Silnik VC-T. Zdjęcie: Nissan
Japoński producent samochodów Nissan Motor zaprezentował nowy typ benzynowego silnika spalinowego, który pod pewnymi względami przewyższa nowoczesne silniki wysokoprężne.
Nowy silnik Variable Compression-Turbo (VC-T) jest zdolny do zmień stopień kompresji gazowa mieszanka palna, czyli do zmiany skoku tłoków w cylindrach silnika spalinowego. Ten parametr jest zwykle ustalony. Najwyraźniej VC-T będzie pierwszym na świecie ICE ze zmiennym stopniem kompresji.
Stopień sprężania to stosunek objętości przestrzeni nadtłokowej cylindra silnika spalinowego w położeniu tłoka w dolnym martwym punkcie (cała objętość cylindra) do objętości przestrzeni nadtłokowej cylinder w położeniu tłoka w górnym martwym punkcie, czyli do objętości komory spalania.
Wzrost stopnia sprężania ogólnie zwiększa jego moc i zwiększa sprawność silnika, czyli przyczynia się do zmniejszenia zużycia paliwa.
Konwencjonalne silniki benzynowe zazwyczaj mają stopień sprężania od 8:1 do 10:1, podczas gdy w samochodach sportowych i wyścigowych może on wynosić nawet 12:1 lub więcej. Wraz ze wzrostem stopnia sprężania silnik potrzebuje paliwa o wyższej liczbie oktanowej.
Silnik VC-T. Zdjęcie: Nissan
Ilustracja przedstawia różnicę skoku tłoka przy różnych stopniach sprężania: 14:1 (po lewej) i 8:1 (po prawej). W szczególności zademonstrowano mechanizm zmiany stopnia kompresji z 14:1 na 8:1. Tak się dzieje.
- Jeśli konieczna jest zmiana stopnia kompresji, moduł jest aktywowany Napęd harmoniczny i przesuwa dźwignię siłownika.
- Dźwignia uruchamiająca obraca wał napędowy ( Wał sterujący na schemacie).
- Gdy wał napędowy obraca się, zmienia kąt zawieszenia wielowahaczowego ( Multi-link na schemacie)
- Zawieszenie wielowahaczowe określa wysokość, na jaką każdy tłok jest w stanie podnieść się w swoim cylindrze. W ten sposób zmienia się stopień kompresji. Wydaje się, że dolny martwy punkt tłoka pozostaje taki sam.
Zmianę stopnia sprężania w silniku spalinowym można w pewnym sensie porównać do zmiany kąta natarcia w śmigłach o zmiennym skoku – koncepcji stosowanej w śmigłach i śmigłach od wielu dziesięcioleci. Zmienny skok śmigła pozwala na utrzymanie sprawności śmigła bliskiej optymalnej, niezależnie od prędkości nośnika w strumieniu.
Technologia zmiany stopnia sprężania silnika spalinowego umożliwia utrzymanie mocy silnika przy jednoczesnym spełnieniu surowych norm dotyczących sprawności silnika. Jest to prawdopodobnie najbardziej realistyczny sposób na spełnienie tych standardów. „Wszyscy pracują obecnie nad zmiennymi stopniami sprężania i innymi technologiami, aby radykalnie poprawić wydajność silników benzynowych”, mówi James Chao, dyrektor zarządzający Azji i Pacyfiku i konsultant IHS, „Od co najmniej ostatnich dwudziestu lat”. Warto wspomnieć, że w 2000 roku Saab pokazał prototyp takiego silnika Saab Variable Compression (SVC) do Saaba 9-5, za który zdobył szereg nagród na wystawach technicznych. Następnie szwedzka firma została kupiona przez General Motors i przestała pracować nad prototypem.
Silnik Saaba o zmiennej kompresji (SVC). Zdjęcie: Reedhawk
Silnik VC-T ma zostać wprowadzony na rynek w 2017 roku wraz z Infiniti QX50. Oficjalna prezentacja zaplanowana jest na 29 września podczas Salonu Samochodowego w Paryżu. Ten czterocylindrowy silnik o pojemności 2,0 litra będzie miał mniej więcej taką samą moc i moment obrotowy jak 3,5-litrowy silnik V6, który zastąpi, ale zapewni o 27% większą oszczędność paliwa.
Inżynierowie Nissana twierdzą również, że VC-T będzie tańszy niż dzisiejsze zaawansowane silniki wysokoprężne z turbodoładowaniem i będzie w pełni zgodny z obowiązującymi przepisami dotyczącymi emisji tlenków azotu i innych emisji spalin – takie przepisy obowiązują w Unii Europejskiej i niektórych innych krajach.
Po Infiniti planowane jest wyposażanie innych samochodów Nissana i ewentualnie firmy partnerskiej Renault w nowe silniki. 
Silnik VC-T. Zdjęcie: Nissan
Można przypuszczać, że skomplikowana konstrukcja silnika spalinowego na początku raczej nie będzie niezawodna. Z zakupem auta z silnikiem VC-T warto poczekać kilka lat, chyba że chcesz wziąć udział w testowaniu eksperymentalnej technologii.
Stopień sprężania jest ważną cechą silnika spalinowego, określaną przez stosunek objętości cylindra, gdy tłok znajduje się w dolnym martwym punkcie, do objętości w górnym martwym punkcie (objętość komory spalania). Zwiększenie stopnia sprężania stwarza dogodne warunki do zapłonu i spalania mieszanki paliwowo-powietrznej, a tym samym do efektywnego wykorzystania energii. Jednocześnie praca silnika na różnych trybach i na różnych paliwach zakłada różną wartość stopnia sprężania. Te właściwości są w pełni wykorzystywane przez system do zmiany stopnia kompresji.
