Переменная степень сжатия - это технология регулировки степени сжатия двигателя внутреннего сгорания во время работы двигателя. Это сделано для повышения эффективности использования топлива при различных нагрузках. Двигатели с переменной степенью сжатия позволяют изменять объем над поршнем в верхней мертвой точке . Более высокие нагрузки требуют более низких передаточных чисел для увеличения мощности, в то время как более низкие нагрузки требуют более высоких передаточных чисел для повышения эффективности, то есть для снижения расхода топлива. В автомобилях это необходимо делать, поскольку двигатель работает в ответ на нагрузку и требования движения. Infiniti QX50 2019 года - первый серийный автомобиль, в котором используется двигатель с переменной степенью сжатия.
Преимущества
Бензиновые двигатели имеют ограничение на максимальное давление во время такта сжатия, после которого топливно-воздушная смесь взрывается, а не горит. Для достижения более высокой выходной мощности при той же скорости необходимо сжечь больше топлива и, следовательно, больше воздуха. Для этого используются турбокомпрессоры или нагнетатели для увеличения давления на входе. Это приведет к детонации топливно-воздушной смеси, если степень сжатия не будет уменьшена, то есть объем над поршнем не станет больше. Это может быть сделано в большей или меньшей степени с возможным значительным увеличением мощности. Обратной стороной является то, что при небольшой нагрузке двигателю может не хватать мощности и крутящего момента. Решение состоит в том, чтобы иметь возможность изменять давление на входе и регулировать степень сжатия в соответствии с требованиями. Это дает лучшее из обоих миров: небольшой эффективный двигатель, способный при необходимости вырабатывать большую мощность. Кроме того, VCR позволяет бесплатно использовать различные виды топлива, помимо бензина, например, сжиженный нефтяной газ или этанол.
Рабочий объем цилиндра изменяется с помощью гидравлической системы, соединенной с коленчатым валом, и регулируется в соответствии с требуемой нагрузкой и ускорением.
Производство
Двигатели с регулируемым сжатием существуют уже несколько десятилетий, но только в лабораториях с целью изучения процессов сгорания. Эти конструкции обычно имеют второй регулируемый поршень, установленный в головке напротив рабочего поршня.
В 2018 году Infiniti начала производство своего турбодвигателя с переменным сжатием, в котором для достижения вариативности используется механическое соединение . Он устанавливался на их внедорожник QX50. Двигатель может производить любую степень сжатия от 8: 1 до 14: 1. Наивысший крутящий момент достигается при 8: 1, обеспечивая высокое ускорение, в то время как лучший расход топлива (топливная эффективность) достигается при 14: 1. Электронный контроллер двигателя реагирует на нажатие педали газа в режиме реального времени, плавно изменяя степень сжатия. Хотя этот двигатель имеет рабочий объем 2,0 л и представляет собой рядный четырехцилиндровый двигатель, в нем не используются балансирные валы для устранения вторичных колебаний . Он по своей сути уравновешен механической связью.
Двухтактные двигатели
Благодаря сравнительной простоте конструкции ГБЦ (отсутствие впускных клапанов) ее несколько проще реализовать в двухтактных двигателях . С конца 90 - х на моделях до , которые расширяют на этой идее было доступно, например, от Yamaha , [1] , который динамически изменять размер камеры сгорания . В последнее время (в 2000-е годы) к этой технологии возобновился интерес, поскольку она способна сжигать широкий спектр видов топлива (например, включая спирты), например Lotus Omnivore. [2] [3]
Гораздо более ранним коммерческим двухтактным двигателем, но очень маленьким (18 см3) и недостаточно мощным, чтобы быть очень успешным, был двигатель Lohmann, произведенный в начале 1950-х годов в качестве модифицированного двигателя для велосипедов [4] . Этот двигатель имел цельную головку блока цилиндров и втулку, расстояние которой от коленчатого вала регулировалось домкратом, приводимым в действие тросами от поворотной ручки на руле. Регулировка сжатия была важна для работы этого двигателя, поскольку в нем использовалось воспламенение от сжатия топливной смеси, которая вводилась перед тактом сжатия и которая поэтому воспламенялась всякий раз, когда сжатие приводило ее к достаточной температуре. Это означало, что необходимое сжатие будет зависеть от температуры воздуха, температуры двигателя и типа топлива: при слишком сильном сжатии двигатель будет преждевременно воспламениться, а при слишком малом он вообще не сможет воспламениться. Таким образом, оператору приходилось постоянно регулировать сжатие при изменении условий эксплуатации. Двигатель Lohmann производился всего около пяти лет, потому что контроль компрессии (одновременно с расходом топлива) требовал значительной практики и потому, что даже при оптимальной настройке он давал не больше мощности, чем мог бы обеспечить без посторонней помощи велосипедист в средней физической форме.
