademöglichkeit und ein Elektroauto. Ein ähnlicher Ansatz wird beim neuen Hyundai IONIQ-Modell verwendet.
Bereits im Bau ist ein neues Werk für die Baureihe Ford Model E. Es wird die erste komplett neue Produktionsstätte des Unternehmens in Nordamerika seit 20 Jahren sein. Die Gesamtinvestition in die Fabrik soll 1,6 Milliarden Dollar betragen, was selbst nach den Maßstäben der amerikanischen Automobilindustrie ein enormer Betrag ist. Bemerkenswert ist, dass das Werk in Mexiko und überhaupt nicht in den USA stehen wird.
Der Bau der neuen Fabrik soll 2018 abgeschlossen sein, 2019 sollen die ersten Serienhybrid- und Elektroautos vom Band laufen. Im vergangenen Jahr kündigte Ford an, bis 2020 rund 4,5 Milliarden US-Dollar in Elektrofahrzeuge zu investieren. Mit diesem Geld sollen 13 neue Modelle entwickelt und auf den Markt gebracht werden. Sie sollen mit Tesla, Chevrolet Bolt und Nissan Leaf konkurrieren. Gleichzeitig sollen vollelektrische Versionen eine Reichweite im Bereich von 320 Kilometern erreichen. Höchstwahrscheinlich werden die meisten innovativen Modelle Schrägheck und kompakte Frequenzweichen sein.
In Norwegen will man ab 2025 den Verkauf von Benzin- und Dieselautos komplett verbieten. Wir haben vor einigen Monaten über eine ähnliche Initiative gesprochen. Dann berichtete die norwegische Zeitung Dagens Næringsliv, dass sich vier wichtige Parteien in Norwegen darauf geeinigt haben, ab 2025 den Verkauf von Neuwagen mit Kraftstoffverbrauch zu verbieten. Nun hat ein Vertreter des Verkehrsministeriums des Landes diese Informationen jedoch offiziell dementiert.
Im Großen und Ganzen sieht eine solche Initiative durchaus logisch aus. Erstens werden in dem nordeuropäischen Land längst hohe Zölle auf Modelle mit Verbrennungsmotor erhoben. Dank dessen stieg der Absatz von Elektroautos und Hybriden im Jahr 2015 auf einmal um 71 %. Zweitens hat das Land keine eigene Maschinenproduktion, die mit allen Mitteln unterstützt werden muss. Der Fairness halber stellen wir fest, dass Norwegen bei der Ölförderung in Europa führend ist, so dass die Förderung von Elektrofahrzeugen den Interessen des Landes zuwiderlaufen kann.
Das Verkehrsministerium bestätigte die Informationen, dass der Nationale Verkehrsentwicklungsplan Norwegens bestimmte Schritte zur Verringerung der Menge der Schadstoffemissionen in die Atmosphäre vorsieht, jedoch keine Vorschläge enthält, alle Arten von Verbrennungsmotoren ab 2025 vollständig zu verbieten . Gleichzeitig sagte der offizielle Vertreter des Ministeriums, dass "die Regierung umweltfreundlichere Verkehrsmittel fördern will, aber eine Karotte statt einer Peitsche verwendet". Dies hat er autonews.com gemeldet.
Seltsamerweise gaben viele russische Medien vergangene Woche schnell bekannt, dass Norwegen plant, den Verkauf neuer Personenkraftwagen mit Verbrennungsmotor ab 2025 vollständig zu verbieten. So teilten sie veraltete inoffizielle Informationen oder missverstanden die neue Botschaft des europäischen Verkehrsministeriums.
