Motor SAAB cu raport de compresie variabil. Motor cu frecvență modulată de compresie variabilă

După cum ar părea la prima vedere, motorul modern cu ardere internă a atins cel mai înalt stadiu al evoluției sale. În momentul de față, diverse sunt produse în serie și, a apărut, implementat suplimentar posibilitatea.

În lista celor mai semnificative evoluții din ultimii ani, se pot evidenția: introducerea sistemelor de injecție de înaltă precizie sub controlul unei electronice complexe, obținerea de mare putere fara cresterea deplasarii datorita sistemelor de turboalimentare, crestere, utilizare etc.

Rezultatul este o îmbunătățire vizibilă a performanței, precum și o reducere a emisiilor de evacuare. Cu toate acestea, acesta nu este tot. Designerii și inginerii din întreaga lume continuă nu numai să îmbunătățească în mod activ soluțiile existente, ci și să încerce să creeze un design complet nou.

Este suficient să amintim încercările de a construi, de a scăpa de dispozitiv sau de a schimba dinamic raportul de compresie al motorului. Imediat, observăm că, deși unele proiecte sunt încă în dezvoltare, altele au devenit deja realitate. De exemplu, motoarele cu grad variabil comprimare. Să aruncăm o privire la caracteristicile, avantajele și dezavantajele unor astfel de ICE.

Citiți în acest articol

Schimbarea raportului de compresie: de ce aveți nevoie de el

Mulți șoferi experimentați sunt familiarizați cu concepte precum octanul pentru motoarele pe benzină, precum și pentru cele diesel. Pentru cititorii mai puțin cunoscători, amintiți-vă că raportul de compresie este raportul dintre volumul de deasupra pistonului care este coborât la BDC (centrul mort inferior) și volumul când pistonul se ridică la PMS (centrul mort superior).

Unitățile pe benzină au în medie 8-14, dieselurile 18-23. Raportul de compresie este o valoare fixă ​​și este stabilit structural în timpul dezvoltării unui anumit motor. De asemenea, cerințele de utilizare vor depinde de gradul de compresie. cifra octanica benzină într-un anumit motor. In paralel se ia in calcul, sau cu supraalimentare.

Dacă vorbim despre raportul de compresie în sine, de fapt, acesta este un indicator care determină cât de mult va fi comprimat. amestec combustibil-aerîn cilindrii motorului. Pur și simplu, un amestec bine comprimat se aprinde mai bine și arde mai complet. Se pare că o creștere a raportului de compresie vă permite să obțineți o creștere a motorului, să obțineți o putere îmbunătățită a motorului, să reduceți consumul de combustibil etc.

Cu toate acestea, există și nuanțe. În primul rând, asta. Din nou, dacă nu intrați în detalii, în mod normal încărcarea de combustibil și aer din cilindri ar trebui să ardă și să nu explodeze. Mai mult, aprinderea amestecului trebuie să înceapă și să se termine la momente strict specificate.

În acest caz, combustibilul are așa-numita „rezistență la detonare”, adică capacitatea de a rezista la detonare. Dacă raportul de compresie crește foarte mult, atunci combustibilul poate începe să detoneze în motor în anumite condiții de funcționare a motorului cu ardere internă.

Rezultatul este un proces de ardere explozivă necontrolată în cilindri, distrugerea rapidă a pieselor motorului printr-o undă de șoc, o creștere semnificativă a temperaturii în camera de ardere etc. După cum puteți vedea, este imposibil să faceți un raport de compresie ridicat constant din aceste motive. În același timp, singura cale de ieșire în această situație este capacitatea de a schimba în mod flexibil acest indicator în raport cu moduri diferite funcţionarea motorului.

Un astfel de motor „funcțional” a fost propus recent de inginerii mărcii premium Infiniti (o divizie de elită a Nissan). De asemenea, alți producători auto (SAAB, Peugeot, Volkswagen etc.) au fost și rămân implicați în evoluții similare. Deci, să aruncăm o privire la un motor cu raport de compresie variabil.

Rata de compresie variabilă: cum funcționează

În primul rând, capacitatea disponibilă de a modifica raportul de compresie vă permite să creșteți semnificativ performanța motoarelor turbo, reducând în același timp consumul de combustibil. Pe scurt, în funcție de modul de funcționare și de sarcinile pe motorul cu ardere internă, încărcătura de combustibil este comprimată și arsă în cele mai optime condiții.

Când sarcina pe unitatea de putere este minimă, un amestec economic „sacră” (mult aer și puțin combustibil) este furnizat cilindrilor. Un raport de compresie ridicat este potrivit pentru un astfel de amestec. Dacă sarcina motorului crește (este furnizat un amestec „bogat”, în care mai multa benzina), atunci riscul detonării crește în mod natural. În consecință, pentru a preveni acest lucru, raportul de compresie este redus dinamic.

La motoarele în care raportul de compresie este constant, schimbarea este un fel de protecție împotriva lovirii. Acest unghi este deplasat „înapoi”. Desigur, o astfel de schimbare a unghiului duce la faptul că, deși nu există detonare, pierde și putere. În ceea ce privește un motor cu un raport de compresie variabil, nu este nevoie să schimbați VOZ, adică nu există pierderi de putere.

În ceea ce privește implementarea circuitului în sine, de fapt, sarcina se reduce la faptul că există o scădere fizică a volumului de lucru al motorului, dar toate caracteristicile (putere, cuplu etc.)

Imediat, observăm că la această decizie au lucrat diferite companii. Ca urmare, au apărut diverse metode de control al raportului de compresie, de exemplu, un volum variabil al camerei de ardere, biele cu posibilitatea de ridicare a pistoanelor etc.

• Una dintre cele mai timpurii evoluții a fost introducerea unui piston suplimentar în camera de ardere. Pistonul specificat s-a putut deplasa în timp ce schimba volumul. Dezavantajul întregului design a fost necesitatea de a instala piese suplimentare. De asemenea, imediat au apărut modificări ale formei camerei de ardere, combustibilul a ars neuniform și defect.

