Motorët e ndryshëm të kompresimit: nga Saab në Infiniti. Nissan zhvillon ICE me raport kompresimi të ndryshueshëm

Motori VC-T. Imazhi: Nissan

Prodhuesi japonez i automobilave Nissan Motor ka zbuluar një lloj të ri të motorit me djegie të brendshme të benzinës që tejkalon motorët me naftë moderne në disa aspekte.

Motori i ri Variable Compression-Turbo (VC-T) është i aftë ndryshoni raportin e ngjeshjes i gaztë përzierje e djegshme, domethënë, për të ndryshuar goditjen e pistoneve në Cilindra ICE... Ky parametër është zakonisht i fiksuar. Me sa duket, VC-T do të jetë ICE e parë në botë me një raport kompresimi të ndryshueshëm.

Raporti i ngjeshjes është raporti i vëllimit të hapësirës së sipërme të pistonit të cilindrit të një motori me djegie të brendshme në pozicionin e pistonit në pjesën e poshtme të qendrës së vdekur (vëllimi i plotë i cilindrit) me vëllimin e hapësirës së sipërme të pistonit të cilindri në pozicionin e pistonit në qendrën e sipërme të vdekur, domethënë në vëllimin e dhomës së djegies.

Rritja e raportit të ngjeshjes në rast i përgjithshëm rrit fuqinë e tij dhe rrit efikasitetin e motorit, domethënë, ndihmon në zvogëlimin e konsumit të karburantit.

Motorët konvencionalë me benzinë ​​zakonisht kanë një raport kompresimi prej 8: 1 në 10: 1, dhe makina sportive dhe makinat e garave mund të jenë deri në 12: 1 ose më shumë. Ndërsa raporti i ngjeshjes rritet, motori ka nevojë për karburant me një numër oktani më të lartë.

Motori VC-T. Imazhi: Nissan

Ilustrimi tregon ndryshimin në lartësinë e pistonit në raporte të ndryshme kompresimi: 14: 1 (majtas) dhe 8: 1 (djathtas). Në veçanti, demonstrohet mekanizmi për ndryshimin e raportit të ngjeshjes nga 14: 1 në 8: 1. Ndodh në këtë mënyrë.

1. Nëse është e nevojshme të ndryshoni raportin e kompresimit, moduli aktivizohet Makinë harmonike dhe zhvendos levën e aktivizuesit.
2. Leva e aktivizuesit kthen boshtin e makinës ( Boshti i kontrollit në diagram).
3. Kur boshti i makinës kthehet, ai ndryshon këndin e pezullimit me shumë lidhje ( Multi-link në diagram)
4. Pezullimi me shumë lidhje përcakton lartësinë në të cilën çdo pistoni është në gjendje të ngrihet në cilindrin e tij. Kështu, raporti i ngjeshjes ndryshon. Qendra e poshtme e vdekur e pistonit duket se mbetet e njëjtë.

Ndryshimi i raportit të ngjeshjes në një motor me djegie të brendshme, në një farë kuptimi, mund të krahasohet me ndryshimin e këndit të sulmit në helikat me hap të ndryshueshëm - një koncept që është përdorur në helikë dhe helikë për shumë dekada. Hapi i ndryshueshëm i helikës ju lejon të ruani efikasitetin e helikës afër optimale, pavarësisht nga shpejtësia e lëvizjes së transportuesit në rrjedhë.

Teknologjia për ndryshimin e raportit të ngjeshjes së motorit me djegie të brendshme bën të mundur ruajtjen e fuqisë së motorit duke përmbushur standardet strikte për efikasitetin e motorit. Kjo është ndoshta më e shumta mënyrë e vërtetë pajtohen me këto standarde. "Të gjithë tani po punojnë në raporte të ndryshueshme të kompresimit dhe teknologji të tjera për të përmirësuar në mënyrë dramatike efikasitetin e motorëve me benzinë," thotë James Chao, Drejtor Menaxhues i Azisë Paqësorit dhe Konsulent IHS. "Për të paktën njëzet vitet e fundit apo më shumë." ... Vlen të përmendet se në vitin 2000 Saab tregoi një prototip të një motori të tillë Saab Variable Compression (SVC) për Saab 9-5, për të cilin ajo fitoi një numër çmimesh në ekspozitat teknike. Atëherë kompania suedeze u ble nga shqetësimi Motorë të përgjithshëm dhe pushoi së punuari në prototip.

Motori i kompresimit të ndryshueshëm Saab (SVC). Foto: Reedhawk

Motori VC-T premtohet të dalë në treg në vitin 2017 me Infiniti QX50. Prezantimi zyrtar është caktuar për 29 Shtator në Panairin e Makinave në Paris. Ky dy litërsh motor me katër cilindra do të ketë afërsisht të njëjtën fuqi dhe çift rrotullues si 3.5-litra V6, i cili do të zërë vendin e tij, por do të sigurojë një ekonomi karburanti prej 27% në krahasim me të.

Inxhinierët e Nissan gjithashtu thonë se VC-T do të jetë më i lirë se motorët e sotëm të përparuar me naftë me turbocharged dhe do të jetë plotësisht në përputhje me NOx aktuale dhe rregulloret e tjera të emetimit. gazrat e shkarkimit- rregulla të tilla zbatohen në Bashkimin Evropian dhe disa vende të tjera.

Pas Infiniti, është planifikuar të pajisen të tjerët me motorë të rinj Makina Nissan dhe ndoshta një kompani partnere Renault.


Motori VC-T. Imazhi: Nissan

Mund të supozohet se e ndërlikuar Dizajn ICE në fillim vështirë se do të jetë e besueshme. Ka kuptim të presësh disa vjet para se të blesh një makinë me motor VC-T, përveç nëse dëshiron të marrësh pjesë në testimin e një teknologjie eksperimentale.

Motori VC-T. Imazhi: Nissan

Prodhuesi japonez i automobilave Nissan Motor ka zbuluar një lloj të ri të motorit me djegie të brendshme të benzinës që tejkalon motorët me naftë moderne në disa aspekte.

Motori i ri Variable Compression-Turbo (VC-T) është i aftë ndryshoni raportin e ngjeshjes përzierje e djegshme e gaztë, domethënë për të ndryshuar goditjen e pistoneve në cilindrat e motorit me djegie të brendshme. Ky parametër është zakonisht i fiksuar. Me sa duket, VC-T do të jetë ICE e parë në botë me një raport kompresimi të ndryshueshëm.

Raporti i ngjeshjes është raporti i vëllimit të hapësirës së sipërme të pistonit të cilindrit të një motori me djegie të brendshme në pozicionin e pistonit në pjesën e poshtme të qendrës së vdekur (vëllimi i plotë i cilindrit) me vëllimin e hapësirës së sipërme të pistonit të cilindri në pozicionin e pistonit në qendrën e sipërme të vdekur, domethënë në vëllimin e dhomës së djegies.

Një rritje në raportin e ngjeshjes në përgjithësi rrit fuqinë e tij dhe rrit efikasitetin e motorit, domethënë, ndihmon në zvogëlimin e konsumit të karburantit.

Motorët konvencionalë të benzinës zakonisht kanë raporte ngjeshjeje midis 8: 1 dhe 10: 1, ndërsa në makinat sportive dhe ato gara mund të jenë aq të larta sa 12: 1 ose më shumë. Ndërsa rritet raporti i ngjeshjes, motori ka nevojë për karburant me një numër oktani më të lartë.

Motori VC-T. Imazhi: Nissan

Ilustrimi tregon ndryshimin në lartësinë e pistonit në raporte të ndryshme kompresimi: 14: 1 (majtas) dhe 8: 1 (djathtas). Në veçanti, demonstrohet mekanizmi për ndryshimin e raportit të ngjeshjes nga 14: 1 në 8: 1. Ndodh në këtë mënyrë.

1. Nëse është e nevojshme të ndryshoni raportin e kompresimit, moduli aktivizohet Makinë harmonike dhe zhvendos levën e aktivizuesit.
2. Leva e aktivizuesit kthen boshtin e makinës ( Boshti i kontrollit në diagram).
3. Kur boshti i makinës kthehet, ai ndryshon këndin e pezullimit me shumë lidhje ( Multi-link në diagram)
4. Pezullimi me shumë lidhje përcakton lartësinë në të cilën çdo pistoni është në gjendje të ngrihet në cilindrin e tij. Kështu, raporti i ngjeshjes ndryshon. Qendra e poshtme e vdekur e pistonit duket se mbetet e njëjtë.

Ndryshimi i raportit të ngjeshjes në një motor me djegie të brendshme, në një farë kuptimi, mund të krahasohet me ndryshimin e këndit të sulmit në helikat me hap të ndryshueshëm - një koncept që është përdorur në helikë dhe helikë për shumë dekada. Hapi i ndryshueshëm i helikës ju lejon të ruani efikasitetin e helikës afër optimale, pavarësisht nga shpejtësia e lëvizjes së transportuesit në rrjedhë.

Teknologjia për ndryshimin e raportit të ngjeshjes së motorit me djegie të brendshme bën të mundur ruajtjen e fuqisë së motorit duke përmbushur standardet strikte për efikasitetin e motorit. Kjo është ndoshta mënyra më realiste për t'u pajtuar me këto standarde. "Të gjithë tani po punojnë në raporte të ndryshueshme kompresimi dhe teknologji të tjera për të përmirësuar në mënyrë dramatike efikasitetin e motorëve me benzinë," thotë James Chao, Drejtor Menaxhues i Azisë Paqësorit dhe Konsulent IHS. "Për të paktën njëzet vitet e fundit apo më shumë." ... Vlen të përmendet se në vitin 2000 Saab tregoi një prototip të një motori të tillë Saab Variable Compression (SVC) për Saab 9-5, për të cilin fitoi një numër çmimesh në ekspozitat teknike. Pastaj kompania suedeze u ble nga General Motors dhe ndaloi së punuari në prototipin.

Motori i kompresimit të ndryshueshëm Saab (SVC). Foto: Reedhawk

Motori VC-T premtohet të dalë në treg në vitin 2017 me Infiniti QX50. Prezantimi zyrtar është caktuar për 29 Shtator në Panairin e Makinave në Paris. Ky 2.0-litër katër cilindra do të ketë afërsisht të njëjtin kuaj fuqi dhe çift rrotullues si 3.5-litra V6, i cili do të zëvendësojë por do të japë 27% më shumë ekonomi karburanti.

Inxhinierët Nissan gjithashtu thonë se VC -T do të jetë më i lirë se motorët e sotëm me naftë të përparuar me turbocharged dhe do të jetë plotësisht në përputhje me rregulloret aktuale mbi oksidin e nitrogjenit dhe emetimet e tjera të shkarkimit - rregullore të tilla zbatohen në Bashkimin Evropian dhe disa vende të tjera.

Pas Infiniti, është planifikuar të pajisen makina të tjera të Nissan dhe, ndoshta, kompania partnere Renault me ​​motorë të rinj.


Motori VC-T. Imazhi: Nissan

Mund të supozohet se dizajni i ndërlikuar i motorit me djegie të brendshme në fillim nuk ka gjasa të jetë i besueshëm. Ka kuptim të presësh disa vjet para se të blesh një makinë me motor VC-T, përveç nëse dëshiron të marrësh pjesë në testimin e një teknologjie eksperimentale.

"Raporti i ngjeshjes së ndryshueshme" është një teknologji që do të sigurojë të ardhmen e motorit me benzinë ​​për 30-50 vjet të tjerë, dhe për sa i përket karakteristikave do t'i lejojë atij të tejkalojë ndjeshëm motorët me naftë. Kur do të shfaqen këto njësi dhe si janë më të mira se ato ekzistuese?

Për herë të parë një motor me një raport kompresimi të ndryshueshëm u ndez në Panairin e Automjeteve në Gjenevë në 2000 (shiko). Pastaj u prezantua nga Saab. Teknologjia më e lartë në atë kohë Motori Saab Kompresimi i ndryshueshëm (SVC) me pesë cilindra kishte një zhvendosje prej 1.6 litra, por zhvilloi një fuqi të paimagjinueshme prej 225 kf për një zhvendosje të tillë. me dhe një çift rrotullues prej 305 Nm. Karakteristikat e tjera dolën gjithashtu të shkëlqyera - konsumi i karburantit në ngarkesa të mesme u ul deri në 30%, dhe emetimet e CO2 u ulën me të njëjtën sasi. Sa i përket CO, CH, NOx, etj., Sipas krijuesve, ato përputhen me të gjitha standardet ekzistuese dhe të planifikuara për toksicitetin në të ardhmen e afërt. Për më tepër, raporti i ndryshueshëm i kompresimit bëri të mundur që ky motor të punojë në marka të ndryshme benzine - nga A -76 në A -98 - praktikisht pa përkeqësim të performancës dhe pa shpërthim. Disa muaj më vonë, një njësi e ngjashme e energjisë u prezantua nga FEV Motorentechnik. Ishte motori 1.8-litër Audi A6, i cili uli konsumin e karburantit me 27%.

Sidoqoftë, për shkak të kompleksitetit të modelit, këta motorë nuk hynë në seri në atë kohë, por për të rritur koeficientin veprim i dobishem(Efikasiteti) motori me djegie të brendshme u përmirësua me futjen e injektimit të drejtpërdrejtë të karburantit, gjeometri e ndryshueshme trakti i marrjes, turbochargers inteligjentë, etj. punë aktive mbi krijimin e hibridit termocentraleve, automjetet elektrike, zhvillimin e qelizave të karburantit të hidrogjenit dhe mënyra të reja të ruajtjes së hidrogjenit. Sidoqoftë, potenciali i qenësishëm i motorëve me një raport kompresimi të ndryshueshëm ndiqte shumë inxhinierë. Si rezultat, shumë mekanizma janë shfaqur për të zbatuar këtë ide "në metal".

Më i afërti me zbatimin e tij sot është projekti i motorit francez MCE-5, i cili filloi në 1997. Koncepti që lindi atëherë kishte shumë mangësi, të cilat duhej të eliminoheshin për gati dhjetë vjet. Kete vit ky motor prezantuar "në metal", si Saab në 2000 në Panairin e Automjeteve në Gjenevë.

Katër cilindri ka një vëllim prej 1.5 litrash dhe jep një fuqi maksimale prej 160 kW (218 kf) dhe një çift rrotullues prej 300 Nm. Përveç një raporti të ndryshëm kompresimi, motori është i pajisur me injeksion të drejtpërdrejtë, një sistem të ndryshueshëm të kohës së valvulave dhe përshtatet në të gjitha standardet premtuese mjedisore.

Si ndryshon raporti i ngjeshjes

MCE-5 ka një gamë kontrolli të raportit të kompresimit prej 7-18 (7: 1-18: 1). Për më tepër, kontrolli dhe ndryshimi i raportit të ngjeshjes bëhet individualisht në secilin cilindër.

Ky mekanizëm është mjaft i ndërlikuar. Pjesa kryesore është një sektor ingranazhi i prerë me dy anë, në mes të vendosur në një shufër lidhëse të shkurtuar të mekanizmit të fiksimit (KShM). Nga ana tjetër, ingranazhet e sektorit, nga njëra anë, bashkohen me shufrën lidhëse të pistonit, dhe nga ana tjetër, me shufrën lidhëse të mekanizmit për ndryshimin e vëllimit të dhomës së djegies. Parimi i funksionimit të këtij modeli është shumë i thjeshtë - ingranazhet e sektorit në boshtin e shufrës lidhëse janë një lloj lëkundëse. Dhe nëse kjo krah lëkundëse është e përkulur në njërën anë ose në tjetrën, pozicioni i pistonit të sipërm do të ndryshojë. qendër e vdekur(TDC), dhe, në përputhje me rrethanat, vëllimi i dhomës së djegies. Dhe meqenëse madhësia e goditjes së pistonit është konstante, raporti i ngjeshjes ndryshon (raporti i vëllimit të cilindrave me vëllimin e dhomës së djegies). Një strukturë hidromekanike, e cila kontrollohet nga elektronika, është përgjegjëse për pjerrësinë e krahut lëkundës. Ai gjithashtu përbëhet nga një pistoni me një shufër lidhëse, fundi i poshtëm i të cilit angazhon krahun lëkundës (ingranazhet e sektorit) në anën tjetër. Vëllimi mbi dhe poshtë këtij pistoni është i lidhur me sistemin e lubrifikimit, dhe në vetë pistonin, i quajtur vaji, ekziston një valvul i veçantë që lejon që vaji të kalojë nga lart në fund. Ajo kontrollohet nga një bosht ekscentrik, i cili, me ndihmën e veshje krimbi drejton motorin elektrik të sistemit Valvetronic (BMW). Duhen më pak se 100 milisekonda për të ndryshuar raportin e kompresimit nga 7 në 18.

Vëllimi i dhomës së djegies rregullohet sipas parimit të ndryshimit të xhiros valvulat e vajit... Kur hapen, pistoni i vajit rritet dhe dhoma e djegies rritet.

Burimi - besueshmëria

Strukturisht, motori i ri është bërë më kompleks. Sipas teorisë së probabilitetit, besueshmëria e tij duhet të ulet, por krijuesit e mohojnë këtë. Ata pretendojnë se u desh shumë kohë për të përfunduar motorin dhe gjithçka ishte llogaritur dhe kontrolluar mirë. Burimi i kësaj njësie do të rritet, pasi ngarkesat anësore dhe goditëse që ndodhin në motorin klasik të djegies së brendshme për shkak të shufrës lidhëse, boshti i të cilit ndodhet në një kënd me boshtin e pistonit (përveç TDC dhe BDC) , nuk do të veprojë më në pistoni. Në motorin e ri, forca e pistonit dhe shufrës lidhëse të "lidhur" ngushtë me të transmetohet vetëm në rrafshin vertikal, respektivisht, presioni në muret e cilindrit është i vogël, kështu që sipërfaqet e fërkimit të këtyre pjesëve konsumohen shumë më pak Me Karakteristika të tilla të projektimit të motorit gjithashtu siguruan një ulje të nivelit të zhurmës së funksionimit të tij. Dhe përveç kësaj, grupi i pistonit filloi të punojë shumë më i qetë dhe humbjet e energjisë për fërkimin u ulën - kjo është një plus plus disa përqind në favor të efikasitetit të motorit.

Mënyra të tjera për të ndryshuar vëllimin e dhomës së djegies:

Karakteristika e projektimit të funksionimit të motorit të parë të deklaruar me një raport kompresimi të ndryshueshëm është koka 1 dhe maja e bllokut 2 cilindrat ishin të lëvizshëm dhe duke përdorur një fiksim të veçantë 3 lëvizur lart e poshtë në lidhje me boshtin e gungës 4 me një bosht fiks dhe pjesën e poshtme të bllokut të cilindrit.

Yuri Datsyk
Foto MCE

Nëse gjeni një gabim, ju lutemi zgjidhni një pjesë të tekstit dhe shtypni Ctrl + Enter.

Siç mund të duket në shikim të parë, motor modern djegia e brendshme ka arritur fazën më të lartë të evolucionit të saj. Aktiv ky moment të ndryshme janë prodhuar në masë dhe, siç duket, zbatuan gjithashtu mundësinë.

Në listën e zhvillimeve më domethënëse për vitet e fundit mund të dallohen: futja e sistemeve të injektimit me precizion të lartë nën kontrollin e elektronikës komplekse, marrja fuqi e lartë pa rritur zhvendosjen për shkak të sistemeve të turbo -mbushjes, rritjes, përdorimit, etj.

Rezultati është një përmirësim i dukshëm në performancë, si dhe një reduktim në emetimet e shkarkimit. Megjithatë, kjo nuk është e gjitha. Projektuesit dhe inxhinierët në të gjithë botën vazhdojnë jo vetëm të përmirësojnë në mënyrë aktive zgjidhjet ekzistuese, por edhe të përpiqen të krijojnë një dizajn krejtësisht të ri.

Mjafton të kujtojmë përpjekjet për të ndërtuar, hequr qafe pajisjen ose për të ndryshuar në mënyrë dinamike raportin e ngjeshjes së motorit. Menjëherë, vërejmë se megjithëse disa projekte janë ende në zhvillim, të tjerët tashmë janë bërë realitet. Për shembull, motorët me një raport kompresimi të ndryshueshëm. Le të hedhim një vështrim në tiparet, avantazhet dhe disavantazhet e ICE -ve të tilla.

Lexoni në këtë artikull

Ndryshimi i raportit të kompresimit: pse keni nevojë për të

Shumë shoferë me përvojë janë të njohur me koncepte të tilla si oktan për motorët me benzinë ​​dhe naftë. Për lexuesit më pak të ditur, kujtoni se raporti i ngjeshjes është raporti i vëllimit mbi pistonin, i cili ulet në BDC (qendra e vdekur nga poshtë) me volumin kur pistoni ngrihet në TDC (qendra e vdekur në krye).

Njësitë e benzinës kanë një mesatare prej 8-14, naftë 18-23. Raporti i ngjeshjes është një vlerë fikse dhe përcaktohet strukturisht gjatë zhvillimit të një motori të veçantë. Gjithashtu, kërkesat për përdorimin e numrit oktan të benzinës në një motor të veçantë do të varen nga raporti i ngjeshjes. Paralelisht, ajo merret parasysh, ose me mbingarkesë.

Nëse flasim për vetë raportin e ngjeshjes, në fakt, ky është një tregues që përcakton se sa përzierje karburant-ajër në cilindrat e motorit do të ngjeshet. E thënë thjesht, një përzierje e ngjeshur mirë ndizet më mirë dhe digjet më plotësisht. Rezulton se një rritje në raportin e ngjeshjes ju lejon të arrini rritjen e motorit, të merrni një prodhim të përmirësuar të motorit, të zvogëloni konsumin e karburantit, etj.

Sidoqoftë, ka edhe nuanca. Para së gjithash, kjo. Përsëri, nëse nuk hyni në detaje, normalisht ngarkesa e karburantit dhe ajrit në cilindra thjesht duhet të digjet, dhe jo të shpërthejë. Për më tepër, ndezja e përzierjes duhet të fillojë dhe të përfundojë në kohë të përcaktuara rreptësisht.

Në këtë rast, karburanti ka të ashtuquajturën "rezistencë ndaj goditjes", domethënë aftësinë për t'i rezistuar shpërthimit. Nëse raporti i ngjeshjes është rritur shumë, atëherë karburanti mund të fillojë të shpërthejë në motor në kushte të caktuara të funksionimit të motorit me djegie të brendshme.

Rezultati është një proces i pakontrolluar i djegies shpërthyese në cilindra, shkatërrim i shpejtë i pjesëve të motorit nga një valë goditëse, një rritje e konsiderueshme e temperaturës në dhomën e djegies, etj. Siç mund ta shihni, është e pamundur të bëhet një raport konstant i lartë i kompresimit për këto arsye. Në këtë rast, e vetmja rrugëdalje në këtë situatë është aftësia për të ndryshuar në mënyrë fleksibile këtë tregues në lidhje me mënyrat e ndryshme të funksionimit të motorit.

Një motor i tillë "pune" u propozua kohët e fundit nga inxhinierët e premium Marka Infiniti(një ndarje elitare e Nissan). Gjithashtu, prodhuesit e tjerë të automjeteve (SAAB, Peugeot, Volkswagen, etj.) Ishin dhe mbeten të përfshirë në zhvillime të ngjashme. Pra, le të hedhim një vështrim në një motor të ndryshueshëm të raportit të kompresimit.

Raporti i Ndryshimit të Kompresimit: Si Punon

Para së gjithash, aftësia në dispozicion për të ndryshuar raportin e ngjeshjes ju lejon të rrisni ndjeshëm performancën e motorëve turbo duke zvogëluar konsumin e karburantit. Me pak fjalë, në varësi të mënyrës së funksionimit dhe ngarkesës Karburant ICE ngarkesa kompresohet dhe digjet në kushtet më optimale.

Kur ngarkesa në njësinë e energjisë është minimale, një përzierje ekonomike "e dobët" (shumë ajër dhe pak karburant) furnizohet me cilindra. Një raport i lartë i ngjeshjes është i përshtatshëm për një përzierje të tillë. Nëse ngarkesa në motor rritet (furnizohet një përzierje "e pasur", në të cilën ka më shumë benzinë), atëherë rreziku i shpërthimit natyrisht rritet. Prandaj, për të parandaluar që kjo të ndodhë, raporti i ngjeshjes zvogëlohet në mënyrë dinamike.

Në motorët ku raporti i ngjeshjes është konstant, ndryshimi është një lloj mbrojtjeje kundër trokitjes. Ky kënd zhvendoset "mbrapa". Natyrisht, një ndryshim i tillë në kënd çon në faktin se megjithëse nuk ka shpërthim, ai gjithashtu humbet fuqinë. Sa i përket një motori me një raport kompresimi të ndryshueshëm, nuk ka nevojë të zhvendosni VOZ, domethënë, nuk ka humbje të energjisë.

Sa i përket zbatimit të vetë qarkut, në fakt, detyra zbret në faktin se ka një rënie fizike të vëllimit të punës të motorit, por të gjitha karakteristikat (fuqia, çift rrotullues, etj.)

Menjëherë, vërejmë se një vendim i tillë është punuar kompani të ndryshme... Si rezultat, menyra te ndryshme kontrolli i raportit të ngjeshjes, për shembull, vëllimi i ndryshueshëm i dhomës së djegies, shufrat lidhës me mundësinë e ngritjes së pistoneve, etj.

• Një nga zhvillimet më të hershme ishte futja e një pistoni shtesë në dhomën e djegies. Pistoni i specifikuar ishte në gjendje të lëvizte ndërsa ndryshonte vëllimin. Disavantazhi i të gjithë dizajnit ishte nevoja për të instaluar pjesë shtesë. Gjithashtu, ndryshimet në formën e dhomës së djegies u shfaqën menjëherë, karburanti u dogj në mënyrë të pabarabartë dhe të dëmtuar.

Për këto arsye, ky projekt nuk u përfundua kurrë. I njëjti fat pati zhvillimin, i cili kishte pistona me aftësinë për të ndryshuar lartësinë e tyre. Pistonët e treguar të tipit të ndarë dolën të ishin të rëndë, u shtuan vështirësi në lidhje me zbatimin e kontrollit të lartësisë së ngritjes së kapakut të pistonit, etj.

• Zhvillimet e mëtejshme nuk ndikuan në pistonët dhe dhomën e djegies; vëmendje maksimale iu kushtua çështjes së ngritjes së boshtit të gungës. Me fjalë të tjera, detyra ishte të zbatonte kontrollin e ashensorit të boshtit të gungës.

Skema e pajisjes është e tillë që revistat mbajtëse të boshtit janë të vendosura në bashkues të veçantë të tipit ekscentrik. Këto kthetra drejtohen nga ingranazhet që janë të lidhura me një motor elektrik.