⇡ Kraftfahrzeugtechnik
Der Verbrennungsmotor war ursprünglich die komplexeste Einheit in einem Auto. Mehr als hundert Jahre sind seit dem Erscheinen der ersten Autos vergangen, aber daran hat sich nichts geändert (wenn wir Elektroautos nicht berücksichtigen). Gleichzeitig streiten sich führende Hersteller beim technischen Fortschritt. Heute hat jedes Unternehmen mit Selbstachtung Turbomotoren mit Direkteinspritzung und variabler Ventilsteuerung sowohl am Einlass als auch am Auslass (bei Ottomotoren). Mehr High-Tech-Lösungen sind seltener, kommen aber immer noch vor. So erhielt beispielsweise der Audi SQ7 TDI Crossover kürzlich den weltweit ersten Elektro-Turbomotor und BMW stellte einen Dieselmotor mit vier Turboladern vor. Unter den exotischsten Serienlösungen sticht das von Koenigsegg entwickelte FreeValve-System hervor: Die Motoren des schwedischen Unternehmens haben überhaupt keine Nockenwellen. Es ist leicht zu erkennen, dass Ingenieure europäischer Firmen generell gerne experimentieren. Doch jetzt gibt es eine interessante Neuigkeit aus Japan: Ingenieure Unendlich stellte den ersten Motor mit variablem Verdichtungsverhältnis vor.
Viele Leute verwechseln oft die Begriffe Verdichtungsverhältnis und Verdichtung, und dies wird oft von Leuten gemacht, die mit der Beschäftigung von Autos und deren Wartung oder Reparatur zu tun haben. Daher erklären wir Ihnen zunächst kurz, was das Kompressionsverhältnis ist und wie es sich von der Kompression unterscheidet.
Kompressionsverhältnis (SZH) - das Verhältnis des Volumens des Zylinders über dem Kolben in der unteren Position (unterer Totpunkt) zum Raumvolumen über dem Kolben in seiner oberen Position (oberer Totpunkt). Wir sprechen also von einem dimensionslosen Parameter, der nur von geometrischen Daten abhängt. Grob gesagt ist es das Verhältnis von Zylindervolumen zu Brennraumvolumen. Für jedes Auto ist dies ein streng fester Wert, der sich im Laufe der Zeit nicht ändert. Sie kann heute nur noch durch den Einbau anderer Kolben oder Zylinderköpfe beeinflusst werden. Kompression wird in diesem Fall als maximaler Druck im Zylinder bezeichnet, der bei ausgeschalteter Zündung gemessen wird. Mit anderen Worten, es ist ein Indikator für den Grad der Dichtheit der Brennkammer.
So ist es den Infiniti-Ingenieuren gelungen, einen VC-T-Motor (Variable Compression-Turbocharged) zu entwickeln, der das Verdichtungsverhältnis ändern kann. Natürlich ist es bei allem Wunsch unterwegs unmöglich, die Kolben und andere Strukturelemente zu ändern, daher verfolgte das japanische Unternehmen einen grundlegend anderen Ansatz, dank dem der Verbrennungsmotor das Verdichtungsverhältnis von 8 variieren kann: 1 bis 14: 1.
Die meisten modernen Motoren haben ein Verdichtungsverhältnis von etwa 10:1. Eine der Ausnahmen sind Mazda Skyactiv-G-Benzinmotoren, bei denen dieser Parameter auf 14:1 erhöht wird. Theoretisch ist der Wirkungsgrad mit einem gegebenen Motor umso höher, je höher der SD ist. Diese Medaille hat jedoch auch eine Kehrseite: Hoher SG kann unter hoher Last eine Detonation hervorrufen – eine unkontrollierte Explosion des Kraftstoff-Luft-Gemischs. Dieser Vorgang kann zu erheblichen Schäden an Teilen der Brennkraftmaschine führen.
Hersteller haben lange davon geträumt, einen Motor zu entwickeln, der bei niedrigen Drehzahlen und Lasten ein hohes Verdichtungsverhältnis und bei hohen Lasten ein niedriges Verdichtungsverhältnis aufweist. Dies würde den Wirkungsgrad des Motors verbessern, was sich positiv auf Leistung, Kraftstoffverbrauch und Schadstoffausstoß auswirkt, gleichzeitig aber die Gefahr einer Detonation vermeidet. Aus den oben genannten Gründen kann bei einem Verbrennungsmotor mit herkömmlichem Layout eine solche Idee nicht umgesetzt werden. Daher mussten die Infiniti-Ingenieure das Design erheblich komplizieren.