Din aceste motive, acest proiect nu a fost niciodată finalizat. Aceeași soartă a avut-o și dezvoltarea, care a avut pistoane cu capacitatea de a-și schimba înălțimea. Pistoanele de tip split indicate s-au dovedit a fi grele, au fost adăugate și dificultăți în ceea ce privește implementarea controlului înălțimii ridicării capacului pistonului etc.

• Evoluțiile ulterioare nu au afectat pistoanele și camera de ardere; s-a acordat maximă atenție problemei ridicării arborelui cotit. Cu alte cuvinte, sarcina a fost de a implementa controlul ridicării arborelui cotit.

Schema dispozitivului este astfel încât suporturile de rulment ale arborelui să fie amplasate în cuplaje speciale de tip excentric. Aceste ambreiaje sunt antrenate de angrenaje care sunt conectate la un motor electric.

Rotirea excentricelor vă permite să ridicați sau să coborâți, ceea ce duce la o modificare a înălțimii de ridicare a pistonului în raport cu. Ca urmare, volumul camerei de ardere crește sau scade, iar raportul de compresie se modifică în același timp.

Rețineți că mai multe prototipuri au fost construite pe baza modelului de 1,8 litri unitate turbo de la Volkswagen, raportul de compresie a variat de la 8 la 16. Motorul a fost testat mult timp, dar nu a devenit niciodată o unitate de serie.

• O altă încercare de a găsi o soluție a fost motorul, în care raportul de compresie a fost modificat prin ridicarea întregului bloc de cilindri. Dezvoltarea aparține mărcii Saab, iar unitatea în sine aproape chiar a intrat în serie. Motorul, cunoscut sub numele de SVC, este o unitate turbo de 1,6 litri cu 5 cilindri.

Puterea era de aproximativ 220 CP. sec., cuplu putin peste 300 Nm. Este de remarcat faptul că consumul de combustibil în modul încărcături medii a scăzut cu aproape o treime. În ceea ce privește combustibilul în sine, a devenit posibil să se umple atât AI-76, cât și 98th.

Inginerii Saab au împărțit blocul cilindri în două părți convenționale. În partea de sus erau capul și căptușele cilindrilor, în timp ce în partea de jos erau arborele cotit. Un fel de conectare a acestor părți ale blocului a fost, pe de o parte, o balama mobilă, iar pe de altă parte, un mecanism special echipat cu o acționare electrică.

Acest lucru a făcut posibilă ridicarea ușor a părții superioare la un anumit unghi. Acest unghi de urcare a fost de doar câteva grade, în timp ce raportul de compresie a variat de la 8 la 14. În același timp, o carcasă de cauciuc trebuia să etanșeze „articulația”.

În practică, piesele în sine pentru ridicarea părții superioare a blocului, precum și el însuși strat protector s-au dovedit a fi elemente foarte slabe. Poate că asta a împiedicat motorul să intre în serie și proiectul a fost în continuare închis.

• Următoarea dezvoltare a fost propusă în continuare de inginerii din Franța. Un motor turbo cu un volum de lucru de 1,5 litri a fost capabil să modifice raportul de compresie de la 7 la 18 și a produs o putere de aproximativ 225 CP. Caracteristica cuplului este fixată la aproximativ 420 Nm.

Structural, unitatea este complexă, divizată. În zona în care biela este atașată arborelui cotit, piesa este echipată cu un culbutor dintat special. La joncțiunea bielei cu pistonul a fost introdusă și o șină de tip angrenaj.

Pe cealaltă parte, un suport de piston a fost atașat la culbutorul, care a realizat controlul. Sistemul era antrenat de un sistem de lubrifiere, fluid de lucru a trecut printr-un sistem complex de canale, supape și a existat și o unitate electrică suplimentară.

Pe scurt, mișcarea pistonului de comandă a afectat culbutorul. Ca urmare, s-a schimbat și înălțimea de ridicare a pistonului principal din cilindru. Rețineți că nici motorul nu a devenit serial, iar proiectul a fost înghețat.

• Următoarea încercare de a crea un motor cu un raport de compresie variabil a fost decizia inginerilor Infiniti și anume motorul VCT (Variable Compression Turbocharged). În acest motor, a devenit posibilă schimbarea raportului de compresie de la 8 la 14. Caracteristica de design este un mecanism de traversare unic.

Se bazează pe legătura bielei cu gâtul inferior, care este mobil. De asemenea, este folosit un sistem de pârghii, care sunt antrenate de un motor electric.

Controlerul controlează procesul trimițând semnale către motorul electric. Motorul electric, după ce primește o comandă de la unitatea de comandă, schimbă împingerea, iar sistemul de pârghie implementează o schimbare a poziției, care vă permite să schimbați înălțimea de ridicare a pistonului.

Rezultatul este o unitate Infiniti VCT de 2,0 litri cu o putere de aproximativ 265 CP. a permis să economisească aproape 30% din combustibil în comparație cu motoarele cu ardere internă similare, care au în același timp un raport de compresie constant.

Dacă producătorul reușește să rezolve eficient problemele actuale (complexitate de proiectare, vibrații crescute, fiabilitate, costul final ridicat de producție al unității etc.), atunci declarațiile optimiste ale reprezentanților companiei pot deveni adevărate, iar motorul în sine are toate șansele de a deveni un serial deja în 2018-2019.

Să rezumam

Având în vedere informațiile de mai sus, devine clar că motoarele cu raport de compresie variabil sunt capabile să reducă semnificativ consumul de combustibil la motoarele cu turbo pe benzină.

Pe fondul crizei globale a combustibilului, precum și al înăspririi constante standardele de mediu aceste motoare permit nu numai arderea eficientă a combustibilului, dar și să nu limiteze puterea motorului.

Cu alte cuvinte, un astfel de motor cu ardere internă este destul de capabil să ofere toate avantajele unui motor turbo puternic pe benzină de mare viteză. În același timp, în ceea ce privește consumul de combustibil, o astfel de unitate se poate apropia de omologii turbodiesel, care sunt populare astăzi, în primul rând datorită propriei lor.

