Presentazione test drive del rivoluzionario motore su Infiniti - VC-Turbo
Una conversazione con i principali specialisti di Infiniti e Renault-Nissan: Shinichi Kaga e Alain Raposteau
Alain Raposto sembra fiducioso. Il vicepresidente dell'alleanza Renault-Nissan, responsabile dello sviluppo dei motori, ha tutte le ragioni per farlo. Adiacente al padiglione di cui parliamo si trova lo stand di Infiniti, la filiale di lusso di Nissan, che presenta oggi il primo motore di serie VC-Turbo con rapporto di compressione variabile. La stessa energia fluisce dal suo collega Shinichi Kiga, capo del reparto motori di Infiniti.
La svolta compiuta dai designer di Infiniti è davvero enorme. La creazione di un motore a benzina di serie con rapporto di compressione variabile è davvero una rivoluzione tecnologica, che, nonostante i numerosi tentativi, finora non è stata concessa a nessuno. Per capire il significato di una cosa del genere, è bene leggere la nostra serie "Cosa succede nel motore dell'auto", che descrive i processi di combustione nel motore a benzina. Qui menzioneremo, tuttavia, che da un punto di vista termodinamico, maggiore è il grado di compressione, più efficiente è un motore - in parole molto semplici, quindi le particelle di carburante e ossigeno dall'aria sono molto più vicine e le sostanze chimiche le reazioni sono più complete, inoltre il calore non viene dissipato all'esterno, ma viene consumato dalle particelle stesse.
L'alto grado di compressione è uno dei grandi vantaggi del motore diesel rispetto a quello a benzina. Il freno a quest'ultimo è il fenomeno della detonazione, ben descritto nella serie di articoli in questione. A carichi più elevati, rispettivamente con una valvola a farfalla più ampia aperta (come quando si accelera per sorpassare), la quantità di miscela aria-carburante che entra in ciascun cilindro è maggiore. Ciò significa una pressione più alta e una temperatura di esercizio media più alta. Quest'ultimo, a sua volta, provoca una compressione più forte dei residui della miscela aria-carburante dal fronte della fiamma di combustione, una formazione più intensa di perossidi e idrosserse nel residuo e innesco di combustione esplosiva nel motore, che è tipicamente a velocità estremamente elevate. , un anello metallico e una dispersione letterale dell'energia generata dalla miscela residua.
Per ridurre questa tendenza a carichi elevati (ovviamente, la tendenza a detonare dipende anche da altri fattori come la temperatura esterna, la temperatura del liquido di raffreddamento e dell'olio, la resistenza alla detonazione dei combustibili, ecc.) I progettisti sono costretti a ridurre il grado di compressione. Con questo, però, perdono in termini di efficienza del motore. Tutto ciò è ancora più valido in presenza del turbocompressore, in quanto l'aria, sebbene raffreddata dall'intercooler, entra comunque precompressa nei cilindri. Ciò significa rispettivamente più carburante e una maggiore tendenza alla detonazione. Dopo l'introduzione di massa dei motori di ridimensionamento turbocompressi, questo problema è diventato ancora più evidente. I progettisti parlano quindi di un "rapporto di compressione geometrica", quello determinato dal progetto del motore e "reale" quando si tiene conto del fattore di precompressione. Pertanto, anche nei moderni motori turbo con iniezione diretta di carburante, che svolge un ruolo importante nel raffreddamento interno della camera di combustione e nell'abbassamento della temperatura media del processo di combustione, rispettivamente la tendenza alla detonazione, il rapporto di compressione raramente supera i 10,5: 1.
Ma cosa accadrebbe se il grado geometrico di compressione potesse cambiare nel corso del lavoro. Essere alto nelle modalità di carico basso e parziale, raggiungere il massimo teorico e essere ridotto ad alta pressione di turbocompressione e alta pressione e temperatura nei cilindri per evitare detonazioni. Ciò consentirebbe sia la possibilità di aumentare la potenza con il turbocompressore a maggiore pressione sia una maggiore efficienza, rispettivamente minori consumi di carburante.