Das VC-T-Schema zeigt das allgemeine Funktionsprinzip des innovativen Mechanismus. Dabei wird das Pleuel nicht wie bei herkömmlichen Verbrennungsmotoren direkt an der Kurbelwelle befestigt, sondern an einem speziellen Kipphebel (Multi-Link). Andererseits geht ein zusätzlicher Hebel ab, der über die Steuerwelle und den Aktuatorarm mit dem Harmonic Drive-Modul verbunden ist. Abhängig von der Position des letzten Elements ändert sich die Position des Kipphebels, was wiederum die obere Position des Kolbens festlegt.
Der VC-T kann das Kompressionsverhältnis im laufenden Betrieb ändern. Die erforderlichen Parameter hängen von der Beladung, der Geschwindigkeit und natürlich auch der Kraftstoffqualität ab: Der Computer berücksichtigt alle diese Daten, um die optimale Position aller Elemente einzustellen. Derzeit haben die Entwickler noch längst nicht alle Parameter des neuen Motors veröffentlicht: Bekannt ist nur, dass es sich um einen Vierzylinder mit zwei Litern Volumen handeln wird. Schon der Name Variable Compression-Turbocharged lässt vermuten, dass er mit einem Turbolader ausgestattet wird. Wahrscheinlich haben sich die Ingenieure deshalb generell für einen ungewöhnlichen Verbrennungsmotor entschieden: Bei hohem Ladedruck steigt die Detonationsgefahr deutlich an. Hier ist die Möglichkeit, das Kompressionsverhältnis zu reduzieren, praktisch. Mit anderen Worten, ein so komplexes Design wäre für einen atmosphärischen Motor nicht erforderlich. Laut Infiniti wird der neue Motor den 3,5-Liter-V6-Saugmotor ersetzen.
Die Weltpremiere des neuen Motors findet am 29. September auf dem Internationalen Automobilsalon in Paris statt. Der neue VC-T-Motor wird voraussichtlich 2017 den Infiniti QX50-Crossover der nächsten Generation erhalten. Wahrscheinlich wird die vielversprechende Einheit etwas später für Nissan-Autos verfügbar sein. Es ist möglich, dass es im Laufe der Zeit für Mercedes-Benz Pkw angeboten wird (heute ist die gegenteilige Situation zu beobachten: Für einige Infiniti-Modelle wird ein Zweiliter-Mercedes-Benz-Turbomotor angeboten).
Offenbar könnte der VC-T-Motor in Abwesenheit mit dem Durchbruch des Jahres ausgezeichnet werden. Auch wenn dieses Projekt komplett scheitert und sich die Entwicklungskosten nicht lohnen, ist ein revolutionärer Wandel bei den Verbrennungsmotoren im Jahr 2016 nicht mehr vorgesehen. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die Ingenieure von Infiniti / Nissan mit ihrem Streben nach variablen Verdichtungsverhältnissen nicht allein sind. Zum Beispiel sprachen sie im Jahr 2000 viel über SVC - Saab Variable Compression Engine. Gleichzeitig kam darin ein ganz anderes Prinzip zum Einsatz: Der Blockkopf konnte sich auf und ab bewegen, was für eine Veränderung des Brennraumvolumens sorgte. Es ging bereits um das bevorstehende Erscheinen von Autos mit SVC zum Verkauf, aber der amerikanische Konzern General Motors beschloss nach dem vollständigen Aufkauf von Saab im Jahr 2000, das Projekt einzustellen. Aber der von Peugeot entwickelte MCE-5-Motor ähnelt in vielerlei Hinsicht dem VC-T. Es wurde 2009 eingeführt, aber noch immer spricht niemand über den Einsatz des MCE-5 bei Serienfahrzeugen.