Citeste si

Dispozitivul turbocompresorului, principalele elemente structurale, alegerea turbinei. Avantajele și dezavantajele motoarelor turbo pe benzină și diesel.

Important indicator tehnic motor modern cu ardere internă este raportul de compresie, care este raportul dintre volumul cilindrului de lucru atunci când pistonul se află în așa-numita fund mort punct (BDC) la volumul camerei de ardere.

O creștere a raportului de compresie face posibilă crearea celor mai potrivite condiții pentru aprinderea ansamblurilor combustibile (amestec combustibil-aer) în camera de ardere și, ca urmare, o utilizare mai rațională a energiei eliberate în timpul acestui proces.

Caracteristicile sistemului de schimbare a compresiei

Raportul de compresie variază în funcție de tipul de combustibil utilizat și de condițiile de funcționare ale motorului. Astfel de modificări sunt luate în considerare și aplicate de sistemul de control al raportului de compresie.

V motoare pe benzină cu ardere internă acest indicator este limitat exclusiv la zona în care are loc detonarea ansamblurilor combustibile. La sarcini mici, o creștere a compresiei nu duce la un proces de detonare, dar la sarcini crescute, detonarea poate atinge un punct critic.

Motor de compresie MCE-5

Un motor cu ardere internă echipat cu un astfel de sistem are un design destul de complex, care implică o modificare a caracteristicilor cursei de lucru a pistoanelor din cilindri.

Tunderul dinţat interacţionează cu pistonul de lucru şi cu pistonul de control. Culbutorul este conectat printr-o pârghie la arborele cotit.

Tunatorul se deplasează sub acțiunea pistonului de comandă. Camera de deasupra pistonului începe să se umple cu ulei, al cărui volum este strict controlat de o supapă specială.

La mișcarea foarfecelor, poziția PMS a pistonului se modifică și, în consecință, volumul de lucru al camerei de ardere se modifică cu un interval semnificativ de compresie.

În prezent, motorul MCE-5 nu a fost încă pus în producție de masă, dar are perspective bune de dezvoltare în viitor.

Lotus Cars a prezentat un nou concept de ICE echipat cu un sistem modern de compresie. Este un motor unic în doi timpi numit Omnivore, care permite utilizarea tipuri diferite combustibili - benzină, motorină, alcool, etanol etc.

Partea superioară a camerei este echipată cu o șaibă, a cărei mișcare duce la o modificare a volumului camerei. Acest lucru permite cel mai mare raport de compresie de 40 la 1.

În ciuda eficienței sale, sistem similar compresia nu permite în prezent realizarea performanță bună relativ consum economic combustibilul și protecția mediului al motorului în doi timpi.

motor VC-T. Imagine: Nissan

Producătorul auto japonez Nissan Motor a dezvăluit tip nou un motor cu combustie internă pe benzină, care în unele privințe depășește motoarele diesel moderne avansate.

Noul motor Variable Compression-Turbo (VC-T) este capabil modifica raportul de compresie gazos amestec combustibil, adică să schimbe cursa pistoanelor din cilindrii motorului cu ardere internă. Acest parametru este de obicei fix. Aparent, VC-T va fi primul ICE din lume cu un raport de compresie variabil.

Raportul de compresie este raportul dintre volumul spațiului de deasupra pistonului al cilindrului unui motor cu ardere internă la poziția pistonului în punctul mort inferior (volumul total al cilindrului) și volumul spațiului superior al pistonului al cilindrului. la poziția pistonului în punctul mort superior, adică la volumul camerei de ardere.

O creștere a raportului de compresie crește în general puterea acestuia și crește Eficiența motorului, adică ajută la reducerea consumului de combustibil.

Motoarele convenționale pe benzină au, de obicei, un raport de compresie de 8: 1 până la 10: 1 și mașini sportși masini de curse poate fi la fel de mare ca 12: 1 sau mai mult. Pe măsură ce raportul de compresie crește, motorul are nevoie de combustibil cu un număr octanic mai mare.

motor VC-T. Imagine: Nissan

Ilustrația arată diferența în pasul pistonului la diferite rapoarte de compresie: 14: 1 (stânga) și 8: 1 (dreapta). În special, este demonstrat mecanismul de modificare a raportului de compresie de la 14: 1 la 8: 1. Se întâmplă așa.

1. Dacă este necesară modificarea raportului de compresie, modulul este activat Unitate armonicăși schimbă pârghia actuatorului.
2. Pârghia actuatorului rotește arborele de antrenare ( Arborele de control pe diagramă).
3. Când arborele de antrenare se rotește, acesta modifică unghiul suspensiei cu brațe multiple ( Multi-link pe diagrama)
4. Suspensia cu brațe multiple determină înălțimea la care fiecare piston poate să se ridice în cilindrul său. Astfel, raportul de compresie este modificat. Centrul mort inferior al pistonului pare să rămână același.

Modificarea raportului de compresie într-un motor cu ardere internă poate fi, într-un fel, comparată cu schimbarea unghiului de atac la elicele cu pas variabil - un concept care a fost folosit în elice și elice de multe decenii. Pasul variabil al elicei vă permite să mențineți eficiența elicei aproape de optim, indiferent de viteza de mișcare a purtătorului în flux.

Tehnologia de schimbare a gradului compresia motorului cu ardere internă face posibilă menținerea puterii motorului respectând în același timp standarde stricte de eficiență a motorului. Acesta este probabil cel mai mult mod real respectă aceste standarde. „Toată lumea lucrează acum la rapoarte de compresie variabile și la alte tehnologii pentru a îmbunătăți dramatic eficiența. motoare pe benzină„spune James Chao, director general pentru Asia Pacific și consultant IHS,” De cel puțin în ultimii douăzeci de ani. De menționat că în anul 2000 Saab a prezentat un prototip al unui astfel de motor Saab cu compresie variabilă (SVC) pentru Saab 9-5, pentru care a câștigat o serie de premii la expozițiile tehnice. Apoi compania suedeză a fost cumpărată de concern Motoare generaleși a încetat să lucreze la prototip.