System zapewnia zwiększoną moc i moment obrotowy silnika, zmniejszając zużycie paliwa i szkodliwe emisje. Główną zaletą systemu zmiany stopnia sprężania jest zdolność silnika do pracy na różnych markach benzyny, a nawet na różnych paliwach bez pogorszenia wydajności i detonacji.
Stworzenie silnika o zmiennym stopniu sprężania jest dość złożonym problemem technicznym, w rozwiązaniu którego istnieje kilka podejść, polegających na zmianie objętości komory spalania. Obecnie istnieją prototypy takich elektrowni.
Pionierem w tworzeniu silnika o zmiennym stopniu sprężania jest firma SAAB, który wprowadził w 2000 roku pięciocylindrowy silnik spalinowy wyposażony w układ Kompresja zmienna... Silnik wykorzystuje zintegrowaną głowicę cylindrów z tulejami cylindrowymi. Połączony blok z jednej strony jest przymocowany do wału, z drugiej współdziała z mechanizmem korbowym. KShM zapewnia przesunięcie głowicy zespolonej od osi pionowej o 4°, zmieniając w ten sposób stopień sprężania w zakresie od 8:1 do 14:1.
Wymagana wartość stopnia sprężania jest utrzymywana przez układ sterowania silnikiem w zależności od obciążenia (przy maksymalnym obciążeniu - minimalny stopień sprężania, przy minimum - maksymalny stopień sprężania). Pomimo imponujących wyników silnika pod względem mocy i momentu obrotowego, elektrownia nie trafiła do serii, a prace nad nią są obecnie wycofywane.
Bardziej nowoczesnym opracowaniem (2010) jest 4-cylindrowy silnik od Rozwój MCE-5 objętość 1,5 litra. Oprócz systemu zmiany stopnia sprężania, silnik wyposażony jest w inne progresywne systemy – wtrysk bezpośredni i zmienny rozrząd.
Konstrukcja silnika zapewnia niezależną zmianę wielkości skoku tłoka w każdym cylindrze. Sektor zębaty, który działa jak wahacz, współdziała z jednej strony z tłokiem roboczym, az drugiej z tłokiem sterującym. Wahacz połączony jest z wałem korbowym silnika za pomocą dźwigni.
Sektor zębaty porusza się pod działaniem tłoka sterującego, który działa jak siłownik hydrauliczny. Objętość nad tłokiem jest wypełniona olejem, którego objętość jest regulowana zaworem. Przesunięcie sektora zapewnia zmianę położenia górnego martwego punktu tłoka, zmieniając w ten sposób objętość komory spalania. W związku z tym stopień kompresji zmienia się w zakresie od 7:1 do 20:1.
Silnik MCE-5 ma wszelkie szanse na wejście do produkcji w najbliższej przyszłości.
W swoich studiach poszedł jeszcze dalej Lotosowe samochody wprowadzenie push-pull Silnik wszystkożerny(dosłownie - wszystkożerny). Jak wspomniano, silnik może pracować na dowolnym paliwie płynnym - benzynie, oleju napędowym, etanolu, alkoholu itp.
W górnej części komory spalania silnika wykonana jest podkładka, która porusza się mechanizmem mimośrodowym i zmienia objętość komory spalania. Ta konstrukcja osiąga rekordowy współczynnik kompresji 40:1. Zawory grzybkowe nie są używane w mechanizmie rozrządu silnika Omnivore.
Dalszy rozwój systemu jest ograniczony przez niską wydajność paliwową i przyjazność dla środowiska silników dwusuwowych, a także ich ograniczone zastosowanie w samochodach.
Silnik VC-T. Zdjęcie: Nissan
Japoński producent samochodów Nissan Motor zaprezentował nowy typ benzynowego silnika spalinowego, który pod pewnymi względami przewyższa nowoczesne silniki wysokoprężne.
Nowy silnik Variable Compression-Turbo (VC-T) jest zdolny do zmień stopień kompresji gazowa mieszanka palna, czyli do zmiany skoku tłoków w cylindrach silnika spalinowego. Ten parametr jest zwykle ustalony. Najwyraźniej VC-T będzie pierwszym na świecie ICE ze zmiennym stopniem kompresji.
Stopień sprężania to stosunek objętości przestrzeni nadtłokowej cylindra silnika spalinowego w położeniu tłoka w dolnym martwym punkcie (cała objętość cylindra) do objętości przestrzeni nadtłokowej cylinder w położeniu tłoka w górnym martwym punkcie, czyli do objętości komory spalania.
Wzrost stopnia sprężania ogólnie zwiększa jego moc i zwiększa sprawność silnika, czyli przyczynia się do zmniejszenia zużycia paliwa.
Konwencjonalne silniki benzynowe zazwyczaj mają stopień sprężania od 8:1 do 10:1, podczas gdy w samochodach sportowych i wyścigowych może on wynosić nawet 12:1 lub więcej. Wraz ze wzrostem stopnia sprężania silnik potrzebuje paliwa o wyższej liczbie oktanowej.
Silnik VC-T. Zdjęcie: Nissan
Ilustracja przedstawia różnicę skoku tłoka przy różnych stopniach sprężania: 14:1 (po lewej) i 8:1 (po prawej). W szczególności zademonstrowano mechanizm zmiany stopnia kompresji z 14:1 na 8:1. Tak się dzieje.
- Jeśli konieczna jest zmiana stopnia kompresji, moduł jest aktywowany Napęd harmoniczny i przesuwa dźwignię siłownika.
- Dźwignia uruchamiająca obraca wał napędowy ( Wał sterujący na schemacie).
- Gdy wał napędowy obraca się, zmienia kąt zawieszenia wielowahaczowego ( Multi-link na schemacie)
- Zawieszenie wielowahaczowe określa wysokość, na jaką każdy tłok jest w stanie podnieść się w swoim cylindrze. W ten sposób zmienia się stopień kompresji. Wydaje się, że dolny martwy punkt tłoka pozostaje taki sam.
