По каким принципам работает двигатель Инфинити с изменяемой степенью сжатия, подробная информация

Первый серийный двигатель от "Инфинити" с изменяемой степенью сжатия.

Публикуем для наших читателей подробную информацию о первом в мире серийном бензиновом двигателе с изменяемой степенью сжатия. Специалисты предсказывают ему большое будущее и говорят следующее, что разработанная компанией "Инфинити" технология станет под угрозу существования всех дизельных моторов.

Бензиновый поршневой двигатель, что может динамически изменять степень сжатия*, то есть ту величину на которую поршень сжимает топливовоздушную смесь в цилиндре, это давняя мечта многих поколений инженеров, которые занимались и занимаются разработкой новых поколений двигателей внутреннего сгорания. Некоторые автомобильные компании во главе своих инженеров, как никогда были близки к разгадке данной теории, ими были сделаны даже образцы таких моторов. И этому есть пример, тот же успех известной всем фирмы "Saab".

Вполне возможно, что у шведского автопроизводителя сложилась бы совсем иная судьба, если бы в январе 2000 года "Saab" не был окончательно поглощен и приобретен корпорацией "General Motors". К большому сожалению, для заокеанского хозяина подобные разработки были не интересны и дело было приостановлено.

*Степень сжатия - это соотношение объёма камеры сгорания в момент, когда поршень находится в нижней мертвой точке к тому объему, когда он подминается к верхней мертвой точке. Иными словами можно сказать так, это показатель сжатия поршнем воздушно-топливной смеси в цилиндре.

Основной соперник фирма " Saab" был сломлен и компания "Nissan" как второй потенциальный разработчик этой инновационной системы с изменяемым коэффициентом сжатия, продолжил путь в гордом одиночестве. И вот, 20 лет кропотливого труда, различных и всевозможных расчетов и моделирования не прошли даром, люксовое подразделение Японской компании известное под брендом "Infiniti", представило на обозрение свою окончательную разработку двигателя с изменяемой степенью сжатия, который мы можем увидеть под капотом автомодели 2018 Infiniti QX50. Станет ли данная разработка компании лебединой песней всех дизельных двигателей в дальнейшем, вопрос очень интересный.

Смотрите также: Компания "Инфинити" создала новый бензиновый двигатель с дизельными характеристиками

2.0-х литровый четырехцилиндровый турбированный силовой агрегат (расчетная мощность 270 л.с. и 390 Нм максимально крутящего момента) получил кодовое обозначение, как VC-T (Variable Compression-Turbocharged). Уже в самом его названии отражены и принцип его работы, и технические данные. Система VC-T способна динамически плавно и непрерывно изменять степень сжатия в пределах показателей от 8:1 до 14:1.

Общий принцип действия системы двигателя VC-T можно описать следующим образом:

Это простое схематичное описание самого принципа работы системы. На самом деле это конечно же не так, все безусловно, гораздо сложнее.

Действительно силовые агрегаты с низкой степенью сжатия не могут обладать высокой производительностью. Все мощные двигатели и в особенности у гоночных машин, как правило, имеют очень высокую степенью сжатия, у многих болидов она превышает показатели 12:1 и даже доходит до 15:1 у двигателей работающих на метаноле. Тем не менее, теперь доказано, такая высокая степень сжатия также способна сделать моторы более эффективными и экономичным. Это сразу наводит на вполне логичный вопрос,- почему бы тогда не делать такие двигатели, которые всегда обладали бы высокой степенью сжатия воздушно-топливной смеси? Зачем городить огород со сложными системами привода поршней, когда есть иная технология?

Главная причина невозможности использования такой системы при работе на обычном низкооктановом топливе -  это появление при высокой степени сжатия и при высокой нагрузке детонации. Бензин начинает не сгорать, а попросту взрываться, что понижает выживаемость узлов и агрегатов мотора, а заодно снижает его экономичность. По сути у бензинового двигателя внутри цилиндров происходит тоже самое, что и у мотора, работающего на ДТ. В нем за счет высокого сжатия воспламеняется топливо-воздушная смесь, правда происходит это как-раз не в тот самый нужный момент и это не предусмотрено конструкцией мотора.