Etwas höher haben wir die Firma schon erwähnt Königsegg da sie an der Entwicklung revolutionärer Motoren ohne Nockenwellen beteiligt war. In der vergangenen Woche gab es weitere Neuigkeiten zu den fortschrittlichen Technologien des schwedischen Herstellers. Sie betreffen jetzt den Katalysator. Zur Erinnerung: Diese Komponente soll die Schadstoffmenge im Autoabgas reduzieren. Heute sind solche Geräte in allen neuen Pkw installiert, und superstarke Sportwagen sind keine Ausnahme. Wer jedem zusätzlichen PS hinterher jagt, ist darüber nicht so glücklich: Katalysatoren behindern den freien Gastransport aus dem Brennraum in die Atmosphäre. Dadurch wird die Motorleistung geringfügig reduziert. Die Ingenieure von Koenigsegg wollten sich diesen Zustand nicht gefallen lassen und erfanden ihr eigenes einzigartiges System.
Statt wie bei herkömmlichen Autos einfach einen Katalysator nach dem Turbolader zu verbauen, platzierten die Entwickler einen kleinen „Vor“-Katalysator auf dem Wastegate (Wastegate) der Turbine. Beim ersten Mal nach dem Anlassen des Motors wird der Dämpfer aktiviert, der den Durchgang der Abgase durch den Turbolader blockiert: Sie gehen durch das gleiche Wastegate und einen kleinen "Vor"-Katalysator. Gleichzeitig ist am Ausgang der Turbine ein Hauptumrichter vorgesehen. Da es erst zu arbeiten beginnt, nachdem das gesamte System bereits gut aufgewärmt ist (Katalysatoren werden erst bei Erreichen der Betriebstemperatur wirksam), ist es ihnen gelungen, es deutlich kürzer zu machen. Dadurch wurden Verluste durch verstopfte Luftwege deutlich reduziert.
Laut den Ingenieuren von Koenigsegg ermöglicht das patentierte Schema mit zwei Katalysatoren, etwa 300 PS hinzuzufügen (oder besser nicht zu verlieren). So können die Besitzer des Koenigsegg Agera Coupés ohne Gewissensbisse sagen, dass allein der Neutralisator in ihrem Auto mehr Leistung bringt, als der Motor in den meisten modernen Pkw entwickelt.
Kommen wir nun zu einem anderen Thema, das jede Woche relevant ist – Neuigkeiten aus der Entwicklung intelligenter Maschinen. Zuvor haben viele Prominente aus der Automobilbranche, darunter der Chef von Tesla Motors Elon Musk, immer wieder gesagt, dass die Schaffung von Autos mit vollwertigen Autopiloten nicht nur die Lebensweise vieler Menschen auf den Kopf stellen, sondern auch deutlich werden wird Auswirkungen auf die Automobilindustrie sowie verwandte Geschäfte. So wird beispielsweise eine deutlich steigende Nachfrage nach Carsharing-Diensten erwartet: In den Industrieländern nimmt dieses Angebot gerade erst Fahrt auf, wird aber erst das Zeitalter der selbstfahrenden Autos wirklich treffen. Mehrere Hersteller haben bereits damit begonnen, sich darauf vorzubereiten. Zum Beispiel Vertreter der letzten Woche FordMotorGesellschaft kündigte den Beginn der Auslieferung von selbstfahrenden Massenautos für das Geschäft im Jahr 2021 an.