Qui, dopo 20 anni di lavoro, il motore Infiniti dimostra che questo è possibile. Secondo Raposto, il lavoro svolto dalle squadre per crearlo è stato enorme e il risultato del tormento del tantalio. Diverse varianti sono state testate in termini di architettura del motore, fino a 6 anni fa questo è stato raggiunto e sono iniziate le impostazioni precise. Il sistema consente una regolazione dinamica e continua del rapporto di compressione nell'intervallo da 8: 1 a 14: 1.
La costruzione stessa è geniale: la biella di ciascun cilindro non trasmette il suo movimento direttamente ai colli della biella dell'albero motore, ma a un angolo di uno speciale collegamento intermedio con un foro nel mezzo. L'unità è posizionata sul collo della biella (è nella sua apertura) e ricevendo la forza della biella ad un'estremità la trasmette al collo poiché l'unità non ruota, ma esegue un movimento oscillante. Dall'altro lato dell'unità in questione c'è un sistema di leve che funge da supporto per esso. Il sistema di leve fa ruotare il gruppo lungo il proprio asse, spostando il punto di attacco della biella sull'altro lato. Viene preservato il movimento oscillatorio del gruppo intermedio, ma il suo asse ruota e determina così differenti posizioni di inizio e fine biella, rispettivamente del pistone e una variazione dinamica del grado di compressione a seconda delle condizioni.
Dirai - ma questo complica infinitamente il motore, introduce nuovi meccanismi di movimento nel sistema e tutto ciò porta ad un aumento dell'attrito e delle masse inerti. Sì, a prima vista è così, ma con il meccanismo del motore VC-Turbo ci sono alcuni fenomeni molto interessanti. Le unità aggiuntive di ciascuna biella, controllate da un meccanismo comune, bilanciano ampiamente le forze del secondo ordine, in modo che, nonostante la sua cilindrata di due litri, il motore a quattro cilindri non abbia bisogno di alberi di bilanciamento. Inoltre, poiché la biella non esegue il tipico movimento di rotazione ampio, ma trasmette la forza del pistone su un'estremità del gruppo intermedio, in realtà è più piccola e leggera (questo dipende dall'intera complessa dinamica delle forze trasmesse attraverso il sistema in questione). ) e, cosa più importante, ha un corso di deviazione nella sua parte inferiore di soli 17 mm. Il momento di maggior attrito viene evitato, con i motori tradizionali, tipico del momento di avviamento del pistone dal punto morto superiore, quando la biella preme sull'asse dell'albero motore e le perdite sono maggiori.
Così, secondo i signori Raposto e Kiga, le carenze sono in gran parte eliminate. Da qui i vantaggi di cambiare dinamicamente il rapporto di compressione, che si basa su programmi software preimpostati in base a prove al banco e su strada (migliaia di ore) senza la necessità di misurare in tempo reale cosa sta accadendo nel motore. Più di 300 nuovi brevetti sono integrati nella macchina. La natura all'avanguardia di quest'ultimo comprende anche un sistema di doppia iniezione del carburante con un iniettore per l'iniezione diretta di un cilindro, utilizzato principalmente per partenze a freddo e carichi più elevati, e un iniettore nei collettori di aspirazione che fornisce migliori condizioni per lo spostamento del carburante e un più piccolo consumo energetico a carico parziale. Così il complesso sistema di iniezione offre il meglio di entrambi i mondi. Naturalmente, il motore richiede anche un sistema di lubrificazione più complesso, poiché i meccanismi sopra descritti hanno speciali canali di lubrificazione a pressione, che completano i canali principali dell'albero motore.
Il risultato di questo è praticamente che il motore a benzina a quattro cilindri con 272 CV. e 390 Nm di coppia consumeranno il 27% in meno di carburante rispetto al precedente motore atmosferico a sei cilindri con quasi questa potenza.
Testo: Georgi Kolev, inviato speciale di auto motor und sport Bulgaria a Parigi