Zmianę stopnia sprężania w silniku spalinowym można w pewnym sensie porównać do zmiany kąta natarcia w śmigłach o zmiennym skoku – koncepcji stosowanej w śmigłach i śmigłach od wielu dziesięcioleci. Zmienny skok śmigła pozwala na utrzymanie sprawności śmigła bliskiej optymalnej, niezależnie od prędkości nośnika w strumieniu.
Technologia zmiany stopnia sprężania silnika spalinowego umożliwia utrzymanie mocy silnika przy jednoczesnym spełnieniu surowych norm dotyczących sprawności silnika. Jest to prawdopodobnie najbardziej realistyczny sposób na spełnienie tych standardów. „Wszyscy pracują obecnie nad zmiennymi stopniami sprężania i innymi technologiami, aby radykalnie poprawić wydajność silników benzynowych”, mówi James Chao, dyrektor zarządzający Azji i Pacyfiku i konsultant IHS, „Od co najmniej ostatnich dwudziestu lat”. Warto wspomnieć, że w 2000 roku Saab pokazał prototyp takiego silnika Saab Variable Compression (SVC) do Saaba 9-5, za który zdobył szereg nagród na wystawach technicznych. Następnie szwedzka firma została kupiona przez General Motors i przestała pracować nad prototypem.
Silnik Saaba o zmiennej kompresji (SVC). Zdjęcie: Reedhawk
Silnik VC-T ma zostać wprowadzony na rynek w 2017 roku wraz z Infiniti QX50. Oficjalna prezentacja zaplanowana jest na 29 września podczas Salonu Samochodowego w Paryżu. Ten czterocylindrowy silnik o pojemności 2,0 litra będzie miał mniej więcej taką samą moc i moment obrotowy jak 3,5-litrowy silnik V6, który zastąpi, ale zapewni o 27% większą oszczędność paliwa.
Inżynierowie Nissana twierdzą również, że VC-T będzie tańszy niż dzisiejsze zaawansowane silniki wysokoprężne z turbodoładowaniem i będzie w pełni zgodny z obowiązującymi przepisami dotyczącymi emisji tlenków azotu i innych emisji spalin – takie przepisy obowiązują w Unii Europejskiej i niektórych innych krajach.
Po Infiniti planowane jest wyposażanie innych samochodów Nissana i ewentualnie firmy partnerskiej Renault w nowe silniki.
Silnik VC-T. Zdjęcie: Nissan
Można przypuszczać, że skomplikowana konstrukcja silnika spalinowego na początku raczej nie będzie niezawodna. Z zakupem auta z silnikiem VC-T warto poczekać kilka lat, chyba że chcesz wziąć udział w testowaniu eksperymentalnej technologii.
Od ponad dekady chińska marka opiera się na usługach telewizyjnych i muzycznych, ale teraz szybko wkracza na rynek smartfonów i innej elektroniki użytkowej. Według wstępnych danych urządzenia mobilne LeEco są szeroko sprzedawane w Chinach i innych krajach. Może debiut firmy w branży motoryzacyjnej będzie równie udany? W zeszłym tygodniu South China Morning Post poinformował, że LeEco zamierza zbudować fabrykę pojazdów elektrycznych. Przewidywana wydajność to 400 tys. samochodów rocznie.
Według wstępnych danych LeEco zamierza zainwestować około 1,8 miliarda dolarów w nowy zakład produkcyjny, który będzie zlokalizowany w prowincji Zhejiang. W dalszej kolejności zakład powinien stać się częścią parku technologicznego Eco Experience Park. Na razie mówi się, że budowa fabryki zakończy się w 2018 roku.
Wcześniej LeEco szukało na rynku chińskim partnerów, którzy mogliby zapewnić własne zaplecze produkcyjne. Na przykład firma prowadziła rozmowy z BAIC i GAC. Ale nie było wystarczająco lukratywnych ofert, więc zarząd postanowił zbudować własną fabrykę. Według wstępnych danych będzie nie tylko montować samochody elektryczne, ale także produkować najważniejsze komponenty, w tym silniki elektryczne i baterie trakcyjne. LeEco jest obecnie właścicielem 833 patentów w dziedzinie pojazdów elektrycznych.
Być może w przyszłości LeEco będzie produkować samochody elektryczne w Stanach Zjednoczonych: w Nevadzie trwa obecnie budowa fabryki Faraday Future, która jest strategicznym partnerem LeEco.
Również w zeszłym tygodniu dowiedział się o pewnych planach Bród... Amerykanie już teraz zajmują się pojazdami hybrydowymi i elektrycznymi: Ford sprzedaje modele C-Max Hybrid, C-Max Energi, Focus Electric, Fusion Hybrid i Fusion Energi. Jednak w przyszłości producent zamierza wyróżnić specjalną serię innowacyjnych modeli. Prawdopodobnie dostanie imię Modelmi.
Amerykańska firma złożyła patent na Model E w 2013 roku. Od wielu lat produkuje samochody dostawcze Ford E-Series, ale nowa nazwa raczej nie będzie miała z nimi nic wspólnego. Jednocześnie szef Tesla Motors Elon Musk ubolewał w 2014 roku, że nie będzie w stanie wypuścić samochodu Model E: „Chcieliśmy nazwać nowy model E, ale wtedy Ford w sądzie zabronił nam tego robić, mówiąc, że sam będzie używał tego imienia. Myślałem, że to szaleństwo: Ford próbuje zabić SEKS ( Tesla miałaby trzy modele - Model S, Model E i Model X. - około. red.)! Musieliśmy więc wymyślić inną nazwę. Nowy model będzie nosił nazwę Model 3. ”
Marka Model E będzie używana przez całą gamę modeli elektrycznych i hybrydowych Forda. Producent nie udostępnił jeszcze dokładnych informacji na ich temat, ale już wiadomo, że przynajmniej część z nich będzie oferowana jednocześnie w kilku wersjach: hybryda, hybryda z możliwością ładowania zewnętrznego oraz samochód elektryczny. Podobne podejście zastosowano w nowym modelu Hyundaia IONIQ.