„Das nächste Jahrzehnt wird von autonomen Fahrzeugen geprägt sein, und wir sehen, dass solche Fahrzeuge einen erheblichen Einfluss auf die Gesellschaft haben, genau wie Ford vor 100 Jahren das Fließband eingeführt hat“, sagte Mark Fields, CEO des Automobilkonzerns. „Wir arbeiten hart daran, ein autonomes Fahrzeug auf die Straße zu bringen, das die Sicherheit sowie die sozialen und ökologischen Herausforderungen von Millionen von Menschen verbessern kann, nicht nur derer, die sich Luxusautos leisten können.“
Hinter den prätentiösen Worten stehen ganz konkrete Taten. Ford hat die Größe seines Labors im Silicon Valley verdoppelt. Jetzt hat die Gesamtfläche der Gebäude des Herstellers 16.000 Quadratmeter erreicht und das Personal hat 260 Mitarbeiter. Zudem kündigte der amerikanische Autoriese vergangene Woche eine gemeinsame Investition mit dem chinesischen Informationskonzern Baidu an: Für ein Paar werden sie 150 Millionen Dollar in die Entwicklung von Hard- und Software zur Erstellung von Autopiloten investieren. Ein Teil der Mittel ging an Velodyne, die Lidars herstellt.
Laut Vertretern von Velodyne wird die Investition verwendet, um die Entwicklung und Einführung der nächsten Generation von Sensoren zu beschleunigen. Sie sollen effizienter, aber gleichzeitig kostengünstiger werden. Darüber hinaus erwarb Ford das israelische Startup SAIPS. Das Unternehmen entwickelt algorithmische Lösungen und Technologien für Mustererkennung und maschinelles Lernen. SAIPS wurde 2013 gegründet, aber trotz seines bescheidenen Alters werden seine Dienste bereits von HP, Israel Aerospace Industries und Wix genutzt.
Wenn sich die Idee der Ford-Führung rechtfertigt, dann wird das Unternehmen bis 2021 ein Auto im Arsenal haben, das komplett auf einen Menschen verzichten kann. Gleichzeitig will das "blaue Oval" auf den Corporate-Sektor setzen: Ford hofft zunächst, auf Carsharing spezialisierte Unternehmen sowie mit dem Taxidienst verbundene Marken wie Uber und Lyft zu interessieren.
Auch die Zukunft smarter Maschinen wurde diskutiert in TeslaMotoren... Aber es waren nicht die Vertreter des Unternehmens, die darüber sprachen, sondern die Mitarbeiter der Zeitschrift electrek.co. Die Arbeiten am Autopilot 2.0-System laufen demnach bereits auf Hochtouren.
Wie wir wissen, führte Tesla im September 2014 erstmals Hardware wie eine nach vorne gerichtete Kamera und ein Radar in seine Elektroautos ein, sowie einen Ultraschallsensor, der 360 Grad umkreist. Ein Jahr später, im Oktober 2015, veröffentlichte der Hersteller ein Update namens Autopilot-Update (Software-Version 7.0), das es ermöglichte, einen elektronischen Assistenten zu aktivieren, der die Kontrolle auf der Strecke übernehmen oder das Auto im Automatikmodus einparken konnte. Danach aktualisierte das Unternehmen die Software mehrmals, die Hardware blieb jedoch gleich. Natürlich hat jedes Gerät seine eigenen Grenzen, daher lassen sich nicht alle Probleme mit ein paar neuen Codezeilen lösen.
Nun denkt das Unternehmen über die Einführung des Autopilot 2.0-Systems nach. Es wird massive Änderungen an der Sensorkonfiguration mit sich bringen. Es wird erwartet, dass die neue Ausrüstung das Erreichen des dritten Grades der Steuerungsautomatisierung ermöglicht, was bedeutet, dass das Auto nicht mehr wie in der aktuellen Version von Tesla Autopilot vom Fahrer ständig kontrolliert werden muss, aber unter bestimmten Bedingungen wird der Computer immer noch fragen um Hilfe von einer Person. Gleichzeitig räumen die Entwickler ein, dass das System in Zukunft durch Software-Updates auf die begehrte vierte Automatisierungsstufe gebracht werden kann, in der Autos problemlos auf allen Straßen fahren können (nur die fünfte Stufe wird vorne bleiben, wenn man steuert wie Lenkrad und Pedale verschwinden ganz aus der Kabine).
