Motor s proměnným kompresním poměrem: princip činnosti a vlastnosti

Variabilní kompresní motor: konstrukční vlastnosti

Jak by se mohlo na první pohled zdát, moderní spalovací motor dosáhl nejvyššího stadia jeho vývoje. V současné době komerčně dostupné z různých zážehových a vznětových motorů v hybridní rostliny dále dosahovat možnost předat plynový motor.

Seznam nejvýznamnějších vývoj mohou být izolovány v posledních letech: zavedení přesných vstřikovacích systémů v rámci komplexní řídicí elektroniky, dosažení vysoké energii bez zvýšení objemu posunutí vzhledem k turbodmychadlem systému, zvýšení počtu ventily na válec, je použití mění časování ventilové systémy, atd

Výsledkem bylo výrazné zlepšení charakteristik spalovacího motoru, jakož i snížení toxicity výfukových plynů. Nicméně to není vše. Návrháři a inženýři po celém světě i nadále nejen aktivně pracovat na zlepšení stávající řešení, ale také se snaží vytvořit zcela nový design.

Stačí připomenout Pokus o vytvoření motoru bez klikového hřídele a ojnice, jak se zbavit rozvodového vačkového hřídele zařízení, nebo dynamicky měnit stupeň komprese motoru.Najednou zjistíme, že i když některé projekty jsou stále ve vývoji, jiné se již staly realitou. Například motory s proměnným kompresním poměrem. Uvažujme o vlastnostech, výhodách a nevýhodách takové ICE.

 Změna kompresního poměru: proč je potřeba

Mnoho zkušených řidičů je obeznámeno s takovými pojmy jako poměr komprese motoru a oktanové číslo pro benzínové motory, stejně jako cetanové číslo pro vznětové motory. Pro méně znalý čtenář připomenout, že kompresní poměr je poměr objemu nad pístem, která se snížila na BDC (dolní úvrati) do svazku, když je píst vzrostla na TDC (horní úvrati).

Benzínové jednotky mají průměrně 8-14, vznětové motory 18-23. Kompresní poměr je pevná hodnota a je konstruktivně položen během vývoje tohoto nebo tohoto motoru. Také požadavky na použití oktanového čísla benzinu v jednom nebo druhém motoru budou záviset na kompresním poměru. Současně se zohledňuje atmosférický motor nebo s přeplňováním.

Když už mluvíme o samotném kompresním poměru, ve skutečnosti je to ukazatel, který určuje, kolik směsi paliva a vzduchu ve válcích motoru budou komprimovány. Je-li to jednoduché, dobře lisovaná směs se lépe zapálí a spálí více.Ukazuje se, že zvýšení kompresního poměru vám umožňuje dosáhnout vyšší účinnosti motoru, zlepšit návrat z motoru, snížit spotřebu paliva atd.

Existují však nuance. Nejdříve je to detonace motoru. Opět, pokud se nedostanete do detailů, normální náboj paliva a vzduchu ve válcích by měl spálit a ne explodovat. Kromě toho musí zapalování směsi začít a končí v přesně stanovených okamžicích.

Současně má palivo takzvaný "detonační odpor", tj. Schopnost odolat detonaci. Pokud značně zvýšíte kompresní poměr, může se palivo v určitých provozních podmínkách ICE začít odpálit v motoru.

Výsledkem je nekontrolovaný proces výbušného spalování ve válcích, rychlé zničení částí motoru nárazovou vlnou, výrazné zvýšení teploty ve spalovací komoře atd. Jak je vidět, je z těchto důvodů nemožné dosáhnout konstantního vysokého kompresního poměru. V tomto případě je jedinou cestou v této situaci možnost flexibilně měnit tento ukazatel pro různé provozní režimy motoru.

Takový "pracovní" motor nedávno nabídli inženýři prémiové značky Infiniti (elitní divize společnosti Nissan).Také v podobném vývoji byli i další partneři (SAAB, Peugeot, Volkswagen atd.). Podívejme se tedy na motor s proměnným kompresním poměrem.