Конструкции двигателей
Первый двигатель видеомагнитофона был построен и испытан Гарри Рикардо в 1920-х годах. Эта работа привела к тому, что он разработал систему оценки октанового числа, которая используется до сих пор. Многие компании проводят собственные исследования двигателей для видеомагнитофонов, включая Saab , Nissan , Volvo , PSA / Peugeot - Citroën и Renault . [4] Infiniti QX50 2019 доступен с серийной версией двигателя с турбонаддувом и переменной степенью сжатия. [5] [6]
Peugeot MCE-5
Конструкция Peugeot работает за счет изменения эффективной длины шатунов, соединяющих поршень с кривошипом. Чем короче шатун, тем ниже степень сжатия и наоборот. В левой части диаграммы изображен обычный поршень двигателя внутреннего сгорания. Справа гидроцилиндр с поршнем двустороннего действия. Это действует через систему стержень-кривошип с зубчатым колесом, движение которого регулирует эффективную длину шатуна и, следовательно, степень сжатия в левом цилиндре. [7]
Saab SVC
Компания SAAB Automobile возродила интерес к переменному сжатию, когда они представили миру свой двигатель SVC на автосалоне в Женеве в 2000 году. Компания SAAB принимала участие в работе с «Офисом передовых автомобильных технологий» над созданием современного бензинового двигателя видеомагнитофона, который продемонстрировал эффективность сопоставима с дизелем . SAAB SVC был передовым и работоспособным дополнением к миру видеомагнитофонов двигателей, но он никогда не достиг производства из - за банкротства компании.
Конструкция, реализация двигателя видеомагнитофона Ларсена [8], состояла из моноблочной головки, которая содержала всю клапанную передачу, и узла коленчатый вал / картер. Эти части были соединены шарниром, который допускал 4 степени перемещения, контролируемые гидравлическим приводом. Этот механизм позволяет изменять расстояние между центральной линией коленчатого вала и головкой цилиндра. В отличие от конструкции Peugeot, эффективная длина шатуна фиксирована. Вместо турбонагнетателя был выбран нагнетатель для достижения необходимого времени отклика и высокого давления наддува.
Чтобы изменить V c , SVC «опускает» головку блока цилиндров ближе к коленчатому валу . Это достигается путем замены типичного блока цилиндров, состоящего из одной части, на блок, состоящий из двух частей, с коленчатым валом в нижнем блоке и цилиндрами в верхней части. Два блока шарнирно соединены с одной стороны (представьте себе книгу, лежащую на столе, с передней обложкой, расположенной на дюйм или около того над титульным листом). Поворачивая верхний блок вокруг точки шарнира, можно изменить V c (представьте воздух между передней обложкой книги и титульным листом). На практике SVC регулирует верхний блок в небольшом диапазоне движений с помощью гидравлического привода.
Смотрите также
Рекомендации
- ^ "Экологичный двигатель Yamaha SD (Super Diesel) " " . Архивировано из оригинала на 2009-05-20 . Проверено 30 апреля 2009 .
- ^ Green Car Congress: Lotus, QUB и Jaguar развивать изменяемую степень сжатия, 2-тактный всеядное Исследование двигателя [1]
- ^ Lotus Engineering Omnivore Variable Compression Ratio Engine дебютирует в Женеве [2]
- ^ Двигатели с переменной степенью сжатия
- ^ http://www.autonews.com/article/20171121/BLOG06/171129932/a-look-inside-the-infiniti-vc-turbo-engine
- ^ https://www.infinitiusa.com/now/technology/vc-turbo-engine
- ^ Motortrend.com , 25 февраля 2009 [3] .
- ^ Патент США 5025757 , Грегори Дж Ларсен, «Поршневой поршневой двигатель со степенью сжатия варьирования», выданный 1991-06-25
- Заявка на патент Waulis
- Пресс-релиз Saab
- Международная статья в автомобильной инженерии
- Infiniti представляет первый серийный двигатель с переменной степенью сжатия