Motor Saab cu compresie variabilă (SVC). Fotografie: Reedhawk

Motorul VC-T este promis că va fi adus pe piață în 2017 cu Infiniti QX50. Prezentarea oficială este programată pentru 29 septembrie la Salonul Auto de la Paris. Acest cu patru cilindri de 2,0 litri va avea aproximativ aceeași putere și cuplu ca și V6 de 3,5 litri, care va înlocui, dar va oferi o economie de combustibil cu 27% mai mare.

Inginerii Nissan spun, de asemenea, că VC-T va fi mai ieftin decât motoarele diesel moderne cu turbocompresor și va respecta pe deplin normele actuale privind NOx și alte reglementări privind emisiile. gaze de esapament- astfel de reguli se aplică în Uniunea Europeană și în alte țări.

După Infiniti, este planificată dotarea altor mașini ale Nissan și, eventual, companiei partenere Renault, cu noi motoare.


motor VC-T. Imagine: Nissan

Se poate presupune că proiectarea complicată a motorului cu ardere internă la început este puțin probabil să fie fiabilă. Este logic să așteptați câțiva ani înainte de a cumpăra o mașină cu motor VC-T, cu excepția cazului în care doriți să participați la testarea unei tehnologii experimentale.

De mai bine de un deceniu, marca chinezească s-a bazat pe servicii TV și muzicale, dar acum intră rapid pe piața smartphone-urilor și a altor produse electronice de larg consum. Conform datelor preliminare, dispozitive mobile LeEco se vinde bine în China și în alte țări. Poate debutul companiei în domeniul auto va fi la fel de reușit? Săptămâna trecută, South China Morning Post a raportat că LeEco va construi o fabrică de vehicule electrice. Capacitatea estimată este de 400 de mii de mașini pe an.

Potrivit datelor preliminare, LeEco intenționează să investească aproximativ 1,8 miliarde de dolari într-un nou loc de producție, care va fi situat în provincia Zhejiang. Ulterior, uzina ar trebui să intre în parcul tehnologic Eco Experience Park. Până acum, se spune că construcția fabricii se va încheia în 2018.

Anterior, LeEco căuta parteneri pe piața chineză care să-și asigure propriile facilități de producție. De exemplu, compania a fost în discuții cu BAIC și GAC. Dar destul oferte avantajoase nu a fost găsit, așa că conducerea a decis să-și construiască propria fabrică. Potrivit datelor preliminare, nu numai că va asambla mașini electrice, ci va produce și cele mai importante componente, inclusiv motoare electrice și baterii de tracțiune. LeEco deține în prezent 833 de brevete în domeniul vehiculelor electrice.

Poate că, în viitor, LeEco va produce mașini electrice în Statele Unite: în Nevada, construcția unei fabrici pentru Faraday Future, care este un partener strategic al LeEco, este în prezent în derulare.

Tot săptămâna trecută s-a aflat despre niște planuri Vad... Americanii sunt deja angajați în hibrid și mașini electrice: Ford vinde modele C-Max Hybrid, C-Max Energi, Focus Electric, Fusion Hybrid și Fusion Energi. Cu toate acestea, în viitor, producătorul intenționează să evidențieze seria speciala modele inovatoare. Probabil că va primi numele ModelE.

Compania americană a depus un brevet pentru modelul E în 2013. Produce camionete Ford E-Series de mulți ani, dar este puțin probabil ca noul nume să aibă vreo legătură cu ele. În același timp, șeful Tesla Motors Elon Musk în 2014 a plâns că nu va putea elibera model de mașină E: „Urmeaza să denumim noul produs Model E, dar apoi Ford ne-a interzis judiciar să facem acest lucru, spunând că va folosi el însuși acest nume. Am crezut că este o nebunie: Ford încearcă să omoare SEXUL ( Tesla ar avea trei modele - Model S, Model E și Model X. - aprox. ed.)! Așa că a trebuit să venim cu un alt nume. Noul model se va numi Model 3.”

Va exista o gamă de modele electrice și hibride sub marca Model E. Modele Ford... Producătorul nu a împărtășit încă informațiile exacte despre ele, dar se știe deja că cel puțin unele dintre ele vor fi oferite în mai multe versiuni deodată: un hibrid, un hibrid cu posibilitate de încărcare externă și o mașină electrică. O abordare similară este utilizată în noul model Hyundai IONIQ.

Construcția unei noi fabrici de mașini este deja în derulare. seria Ford Model E. Acesta va fi primul loc de producție complet nou al companiei în America de Nordîn ultimii 20 de ani. Investiția totală în fabrică ar trebui să fie de 1,6 miliarde de dolari, ceea ce este o sumă uriașă chiar și după standardele industriei auto americane. Este de remarcat faptul că fabrica va fi situată în Mexic și deloc în Statele Unite.

Construcția noii fabrici ar trebui să fie finalizată în 2018, iar primele mașini hibride și electrice produse în serie vor ieși de pe linia de asamblare în 2019. În trecut anul Ford a anunțat planuri de a investi aproximativ 4,5 miliarde de dolari în vehicule electrice până în 2020. Se plănuiește folosirea acestor bani pentru dezvoltarea și lansarea a 13 modele noi. Ar trebui să concureze cu mașinile Tesla, șurub Chevroletși Nissan Leaf. În același timp, versiunile integral electrice ar trebui să primească o autonomie de croazieră de aproximativ 320 de kilometri. Cel mai probabil, majoritatea modelelor inovatoare vor fi hatchback și crossover compacte.