Rrotullimi i ekscentrikëve ju lejon të ngrini ose ulni, gjë që çon në një ndryshim në lartësinë e ngritjes së pistonit në lidhje me. Si rezultat, vëllimi i dhomës së djegies rritet ose zvogëlohet, ndërsa raporti i ngjeshjes gjithashtu ndryshon.

Vini re se disa prototipe u ndërtuan bazuar në 1.8 litra njësi me turbocharged nga Volkswagen, raporti i ngjeshjes ndryshonte nga 8 në 16. Motori u testua për një kohë të gjatë, por ai kurrë nuk u bë një njësi serike.

• Një përpjekje tjetër për të gjetur një zgjidhje ishte një motor në të cilin raporti i ngjeshjes ndryshoi duke ngritur të gjithë bllokun e cilindrit. Zhvillimi i përket markës Saab, dhe vetë njësia pothuajse madje u fut në seri. Motori, i njohur si SVC, është një njësi 1.6-litra me 5 cilindra me turbocharged.

Fuqia ishte rreth 220 kf. sek., çift rrotullues pak më shumë se 300 Nm. Vlen të përmendet se konsumi i karburantit në ngarkesa të mesme është ulur me pothuajse një të tretën. Sa i përket vetë karburantit, u bë e mundur të plotësoni të dy AI-76 dhe 98-tën.

Inxhinierët e Saab kanë ndarë bllokun e cilindrave në dy pjesë konvencionale. Në krye ishin kokat dhe veshjet e cilindrave, ndërsa në pjesën e poshtme ishin boshti i gungës. Një lloj lidhjeje e këtyre pjesëve të bllokut, nga njëra anë, ishte një menteshë e lëvizshme, dhe nga ana tjetër, një mekanizëm special i pajisur me një makinë elektrike.

Kështu që u realizua mundësia për të rritur pak pjesa e sipërme në një kënd të caktuar. Ky kënd i ngjitjes ishte vetëm disa gradë, ndërsa raporti i ngjeshjes ndryshonte nga 8 në 14. Në të njëjtën kohë, një shtresë gome duhej të vuloste "nyjen".

Në praktikë, pjesët e ngritjes për vetë pjesën e sipërme të njësisë, si dhe vetë veshja mbrojtëse, dolën të ishin elementë shumë të dobët. Ndoshta kjo ishte ajo që e pengoi motorin të hynte në seri dhe projekti u mbyll më tej.

• Zhvillimi tjetër u propozua më tej nga inxhinierë nga Franca. Një motor turbo me një vëllim pune prej 1.5 litrash ishte në gjendje të ndryshonte raportin e ngjeshjes nga 7 në 18 dhe dha fuqi prej rreth 225 kf. Karakteristika e çift rrotullues është fiksuar në rreth 420 Nm.

Strukturisht, njësia është komplekse, e ndarë. Në zonën ku shufra lidhëse është bashkangjitur në bosht me gunga, pjesa është e pajisur me një krah lëkundës të veçantë të dhëmbëzuar. Në kryqëzimin e shufrës lidhëse me pistonin, u prezantua gjithashtu një hekurudhë e tipit ingranazh.

Nga ana tjetër, një raft pistoni ishte bashkangjitur në krahun lëkundës, i cili realizoi kontrollin. Sistemi u nxit nga sistemi i lubrifikimit, lëngu i punës kaloi përmes një sistemi kompleks kanalesh, valvulash, dhe gjithashtu kishte një makinë shtesë elektrike.

Me pak fjalë, lëvizja e pistonit të kontrollit ndikoi në krahun tundës. Si rezultat, lartësia e ngritjes së pistonit kryesor në cilindër gjithashtu ndryshoi. Vini re se motori gjithashtu nuk u bë serial, dhe projekti u ngri.

• Përpjekja tjetër për të krijuar një motor me një raport kompresimi të ndryshueshëm ishte vendimi i inxhinierëve Infiniti, përkatësisht motori VCT (Variable Compression Turbocharged). Në këtë motor, u bë e mundur të ndryshoni raportin e ngjeshjes nga 8 në 14. Karakteristika e projektimit është një mekanizëm unik i tërthortë.

Bazohet në lidhjen e shufrës lidhëse me qafën e poshtme, e cila është e lëvizshme. Gjithashtu përdoret një sistem levash, të cilat drejtohen nga një motor elektrik.

Kontrolluesi kontrollon procesin duke dërguar sinjale në motor elektrik. Motori elektrik, pasi merr një komandë nga njësia e kontrollit, zhvendos shtytjen, dhe sistemi i levës zbaton një ndryshim në pozicion, i cili ju lejon të ndryshoni lartësinë e ngritjes së pistonit.

Rezultati është një njësi 2.0 litërsh Infiniti VCT me një fuqi prej rreth 265 kf. lejohet të kursejë pothuajse 30% të karburantit në krahasim me motorët e ngjashëm me djegie të brendshme, të cilat në të njëjtën kohë kanë një raport konstant të ngjeshjes.

Nëse prodhuesi arrin të zgjidhë në mënyrë efektive problemet aktuale (kompleksiteti i projektimit, dridhjet e rritura, besueshmëria, kostoja e lartë përfundimtare e prodhimit të njësisë, etj.), Atëherë deklaratat optimiste të përfaqësuesve të kompanisë mund të realizohen, dhe vetë motori ka çdo shans për t'u bërë serial tashmë në 2018-2019.

Le të përmbledhim

Duke marrë parasysh informacionin e mësipërm, bëhet e qartë se motorët me raport kompresimi të ndryshueshëm janë në gjendje të sigurojnë një ulje të konsiderueshme të konsumit të karburantit nga motorët me benzinë me turbo

Në sfondin e globit kriza e karburantit, si dhe shtrëngimi i vazhdueshëm i standardeve mjedisore, këta motorë lejojnë jo vetëm të djegin në mënyrë efikase karburantin, por edhe të mos kufizojnë fuqinë e motorit.

Me fjalë të tjera, një motor i tillë me djegie të brendshme është mjaft i aftë të ofrojë të gjitha avantazhet e një motori turbo me benzinë ​​të fuqishme me shpejtësi të lartë. Në të njëjtën kohë, për sa i përket konsumit të karburantit, një njësi e tillë mund të afrohet me homologët turbodiesel, të cilët janë të njohur sot, kryesisht për shkak të tyre.

Lexoni gjithashtu

Pajisja e turbocharger, elementët kryesorë strukturorë, zgjedhja e turbinës. Avantazhet dhe disavantazhet e motorëve të benzinës dhe naftës me turbocharged.

Ne jemi mësuar me faktin se raporti i ngjeshjes dhe zhvendosja janë parametra të pandryshuar të projektimit të një motori automobilistik. Duket se ky zakon së shpejti do të duhet të hiqet. Tendencat në zhvillimin e inxhinierisë motorike tregojnë se e ardhmja i përket motorëve me "ndryshueshme të pandryshueshme". Dhe kjo nuk është aspak një perspektivë e paqartë - ne po flasim për të ardhmen, e cila është në prag dhe tashmë po troket në derë.

Prolog

Pothuajse 15 vjet më parë, shqetësimi suedez SAAB, një ekspert i njohur në fushën e teknologji motorike, zemëroi edhe një herë paqen e komunitetit botëror të automobilave. Në shfaqjen motorike të Gjenevës 2000, ai demonstroi rezultatin e bujshëm të punës shumëvjeçare në projektin SVC (SAAB Variable Compression) - një prototip motori shkëndijë me ventilator mekanik dhe raporti i ndryshueshëm i kompresimit. Publiku ishte "zemëruar" si nga karakteristikat e fuqisë fantastike të njësisë ashtu edhe nga oreksi i saj modest. Pesë-inline 1.6 litra zhvilluan fuqinë e vlerësuar dhe çift rrotullues maksimal karakteristikën e një motori 3-litra V-6 (225 kf / 5800 min-1 dhe 333 Nm / 4000 min-1, respektivisht). Kur testoni motorin SVC në SAAB 9-5, konsumi i karburantit me cikël të kombinuar ishte vetëm 8.3 l / 100 km.

Një kombinim kaq i madh i kompaktësisë, karakteristikat e tërheqjes, konsumi i karburantit dhe, në përputhje me rrethanat, emetimet toksike premtuan perspektiva të ndritshme për shqetësimin suedez dhe të gjithë industrinë e automobilave në botë në shekullin e ardhshëm XXI. Nuk është pa arsye që koncepti SVC mori menjëherë disa çmime nga organizatorët. Ekspozitë në Gjenevë dhe një numër botimesh automobilistike. Në komentet entuziaste të shumë profesionistëve seriozë të automobilave, u argumentua se fillimi prodhim ne mase Motorët SVC janë një çështje prej dy deri në tre vjet. Ndërkohë, gati 15 kanë kaluar, dhe nuk ka "Saabs" me motorë të mrekullueshëm. Pasionet rreth projektit të bujshëm SVC janë qetësuar dhe nuk ka informacion të freskët në lidhje me fatin e tij të ardhshëm. Kokat e nxehta nga tifozët e SAAB "rrotullojnë fuçi" tek menaxhmenti i GM-thonë ata, ata ngrinë qëllimisht projektin, i cili kërcënoi të fuste një aksion në prodhimin e "hummografëve" multi-litra "G-Em" dhe të binte nga binarët në tërësi dega e industrisë së tyre amerikane. Në përgjithësi, historia është kurioze. Një detektiv, mund të thuhet. Për ta kuptuar atë në mënyrë objektive, së pari duhet të kuptoni se cili është thelbi i idesë së ndryshimit të të pandryshueshmes.

Në gishta

Nga teoria e motorëve të nxehtësisë, e cila u fillua në gjysmën e parë të shekullit XIX nga shkencëtari dhe inxhinieri francez Sadi Carnot, dihet se efikasiteti i një cikli termodinamik ideal (efikasiteti i tij termik) rritet me një rritje të shkallës të ngjeshjes (c) të lëngut të punës. Ndikimi i raportit të ngjeshjes në efikasitetin e motorëve të nxehtësisë reale - motorët me djegie të brendshme të automobilave- jo aq e qartë. Një rritje teorikisht e bazuar, "e pakufizuar" në raportin e ngjeshjes pengohet nga humbjet mekanike në rritje për fërkimin dhe shkëmbimin e gazit, ngarkesat termike dhe mekanike në pjesët e motorit, veçanërisht karburantet e automobilave, dhe një numër të tjera. Prandaj, në lidhje me një motor me djegie të brendshme (të një dizajni të caktuar), mund të flasim për vlerën optimale të raportit të ngjeshjes, në të cilën arrihet efikasiteti maksimal efektiv, i cili është përgjegjës për efikasitetin e karburantit dhe karakteristikat e fuqisë së lartë. Më saktësisht, në lidhje me gamën e vlerave optimale в, pasi në mënyra të ndryshme të funksionimit të motorit, shkalla e ndikimit të faktorëve kufizues është e ndryshme dhe më punë efektive mund të arrihet në raporte të ndryshme kompresimi.

Merrni, për shembull, motorët e shkëndijave të aspiruar nga jashtë. Studimet tregojnë se raporti optimal i ngjeshjes për motorë të tillë qëndron në intervalin 13-15. Një rritje e mëtejshme në b nuk çon në një përmirësim të dukshëm të performancës së motorit për shkak të një rritje të humbjeve mekanike. Në të njëjtën kohë, ky parametër për motorët modernë të benzinës është zakonisht rreth 10, d.m.th. dukshëm më pak se optimale. Arsyeja është dëshira për të shmangur shpërthimin, rreziku i të cilit lind kryesisht me ngarkesë të plotë, në presione dhe temperatura të larta në dhomën e djegies. Dihet që motori i një makine të qytetit funksionon me një mbytje plotësisht të hapur për jo më shumë se 10% të kohës së funksionimit. Kjo do të thotë se pjesa më e madhe e tij nuk fiton fuqi dhe harxhon karburant. Nëse raporti i kompresimit është i rregullueshëm, në mënyra lëvizje boshe dhe ngarkesa të pjesshme, motori mund të funksionojë në mënyrë optimale, dhe vetëm në modalitetet e energjisë do të ulet në një nivel të sigurt. Shtë vlerësuar se kjo masë do të zvogëlonte konsumin e benzinës me rreth 10%. Jo shumë, por jo shumë pak, nëse marrim parasysh numrin e madh të "automjeteve me benzinë" të operuar. Kursimet totale në naftë dhe reduktimet e emetimeve në atmosferë do të ishin mjaft të prekshme.

Një raport i ndryshëm kompresimi do të ishte mirë për motorët me naftë. Naftë moderne, shumica e të cilëve janë të ngarkuar me turb, gjithashtu kanë një raport kompresimi që nuk është optimal. Kur dizajnoni motorët me naftë, ai zgjidhet në bazë të sigurimit të një fillimi të qëndrueshëm të ftohtë të motorit. Në varësi të modelit të motorit, mund të marrë vlera nga 16 në 24, që është më e lartë se ajo optimale. Një raport kompresimi i panevojshëm i lartë për shkak të karakteristikave të pranueshme të fillimit parandalon një rritje të presionit të rritjes, d.m.th. duke rritur fuqinë specifike të motorëve me naftë. Një nga pasojat e një raporti të lartë kompresimi është një i madh presion maksimal në dhomën e djegies. Kur është nën presion, rritet edhe më shumë, gjë që kërcënon të tejkalojë ngarkesat e lejueshme në pjesët e motorit, duke zvogëluar burimin e tij dhe madje edhe shkatërrimin. Aftësia për të rregulluar në mënyrë fleksibile raportin e kompresimit të turbodieselëve do të lejonte fillimin e motorit pa probleme në V të lartë, dhe në modalitetet e energjisë, zvogëlimin e tij në 10-11, duke rritur presionin e rritjes. Në këtë mënyrë, fuqia mund të rritet ndjeshëm pa frikën e tejkalimit të presionit kufizues të djegies.

Përparësitë e vërejtura, të cilat premtojnë aftësinë për të rregulluar raportin e ngjeshjes, siç thonë ata, qëndrojnë në sipërfaqe. Por të gjitha këto janë lule, manaferrat - përpara.

Dy zbritje

Nuk është sekret që shfaqja e shumë teknologjive moderne në ndërtimin e motorëve i detyrohemi luftës për të zvogëluar konsumin e karburantit dhe zvogëluar emetimet e dioksidit të karbonit dhe produkteve të tjera të djegies së karburanteve hidrokarbure në atmosferë. Megjithë sukseset e arritura, lufta nuk ka përfunduar në asnjë mënyrë. Sfida të reja presin për fletët e motorit, të nxitura edhe më të vështira rregulloret mjedisore dhe kërkesat në rritje për ecurinë e drejtimit të makinave. Strategjitë e reja për zhvillimin e motorëve të automobilave janë përgjigja e sfidave të reja. Shumica e ekspertëve në fushën e inxhinierisë motorike pajtohen se në të ardhmen e afërt, dy strategji të ndërlidhura do të jenë veçanërisht të rëndësishme: zvogëlimi dhe zvogëlimi i shpejtësisë. Emri i të parit në transkriptimin rus shqiptohet "zvogëlim" dhe do të thotë "zvogëlim në madhësi", emri i të dytit, që tingëllon si "downspeeding", do të thotë "zvogëlim i frekuencës së rrotullimit". Le t'i kushtojmë vëmendje të dy "rënieve", pasi ato lidhen drejtpërdrejt me temën e bisedës.

Zvogëlimi nënkupton lëvizjen në dy drejtime: rritjen e fuqisë dhe çift rrotullues të motorit pa rritur zhvendosjen e tij, ose zvogëlimin e zhvendosjes me karakteristika të prodhimit konstant. Në të dy rastet, treguesit specifikë të motorit rriten, veçanërisht fuqia e litrit, e cila shërben për të arritur qëllimin kryesor - zvogëlimin e konsumit të karburantit. Me fjalë të tjera, ne po flasim për zhvillimin e motorëve kompakt dhe në të njëjtën kohë të fuqishëm. Njësi të tilla përdorin karburantin në mënyrë më efikase (veçanërisht në ngarkesa të pjesshme) për shkak të humbjeve më të ulëta për shkëmbimin dhe fërkimin e gazit, si dhe më pak rrjedhje të nxehtësisë nga lëngu i punës në muret e dhomës së djegies.

Lossesshtë e mundur të zvogëlohen më tej humbjet e pompimit dhe humbjet e fërkimit nëse, në një motor kompakt, një rritje e fuqisë arrihet jo për shkak të një rritje të shpejtësisë së boshtit të gungës, por për shkak të një rritje të çift rrotullues në të gjithë gamën e shpejtësisë. Kjo mund të arrihet duke rritur raportin e mbushjes dhe presionin mesatar efektiv të cilindrit (shiko fletën e mashtrimit 2). Kështu, strategjia e zvogëlimit bëhet edhe më e favorshme kur plotësohet me zvogëlimin e shpejtësisë.

Duhet të theksohet se ideja e rritjes së karakteristikave specifike të motorëve nuk është e re. Gjatë historisë së zhvillimit, motorët e automobilave janë përmirësuar vazhdimisht, duke u bërë më kompakt dhe më të fuqishëm. Një gjë tjetër është se tani ky trend është bërë një përparësi dhe janë shfaqur mundësi teknologjike që bëjnë të mundur marrjen e një kërcimi cilësor në këtë drejtim. Strategjitë e madhësisë dhe zvogëlimit të shpejtësisë janë të rëndësishme për motorët me benzinë ​​dhe naftë, por motorët me shkëndija kanë një potencial zhvillimi shumë më të lartë në këto zona. Për të arritur qëllimet e synuara në një motor ndezës me shkëndijë, është planifikuar të përdoren disa teknologji tashmë të provuara:

Koha e valvulave plotësisht e ndryshueshme me katër valvola për cilindër (VVA);

Injeksion i drejtpërdrejtë i karburantit (GDI);

Injeksion i detyruar i ajrit (CH).

Por çelësi i suksesit në krijimin e një motori benzine kompakt, të fuqishëm dhe me efikasitet të karburantit është teknologjia e Raportit të Kompresimit të Ndryshueshëm (VCR). Në të vërtetë, për të marrë një rritje të prekshme të fuqisë së litrit, kërkohet një rritje e presionit të lartë. Në këtë rast, rreziku i shpërthimit në mënyrat e ngarkesës do të rritet shumë herë. Për ta shmangur atë, zakonisht motorët e detyruar me një raport fiksimi të ngjeshjes "zgjerohen" - zvogëlojnë vlerën e ε me disa njësi (deri në 7-8), dhe ai lëviz më tej nga optimale. Çmimi për të paguar për këtë është puna e paqëndrueshme dhe grykësia e motorit "të pakapur" në ngarkesa boshe dhe të pjesshme. Teknologjia VCR do të lejojë që motori shumë i përshpejtuar të punojë jashtëzakonisht me efikasitet në të gjitha mënyrat. Për ta bërë këtë, ju vetëm duhet të mësoni se si të rregulloni pa probleme the në intervalin nga 14 në 7. Kontrolli i plotë mbi shpërthimin në kushte të rritjes së presionit të lartë do të bëjë të mundur zvogëlimin e zhvendosjes së motorit deri në 50%, duke ruajtur fuqinë e tyre karakteristikat.

Falë rregullimit fleksibël të raportit të ngjeshjes, do të jetë e mundur të ndikoni në parametrat e proceseve fizike në motor, të cilat ndikojnë në konsumin e karburantit dhe emetimin e përbërësve toksikë:

Presioni dhe temperatura në fund të goditjes së ngjeshjes;

Presioni maksimal dhe temperatura e djegies;

Raporti i zgjerimit dhe efikasiteti i treguesit;

Vëllimi i dhomës së djegies;

Temperatura e gazit të shkarkimit.

Së bashku me zvogëlimin ekstrem, kjo hap mundësi të jashtëzakonshme për të kursyer energji dhe për të zvogëluar emetimet e dioksidit të karbonit. Pra, sipas informacioneve nga burime të ndryshme, motorët kompakt VCR të mbingarkuar do të konsumojnë 20-40% më pak karburant në krahasim me ato tradicionale motorët atmosferikë fuqi ekuivalente. Për shembull, ekonomia e karburantit të motorit SVC ishte rreth 30%. Emetimet e gazrave serrë do të reduktohen me të njëjtën sasi.

Teknologjia e ndryshueshme e kompresimit do të lejojë një sërë skenarësh të menaxhimit të motorit për të ndihmuar në zvogëlimin e emetimeve të shkarkimit. Për shembull, kur filloni një motor të ftohtë, do të jetë e mundur të zvogëloni qëllimisht efikasitetin e treguesit. Rritja që rezulton në temperaturën e gazrave të shkarkimit do të përshpejtojë ngrohjen e katalizatorit dhe në të njëjtën kohë do të zvogëlojë emetimin e oksideve të azotit. Në modalitetin e fuqisë maksimale, teknologjia VCR do të zvogëlojë ngarkesat e nxehtësisë në dhomën e djegies dhe sistemin e shkarkimit, pa iu drejtuar metodës së zakonshme të ftohjes - pasurimi i përzierjes dhe emetimet e rritura shoqëruese të CO dhe HC. Masa të tilla do të sigurojnë rritjen kërkesat mjedisore për motorët pa ndërlikimin dhe rritjen e kostos së sistemeve të pastrimit të gazrave të shkarkimit. Sipas ekspertëve, falë teknologjisë së raportit të ndryshueshëm të ngjeshjes, motorët me shkëndijë do të jenë në gjendje të rrëzojnë motorët me naftë dhe të kthejnë udhëheqjen e humbur në efikasitet dhe ekologji.

Aftësia për të ndryshuar të pandryshueshmen ngroh shpirtin e atyre që mbrojnë përdorimin e specie alternative karburant. Raporti i kompresimit i rregullueshëm gjerësisht thjeshton shumë detyrën e krijimit të një motori me shumë karburant që mund të funksionojë në mënyrë efikase në benzinë, gaz natyror ose përzierje alkool-benzinë ​​E-85, e cila është veçanërisht e popullarizuar në Suedi dhe Shtetet. Së fundi, teknologjia VCR hap rrugën për futjen e teknologjive të reja premtuese për ndërtimin e motorëve: përdorimi i ciklit adaptiv Atkinson, formimi i ngarkesave të shtresuara përzierja e karburantit ajër, djegia e përzierjeve ultra të ligët dhe një sërë të tjerash.

Lista e plotë e avantazheve të mundshme të ICE me një raport kompresimi të ndryshueshëm nuk është ezauruar nga kjo, por sa më sipër është e mjaftueshme për të kuptuar pse shumica e prodhuesve të automjeteve janë të interesuar në zhvillimet në këtë drejtim.

Ishte vetëm në letër ...

Ide Krijimi ICE raporti i ndryshueshëm i kompresimit nuk mori në zotërim mendjet e ndërtuesve të motorëve dje. Mund të themi se kohët e fundit ajo po përjeton vetëm rilindjen e saj. E para ndodhi në agimin e shekullit të 20 -të, kështu që ideja e ndryshimit të pandryshueshëm nuk është shumë më e re se vetë motorët me djegie të brendshme. Rreth mesit të shekullit të kaluar, pothuajse të gjitha metodat e njohura sot ishin zhvilluar dhe patentuar tashmë (në formën e diagrameve ose modeleve), gjë që bëri të mundur ndryshimin e raportit të ngjeshjes në një motor me djegie të brendshme. Disa nga zgjidhjet e propozuara, për arsye të ndryshme, mbetën në letër, disa u mishëruan në pajisje. Disa nga motorët e krijuar VCR u sollën në nivelin e zhvillimit eksperimental, dhe vetëm disa u prodhuan në seri të vogla dhe u instaluan në makina. Ekzistojnë gjithashtu "mishërime" të tilla që janë përdorur për gati njëqind vjet dhe do të përdoren në motorët me djegie të brendshme, por jo për qëllime transporti. Më shumë për këtë do të diskutohet më vonë. Së pari, le të shohim në cilat drejtime u zhvillua ideja e ndryshimit të të pandryshueshmes.

Nuk është e vështirë të përcaktohen këto drejtime në parim. Për ta bërë këtë, duhet të mbani mend se raporti gjeometrik i kompresimit është raporti i vëllimit maksimal dhe minimal të cilindrit kur pistoni është përkatësisht në BDC dhe TDC (shih fletën e mashtrimit 1). Nga shprehja e mësipërme për b mund të shihet se është e mundur të ndikohet në raportin e ngjeshjes duke ndryshuar vëllimin e dhomës së ngjeshjes (V), vëllimin e punës të motorit (Vh), ose të dy parametrat në të njëjtën kohë. Për më tepër, me një vëllim konstant të punës, raporti i ngjeshjes mund të ndryshojë vetëm për shkak të vëllimit të dhomës së kompresimit. Një analizë e diagramit strukturor të një motori tradicional me djegie të brendshme me një mekanizëm fiksimi (KShM) jep metodat kryesore të ndikimit në lartësinë e dhomës së kompresimit (hc):

1) një ndryshim në skeletin e motorit (distanca nga boshti i rrotullimit të bosht me gunga në harkun e dhomës së ngjeshjes);

2) ndryshimi në lartësinë e pistonit;

3) ndryshimi i gjatësisë së shufrës lidhëse;

4) ndryshimi i rrezes së fiksimit.

Importantshtë e rëndësishme të theksohet se në rastin e fundit - kur ndryshon rrezja e fiksimit - së bashku me raportin e ngjeshjes, vëllimi i punës i motorit (madhësia e goditjes së pistonit) gjithashtu do të ndryshojë. Mundësia e veprimit të njëkohshëm në të dy gjeometrike Parametri ICE shumë joshëse. Sidomos nëse i binden një marrëdhënie të kundërt - me një rritje të raportit të ngjeshjes, vëllimi i punës do të ulet, dhe anasjelltas. Kjo do të bëjë të mundur, për shembull, të zvogëlojë zhvendosjen e motorit në mënyrat e fillimit dhe ngarkesës së pjesshme dhe, në të njëjtën kohë, të punojë me një tregues të lartë dhe efikasitet mekanik për shkak të humbjeve të larta të pompimit dhe një ulje të humbjeve të pompimit. Ndërsa ngarkesa rritet dhe presioni i rritjes rritet, motori do të "zgjerohet" dhe në të njëjtën kohë "do të rritet" në madhësi. Në këtë mënyrë do të jetë e mundur të merret si fuqi e lartë, ashtu edhe efikasitet maksimal i karburantit në secilën pikë të karakteristikës së ngarkesës së motorit.