W budowie jest już nowa fabryka dla Forda serii E. Będzie to pierwszy całkowicie nowy zakład produkcyjny firmy w Ameryce Północnej od 20 lat. Całkowita inwestycja w fabrykę powinna wynieść 1,6 miliarda dolarów, co jest ogromną kwotą nawet jak na standardy amerykańskiego przemysłu motoryzacyjnego. Warto zauważyć, że zakład będzie zlokalizowany w Meksyku, a nie w Stanach Zjednoczonych.
Budowa nowej fabryki powinna zakończyć się w 2018 roku, a pierwsze seryjne samochody hybrydowe i elektryczne zjadą z linii montażowej w 2019 roku. W ubiegłym roku Ford ogłosił plany zainwestowania około 4,5 miliarda dolarów w pojazdy elektryczne do 2020 roku. Pieniądze te planuje się przeznaczyć na opracowanie i wprowadzenie na rynek 13 nowych modeli. Mają konkurować z samochodami Tesla, Chevrolet Bolt i Nissan Leaf. Jednocześnie wersje całkowicie elektryczne powinny mieć zasięg 320 kilometrów. Najprawdopodobniej większość innowacyjnych modeli to hatchbacki i kompaktowe crossovery.
Tymczasem w Norwegii od 2025 roku zamierzają całkowicie zakazać sprzedaży aut benzynowych i diesla. O podobnej inicjatywie rozmawialiśmy kilka miesięcy temu. Następnie norweska gazeta Dagens Næringsliv poinformowała, że cztery kluczowe partie w Norwegii zgodziły się na wprowadzenie zakazu sprzedaży nowych samochodów spalających paliwo od 2025 roku. Jednak teraz przedstawiciel Ministerstwa Transportu kraju oficjalnie zaprzeczył tej informacji.
Ogólnie taka inicjatywa wygląda całkiem logicznie. Po pierwsze, w tym północnoeuropejskim kraju od dawna na modele z silnikami spalinowymi nakładane są wysokie cła. Dzięki temu w 2015 roku sprzedaż samochodów elektrycznych i hybryd jednorazowo wzrosła o 71%. Po drugie, kraj nie posiada własnej produkcji maszyn, którą trzeba w jakikolwiek sposób wspierać. Gwoli sprawiedliwości zwracamy uwagę, że Norwegia jest liderem w produkcji ropy naftowej w Europie, więc promocja pojazdów elektrycznych może być sprzeczna z interesami kraju.
Ministerstwo Transportu potwierdziło informację, że Narodowy Plan Rozwoju Transportu Norwegii przewiduje pewne działania mające na celu zmniejszenie wielkości emisji szkodliwych substancji do atmosfery, ale nie zawiera propozycji całkowitego zakazu wszystkich typów silników spalinowych od 2025 r. . Jednocześnie oficjalny przedstawiciel resortu wspomniał, że „rząd chce zachęcać do bardziej przyjaznych środowisku środków transportu, ale zamiast kija używaj marchewki”. Zgłosił to na autonews.com.
Co ciekawe, w zeszłym tygodniu wiele rosyjskich mediów szybko ogłosiło, że Norwegia planuje całkowity zakaz sprzedaży nowych samochodów osobowych z silnikami spalinowymi od 2025 roku. W ten sposób podzielili się nieaktualnymi nieoficjalnymi informacjami lub źle zrozumieli nowe przesłanie Europejskiego Ministerstwa Transportu.
⇡ Technologia motoryzacyjna
Silnik spalinowy był pierwotnie najbardziej skomplikowaną jednostką w samochodzie. Od pojawienia się pierwszych samochodów minęło ponad sto lat, ale nic się w tym zakresie nie zmieniło (poza samochodami elektrycznymi). Jednocześnie czołowi producenci idą łeb w łeb pod względem postępu technicznego. Dziś każda szanująca się firma ma silniki turbodoładowane z bezpośrednim wtryskiem paliwa i systemem zmiennych faz rozrządu zarówno na wlocie, jak i na wylocie (jeśli chodzi o silniki benzynowe). Bardziej zaawansowane technologicznie rozwiązania są mniej powszechne, ale nadal występują. Na przykład crossover Audi SQ7 TDI otrzymał niedawno pierwszy na świecie elektryczny silnik z turbodoładowaniem, a BMW wprowadziło silnik wysokoprężny z czterema turbosprężarkami. Wśród najbardziej egzotycznych rozwiązań seryjnych wyróżnia się system FreeValve opracowany przez Koenigsegga: silniki szwedzkiej firmy nie mają w ogóle wałków rozrządu. Łatwo zauważyć, że inżynierowie z europejskich firm generalnie lubią eksperymentować. Jednak teraz jest ciekawa wiadomość z Japonii: inżynierowie Nieskończoność wprowadził pierwszy silnik o zmiennym stopniu sprężania.
Wiele osób często myli pojęcia stopnia sprężania i sprężania, a często robią to osoby związane z zajęciem samochodów oraz ich obsługą lub naprawą. Dlatego na początek pokrótce powiemy, czym jest stopień kompresji i czym różni się od kompresji.
Stopień sprężania (SZH) - stosunek objętości cylindra nad tłokiem w dolnym położeniu (dolny martwy punkt) do objętości przestrzeni nad tłokiem w górnym położeniu (górny martwy punkt). Mówimy więc o parametrze bezwymiarowym, który zależy tylko od danych geometrycznych. Z grubsza jest to stosunek objętości cylindra do objętości komory spalania. Dla każdego samochodu jest to ściśle ustalona wartość, która nie zmienia się w czasie. Dziś można na to wpłynąć jedynie poprzez zamontowanie innych tłoków lub głowic cylindrów. W tym przypadku kompresja nazywana jest maksymalnym ciśnieniem w cylindrze, mierzonym przy wyłączonym zapłonie. Innymi słowy jest wskaźnikiem stopnia szczelności komory spalania.