Unbekannte Quellen, die das Autopilot-Programm genau kennen, berichteten den Reportern von electrek.co über einige Details des neuen Systems. Es wird erwartet, dass die nächste Generation das bisherige Frontradar beibehalten wird, aber zusätzlich zwei weitere davon erhalten wird. Sie werden höchstwahrscheinlich entlang der Kanten der vorderen Stoßstange installiert. Darüber hinaus wird der Komplex mit einer Dreifach-Frontkamera aufgefüllt. Nach inoffiziellen Angaben wurde die neue Karosserie für sie seit letzter Woche in Serien-Elektroautos des Typs S eingebaut.
Offenbar wird das Unternehmen von Elon Musk auch in Autopilot 2.0 auf Lidars verzichten. Und obwohl ein solcher Prototyp auf Basis des Model S in der Nähe des Hauptsitzes von Tesla Motors gesichtet wurde, könnte es sich um ein Experiment handeln, das nichts mit der Entwicklung des Autopilot-Systems der nächsten Generation zu tun hat.
Vielleicht basiert die neue Triple-Frontkamera auf Mobileyes Front-facing Trifocal Constellation. Es verwendet den Hauptsensor mit einem Blickwinkel von 50 Grad sowie zwei zusätzliche mit einem Sichtfeld von 25 und 150 Grad. Letzteres ermöglicht eine bessere Erkennung von Fußgängern und Radfahrern.
Als Rechenzentrum benötigt Autopilot 2.0 eine produktive Plattform. Vielleicht wird es das NVIDIA Drive PX 2-Modul sein. Es wurde erstmals im Januar auf der CES 2016 vorgestellt, die Auslieferung soll jedoch erst im Herbst beginnen.
Höchstwahrscheinlich wird das Autopilot 2.0-System demnächst vorgestellt. Anonyme Quellen innerhalb des Unternehmens berichten, dass für das Model S bereits aktualisierte Kabelbäume auf dem Förderband geliefert werden, darunter Anschlüsse für eine Dreifachkamera und andere neue Ausrüstung. Dies deutet darauf hin, dass sich der Hersteller mit aller Kraft darauf vorbereitet, mit der Auslieferung einer neuen Version des Hilfssystems zu beginnen. Darüber hinaus wird Elon Musk angesichts des jüngsten tödlichen Unfalls mit Tesla Autopilot versuchen, die Entwicklung des nächsten großen Updates so weit wie möglich zu beschleunigen, um alle darüber zu informieren, dass die Fehler früherer Versionen behoben wurden.
Seit mehr als einem Jahrhundert hat sich der Verbrennungsmotor (ICE) so stark verändert, dass nur das Funktionsprinzip vom Vorfahren geblieben ist. Fast alle Modernisierungsstufen waren darauf ausgerichtet, die Effizienz des Motors zu steigern. Der Effizienzindikator kann als universell bezeichnet werden. Darin verbergen sich viele Eigenschaften - Kraftstoffverbrauch, Leistung, Drehmoment, Abgaszusammensetzung usw. Der weit verbreitete Einsatz neuer technischer Ideen - Einspritzung, elektronische Zündung und Motorsteuerung, 4, 5 und sogar 6 Ventile pro Zylinder - haben einen positiven Beitrag zur Effizienzsteigerung von Motoren geleistet.
Doch bis zum Abschluss der ICE-Modernisierung ist es, wie der Genfer Autosalon zeigte, noch ein weiter Weg. Auf dieser beliebten internationalen Automesse präsentierte SAAB das Ergebnis von 15 Jahren Arbeit - den Prototyp eines neuen Motors mit variablem Verdichtungsverhältnis - SAAB Variable Compression (SVC), der in der Welt der Motoren zu einer Sensation geworden ist.