Decreaseshtë e mundur të zvogëlohet ose rritet vëllimi i dhomës së kompresimit jo vetëm duke ndryshuar lartësinë e tij. Le të marrim parasysh mënyra të tjera për të ndikuar në vlerën e Y si një pikë e veçantë, e pestë. Lista që rezulton gjithashtu nuk do të ishte e plotë pa një pikë tjetër, të gjashtë. Fakti është se konsideratat e mësipërme kishin të bënin me motorët në të cilët lëvizje përkthimore pistoni shndërrohet në rrotullim të boshtit të gungës duke përdorur KShM. Shumë mekanizma të tjerë konvertues janë të njohur në art, përfshirë ato që ju lejojnë të kontrolloni lëvizjen e pistoneve dhe të ndikoni në raportin e ngjeshjes dhe zhvendosjen. Përdorimi i tyre në hartimin e motorëve VCR gjithashtu mund të jetë shumë premtues.

Për gati një shekull që ka kaluar që nga fillimi i idesë, inxhinierët-shpikësit nuk shpërfillën asnjë nga drejtimet e treguara. Le të shënojmë disa nga rezultatet që ata arritën.

Ndryshimi i skeletit të motorit

Një nga motorët e parë VCR të ndërtuar mbi këtë parim u krijua në vitet 1920 nga inxhinieri dhe studiuesi i talentuar britanik Sir Harry Ricardo. Sir Ricardo zhvilloi motorin e tij të ndryshueshëm të ngjeshjes me një cilindër për të studiuar vetitë e karburanteve motorike dhe fenomenin e shpërthimit. Ai më pas prezantoi konceptin e numrit oktan të karburantit në jetën e përditshme. Në motorin Ricardo, madhësia e skeletit u ndryshua për shkak të lëvizjes së cilindrit dhe kokës së bllokut në lidhje me boshtin e grykës dhe boshtin e gungës. Cilindri ishte i lidhur me kthesën me anë të një arre me një fije trapezoidale - lëvizja e cilindrit u arrit duke e kthyer atë. Ndryshimi në distancën midis bosht me gunga dhe bosht me gunga u kompensua nga një rul i ndërmjetëm në makinën e zinxhirit të boshtit të gumës. Shumica e motorëve të përfshirë në objektet kërkimore, përfshirë ato më moderne, kanë një skemë të ngjashme. Ato përdoren gjerësisht për të studiuar të gjitha llojet e proceseve fizike në një motor me djegie të brendshme. Duke parë përpara, le të themi se koncepti SVC me shumë cilindra përdor gjithashtu parimin e ndryshimit të skeletit për shkak të zhvendosjes së monobllokut, i cili përfshin cilindrat dhe kompjuterin kryesor.

Shumë modele të motorit janë të njohura në të cilat, përkundrazi, bosht me gunga ka aftësinë të lëvizë në lidhje me cilindrin. Një patentë gjermane e vitit 1968 përshkruan një motor Varimax në të cilin kushinetat e boshtit të gungës janë varur brenda kaviljes në një kornizë. Korniza mbështetet në të dy anët me shufra vertikale - të fiksuara në njërën anë dhe të rregullueshme në anën tjetër. Kompensimi i boshtit të boshtit të gungës arrihet duke ndryshuar gjatësinë e shufrave të rregullueshëm. Më shpesh, për të lëvizur boshtin, propozohet të instaloni kushinetat e tij kryesore në tufa ekscentrike. Një nga motorët VCR të zhvilluar nga specialistët e kompanisë së mirënjohur kërkimore nga Gjermania FEV Motorentechnik është rregulluar sipas kësaj skeme. Bushings kanë buzë të dhëmbëzuara, të cilat rrjetë me ingranazhe të vendosura në një bosht të vetëm.

Një pengesë e zakonshme e strukturave të përmendura është një rënie në ngurtësinë e skeletit të motorit, "shtyllës kurrizore" të tij, për shkak të përdorim i pashmangshëm lidhje shtesë midis kthesës, boshtit të gungës dhe cilindrit. Mekanizmat përgjegjës për ndryshimin e lartësisë së skeletit i nënshtrohen ngarkesave të rënda nga gazi dhe forcat inerciale.

Ndërtime me të lëvizshme bosht me gunga përveç kësaj, ata vuajnë nga ngurtësimi i pamjaftueshëm i mbështetësve dhe probleme serioze shoqëruar me shtrirjen e boshtit "gju" me boshtin e boshtit hyrës të kutisë së shpejtësisë. Kështu, ajo që nuk është kritike për instalimet laboratorike të palëvizshme paraqet sfida të rëndësishme në zhvillimin e produkteve të besueshme për automjetet e transportit.

Ndryshimi në lartësinë e pistonit

Në shikim të parë, ndryshimi i lartësisë së pistonit duket të jetë metoda më tërheqëse për të ndikuar në raportin e ngjeshjes. Në të vërtetë, ndryshe nga të tjerët, kjo metodë kërkon ndryshime minimale në arkitekturë. motor bazë... Dizajni i pistonit me lartësi të ndryshueshme u propozua në 1952 nga Instituti Britanik i Kërkimit të Motorit. Pistoni përbëhet nga dy pjesë - një "trup" me një skaj dhe një kokë të lëvizshme të bërë në formën e një xhami. Sipërfaqja e kontaktit midis trupit dhe kokës është e vulosur, në zgavrën e brendshme midis tyre përmes kanaleve në shufrën lidhëse vaj makine... Një ndryshim në sasinë e tij çon në një ndryshim në lartësinë e pistonit. Me një rritje në lartësi, pastrimi i mbi-pistonit zvogëlohet, raporti i ngjeshjes rritet, dhe anasjelltas. Furnizimi me vaj rregullohet nga një sistem valvulash.

Pas britanikëve, motorët e shqetësimeve Ford dhe Mercedes-Benz punuan në të njëjtin drejtim dhe ofruan versionet e tyre të pistoneve "teleskopikë". Ato ndryshonin në një skemë paksa të ndryshme të furnizimit me vaj dhe organizimin e vulës së kokës së lëvizshme. Pistonët u përdorën në hartimin e motorëve të prodhuar në tufa të vogla... Gama e variacionit të raportit të ngjeshjes për motorë të ndryshëm ishte e ndryshme. Për shembull, në vetura M-B S-klasë ishte 11-14, për shkak të kësaj efektive Efikasiteti i motorëve rritur me 5%.

Suksesi më i dukshëm në këtë drejtim u arrit nga korporata amerikane Continental. Për shumë vite ajo ka prodhuar motor nafte AVCR-1100 me qëllim të veçantë me lartësi të ndryshueshme të pistonit. Raporti i ngjeshjes në të ndryshonte në rangun nga 10 në 22. Rritja e lartësisë së pistonit nga minimumi në maksimum ndodhi në 60-65 cikle, ose rreth 3 s, sepse është e mundur vetëm për një periudhë të shkurtër kohe, ndërsa forcat inerciale që veprojnë në pistoni tejkalojnë forcën e prapambetur të gazrave. Përgjigja e ngadaltë nuk është pengesa më domethënëse e modeleve të pistonit teleskopik. Një mekanizëm me elementë preciz është i detyruar të punojë në kushtet e temperaturave të larta dhe ngarkesave. Një nga pasojat e mundshme të kësaj është koksi i vajit dhe humbja e lëvizshmërisë së kokës së pistonit. Për më tepër, zbatimi i metodës shoqërohet me një rritje të konsiderueshme të masës së pistoneve me të gjitha pasojat që pasojnë.

Ndryshimi i gjatësisë së shufrës lidhëse dhe rrezja e fiksimit

Në periudha të ndryshme, është propozuar një numër i madh i modeleve të shufrave lidhës me gjatësi të ndryshueshme. Shumica e tyre u bazuan në të njëjtat zgjidhje që u përdorën për të ndryshuar lartësinë e pistoneve. Trupi i shufrës lidhëse u bë teleskopike, gjatësia e tij u ndryshua duke përdorur pajisje mekanike ose hidraulike. Modele të tilla vuajnë nga të njëjtat disavantazhe si pistonët teleskopikë. Për më tepër, besueshmëria e modelit doli të ishte edhe më e ulët për faktin se shufra lidhëse, në kontrast me pistonin, i nënshtrohet ngarkesave të larta të lakimit. Disa patenta kanë propozuar ndryshimin e gjatësisë së shufrës lidhëse duke vendosur elementë ekscentrik në kokat e sipërme ose të poshtme. Zbatimi praktik i këtyre metodave doli të ishte aq i vështirë sa ato mbetën ide të pastra.

Përdorimi i një mekanizmi ekscentrik është konsideruar gjithashtu si një mjet për të ndryshuar rrezen e fiksimit. Në këtë drejtim, firma inxhinierike holandeze Gomecsys ka përparuar më së largu. Në modelin që ajo propozoi, një tufë e çuditshme e lëvizshme me një unazë të dhëmbëzuar vendoset rreth boshtit. Pozicioni i tij këndor ndryshon për shkak të rrotullimit të një ingranazhi kundër diametrit të madh me ingranazh i brendshëm... Sipas këtij parimi, 2- dhe

Motorë me 4 cilindra - prototipe të GoEngine. Mekanizmi i zhvilluar shërbehet njëkohësisht nga dy cilindra. Prandaj, është i përshtatshëm vetëm për motorët me një skemë të caktuar - një numër çift cilindrash, nga të cilët dy ato ngjitur punojnë në mënyrë sinkronike. Në raste të tjera, numri i çifteve të ingranazheve, masa dhe dimensionet e motorit rriten tepër. Vetëm kjo ngushton ndjeshëm mundësitë e zbatimit të tij praktik.

Ndryshimi i vëllimit të dhomës së kompresimit

Metodat alternative të ndryshimit të vëllimit të dhomës së kompresimit reduktohen kryesisht në pajisjen e një dhome të ndarë, e përbërë nga dy pjesë komunikuese - kryesore dhe shtesë. Vëllimi i dhomës shtesë ndryshon nga lëvizja e qemerit të tij, e cila kryhet nga hidraulike, mekanike ose pajisjet elektrike... Kjo ndryshon vëllimin e përgjithshëm të dhomës së djegies dhe, në përputhje me rrethanat, raportin e ngjeshjes.

Një nga sistemet e para të tilla u zotërua nga kompania franceze Hispano-Suiza. Motori dizel i avionit HS-103 V8 përdori një dhomë vorbull me vëllim të ndryshueshëm, çatia e lëvizshme e së cilës u zhvendos nën veprimin e hidraulikës. Një pajisje e ngjashme për rregullimin e raportit të ngjeshjes në një motor shkëndijë u patentua nga shqetësimi Ford. Dallimi ishte se në këtë model, pjesa e lëvizshme e dhomës shtesë u zhvendos duke përdorur një kamerë të profilizuar. Së fundi, raporti i ngjeshjes në motorin e konceptit ALVAR, autorësia e të cilit i përket për shqetësimin Volvo... Këtu qemere kamera shtesë ngjeshja ishte fundi i pistoneve të vegjël sekondarë, të cilët u nxorën nga një bosht i vendosur në kokën e cilindrit.

Metoda e ndarjes së dhomës së ngjeshjes është tërheqëse në atë që ndryshimet e nevojshme janë të kufizuara vetëm nga modeli i kokës. Nga ana tjetër, koka e cilindrit (veçanërisht e një motori modern me shumë valë) është tashmë e mbushur fort. Pra, vendosja e një elementi shtesë në të është një problem i madh. Prania e një "shtojce" në dhomën e djegies në mënyrë të pashmangshme prish procesin e formimit dhe djegies së përzierjes, gjë që çon në një përkeqësim të karakteristikave mjedisore të motorit. Së fundi, mekanizmi rregullues funksionon në zonën e ngarkesave maksimale termike dhe mekanike, të cilat nuk mund të ndikojnë në besueshmërinë e tij.

Në këtë fazë, mund të nxirren disa përfundime të ndërmjetme. Fatkeqësisht, ato nuk janë shumë ngushëlluese. Për motorët me KShM tradicionale, opsione të ndryshme për rregullimin e raportit të kompresimit janë propozuar dhe testuar në shkallë të ndryshme. Shumica e tyre bënë të mundur zgjidhjen e detyrës së ndryshimit, por asnjëra prej tyre nuk doli të ishte absolutisht e preferueshme dhe e përshtatshme për përdorim të gjerë në motorët serik për shkak të vështirësive në prodhimin ose sigurimin e performancës së pranueshme. Kjo bëri që inxhinierët e motorëve të mendojnë për llojet e tjera të mekanizmave që shndërrojnë lëvizjen përkthimore në rrotullim.

Përdorimi i mekanizmave jo-tradicionalë konvertues

Kjo linjë pune për krijimin e një motori VCR pa tension mund të quhet e njohur. Shumë prodhues automjetesh - Ford, Mercedes -Benz, Nissan, Peugeot / Citroen - dhe kompani kërkimore motorike: gjermane FEV Motorentechnik, britanik Mayflower dhe francez MCE -5 Development janë angazhuar në të dhe vazhdojnë të jenë të angazhuar aktivisht në të. Fla, zhvillime të ngjashme janë kryer në NAMI për shumë vite. Le të përpiqemi të kuptojmë arsyen e interesit për këtë temë.

Duke parë një vëllim të rëndë të TMM (teoria e mekanizmave dhe makinave, në zhargonin e studentëve - ky është varri im), mund të gjeni një numër të madh të skemave kinematike të mekanizmave që, në parim, mund të përdoren në një motor me djegie të brendshme transferoni lëvizjen nga pistoni në bosht me gunga. mekanizmi i fiksimit- më e thjeshta prej tyre, cila është merita e saj e pamohueshme. Sipas klasifikimit KIJJM, është një mekanizëm konvertimi me një copë, pasi pistoni është i lidhur me fiksimin nga një lidhje e vetme - shufra lidhëse. Vëmendja e inxhinierëve u tërhoq nga mekanizmat me tre elementë, të cilët, me thjeshtësinë relative, janë potencialisht të aftë të sigurojnë përparësi e rëndësishme- kontroll fleksibël i lëvizjes së pistonit. Pajisjet me tre pjesë ndahen në dy grupe të mëdha- balancimi dhe përshkimi. Në të parën, lidhja (balancuesi) e lidhur me shufrën lidhëse rrotullohet, në të dytën, ajo bën një lëvizje komplekse të rrafshit dhe quhet traversë. Mekanizmat balancues janë të lidhur me fiksimin nga tërheqja, ato të anasjellta - nga vetë traversa.

Shumë modele të motorëve të balancuar të djegies së brendshme janë patentuar dhe testuar në mënyrë eksperimentale. Shumica e tyre ishin motorë me dy goditje me lëvizje të kundërt të pistonit. Hulumtimet kanë treguar se mbështetja në mekanizmat e balancimit nuk jep rezultat. Edhe pse motorët e bilancit janë demonstruar të mjaftueshëm besueshmëri e lartë, ata kishin dimensione dukshëm më të mëdha në krahasim me ato tradicionale, duke i tejkaluar pak ato për sa i përket mundësisë së rregullimit të lëvizjes së pistoneve. Rezultate shumë më inkurajuese u morën gjatë testimit eksperimental të mekanizmave të tërthortë. Ato janë treguar se ofrojnë përfitimet e mëposhtme në kushte të caktuara:

Gama e pranueshme e rregullimit të raportit të ngjeshjes (ε = 7-15);

Mundësia e rregullimit të njëkohshëm të raportit të ngjeshjes dhe vëllimit të punës, dhe sipas algoritmit optimal;

Aftësia për të minimizuar çekuilibrin e motorit duke optimizuar ligjin e lëvizjes së pistonit dhe duke përdorur masën e elementeve shtesë;

Ngarkesa të vogla në kontrollet e mekanizmit VCR dhe, si pasojë, një shpejtësi mjaft të lartë;

Mungesa e pjesëve ekzotike, përdorimi i teknologjive tradicionale për ndërtimin e motorit.

Kjo është arsyeja pse mekanizmi i tërthortë merret si bazë nga shumica e zhvilluesve të motorëve VCR të përmendur më lart. Kjo nuk do të thotë që të gjithë lëvizin "udhë në udhë". Përdoren skema të ndryshme kinematike dhe zgjidhje të ndryshme të projektimit. Shprehja "në kushte të caktuara" është përdorur më parë për një arsye. Në të vërtetë, përparësitë e mekanizmave të tërthortë janë të qenësishme në to në asnjë mënyrë "sipas përkufizimit". Ato arrihen vetëm kur parametrat gjeometrikë dhe të projektimit të të gjitha lidhjeve janë optimizuar nga pikëpamja e ligjit të lëvizjes së pistonit, ekuilibrit të mekanizmit dhe forcës. Në fazën aktuale, këto pyetje janë tema kryesore e hulumtimit.

Për më tepër, opsione të ndryshme për mekanizmin e drejtimit dhe algoritmin për kontrollin automatik të raportit të kompresimit janë duke u përpunuar.

Ndërkohë, MCE-5 po punon në një drejtim tjetër. Dizajni i motorit VCR të propozuar nga ajo përdor KShM, por në një mënyrë jokonvencionale. Koka e sipërme e shufrës lidhëse nuk është e lidhur me pistonin, por me boshtin rrota dhëmbësh, e cila, nga ana tjetër, është e lidhur me një shufër të lidhur ngushtë me pistonin. Në shikim të parë, zgjidhja nuk është e padiskutueshme, por, sipas zhvilluesve, ajo ka një numër përparësish. Argumentohet se mekanizmi ju lejon të rregulloni raportin e ngjeshjes në një gamë të gjerë, siguron humbje minimale të fërkimit për shkak të mungesës së presionit anësor të pistonit në muret e cilindrit, është jashtëzakonisht i besueshëm dhe ka një jetë të gjatë shërbimi.

Ne do të jemi në gjendje ta kontrollojmë këtë në artikullin tjetër, i cili do t'i kushtohet projekteve më premtuese të ICE me "të ndryshueshme të pandryshuara".

Për informacion unik në lidhje me projektimin, funksionimin dhe riparimin e sistemeve të turbocharging, shihni faqen në internet turbomaster.ru

Redaktorët i janë mirënjohës Doktorit të Shkencave Teknike Georg Ter-Mkrtichyan për ndihmën e tij në përgatitjen e artikullit.

• Sergey Samokhin