Variabilní kompresní poměr: jak to funguje

Za prvé, dostupná schopnost změnit kompresní poměr umožňuje výrazné zvýšení výkonu turbodmychadla při současném snížení spotřeby paliva. Stručně řečeno, v závislosti na způsobu provozu a zatíženích na ICE, je palivová náplň komprimována a spálena za nejoptimálnějších podmínek.

Když jsou zatížení na pohonné jednotce minimální, do válců je dodávána ekonomická "špatná" směs (množství vzduchu a malého množství paliva). Pro takovou směs je vhodný vysoký kompresní poměr. Pokud dojde k nárůstu zatížení motoru (dodává se "bohatá" směs, v níž je dodáván více benzínu), pak se riziko detonace přirozeně zvyšuje. Proto, aby se tomu zabránilo, kompresní poměr je dynamicky redukován.

U motorů, kde je kompresní poměr konstantní, je druh ochrany proti detonaci změnou UOZ (časování zapalování). Tento úhel je posunut "zpět".Přirozeně takový posun v úhlu vede k tomu, že i když zde není detonace, ztrácí se síla. Pokud jde o motor s proměnným kompresním poměrem, není nutné posunout UOZ, to znamená, že nedochází ke ztrátám energie.

Pokud jde o skutečnou realizaci obvodu, ve skutečnosti se úloha omezuje na skutečnost, že fyzický objem motoru je fyzicky snížen, ale všechny vlastnosti (výkon, točivý moment atd.),

Stačí si uvědomit, že nad takovým rozhodnutím pracovali různé společnosti. V důsledku toho se objevily různé způsoby řízení kompresního poměru, například variabilní objem spalovací komory, spojovací tyče s možností zvedání pístů atd.

  • Jedním z prvních vývojů bylo zavedení přídavného pístu do spalovací komory. Tento píst se dokázal pohybovat při změně hlasitosti. Nevýhodou celého návrhu byla potřeba instalace dalších detailů v BC. Také se okamžitě objevily změny ve tvaru spalovací komory, palivo bylo spáleno nerovnoměrně a nedostatečně.

Z těchto důvodů nebyl tento projekt dokončen. Stejný osud měl vývoj, který měl písty s možností změnit jejich výšku.Tyto písty dělený byly těžké, ale přidá na výzvy, pokud jde o provádění řídicího pístu krycí výškou zdvihu, atd.

  • Další vývoj neovlivnily písty a spalovací komoru, maximální pozornost byla věnována otázce zrušení klikový hřídel. Jinými slovy, úkolem bylo zjistit kontrolu nad výškou zvedání klikového hřídele.

Přístroj obvod je takové, že nosný hřídel časopis nachází ve zvláštních spojek excentrického typu. Tyto spojky jsou poháněny převodovkami, které jsou připojeny k elektromotoru.

Zalomení podivínů vám umožní zvýšit nebo snížit klikový hřídel, která vede ke změně výšky zvedacích pístů ve vztahu k hlavě válců. V důsledku toho se objem spalovací komory zvyšuje nebo snižuje a kompresní poměr se také mění.

Všimněte si, že některé prototypy byly postaveny na bázi 1,8-litrový přeplňovaný jednotky od Volkswagenu, kompresní poměr se mění od 8 do 16. Motor po dlouhou dobu, který má zkušenosti, ale sériové jednotky a ne.

  • Další pokus o nalezení řešení byl motor, ve kterém byl kompresní poměr změněn zvednutím celého bloku válců.Vývoj patří značce Saab a samotná jednotka se sotva dostala do série. Motor je známý jako SVC, objem 1,6 litru, agregát s 5 válci, je vybaven turbo.

Napájení bylo asi 220 litrů. S., Zkroucením momentu sotva více než 300 nanometrů. Je pozoruhodné, že spotřeba paliva v režimu průměrného zatížení klesla o téměř třetinu. Pokud jde o samotné palivo, bylo možné naplnit jak AI-76 tak 98.

Inženýři Saab rozdělili blok válců a přidělila dvě podmíněné části. V horní části byly hlavy a vložky válců, zatímco v dolní části byl klikový hřídel. Zvláštní kombinací těchto částí bloku na jedné straně byl pohyblivý závěs a na druhé straně speciální mechanismus vybaven elektrickým pohonem.