В моменты «кризиса» сгорания топливо-воздушной смеси как-раз и приходит на помощь изменяемая степень сжатия, которая способна снижаться в моменты пиковой мощности с максимальным нагнетанием давления наддувом турбокомпрессора, что предотвратит мотор от детонации. И наоборот, во время работы на малых оборотах с малым давлением наддува, эта степень сжатия будет повышаться, увеличивая тем самым крутящий момент и снижая таким образом расход горючего.

В дополнение к этому надо сказать, что такие двигатели оснащаются системой регулируемых фаз газораспределения, что делает возможной работу двигателя по циклу Аткинсона в то время, когда от мотора не требуется отдачи высоких мощностных показателей.

Такие моторы обычно встречаются у гибридных автомобилей, главным для которых является экологичность и малый расход топлива

Результатом всех таких проведенных изменений стал совсем иной двигатель, который способен на 27% увеличить топливную экономичность по сравнению с 3,5-литровым V6 мотором у Nissana обладающего примерно такой же мощностью и крутящим моментом. По информации от Reuters известно, что на пресс-конференции инженеры компании "Nissan" заявил следующее, что их новый двигатель обладает крутящим моментом сопоставимым с показателями современного турбодизеля и при этом он должен быть существеннее дешевле в производстве, чем любой современный турбодизельный мотор.

Вот почему компания "Ниссан" делает такую большую ставку на разработанную ей систему, ведь в его представлении она имеет большой потенциал способный частично заменить сегодняшние дизельные двигатели по многим параметрам использования, возможно, включая более дешевые варианты для стран, где бензин является основным видом топлива, примером такой страны может быть и Россия.

Если идея приживется, то наверняка в будущем появятся и двухцилиндровые бензиновые силовые агрегаты, которые неплохо подойдут для небольших легковых автомобилей. Это может стать одной из веток и направлений развития данной системы.

Гибкость этого двигателя кажется впечатляющей. Если технически к этому подойти, то такого эффекта удалось добиться за счет особого рычага привода воздействующего на вал привода, который изменяет положение многорычажной системы вращающейся вокруг главного подшипника шатуна. Справа к многорычажной системе крепится еще один рычаг идущий от электродвигателя. Он изменяет положение системы относительно коленчатого вала. Это отражено в патенте и в чертежах "Infiniti". Шток поршня имеет центральную поворотную многорычажную систему, которая способна изменять свой угол, что приводит к изменению эффективной длины штока поршня, что в свою очередь изменяет длину хода поршня в цилиндре, который в свою очередь и в конечном итоге изменяет степень сжатия.

Двигатель, разработанный для модели Infiniti даже с первого взгляда выглядит гораздо более сложным, чем его классический соплеменник. Косвенно эту догадку подтверждают и в самом "Ниссане". Они говорят, что экономически будет оправданно по такой схеме делать как-раз четырехцилиндровые моторы, а не сложные V6 или V8 силовые агрегаты. Ведь стоимость всех систем привода шатунов может оказаться слишком высокой.

С учетом всего вышесказанного нами предполагаем, эта схема двигателя должна конкретно, то есть, даже не должна, а просто обязана прижиться на гибридных автомобилях. Такая отдача мощности и экономичность будет непревзойденным бонусом для тех машин, которые оборудованы ДВС и электродвигателями.

Двигатель модели VC-T будет официально представлен 29 сентября этого года на Парижском автосалоне.

P.S. Так вытеснит ли новый бензиновый двигатель дизельные моторы? Вряд ли. Во-первых, констукция бензинового мотора более сложная, а значит и более прихотливая. Ограничение по объему также ограничивает диапазон применения данной технологии. Производство дизельного топлива также никто еще не отменял, куда его девать, если все разом перейдут на бензин? Выливать что ли? Складировать? И наконец, еще одно, применение дизельных агрегатов (простой конструкции) отлично подходит для сложных природных условий, чего нельзя сказать о бензиновых ДВС.

Скорее всего уделом новой разработки станут гибридные автомобили и современные малолитражки. Что тоже по-своему является немалой частью сегодняшнего автомобильного рынка.