Între timp, în Norvegia, din 2025, intenționează să interzică complet vânzarea de mașini pe benzină și diesel. Am discutat despre o inițiativă similară în urmă cu câteva luni. Apoi, ziarul norvegian Dagens Næringsliv a raportat că patru părți cheie din Norvegia au convenit să introducă o interdicție a vânzării de mașini noi care ard combustibil din 2025. Cu toate acestea, acum un reprezentant al Ministerului Transporturilor din țară a negat oficial această informație.

În general, o astfel de inițiativă pare destul de logică. În primul rând, în acest nord tara europeana De mult timp, au existat sarcini mari la modelele cu motoare cu ardere internă. Datorită acestui fapt, în 2015, vânzările de mașini electrice și hibride au crescut simultan cu 71%. În al doilea rând, țara nu are o producție proprie de mașini, care trebuie susținută prin orice mijloace. Din motive de corectitudine, observăm că Norvegia este lider în Europa în producția de petrol, astfel încât promovarea vehiculelor electrice poate fi contrară intereselor țării.

Ministerul Transporturilor a confirmat informațiile conform cărora Planul național de dezvoltare a transporturilor din Norvegia prevede anumite măsuri care vizează reducerea volumului de emisii de substanțe nocive în atmosferă, dar nu include propuneri de interzicere completă a tuturor tipurilor de motoare cu ardere internă începând cu 2025. . Totodată, reprezentantul oficial al departamentului a menționat că „guvernul vrea să încurajeze moduri de transport mai prietenoase cu mediul, dar să folosească morcovul în loc de băț”. El a raportat acest lucru la autonews.com.

În mod curios, săptămâna trecută, multe instituții de presă ruse s-au grăbit să anunțe că Norvegia intenționează să interzică complet vânzarea de autoturisme noi cu motoare cu ardere internă începând cu 2025. Astfel, au împărtășit informații neoficiale depășite sau au înțeles greșit noul mesaj al Ministerului European al Transporturilor.

⇡ Tehnologia auto

Motorul cu ardere internă a fost inițial cea mai complexă unitate dintr-o mașină. Au trecut peste o sută de ani de la apariția primelor mașini, dar nimic nu s-a schimbat în acest sens (cu excepția mașinilor electrice). În același timp, producătorii de frunte merg cap în cap în ceea ce privește progres tehnic... Astăzi, fiecare companie care se respectă are motoare turbo cu injecție directă și sistem de sincronizare variabilă a supapelor atât la admisie, cât și la ieșire (când vine vorba de motoarele pe benzină). Mai multe soluții high-tech sunt mai puțin frecvente, dar încă apar. De exemplu, recent crossover-ul Audi SQ7 TDI a primit primul motor din lume cu electric turbo iar BMW a introdus un motor diesel cu patru turbocompresoare. Dintre cele mai exotice soluții seriale, se remarcă sistemul FreeValve dezvoltat de Koenigsegg: motoarele companiei suedeze nu au arbori cu came deloc. Este ușor de observat că inginerilor din firmele europene le place în general să experimenteze. Cu toate acestea, acum există o veste interesantă din Japonia: inginerii Infiniti a introdus primul motor cu raport de compresie variabil.

Mulți oameni confundă adesea conceptele de raport de compresie și compresie, iar acest lucru este adesea făcut de persoane legate de ocuparea mașinilor și de întreținerea sau repararea acestora. Prin urmare, pentru început, vă vom spune pe scurt care este raportul de compresie și cum diferă acesta de compresie.

Raportul de compresie (SZH) - raportul dintre volumul cilindrului deasupra pistonului în poziția inferioară (centrul mort inferior) și volumul spațiului de deasupra pistonului în poziția sa superioară (centrul mort superior). Astfel, vorbim despre un parametru adimensional care depinde doar de date geometrice. În linii mari, este raportul dintre volumul cilindrului și volumul camerei de ardere. Pentru fiecare mașină, aceasta este o valoare strict fixă, care nu se modifică în timp. Astăzi poate fi influențată doar prin instalarea altor pistoane sau chiulase. În acest caz, compresia se numește presiunea maximă în cilindru, care este măsurată cu contactul oprit. Cu alte cuvinte, este un indicator al gradului de etanșeitate al camerei de ardere.

Așadar, inginerii Infiniti au reușit să creeze un motor cu compresie variabilă-turboalimentată (VC-T) care este capabil să modifice raportul de compresie. Desigur, cu toată dorința în mișcare, este imposibil să schimbați pistoanele și alte elemente structurale, prin urmare companie japoneză a folosit o abordare fundamental diferită, datorită căreia motorul cu ardere internă este capabil să varieze raportul de compresie de la 8: 1 la 14: 1.

Vrac motoare moderne raportul de compresie este de aproximativ 10: 1. Una dintre excepții este benzina Motoare Mazda Skyactiv-G, în care acest parametru este crescut la 14: 1. În teorie, cu cât SD este mai mare, cu atât eficiența poate fi atinsă cu un anumit motor. Cu toate acestea, această medalie are și un dezavantaj: sub sarcină grea, SG ridicat poate provoca detonarea - o explozie necontrolată a amestecului combustibil-aer. Acest proces poate duce la deteriorarea semnificativă a pieselor motorului cu ardere internă.

Producătorii visau de mult să creeze un motor care să aibă un raport de compresie ridicat la turații și sarcini mici și scăzut la cele mari. Acest lucru ar îmbunătăți eficiența motorului, ceea ce are un efect pozitiv asupra puterii, consumului de combustibil și cantității emisii nocive, dar în același timp evită riscul detonării. Din motivele de mai sus, într-un motor cu ardere internă cu aspect tradițional, o astfel de idee nu poate fi realizată. Prin urmare, inginerii Infiniti au fost nevoiți să complice semnificativ designul.

Schema VC-T descrie principiul general de funcționare al mecanismului inovator. În acest caz, biela nu este atașată direct de arbore cotit, ca în motoarele convenționale cu ardere internă, dar la o culbutoare specială (Multi-link). Pe de altă parte, pleacă o pârghie suplimentară, care, prin arborele de comandă și brațul actuatorului, este conectată la modulul de antrenare armonică. În funcție de poziția ultimului element, se va schimba poziția culbutorului, care, la rândul său, se stabilește poziție de vârf piston.

VC-T va putea schimba raportul de compresie din mers. Parametrii necesari vor depinde de sarcina, viteza si, cu siguranta, chiar si de calitatea combustibilului: computerul va tine cont de toate aceste date pentru a seta pozitia optima a tuturor elementelor. În acest moment, dezvoltatorii au publicat departe de toți parametrii noului motor: se știe doar că va fi motor cu patru cilindri volum de doi litri. Chiar de la numele Variable Compression-Turbocharged este evident că va fi echipat cu un turbocompresor. Cel mai probabil, din acest motiv inginerii au decis, în general, să creeze un motor neobișnuit cu ardere internă: cu presiune ridicata presurizarea crește semnificativ riscul de detonare. Aici este utilă capacitatea de a reduce raportul de compresie. Cu alte cuvinte, pentru motor atmosferic nu ar fi nevoie de un design atât de complex. Potrivit Infiniti, motor nou va înlocui V6-ul aspirat natural de 3,5 litri.

Premiera mondială a noului motor va avea loc pe 29 septembrie la Salonul Auto Internațional de la Paris. Noul motor VC-T este de așteptat să fie primul care primește noua generație de crossover-ul Infiniti QX50, care urmează să fie lansat în 2017. Probabil, puțin mai târziu, unitatea promițătoare va deveni disponibilă pentru mașinile Nissan. Este posibil ca în timp să fie oferit pentru autoturisme Mercedes-Benz (azi se observă situația inversă: pentru unele modele Infiniti este oferit un motor turbo Mercedes-Benz de doi litri).

Aparent, motorul VC-T ar putea primi în lipsă premiul Breakthrough of the Year. Chiar dacă acest proiect eșuează complet, iar costurile dezvoltării lui nu dau roade, nu se mai prevede o schimbare mai revoluționară a motoarelor cu ardere internă în 2016. Trebuie remarcat, totuși, că inginerii Infiniti / Nissan nu sunt singuri în căutarea unor rapoarte de compresie variabile. De exemplu, în 2000 se vorbea mult despre SVC - motorul Saab Variable Compression. În același timp, a fost folosit un principiu complet diferit: capul blocului se putea mișca în sus și în jos, ceea ce a asigurat o modificare a volumului camerei de ardere. Era deja despre apariția iminentă a mașinilor cu SVC la vânzare, dar concernul american General Motors, după ce a cumpărat o acțiune integrală la Saab în 2000, a decis să închidă proiectul. Și aici este motorul MCE-5 Dezvoltare Peugeotîn multe feluri similar cu VC-T. A fost introdus în 2009, dar încă nimeni nu vorbește despre utilizarea MCE-5 pe vehiculele de serie.

Puțin mai sus am menționat deja compania Koenigseggîntrucât a fost implicată în dezvoltarea motoarelor revoluționare fără arbori cu came. Săptămâna trecută a fost o altă știre despre tehnologii avansate Producator suedez. Ele privesc acum convertizorul catalitic. Să reamintim: această componentă ar trebui să reducă cantitatea de substanțe nocive din evacuarea mașinii. Astăzi, astfel de dispozitive sunt instalate pe toate cele noi. Mașini Iar mașinile sport super-puternice nu fac excepție. Cei care urmăresc fiecare în plus cai putere, acest lucru nu este foarte încurajator: convertizoarele catalitice reprezintă un obstacol în calea liberei circulații a gazelor din camera de ardere în atmosferă. Ca urmare, puterea motorului este ușor redusă. Inginerii Koenigsegg nu au vrut să suporte această stare de lucruri și au inventat propriul lor sistem unic.

În loc să instalați pur și simplu un convertor catalitic după turbocompresor, ca în mașini convenționale, dezvoltatorii au plasat un mic catalizator „pre” pe wastegate a turbinei. Prima dată după pornirea motorului, se activează un amortizor, care blochează trecerea gazelor de eșapament prin turbocompresor: acestea trec prin aceeași supapă de bypass și un mic catalizator „pre”. În același timp, la ieșirea turbinei este prevăzut un convertor principal. Deoarece începe să funcționeze numai după ce întregul sistem s-a încălzit deja bine ( convertori catalitici devin efective numai la intrare temperatura de lucru), am reușit să o facem mult mai scurtă. Datorită acestui fapt, pierderile cauzate de trecerea aerului obstrucționate au fost reduse semnificativ.

Potrivit inginerilor Koenigsegg, schema patentată care utilizează doi catalizatori vă permite să adăugați (sau mai degrabă să nu pierdeți) aproximativ 300 de catalizatori. Cai putere... Deci proprietarii coupe-ului Koenigsegg Agera pot spune fără rușine că neutralizatorul singur în mașina lor oferă mai multă putere decât o dezvoltă motorul în majoritatea mașinilor moderne.

Acum să trecem la un alt subiect care este relevant în fiecare săptămână - știri din dezvoltarea mașinilor inteligente. Anterior, mulți oameni celebri din industria auto, inclusiv șeful Tesla Motors, Elon Musk, au spus în repetate rânduri că crearea de mașini cu piloți automati cu drepturi depline nu numai că va întoarce modul de viață al multor oameni, dar va, de asemenea, să răstoarne în mod semnificativ. a afecta industria auto precum și afacerile conexe. De exemplu, se așteaptă o creștere semnificativă a cererii de servicii de partajare a mașinilor: în țările dezvoltate, acest serviciu abia începe să capete amploare, dar va lovi cu adevărat doar era mașinilor autopropulsate. Unii producători au început deja să se pregătească pentru asta. De exemplu, reprezentanții de săptămâna trecută VadMotorCompanie a anunțat începerea livrărilor de mașini autonome în masă pentru afaceri în 2021.

„Următorul deceniu va fi modelat de masina autonomași vedem că astfel de vehicule au un impact semnificativ asupra societății, la fel ca și introducerea de către Ford a liniei de asamblare acum 100 de ani”, a declarat Mark Fields, directorul executiv al companiei auto. „Lucrăm din greu pentru a aduce pe drum un vehicul autonom care poate îmbunătăți siguranța și provocările sociale și de mediu ale milioane de oameni, nu doar cei care își permit mașini de lux.”

În spatele cuvintelor pompoase se află acțiuni destul de specifice. Ford și-a dublat dimensiunea laboratorului său din Silicon Valley. Acum, suprafața totală a clădirilor producătorului a ajuns la 16 mii de metri pătrați, iar personalul are 260 de angajați. În plus, săptămâna trecută, gigantul auto american a anunțat o investiție comună cu conglomeratul chinez de informații Baidu: pentru un cuplu vor investi 150 de milioane de dolari în dezvoltarea de hardware și software pentru crearea piloților automati. O parte din fonduri au mers către Velodyne, care produce lidari.

Potrivit reprezentanților Velodyne, investiția va fi folosită pentru a accelera dezvoltarea și lansarea următoarei generații de senzori. Ar trebui să fie mai eficiente, dar ieftine. În plus, Ford a achiziționat startup-ul israelian SAIPS. Compania dezvoltă soluții algoritmice și tehnologii pentru recunoașterea modelelor și învățarea automată. SAIPS a fost fondată în 2013, însă, în ciuda vârstei sale modeste, HP, Israel Aerospace Industries și Wix își folosesc deja serviciile.

Dacă ideea conducerii Ford se justifică, atunci până în 2021 compania va avea în arsenalul său o mașină care se poate descurca complet fără o persoană. Totodată, „ovalul albastru” plănuiește să se bazeze pe sectorul corporativ: în primul rând, Ford speră să intereseze companiile specializate în car sharing, precum și mărci precum Uber și Lyft asociate serviciului de taxi.

S-a discutat și despre viitorul mașinilor inteligente în TeslaMotoare... Dar nu reprezentanții companiei au vorbit despre asta, ci angajații publicației electrek.co. Potrivit acestora, lucrările la sistemul Autopilot 2.0 sunt deja în plină desfășurare.

După cum știm, în septembrie 2014, Tesla a introdus pentru prima dată hardware, cum ar fi o cameră frontală și un radar, în mașinile sale electrice, precum și un senzor cu ultrasunete care bate 360 ​​de grade în jur. Un an mai târziu, în octombrie 2015, producătorul a lansat o actualizare numită Autopilot update (versiunea software 7.0), care a făcut posibilă activarea unui asistent electronic capabil să preia controlul pe pistă sau să parcheze o mașină în mod automat... După aceea, compania a actualizat software-ul de mai multe ori, dar hardware-ul a rămas același. Desigur, fiecare echipament are propria sa limită, așa că nu toate problemele pot fi rezolvate cu câteva linii noi de cod.

Acum compania se gândește să introducă sistemul Autopilot 2.0. Va aduce schimbări masive în configurația senzorului. Este de așteptat ca noile echipamente să permită atingerea celui de-al treilea grad de automatizare a controlului, ceea ce presupune că mașina nu va mai necesita control constant din partea șoferului, ca în versiunea actuală de Tesla Autopilot, dar în anumite condiții computerul va cere totuși pentru ajutorul unei persoane. În același timp, dezvoltatorii recunosc că în viitor, actualizările de software vor putea aduce sistemul în râvnita etapă a patra de automatizare, în care mașinile pot circula cu ușurință pe orice drum (doar al cincilea nivel va rămâne înainte, când controalele cum ar fi volanul și pedalele vor dispărea cu totul din cabină).

Surse anonime cu cunoștințe apropiate despre programul Autopilot le-au spus reporterilor electrek.co despre unele dintre detaliile noului sistem. Este de așteptat ca următoarea generație să păstreze radarul frontal anterior, dar să primească încă două din același în chilipir. Cel mai probabil vor fi instalate de-a lungul marginilor barei de protecție față. În plus, complexul va fi completat cu o cameră frontală triplă. Potrivit datelor neoficiale, o nouă carcasă pentru ea a început să fie instalată în serie Model de mașini electrice S de săptămâna trecută.

Aparent, chiar și în Autopilot 2.0, compania lui Elon Musk se va descurca fără lidari. Și în timp ce unul dintre aceste prototipuri bazate pe Model S a fost văzut în afara sediului Tesla Motors, ar putea fi un experiment care nu are nimic de-a face cu dezvoltarea unui sistem de pilot automat de generație următoare.

Poate că noua cameră triplă frontală se va baza pe constelația trifocală frontală a lui Mobileye. Va folosi senzorul principal cu un unghi de vizualizare de 50 de grade, precum și doi suplimentari cu un câmp vizual de 25 și 150 de grade. Acesta din urmă va permite o mai bună recunoaștere a pietonilor și a bicicliștilor.

Ca centru de date, Autopilot 2.0 va necesita o platformă productivă. Poate că va fi modulul NVIDIA Drive PX 2. A fost prezentat pentru prima dată la CES 2016 în ianuarie, dar livrările ar trebui să înceapă abia în toamnă.

Cel mai probabil, sistemul Autopilot 2.0 va fi prezentat în curând... Surse anonime din cadrul companiei raportează că cablajele actualizate sunt deja livrate pe transportorul Model S, care includ conectori pentru o cameră triplă și alte echipamente noi. Acest lucru indică faptul că producătorul se pregătește cu putere pentru a începe livrările. versiune noua sistem auxiliar... În plus, având în vedere decesul recent cu implicând Tesla Autopilot - Elon Musk va încerca să accelereze dezvoltarea următoarei actualizări majore pentru a spune tuturor despre eliminarea erorilor versiunilor anterioare.

A doua generație a crossover-ului Infiniti QX50 a primit o grămadă de inovații, dintre care cea mai importantă a fost un motor unic - un VC-Turbo "turbo four" de 2,0 litri cu un raport de compresie variabil. Ideea creării unui motor pe benzină, în care raportul de compresie în cilindri ar fi variabil, nu este nouă. Deci, în timpul accelerării, când este necesară cea mai mare revenire a motorului, îi puteți sacrifica economia pentru câteva secunde prin reducerea raportului de compresie - acest lucru va preveni detonarea, arderea spontană. amestec de combustibil care poate apărea la sarcini mari. Cu o mișcare uniformă, raportul de compresie, dimpotrivă, ar trebui crescut pentru a obține o ardere mai eficientă a amestecului de combustibil și a reduce consumul de combustibil - în acest caz, sarcina motorului este scăzută și riscul de detonare este minim. În general, totul este simplu în teorie, dar s-a dovedit a nu fi atât de ușor să implementezi această idee în practică. Iar designerii japonezi au fost primii care au adus ideea unei mostre de serie.

Esența dezvoltatului de Nissan Corporation Tehnologia constă în schimbarea continuă a ridicării maxime a pistoanelor (așa-numitul punct mort superior - PMS), în funcție de puterea necesară a motorului, ceea ce duce la scăderea sau creșterea raportului de compresie în cilindri. O parte cheie a acestui sistem este conexiunea specială a bielelor, care sunt conectate la arborele cotit prin intermediul bloc mobil balansoare. Blocul, la rândul său, este conectat la un arbore de comandă excentric și un motor electric, care, la comanda electronicii, pune în mișcare acest mecanism viclean, schimbând înclinația culbutorilor și poziția PMS a pistoanelor în toate. patru cilindri în același timp.

Diferența raportului de compresie în funcție de poziția PMS a pistonului. În imaginea din stânga, motorul este în modul economic, în dreapta - în modul de putere maximă. R: Când este necesară o modificare a raportului de compresie, motorul electric se rotește și mișcă brațul de antrenare. B: Brațul de antrenare rotește arborele de comandă. C: atunci când arborele se rotește, acesta acționează asupra pârghiei asociate culbutorului, modificând unghiul de înclinare a acestuia din urmă. D: in functie de pozitia culbutorului, PMS-ul pistonului se ridica sau scade, modificand astfel raportul de compresie.

Ca urmare, în timpul accelerației, raportul de compresie scade la 8: 1, după care motorul intră modul economic lucrează cu un raport de compresie de 14: 1. În același timp, volumul său de lucru variază de la 1997 la 1970 cm3. „Turbo-four” al noului Infiniti QX50 dezvoltă o capacitate de 268 de litri. cu. și un cuplu de 380 Nm - mult mai mult decât V6 de 2,5 litri al predecesorului său (performanța sa este de 222 CP și 252 Nm), consumând în același timp o treime mai puțină benzină. În plus, VC-Turbo este cu 18 kg mai ușor decât „șase” cu aspirație naturală, ocupă mai puțin spațiu sub capotă și atinge cuplul maxim la turații mai mici.

Apropo, sistemul de control al raportului de compresie nu numai că mărește eficiența motorului, dar reduce și nivelul vibrațiilor. Datorită culbutorilor, bielele în timpul cursei de lucru a pistoanelor ocupă o poziție aproape verticală, în timp ce la motoarele convenționale se deplasează dintr-o parte în alta (de aceea bielele și-au primit numele). Drept urmare, chiar și fără arbori de echilibrare, această unitate cu 4 cilindri funcționează la fel de silențios și lin ca un V6. Dar poziția variabilă a PMS folosind un sistem complex de pârghii nu este singura caracteristică a noului motor. Prin modificarea raportului de compresie, această unitate este capabilă să comute între două cicluri de lucru: clasicul Otto, care este folosit de cea mai mare parte a motoarelor pe benzină, și ciclul Atkinson, care se găsește în principal la hibrizi. În acest din urmă caz ​​(la un raport de compresie mare) datorită cursei mai lungi a pistonului amestec de lucru se extinde mai mult, ardand cu eficienta mai mare, ca urmare randamentul creste si scade consumul de benzina.

Deplasându-se în sus sau în jos, pârghia inferioară schimbă poziția pistonului în raport cu camera de ardere.

Pe lângă două cicluri de lucru, acest motor folosește și două sisteme de injecție: clasicul MPI distribuit și GDI direct, care îmbunătățește eficiența arderii combustibilului și evită detonarea atunci când grade înalte comprimare. Ambele sisteme funcționează alternativ și la sarcini mari, simultan. O acoperire specială a pereților cilindrului, care este aplicată prin pulverizare cu plasmă, apoi stinsă și șlefuită, are, de asemenea, o contribuție pozitivă la creșterea eficienței motorului. Rezultatul este o suprafață ultra-netedă „asemănătoare oglinzii” care reduce frecarea segmentului pistonului cu 44%.

Și care este beneficiul?

O altă caracteristică unică a motorului VC-Turbo este integrata suport de top Active Torque Sistem de reducere a vibrațiilor rutiere bazat pe un actuator alternativ. Acest sistem este controlat de un senzor de accelerație care detectează vibrațiile motorului și generează vibrații de amortizare antifază ca răspuns. Suportul activ al Infiniti a fost folosit pentru prima dată în 1998 motor diesel, dar acel sistem s-a dovedit a fi prea greoi, așa că nu a devenit larg răspândit. Proiectul a stat sub covor până în 2009, când inginerii japonezi au început să-l îmbunătățească. A fost nevoie de încă 8 ani pentru a rezolva problema supraponderală și a amortizorului de vibrații supradimensionat. Dar rezultatul este impresionant: datorită ATR, unitatea cu 4 cilindri a noului Infiniti QX50 este cu 9 dB mai silențioasă decât V6-ul predecesorului său!

Unul dintre cei care s-a apropiat cât mai mult de a crea un motor în serie cu raport de compresie variabil a fost marca Saab... Suedezii, însă, au mutat părțile superioare și inferioare ale blocului cilindric una față de alta. Și în motorul Infiniti / Nissan, modificările au afectat designul mecanismului manivelei.