Die SVC-Technologie und eine Reihe anderer fortschrittlicher und nicht traditioneller technischer Lösungen aus Sicht der bestehenden Konzepte von Verbrennungsmotoren ermöglichten es, der Neuheit fantastische Eigenschaften zu verleihen. So entwickelt der für gewöhnliche Serienfahrzeuge geschaffene Fünfzylinder mit nur 1,6 Litern Volumen eine unglaubliche Leistung von 225 PS. und einem Drehmoment von 305 Nm. Andere Eigenschaften, die heute besonders wichtig sind, erwiesen sich als hervorragend: Der Kraftstoffverbrauch bei mittlerer Last wurde um bis zu 30 % gesenkt, der CO2-Ausstoß um den gleichen Betrag. Was CO, CH und NOx usw. angeht, so erfüllen sie nach Angaben der Ersteller alle bestehenden und für die nahe Zukunft geplanten Toxizitätsnormen. Darüber hinaus kann der SVC-Motor dank des variablen Verdichtungsverhältnisses mit einer Vielzahl von Benzinsorten - von A-76 bis A-98 - praktisch ohne Verschleiß oder Klopfen betrieben werden.
Zweifellos liegt ein wesentlicher Vorteil solcher Eigenschaften in der SVC-Technologie, d.h. in der Fähigkeit, das Kompressionsverhältnis zu ändern. Bevor wir uns jedoch mit der Struktur des Mechanismus vertraut machen, der es ermöglichte, diesen Wert zu ändern, erinnern wir uns an einige Wahrheiten aus der Theorie der Konstruktion von Verbrennungsmotoren.
Kompressionsrate
Das Verdichtungsverhältnis ist das Verhältnis der Summe aus Zylinder- und Brennraumvolumen zum Brennraumvolumen. Mit einer Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses im Brennraum steigen Druck und Temperatur, was günstigere Bedingungen für die Zündung und Verbrennung des brennbaren Gemisches schafft und die Energieeffizienz des Kraftstoffs, d.h. Effizienz. Je höher das Verdichtungsverhältnis, desto höher der Wirkungsgrad.
Es gibt keine Probleme bei der Entwicklung von Benzinmotoren mit einem hohen Verdichtungsverhältnis und gab es nie. Und sie tun sie aus folgendem Grund nicht. Während des Verdichtungstaktes solcher Motoren steigt der Druck in den Zylindern auf sehr hohe Werte. Dies bewirkt natürlich eine Temperaturerhöhung im Brennraum und schafft günstige Bedingungen für das Auftreten einer Detonation. Und Detonation ist bekanntlich (siehe Seite 26) ein gefährliches Phänomen. Bei allen bis dahin gebauten Motoren war das Verdichtungsverhältnis konstant und wurde in Abhängigkeit von Druck und Temperatur im Brennraum bei maximaler Last bei maximalem Kraftstoff- und Luftverbrauch ermittelt. Der Motor arbeitet in diesem Modus nicht immer, man könnte sogar sagen sehr selten. Auf der Autobahn oder in der Stadt, wenn die Geschwindigkeit nahezu konstant ist, läuft der Motor bei geringer bis mittlerer Last. In einer solchen Situation wäre es für eine effizientere Nutzung der Kraftstoffenergie wünschenswert, ein höheres Verdichtungsverhältnis zu haben. Dieses Problem wurde von SAAB-Ingenieuren gelöst - den Schöpfern der SVC-Technologie.
SVC-Technologie
Zunächst ist anzumerken, dass es beim neuen Motor anstelle des traditionellen Kopfes von Block und Zylinderlaufbuchsen, die direkt in den Block gegossen oder eingepresst wurden, einen Mono-Kopf gibt, der Blockkopf und Zylinder vereint Liner. Um das Verdichtungsverhältnis bzw. das Volumen der Brennkammer zu verändern, wird der Monokopf beweglich ausgeführt. Es sitzt zum einen auf einer als Abstützung wirkenden Welle, zum anderen wird es von einem separaten Kurbeltrieb getragen und in Bewegung gesetzt. Der Radius der Kurbel sorgt für eine Verschiebung des Kopfes relativ zur vertikalen Achse um 40. Dies reicht völlig aus, um das Volumen der Kammer zu ändern, um ein Verdichtungsverhältnis von 8:1 bis 14:1 zu erhalten.
Das erforderliche Verdichtungsverhältnis bestimmt das elektronische Motormanagementsystem SAAB Trionic, das Last, Drehzahl, Kraftstoffqualität überwacht und darauf basierend den hydraulischen Kurbeltrieb steuert. Bei maximaler Last wird das Verdichtungsverhältnis also auf 8: 1 und bei minimalem - 14: 1 eingestellt. Die Kombination der Zylinderlaufbuchsen mit ihrem Kopf ermöglichte es den SAAB-Ingenieuren unter anderem, den Kühlmantelkanälen eine perfektere Form zu geben, was die Effizienz des Prozesses der Wärmeabfuhr von den Wänden des Brennraums und der Zylinderlaufbuchsen erhöhte.
Die Beweglichkeit der Zylinderlaufbuchsen und deren Köpfe erforderte Änderungen in der Konstruktion des Motorblocks. Die Fugenebene zwischen Block und Kopf ist um 20 cm abgesenkt, die Dichtheit der Fuge wird durch eine Gummi-Welldichtung gewährleistet, die von oben durch ein Metallgehäuse vor Beschädigungen geschützt ist.
Klein aber fein
Für viele mag es unverständlich werden, wie mehr als zweihundert "Pferde" in einen Motor mit so geringem Volumen "geladen" wurden - schließlich kann eine solche Leistung seine Ressource beeinträchtigen. Bei der Erstellung der SVC-Engine wurden die Ingenieure von ganz anderen Aufgaben geleitet. Es ist die Aufgabe von Technologen, die Motorressource auf die erforderlichen Standards zu bringen. Das kleine Volumen des Motors entspricht vollständig der Theorie der Verbrennungsmotoren. Die günstigste Betriebsart des Motors im Hinblick auf die Effizienzsteigerung ist nach seinen Gesetzen bei hoher Last (bei hohen Drehzahlen), wenn die Drosselklappe vollständig geöffnet ist. In diesem Fall nutzt er die Energie des Kraftstoffs optimal. Und da Motoren mit kleinerem Hubraum hauptsächlich bei maximaler Belastung arbeiten, ist ihr Wirkungsgrad höher.
Das Geheimnis der Effizienzüberlegenheit von Kleinstmotoren liegt im Fehlen sogenannter Pumpverluste. Sie treten bei niedrigen Lasten auf, wenn der Motor mit niedrigen Drehzahlen läuft und die Drosselklappe nur geringfügig geöffnet ist. In diesem Fall wird während des Ansaugtakts in den Zylindern ein großer Unterdruck erzeugt – ein Unterdruck, der der Abwärtsbewegung des Kolbens entgegenwirkt und dementsprechend den Wirkungsgrad verringert. Bei Vollgas gibt es solche Verluste nicht, da Luft fast ungehindert in die Zylinder eintritt.
Um Pumpverluste zu 100 % zu vermeiden, verwendeten die SAAB-Ingenieure beim neuen Motor auch die "Druckbeaufschlagung" der Luft mit hohem Druck - 2,8 atm. Unter Verwendung eines mechanischen Kompressors - Kompressor. Dem Verdichter wurde aus mehreren Gründen der Vorzug gegeben: Erstens ist kein Turbolader in der Lage, einen solchen Ladedruck zu erzeugen; zweitens reagiert der Kompressor auf Laständerungen fast augenblicklich; es gibt keine Verzögerungscharakteristik der Turboaufladung. Das Befüllen der Zylinder mit Frischladung beim SAAB-Motor wurde sowohl mit Hilfe des modernen populären Gasverteilungsmechanismus, bei dem es vier Ventile pro Zylinder gibt, als auch durch den Einsatz eines Ladeluftkühlers (Intercooler) verbessert.
Der Prototyp des SVC-Motors ist laut der deutschen Motorenentwicklungsfirma FEV Motorentechnie in Aachen voll funktionsfähig. Doch trotz der positiven Bewertung soll er einige Zeit später in Serie gehen – nach Fertigstellung und Feinabstimmung auf die Bedürfnisse der Kunden.