Takže byla realizována příležitost, aby se trochu zvýšil horní část pod určitým úhlem. Takový úhel vyvýšení byl jen několik málo stupňů, zatímco kompresní poměr se pohyboval od 8 do 14. Současně měl být "spoj" utěsněn gumovým pláštěm.

V praxi se ukázaly jako velmi slabé součásti pro zvedání horní části jednotky, stejně jako samotného ochranného pouzdra. Snad to bylo to, co zabránilo tomu, aby se motor dostal do série a projekt byl dále uzavřen.

  • Další vývoj byl dále navržen inženýry z Francie. Přeplňovaný motor o zdvihovém objemu 1,5 litru byl schopen měnit kompresní poměr od 7 do 18 let a dal sílu asi 225 koní Odpověď na točivý moment je stanovena na 420 Nm.

Jednotka je strukturálně složitá, s oddělenou ojnicí tyčí. V oblasti, kde je ojnice připojena k klikovému hřídeli, je detail vybaven speciálním ozubeným kolečkem. V místě spojení mezi ojnicí a pístem byl rovněž zaveden typ rack-a-pastorku.

Na druhé straně byla pístová tyč připojena k houpacímu ramenu, které implementovalo ovládání. Systém byl poháněn z mazacího systému, pracovní tekutina prošla komplexním systémem kanálů, ventilů a také další elektrický pohon.

Doporučujeme také číst článek o tom, jak zvýšit výkon motoru. V tomto článku se dozvíte o stávajícím cenově způsob, jak posílit spalovací motor vyrábět více energie, lepší odezvu na pedál plynu, zvýšení točivého momentu, atd.

Stručně řečeno, přesunutí ovládacího pístu ovlivnilo houpací rameno. V důsledku toho se také změnila výška hlavního pístu ve válci.Všimněte si, že motor se také nestal sériovým a projekt byl zmrazen.

  • Dalším pokusem o vytvoření motoru s proměnným kompresním poměrem bylo rozhodnutí inženýrů Infiniti, jmenovitě motoru VCT (z anglického turbodmychadla s proměnlivou kompresí). V tomto motoru bylo možné změnit kompresní poměr z 8 na 14. Speciální konstrukce konstrukce je jedinečný posuvný mechanismus.

Základem je spojení ojnice s dolním hrdlem, které je pohyblivé. Používal také systém páček, který je poháněn elektromotorem.

Řídicí jednotka řídí proces odesláním signálů do motoru. Elektrický motor po přijetí příkazu z řídící jednotky posunuje tlak a systém páček provede změnu polohy, což umožňuje změnu výšky zdvihu pístu.

Výsledkem je jednotka Infiniti VCT o objemu 2,0 litru o výkonu 265 koní. umožňuje ušetřit téměř 30% paliva ve srovnání s podobnou ICE, která má současně kompresní poměr.

Pokud výrobce může účinně řešit stávající problémy (složitost konstrukce, vysoké vibrace, spolehlivost, vysoké konečné výrobní náklady jednotky atd.),pak se optimistické prohlášení zástupců společnosti mohou stát skutečností a samotný motor má potenciál stát se sériovým v letech 2018-2019.

Shrňme výsledky

S přihlédnutím k výše uvedeným informacím je zřejmé, že motory s proměnným kompresním poměrem mohou výrazně snížit spotřebu paliva u benzínových motorů s turbodmychadlem.

Doporučujeme také číst článek o tom, co motor turbodmychadla. Z tohoto článku se dozvíte o charakteristikách konstrukce turbíny, zásadách systému, stejně jako o výhodách a nevýhodách tohoto řešení.

Na pozadí globální krize pohonných hmot, stejně jako neustálé zpřísňování environmentálních standardů, umožňují tyto motory nejen účinně spalovat palivo, ale také neomezovat výkon motoru.

Jinými slovy, taková ICE je docela schopna nabídnout všechny výhody výkonného benzínového vysokorychlostního turbo motoru. Současně, pokud jde o spotřebu paliva, se takový agregát může přiblížit turbodieselovým motorům, které jsou dnes populární především v důsledku jejich ekonomiky.

Líbí se vám tento příspěvek? Sdělte prosím svým přátelům: