Important indicator tehnic motorul 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, utilizarea 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 modificare a 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 tocatoarelor, 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.
Un nou concept de motor cu ardere internă echipat cu sistem modern compresie prezentată de Lotus Cars. Este unic motor în doi timpi numit Omnivore, care vă permite să utilizați 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.
Motoare cu grad variabil comprimare.Dezvoltarea motoarelor și îmbunătățirea puterii și a indicatorilor economici ai acestora sunt asociate cu o creștere a raportului de compresie. Cu toate acestea, pentru motoare pe benzina magnitudinea raportului de compresie este limitată de apariția proceselor de ardere anormale. Unul dintre cele mai periculoase dintre tipurile sale este aprinderea strălucitoare. Conducerea cu aprindere strălucitoare este deosebit de periculoasă atunci când este utilizată ca și cu antrenare mecanică compresor și turbo. O creștere a temperaturii și presiunii încărcăturii în cilindru, chiar și în cazul benzinei cu octan mare, contribuie la supraîncălzirea suprafeței camerei de ardere și la aprinderea prematură necontrolată a amestecului chiar înainte de apariția unei scântei. De obicei, aprinderea are loc de la electrozii lumânării sau izolatorul acesteia. În acest caz, senzorul de detonare, de regulă, nu poate înregistra clar momentul începerii aprinderii strălucitoare, dar poate duce la apariția depunerilor de carbon și la manevrare atunci când muncă îndelungată la regimuri de încărcare redusă, de exemplu, în traficul urban.
Dar mult mai des ne confruntăm cu un alt tip de ardere anormală - detonația. Aceasta este arderea cu viteze mari(până la 2000 m/s) a părții reziduale a încărcăturii combustibil-aer în zona cea mai îndepărtată de bujie. Arderea este însoțită de lovituri metalice, uneori denumite greșit „ciocăniri”. Cu funcționarea prelungită cu detonare, motorul se supraîncălzește, începe erodarea pereților și jumperii se sparg. Toate aceste fenomene sunt mai ales agravate la utilizarea presurizării. Senzorul de detonare, care setează automat unghiurile ulterioare de avans la aprindere atunci când are loc detonarea, nu rezolvă complet problema, deoarece cu o rimă colțuri mai târziu timpul de aprindere crește, temperatura gazelor de eșapament crește, supapele de evacuare încep să se ardă, galeria poate chiar să crape etc. Prin urmare, majoritatea motoarelor pe benzină supraalimentate, chiar și cu un sistem eficient de răcire a aerului de supraalimentare, au un raport de compresie semnificativ mai mic (cu aproximativ o unitate întreagă, toate celelalte lucruri fiind egale). Ca urmare, în principalele moduri de funcționare (când conduceți pe un drum plat cu viteza constanta când sarcina nu depășește 2/3 din plin) din cauza raportului de compresie scăzut, creșterea consumului de combustibil ajunge uneori la 10-20%. Dar mai departe sarcini parțiale când presiunea și temperatura încărcăturii din cilindru scad, nu este nevoie să vă temeți de procese anormale. S-ar părea că în aceste moduri ar trebui crescut și raportul de compresie. Visul de lungă durată al inginerilor a fost să creeze un dispozitiv pentru schimbarea raportului de compresie din mers. Pentru motoare auto funcționând o parte semnificativă a timpului la sarcini puternic variabile, principala problemă este capacitatea de a modifica raportul de compresie într-o fracțiune de secundă, de exemplu, la trecerea de la miscare inactiv la sarcina maximă, în special în timpul accelerării vehiculului prin viteze inferioare... O problemă importantă în dezvoltarea unui motor cu un raport de compresie variabil este înăsprirea constantă a cerințelor pentru emisiile de oxizi de azot, care cresc cu temperaturi mariși presiunea în timpul arderii. Dar folosește pentru motoare de serie ternar convertori cataliticiși sisteme cu microprocesoare managementul motorului, inclusiv controlul raportului de aprindere și compresie, abordează aceste probleme. Un motiv suplimentar pentru interesul crescut pentru dezvoltarea unui motor cu raport de compresie variabil cu scopul de a îmbunătăți eficiența combustibilului este concentrarea recentă asupra cantității de emisii de CO2 asociate cu efectul de seră la nivel mondial. Și pentru a-l reduce, este necesar să se reducă consumul de combustibil. În același timp, oportunitatea optimizării raportului de compresie pt moduri diferite este determinată de cerințele din ce în ce mai mari pentru emisia de CO, CH și în special oxizi de azot.
Există multe solutii originale reglarea raportului de compresie. Una dintre ele a fost execuția cameră suplimentarăîn capul blocului cu o supapă care îl deconectează de la camera de ardere principală la trecerea la sarcini parțiale. Principalul dezavantaj această decizie este o creștere a suprafeței camerei de ardere și, în consecință, pierderi crescute în mediul de răcire, supraîncălzirea supapei, pierderile gaz-dinamice.
O soluție similară a fost instalarea unui piston hidraulic suplimentar în chiulasa, care, atunci când este mutat, a schimbat volumul camerei de ardere.
O altă direcție a fost schimbarea geometriei mecanismului manivelei cu cap în cruce prin devierea tijei de ghidare sau crearea altor variante ale mecanismului manivelei, permițându-vă să schimbați poziția pistonului față de chiulasa.
Soluția inițială a fost utilizarea unui piston telescopic compozit cu o acționare hidraulică, care mișcă automat coroana pistonului în funcție de presiunea medie în cilindru: cu o creștere a umplerii și, în consecință, a presiunii gazului în cilindru, ulei. este stors din cavitatea de lucru, partea inferioară este îngropată în piston și volumul camerei de ardere crește ... Dar aceste motoare sunt în funcțiune producție în serie nu a apărut din cauza complicației semnificative a designului. În plus, a durat prea mult pentru a schimba raportul de compresie.
O soluție reală pentru variarea raportului de compresie a fost aplicată motoarelor pentru a determina gradul octanic al combustibilului. Acest lucru a fost realizat prin deplasarea cilindrului cu chiulasa față de arbore cotit... Cu toate acestea, pentru aceste motoare, timpul pentru a schimba raportul de compresie nu are crucial.
Pentru o mașină modernă design original Un motor cu raport de compresie variabil folosind același principiu a fost dezvoltat de o companie cunoscută pentru multe soluții progresive îndrăznețe. Acest lucru este deosebit de important deoarece motorul cu 5 cilindri în linie și cursă lungă de 1,6 L (S / D = 88 / 68MM) a fost echipat cu un compresor cu deplasare pozitivă acționat mecanic, care oferă o presiune de supraalimentare de până la 2,8 bar. Rulmenții arborelui cotit sunt amplasați în carter. Monoblocul de cilindri este realizat integral cu capul, în care supapele și arbori cu came... Carterul și monoblocul au o axă comună. Mecanism excentric cu biela pe semnal unitate electronică controlul rotește monoblocul în raport cu carterul cu 40 de grade, în timp ce raportul de compresie se modifică de la 8 (când se lucrează cu un compresor) la 14 (la modurile de sarcină scăzută). Motorul dezvoltă 165 kW la 6.000 rpm (140 CP) și un cuplu maxim de 305 Nm la 4.000 rpm. Aceste puteri corespund unui motor convențional cu un volum de lucru de 3 litri.
1.braț de legătură
2.unelte de sincronizare
3.suportul pistonului
4.piston de lucru
5. supapa de evacuare
6.chiulasă
7.supapă de admisie
8.control piston
motor VC-T. Imagine: Nissan
Producătorul auto japonez Nissan Motor a dezvăluit un nou tip de motor cu combustie internă pe benzină, care le depășește pe cele moderne avansate în unele privințe. motoare diesel.
Noul motor Variable Compression-Turbo (VC-T) este capabil modifica raportul de compresie gazos amestec combustibil, adică să schimbe cursa pistoanelor în cilindri ICE... Acest parametru este de obicei fix. Aparent, VC-T va fi primul în Lumea ICE Cu grad variabil comprimarea amestecului.
Raportul de compresie - raportul dintre volumul spațiului peste piston al cilindrului motorului combustie interna când pistonul este în jos centru mort (suma totală cilindru) la volumul spațiului pistonului cilindrului când pistonul se află în punctul mort superior, adică la volumul camerei de ardere.
Creșterea raportului de compresie în caz generalîși mărește puterea 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.
- Dacă este necesară modificarea raportului de compresie, modulul este activat Unitate armonicăși schimbă pârghia actuatorului.
- Pârghia actuatorului rotește arborele de antrenare ( Arborele de control pe diagramă).
- Când arborele de antrenare se rotește, acesta modifică unghiul de înclinare suspensie cu mai multe legături (Multi-link pe diagrama)
- 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 variabile de compresie și la alte tehnologii pentru a îmbunătăți dramatic economia de combustibil a motoarelor pe benzină”, spune James Chao, director general Asia Pacific și consultant IHS. „De cel puțin douăzeci de ani și ceva.”... 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 ora Salonul Auto de la Paris... Acest de doi litri motor cu patru cilindri va avea aproximativ aceeași putere și cuplu ca și V6-ul de 3,5 litri, care îi va lua locul, dar va asigura o economie de combustibil de 27% față de acesta.
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 nou motoarele sunt planificate pentru a echipa alte Mașini Nissanși eventual o companie parteneră Renault. 
motor VC-T. Imagine: Nissan
Se poate presupune că este complicat Design ICE la început cu greu va fi de încredere. 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.
motor VC-T. Imagine: Nissan
Producătorul auto japonez Nissan Motor a dezvăluit tip nou motor cu ardere 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 amestec gazos combustibil, adică pentru a schimba 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 de deasupra pistonului de cilindrul 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 rapoarte de compresie între 8: 1 și 10: 1 și pot fi de până la 12: 1 sau mai mult în mașinile sport și mașinile de curse. 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.
- Dacă este necesară modificarea raportului de compresie, modulul este activat Unitate armonicăși schimbă pârghia actuatorului.
- Pârghia actuatorului rotește arborele de antrenare ( Arborele de control pe diagramă).
- Când arborele de antrenare se rotește, acesta modifică unghiul suspensiei cu brațe multiple ( Multi-link pe diagrama)
- 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 modificare a raportului de compresie al motorului cu ardere internă face posibilă păstrarea puterii motorului respectând în același timp standarde stricte de eficiență a motorului. Acesta este probabil cel mai realist mod de a respecta aceste standarde. „Toată lumea lucrează acum la rapoarte variabile de compresie și la alte tehnologii pentru a îmbunătăți dramatic economia de combustibil a motoarelor pe benzină”, spune James Chao, director general Asia Pacific și consultant IHS. „De cel puțin douăzeci de ani și ceva.”... Este de menționat că în 2000, Saab a prezentat un prototip al unui astfel de motor Saab Variable Compression (SVC) pentru Saab 9-5, pentru care a câștigat o serie de premii la expozițiile tehnice. Apoi, compania suedeză a fost cumpărată de General Motors și 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 2,0 litri cu patru cilindri va avea aproximativ aceeași putere și cuplu ca V6 de 3,5 litri, care va înlocui, dar va oferi o economie de combustibil de 27% prin comparație.
Inginerii Nissan spun, de asemenea, că VC-T va fi mai puțin costisitor decât motoarele diesel moderne cu turbocompresor și va respecta pe deplin reglementările actuale privind oxidul de azot și alte emisii de evacuare, cum ar fi cele din Uniunea Europeană și din 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.
Recent, la Salonul Auto de la Paris, marca Infiniti (citiți, Alianța Renault-Nissan) a introdus un motor cu un raport de compresie variabil. Tehnologia proprie de compresie cu turbocompresie variabilă (VC-T) vă permite să variați chiar acest grad, absorbind literalmente tot sucul din motor.
În „universul ideal” regula este simplă - cu cât raportul de compresie al amestecului aer-combustibil este mai mare, cu atât mai bine. Amestecul se extinde pe cat posibil, pistoanele se misca asa cum au fost infasurate, prin urmare, puterea si Eficiența motorului maxim. Cu alte cuvinte, combustibilul este ars extrem de eficient.
Totul ar fi grozav dacă nu ar fi însăși natura combustibilului. În timpul agresiunii, răbdarea sa atinge uneori o limită: cu cât amestecul arde mai fin, cu atât mai bine, dar la sarcini mari ( grad înalt comprimare, viteza mare) amestecul începe să explodeze mai degrabă decât să ardă. Acest fenomen se numește detonare, iar acest lucru este foarte distructiv. Pereții camerei de ardere și pistonul în sine suferă sarcini de șoc serioase și se prăbușesc treptat, dar destul de repede. În plus, eficiența motorului scade - normal presiunea de lucru cade pe piston.
Astfel, cea mai profitabilă opțiune este atunci când motorul în orice mod funcționează în pragul detonării, prevenind acest fenomen. Inginerii Infiniti au întocmit un grafic în care și-au desemnat pentru ei înșiși modurile de funcționare efective ale motorului în funcție de sarcină, cantitatea de viteză și raportul de compresie a amestecului combustibil-aer. (De fapt, eficiența arderii combustibilului poate fi îmbunătățită în alte moduri, de exemplu, prin creșterea numărului de supape pe cilindru, ajustarea programului de funcționare a acestora, chiar alegând un loc deasupra pistonului în care este direcționată injectarea unei părți de combustibil. Desigur, ne amintim acest lucru.) Primii doi parametri, de înțeles, depind atât de factori externi, cât și de selecția atentă a transmisiei. Și al treilea - raportul de compresie - sa decis, de asemenea, să se schimbe în intervalul de la 8: 1 la 14: 1.
Din punct de vedere tehnic, aceasta arată ca o introducere în designul mecanismului manivelei. element suplimentar- culbutori intre biela si arborele cotit. Culbutorul este antrenat de un motor electric - pârghia poate fi mișcată în așa fel încât intervalul cursei pistonului să varieze cu 5 mm. Acest lucru este suficient pentru a schimba semnificativ raportul de compresie.
Nu există avantaje fără dezavantaje. La prima vedere, acestea sunt evidente: o creștere a complexității designului, o oarecare creștere în greutate ... Cu toate acestea, este un păcat să te plângi de aceste dezavantaje - motorul s-a dovedit a fi foarte echilibrat, datorită căruia arborii de echilibrare au fost eliminate din proiect. De asemenea, este posibil ca motorul să fie deosebit de sensibil la marca și calitatea combustibilului. Se pare că această problemă – cel puțin în mare măsură – este rezolvată prin metode programatice.
Deoarece numele tehnologiei conține cuvântul Turbocharged, este evident că astfel de motoare vor fi turboalimentate. Primul dintre ele - un doi litri de 270 de cai putere va încăpea sub capota crossover-ului Infiniti QX50. Ei susțin că motorul cu un raport de compresie variabil consumă până la 27% mai putin combustibil, Cum motor conventional volum similar. Cifra este extrem de impresionantă. Trebuie să ne gândim că respectarea mediului (cantitatea de emisii Substanțe dăunătoare) la înălţimea lui.