Tak więc inżynierom Infiniti udało się stworzyć silnik o zmiennej kompresji z turbodoładowaniem (VC-T), który jest w stanie zmieniać stopień sprężania. Oczywiście przy całej chęci w ruchu nie da się zmienić tłoków i innych elementów konstrukcyjnych, więc japońska firma zastosowała zupełnie inne podejście, dzięki czemu silnik spalinowy jest w stanie zmieniać stopień sprężania od 8: 1 do 14:1.
Większość nowoczesnych silników ma stopień sprężania około 10:1. Jednym z wyjątków są silniki benzynowe Mazda Skyactiv-G, w których parametr ten jest podwyższony do 14:1. Teoretycznie im wyższe SD, tym wyższą sprawność można osiągnąć przy danym silniku. Medal ten ma jednak również wadę: przy dużym obciążeniu wysoki SG może wywołać detonację – niekontrolowaną eksplozję mieszanki paliwowo-powietrznej. Proces ten może prowadzić do znacznych uszkodzeń części silnika spalinowego.
Producenci od dawna marzyli o stworzeniu silnika, który miałby wysoki stopień sprężania przy niskich prędkościach i obciążeniach oraz niski przy wysokich. Poprawiłoby to sprawność silnika, co pozytywnie wpływa na moc, zużycie paliwa i ilość szkodliwych emisji, ale jednocześnie pozwala uniknąć ryzyka detonacji. Z powyższych względów w silniku spalinowym o tradycyjnym układzie takiego pomysłu nie da się zrealizować. Dlatego inżynierowie Infiniti musieli znacznie skomplikować projekt.
Schemat VC-T przedstawia ogólną zasadę innowacyjnego mechanizmu. W tym przypadku korbowód nie jest przymocowany bezpośrednio do wału korbowego, jak w konwencjonalnych silnikach spalinowych, ale do specjalnego wahacza (Multi-link). Z drugiej strony odchodzi dodatkowa dźwignia, która poprzez Control Shaft i Actuator Arm jest połączona z modułem Harmonic Drive. W zależności od położenia ostatniego elementu zmieni się położenie wahacza, co z kolei ustawia górną pozycję tłoka.
VC-T będzie mógł zmieniać stopień kompresji w locie. Wymagane parametry będą zależeć od obciążenia, prędkości, a na pewno nawet jakości paliwa: komputer uwzględni wszystkie te dane, aby ustawić optymalne położenie wszystkich elementów. W tej chwili twórcy opublikowali daleko od wszystkich parametrów nowego silnika: wiadomo tylko, że będzie to silnik czterocylindrowy o pojemności dwóch litrów. Już z samej nazwy Variable Compression-Turbocharged wynika, że będzie ona wyposażona w turbosprężarkę. Najprawdopodobniej z tego powodu inżynierowie na ogół zdecydowali się stworzyć nietypowy silnik spalinowy: przy wysokim ciśnieniu doładowania znacznie wzrasta ryzyko detonacji. Tutaj przydaje się możliwość zmniejszenia stopnia kompresji. Innymi słowy, tak skomplikowana konstrukcja nie byłaby potrzebna dla silnika atmosferycznego. Według Infiniti nowy silnik zastąpi wolnossący V6 o pojemności 3,5 litra.
Światowa premiera nowego silnika odbędzie się 29 września na Międzynarodowym Salonie Samochodowym w Paryżu. Oczekuje się, że nowy silnik VC-T otrzyma crossover nowej generacji Infiniti QX50 w 2017 roku. Prawdopodobnie nieco później obiecująca jednostka będzie dostępna dla samochodów Nissana. Niewykluczone, że z czasem będzie on oferowany do samochodów osobowych Mercedes-Benz (dziś obserwuje się sytuację odwrotną: do niektórych modeli Infiniti oferowany jest dwulitrowy turbodoładowany silnik Mercedes-Benz).
Najwyraźniej silnik VC-T mógłby otrzymać nagrodę Przełom Roku zaocznie. Nawet jeśli ten projekt całkowicie się nie powiedzie, a koszty jego rozwoju nie zwrócą się, to nie przewiduje się już bardziej rewolucyjnej zmiany silników spalinowych w 2016 roku. Należy jednak zauważyć, że inżynierowie Infiniti/Nissan nie są odosobnieni w dążeniu do zmiennych stopni sprężania. Na przykład w 2000 roku dużo mówili o SVC - silniku Saab Variable Compression. Jednocześnie zastosowano w nim zupełnie inną zasadę: głowica bloku mogła poruszać się w górę iw dół, co zapewniało zmianę objętości komory spalania. Chodziło już o rychłe pojawienie się samochodów z SVC w sprzedaży, ale amerykański koncern General Motors, po wykupieniu w 2000 roku pełnego pakietu Saaba, postanowił zamknąć projekt. Ale silnik MCE-5 opracowany przez Peugeot jest pod wieloma względami podobny do VC-T. Został wprowadzony w 2009 roku, ale nadal nikt nie mówi o zastosowaniu MCE-5 w pojazdach produkcyjnych.
Nieco wyżej wspomnieliśmy już o firmie Koenigsegg ponieważ była zaangażowana w rozwój rewolucyjnych silników bez wałków rozrządu. W zeszłym tygodniu pojawiły się kolejne wieści o zaawansowanych technologiach szwedzkiego producenta. Teraz dotyczą katalizatora. Przypomnijmy: ten składnik powinien zmniejszyć ilość szkodliwych substancji w spalinach samochodu. Dziś takie urządzenia są instalowane we wszystkich nowych samochodach osobowych, a super mocne samochody sportowe nie są wyjątkiem. Ci, którzy gonią za każdą dodatkową mocą, nie są z tego bardzo zadowoleni: katalizatory są przeszkodą w swobodnym przepływie gazów z komory spalania do atmosfery. W rezultacie moc silnika jest nieznacznie zmniejszona. Inżynierowie Koenigsegg nie chcieli pogodzić się z tym stanem rzeczy i wymyślili swój własny, unikalny system.
Zamiast po prostu instalować katalizator za turbosprężarką, jak w konwencjonalnych samochodach, twórcy umieścili mały katalizator „wstępny” na zaworze upustowym (wastegate) turbiny. Za pierwszym razem po uruchomieniu silnika uruchamiany jest amortyzator, który blokuje przepływ spalin przez turbosprężarkę: przechodzą przez ten sam zawór upustowy i mały katalizator „wstępny”. Jednocześnie na wylocie turbiny znajduje się konwerter główny. Ponieważ zaczyna działać dopiero po dobrym rozgrzaniu całego układu (katalizatory działają dopiero po osiągnięciu temperatury roboczej), udało się go znacznie skrócić. Dzięki temu znacznie ograniczono straty spowodowane utrudnionym przepływem powietrza.
Według inżynierów Koenigsegga, opatentowany schemat wykorzystujący dwa katalizatory pozwala dodać (a raczej nie stracić) około 300 koni mechanicznych. Właściciele coupe Koenigsegg Agera mogą więc bez wyrzutów sumienia powiedzieć, że sam neutralizator w ich samochodzie daje większą moc niż rozwija silnik w większości nowoczesnych samochodów osobowych.
Przejdźmy teraz do innego tematu, który jest aktualny co tydzień – wiadomości z rozwoju inteligentnych maszyn. Wcześniej wiele znanych osób z branży motoryzacyjnej, w tym szef Tesla Motors Elon Musk, wielokrotnie powtarzało, że tworzenie samochodów z pełnoprawnymi autopilotami nie tylko wywróci sposób życia wielu osób do góry nogami, ale także znacząco wpływają na branżę motoryzacyjną, a także na pokrewny biznes. Na przykład spodziewany jest znaczny wzrost popytu na usługi carsharingu: w krajach rozwiniętych usługa ta dopiero zaczyna nabierać rozpędu, ale tak naprawdę wystartuje dopiero w dobie samochodów z własnym napędem. Kilku producentów już zaczęło się do tego przygotowywać. Na przykład przedstawiciele z zeszłego tygodnia BródSilnikSpółka ogłosił rozpoczęcie dostaw masowych autonomicznych samochodów dla biznesu w 2021 roku.
„Następną dekadę zdefiniują pojazdy autonomiczne i widzimy, że takie pojazdy będą miały znaczący wpływ na społeczeństwo, podobnie jak Ford wprowadził linię montażową 100 lat temu”, powiedział Mark Fields, dyrektor generalny firmy motoryzacyjnej. „Ciężko pracujemy, aby wprowadzić na drogi pojazd autonomiczny, który może poprawić bezpieczeństwo oraz wyzwania społeczne i środowiskowe milionów ludzi, nie tylko tych, których stać na luksusowe samochody”.
Za pretensjonalnymi słowami kryją się dość konkretne działania. Ford podwoił rozmiar swojego laboratorium w Dolinie Krzemowej. Teraz łączna powierzchnia budynków producenta osiągnęła 16 tysięcy metrów kwadratowych, a personel liczy 260 pracowników. Ponadto w zeszłym tygodniu amerykański gigant samochodowy ogłosił wspólną inwestycję z chińskim konglomeratem informacyjnym Baidu: dla pary zainwestują 150 milionów dolarów w rozwój sprzętu i oprogramowania do tworzenia autopilotów. Część środków trafiła do firmy Velodyne, która produkuje lidary.
Jak zapowiadają przedstawiciele Velodyne, inwestycja zostanie wykorzystana do przyspieszenia rozwoju i wypuszczenia kolejnej generacji czujników. Powinny stać się bardziej wydajne, ale jednocześnie niedrogie. Dodatkowo Ford przejął izraelski start-up SAIPS. Firma opracowuje rozwiązania algorytmiczne i technologie rozpoznawania wzorców i uczenia maszynowego. Firma SAIPS została założona w 2013 roku, ale pomimo swojego skromnego wieku, z jej usług korzystają już HP, Israel Aerospace Industries i Wix.
Jeśli pomysł przywództwa Forda usprawiedliwia się, to do 2021 r. firma będzie miała w swoim arsenale samochód, który może całkowicie obejść się bez osoby. Jednocześnie „niebieski owal” planuje oprzeć się na sektorze korporacyjnym: przede wszystkim Ford ma nadzieję zainteresować firmy specjalizujące się w car sharingu, a także marki takie jak Uber i Lyft związane z usługami taksówkarskimi.
O przyszłości inteligentnych maszyn dyskutowano również w TeslaMotoryzacja... Mówili jednak o tym nie przedstawiciele firmy, a pracownicy publikacji electrek.co. Według nich prace nad systemem Autopilot 2.0 idą już pełną parą.
Jak wiemy, we wrześniu 2014 r. Tesla po raz pierwszy wprowadziła do swoich samochodów elektrycznych sprzęt, taki jak przednia kamera i radar, a także czujnik ultradźwiękowy, który obraca się o 360 stopni. Rok później, w październiku 2015, producent wypuścił aktualizację o nazwie Autopilot update (wersja oprogramowania 7.0), która umożliwiła aktywację elektronicznego asystenta, który mógł przejąć kontrolę na torze lub zaparkować samochód w trybie automatycznym. Następnie firma kilkakrotnie aktualizowała oprogramowanie, ale sprzęt pozostał taki sam. Oczywiście każdy element wyposażenia ma swoje ograniczenia, więc nie wszystkie problemy można rozwiązać za pomocą kilku nowych linijek kodu.
Teraz firma myśli o wprowadzeniu systemu Autopilot 2.0. Spowoduje to ogromne zmiany w konfiguracji czujnika. Oczekuje się, że nowy sprzęt pozwoli na osiągnięcie trzeciego stopnia automatyzacji sterowania, co oznacza, że samochód nie będzie już wymagał stałej kontroli od kierowcy, jak w obecnej wersji Tesli Autopilot, ale pod pewnymi warunkami komputer nadal będzie pytał o pomoc od osoby. Jednocześnie twórcy przyznają, że w przyszłości aktualizacje oprogramowania będą w stanie doprowadzić system do upragnionego czwartego etapu automatyzacji, w którym samochody mogą bez problemu jeździć po dowolnych drogach (tylko piąty poziom pozostanie do przodu, gdy sterowanie takie jak kierownica i pedały całkowicie znikną z kabiny).
Nienazwane źródła z bliską znajomością programu Autopilot opowiedziały reporterom electrek.co o niektórych szczegółach nowego systemu. Oczekuje się, że następna generacja zachowa poprzedni radar przedni, ale w ramach okazyjnej sprzedaży otrzyma dwa takie same. Najprawdopodobniej zostaną zamontowane wzdłuż krawędzi przedniego zderzaka. Oprócz tego kompleks zostanie uzupełniony o potrójną przednią kamerę. Według nieoficjalnych danych nowe nadwozie dla niej zaczęło być montowane w seryjnych samochodach elektrycznych Model S od zeszłego tygodnia.
Podobno nawet w Autopilocie 2.0 firma Elona Muska poradzi sobie bez lidarów. I chociaż jeden z tych prototypów opartych na Modelu S został zauważony poza siedzibą Tesla Motors, może to być eksperyment, który nie ma nic wspólnego z rozwojem systemu autopilota nowej generacji.
Być może nowy potrójny przedni aparat będzie oparty na trójogniskowej konstelacji firmy Mobileye. Wykorzysta główny sensor o kącie widzenia 50 stopni, a także dwa dodatkowe o polu widzenia 25 i 150 stopni. Ten ostatni pozwoli na lepsze rozpoznanie pieszych i rowerzystów.
Jako centrum danych Autopilot 2.0 będzie wymagał wydajnej platformy. Być może będzie to moduł NVIDIA Drive PX 2. Został po raz pierwszy zaprezentowany na targach CES 2016 w styczniu, ale dostawy powinny rozpocząć się dopiero jesienią.
Najprawdopodobniej wkrótce zostanie zaprezentowany system Autopilot 2.0. Anonimowe źródła w firmie twierdzą, że zaktualizowane wiązki przewodów są już dostarczane na przenośniku dla Modelu S, które zawierają złącza dla potrójnej kamery i innego nowego sprzętu. Wskazuje to, że producent z całą mocą szykuje się do rozpoczęcia dostarczania nowej wersji systemu pomocniczego. Ponadto, biorąc pod uwagę niedawny śmiertelny wypadek z udziałem Tesli Autopilot, Elon Musk postara się maksymalnie przyspieszyć rozwój kolejnej dużej aktualizacji, aby poinformować wszystkich o pozbyciu się błędów poprzednich wersji.
Przez ponad wiek życia silnik spalinowy (ICE) zmienił się tak bardzo, że po przodku pozostała tylko zasada działania. Prawie wszystkie etapy modernizacji miały na celu zwiększenie sprawności silnika. Wskaźnik wydajności można nazwać uniwersalnym. Ukrytych jest w nim wiele cech - zużycie paliwa, moc, moment obrotowy, skład spalin itp. Powszechne stosowanie nowych pomysłów technicznych - wtrysku paliwa, elektronicznego zapłonu i systemów zarządzania silnikiem, 4, 5, a nawet 6 zaworów na cylinder - odegrało pozytywną rolę w zwiększeniu wydajności silników.
Niemniej jednak, jak pokazał Geneva Motor Show, do zakończenia procesu modernizacji ICE jest jeszcze długa droga. Na tych popularnych międzynarodowych targach motoryzacyjnych firma SAAB zaprezentowała wynik 15 lat pracy - prototyp nowego silnika o zmiennym stopniu sprężania - SAAB Variable Compression (SVC), który stał się sensacją w świecie silników.
Technologia SVC oraz szereg innych zaawansowanych i nietradycyjnych rozwiązań technicznych z punktu widzenia istniejących koncepcji silników spalinowych pozwoliło nadać nowości o fantastycznych właściwościach. Tak więc pięciocylindrowy silnik o pojemności zaledwie 1,6 litra, stworzony do zwykłych samochodów produkcyjnych, rozwija niesamowitą moc 225 KM. i moment obrotowy 305 Nm. Inne cechy, które dziś są szczególnie ważne, okazały się doskonałe – zużycie paliwa przy średnich obciążeniach zostało zredukowane aż o 30%, a emisja CO2 została zmniejszona o tyle samo. Jeśli chodzi o CO, CH i NOx, itp., według twórców, są one zgodne ze wszystkimi istniejącymi i planowanymi w najbliższej przyszłości normami toksyczności. Ponadto zmienny stopień sprężania daje silnikowi SVC możliwość pracy na różnych gatunkach benzyny - od A-76 do A-98 - praktycznie bez degradacji lub stukania.
Niewątpliwie istotną zaletą takich cech jest technologia SVC, tj. w możliwości zmiany stopnia kompresji. Zanim jednak zapoznamy się z urządzeniem mechanizmu, które umożliwiło zmianę tej wartości, przypomnijmy kilka prawd z teorii konstrukcji silnika spalinowego.
Stopień sprężania
Stopień sprężania to stosunek sumy objętości cylindra i komory spalania do objętości komory spalania. Wraz ze wzrostem stopnia sprężania w komorze spalania wzrasta ciśnienie i temperatura, co stwarza korzystniejsze warunki do zapłonu i spalania mieszanki palnej oraz zwiększa efektywność energetyczną paliwa tj. Efektywność. Im wyższy stopień kompresji, tym większa wydajność.
Nie ma problemów z tworzeniem silników benzynowych o wysokim stopniu sprężania i nigdy nie było. I nie robią ich z następującego powodu. Podczas suwu sprężania takich silników ciśnienie w cylindrach wzrasta do bardzo wysokich wartości. Powoduje to w naturalny sposób wzrost temperatury w komorze spalania i stwarza dogodne warunki do pojawienia się detonacji. A detonacja, jak wiemy (patrz strona 26), jest niebezpiecznym zjawiskiem. We wszystkich dotychczas powstałych silnikach stopień sprężania był stały i wyznaczano go w zależności od ciśnienia i temperatury w komorze spalania przy maksymalnym obciążeniu, gdy zużycie paliwa i powietrza jest maksymalne. Silnik nie zawsze pracuje w tym trybie, można nawet powiedzieć bardzo rzadko. Na autostradzie lub w mieście, gdy prędkość jest prawie stała, silnik pracuje przy małych i średnich obciążeniach. W takiej sytuacji dla bardziej efektywnego wykorzystania energii paliwowej dobrze byłoby mieć wyższy stopień sprężania. Problem ten rozwiązali inżynierowie SAAB - twórcy technologii SVC.
Technologia SVC
Przede wszystkim należy zauważyć, że w nowym silniku zamiast tradycyjnej głowicy bloku i tulei cylindrowych, które były odlewane bezpośrednio w bloku lub wprasowane, jest jedna monogłowica, która łączy głowicę bloku i cylinder wkładki. Aby zmienić stopień sprężania, a raczej objętość komory spalania, mono-głowica jest ruchoma. Z jednej strony osadzony jest na wale pełniącym funkcję podpory, z drugiej jest podparty i wprawiony w ruch przez oddzielny mechanizm korbowy. Promień korby zapewnia przesunięcie głowicy względem osi pionowej o 40. To wystarczy, aby zmienić objętość komory i uzyskać stopień sprężania od 8:1 do 14:1.
Wymagany stopień sprężania określa elektroniczny system zarządzania silnikiem SAAB Trionic, który monitoruje obciążenie, prędkość, jakość paliwa i na tej podstawie steruje hydraulicznym napędem korbowym. Tak więc przy maksymalnym obciążeniu współczynnik kompresji jest ustawiony na 8: 1, a na minimum - 14: 1. Połączenie tulei cylindrowych z głowicą, między innymi, pozwoliło inżynierom SAAB na nadanie kanałom płaszcza chłodzącego doskonalszego kształtu, co zwiększyło efektywność procesu odprowadzania ciepła ze ścian komory spalania i tulei cylindrowych.
Mobilność tulei cylindrowych i ich głowic wymagała zmian w konstrukcji bloku silnika. Płaszczyzna połączenia między blokiem a głowicą obniżyła się o 20 cm, szczelność połączenia zapewnia gumowa uszczelka falista, która od góry jest chroniona przed uszkodzeniem metalową obudową.
Mały, ale inteligentny
Dla wielu może stać się niezrozumiałe, jak ponad dwieście „koni” zostało „załadowanych” do silnika o tak małej objętości – w końcu taka moc może niekorzystnie wpłynąć na jego zasoby. Tworząc silnik SVC inżynierowie kierowali się zupełnie innymi zadaniami. Doprowadzenie zasobu silnikowego do wymaganych standardów to zadanie dla technologów. Jeśli chodzi o małą objętość silnika, to odbywa się to w pełnej zgodzie z teorią silników spalinowych. Zgodnie z jego prawami najkorzystniejszym trybem pracy silnika pod względem zwiększania wydajności jest duże obciążenie (przy dużych prędkościach), gdy przepustnica jest całkowicie otwarta. W tym przypadku maksymalnie wykorzystuje energię paliwa. A ponieważ silniki o mniejszej pojemności skokowej pracują głównie przy maksymalnych obciążeniach, to ich sprawność jest wyższa.
Sekret wyższości silników subkompaktowych pod względem sprawności tkwi w braku tzw. strat pompowania. Występują przy niskich obciążeniach, gdy silnik pracuje na niskich obrotach, a przepustnica jest tylko nieznacznie otwarta. W tym przypadku podczas suwu ssania w cylindrach powstaje duża próżnia - próżnia, która opiera się ruchowi tłoka w dół i odpowiednio zmniejsza wydajność. Przy szeroko otwartej przepustnicy nie ma takich strat, ponieważ powietrze dostaje się do cylindrów prawie bez przeszkód.
Aby uniknąć strat pompowania o 100%, w nowym silniku inżynierowie SAAB zastosowali również „sprężanie” powietrza pod wysokim ciśnieniem – 2,8 atm., Za pomocą mechanicznego doładowania – kompresora. Preferowana była sprężarka z kilku powodów: po pierwsze, żadna turbosprężarka nie jest w stanie wytworzyć takiego ciśnienia doładowania; po drugie, reakcja sprężarki na zmiany obciążenia jest niemal natychmiastowa; nie ma charakterystyki hamowania turbodoładowania. Napełnianie cylindrów świeżym ładunkiem w silniku SAAB zostało usprawnione zarówno za pomocą nowoczesnego popularnego mechanizmu dystrybucji gazu, w którym na cylinder znajdują się cztery zawory, jak i zastosowania intercoolera (intercoolera).
Prototypowy silnik SVC, według niemieckiej firmy zajmującej się rozwojem silników FEV Motorentechnie w Akwizgranie, jest dość funkcjonalny. Jednak mimo pozytywnej oceny, jakiś czas później zostanie wprowadzony do produkcji seryjnej – po przeróbce i dostosowaniu do potrzeb klientów.