Sistemas para cambiar la relación de compresión del motor. Motor de combustión interna de pistón con relación de compresión variable Características del sistema de compresión variable

Estrechamente relacionado con la eficiencia. En los motores de gasolina, la relación de compresión se limita a combustión por detonación. Estas restricciones son de particular importancia para el funcionamiento del motor a plena carga, mientras que a carga parcial la elevada relación de compresión no supone riesgo de detonación. Para aumentar la potencia del motor y mejorar la eficiencia, es deseable reducir la relación de compresión, pero si la relación de compresión es baja en todos los rangos de funcionamiento del motor, esto conducirá a una reducción de la potencia y un aumento del consumo de combustible a cargas parciales. En este caso, los valores de la relación de compresión, por regla general, se eligen mucho más bajos que aquellos valores en los que se logra el rendimiento más económico del motor. Esto empeora deliberadamente la eficiencia de los motores, especialmente cuando funcionan con cargas parciales. Mientras tanto, se produce una disminución en el llenado de los cilindros con la mezcla combustible, un aumento en la cantidad relativa de gases residuales, una disminución en la temperatura de las piezas, etc. crear oportunidades para aumentar la relación de compresión en cargas parciales con el fin de mejorar la eficiencia del motor y aumentar su potencia. Para resolver este problema de compromiso, se están desarrollando opciones de motor con relaciones de compresión variables.

Su uso generalizado en el diseño de motores ha hecho que esta dirección de trabajo sea aún más relevante. El hecho es que con la sobrealimentación, las cargas mecánicas y térmicas en las piezas del motor aumentan significativamente y, por lo tanto, es necesario reforzarlas, aumentando el peso de todo el motor en su conjunto. En este caso, como regla general, se reduce la vida útil de las piezas que funcionan en condiciones de mayor carga y se reduce la confiabilidad del motor. En el caso de una transición a una relación de compresión variable, el proceso de funcionamiento en el motor durante la sobrealimentación se puede organizar de tal manera que, debido a la reducción correspondiente en la relación de compresión a cualquier presión de sobrealimentación, las presiones máximas del ciclo de funcionamiento (es decir, , eficiencia operativa) permanecerá sin cambios o cambiará ligeramente. Al mismo tiempo, a pesar del aumento trabajo útil por ciclo y, en consecuencia, la potencia del motor, las cargas máximas sobre sus piezas no pueden aumentar, lo que permite potenciar los motores sin introducir cambios en su diseño.

Muy esencial para el curso normal del proceso de combustión en un motor con una relación de compresión variable es Buena elección la forma de la cámara de combustión, proporcionando el camino más corto de propagación de la llama. El cambio en el frente de propagación de la llama debe ser muy rápido para tener en cuenta varios modos funcionamiento del motor durante la operación del vehículo. Teniendo en cuenta el uso de piezas adicionales en el mecanismo de manivela, también es necesario desarrollar sistemas con un bajo coeficiente de fricción para no perder las ventajas de utilizar una relación de compresión variable.

En la figura se muestra una de las opciones de motor más comunes con relación de compresión variable.

Arroz. Diagrama de motor con relación de compresión variable:
1 – biela; 2 – pistón; 3 – eje excéntrico; 4 - biela adicional; 5 – muñón de biela del cigüeñal; 6 – balancín

Con cargas parciales, 4 adicionales ocupan la posición más baja y aumentan el área de carrera del pistón. La relación de compresión es máxima. Con cargas elevadas, la excéntrica del eje 3 eleva el eje de la cabeza superior de la biela adicional 4. Al mismo tiempo, la holgura sobre el pistón aumenta y la relación de compresión disminuye.

En 2000, un experimento Motor de gas Empresa SAAB con relación de compresión variable. Su características unicas le permiten alcanzar una potencia de 225 CV. con un volumen de trabajo de 1,6 litros. y mantener un consumo de combustible comparable al de un motor de la mitad de tamaño. La capacidad de cambiar continuamente la cilindrada permite que el motor funcione con gasolina, combustible diesel o alcohol.

Los cilindros del motor y la culata se fabrican como monobloque, es decir, como un solo bloque, y no por separado como en los motores convencionales. Un bloque separado también consta de un cárter y un grupo de biela y pistón. El monobloque puede moverse en el cárter del bloque. El lado izquierdo del monobloque descansa sobre el eje 1 ubicado en el bloque, el cual sirve como bisagra, el lado derecho se puede subir o bajar mediante una biela 3 controlada por un eje excéntrico 4. Para sellar el monobloque y el bloque del cárter; , un corrugado cubierta de goma 2.

Arroz. Motor de compresión variable SAAB:
1 – eje; 2 – funda de goma; 3 – biela; 4 – eje excéntrico.

La relación de compresión cambia cuando el monobloque se inclina con respecto al cárter mediante un accionamiento hidráulico mientras la carrera del pistón permanece sin cambios. La desviación del monobloque de la vertical conduce a un aumento en el volumen de la cámara de combustión, lo que provoca una disminución en la relación de compresión.

A medida que disminuye el ángulo de inclinación, aumenta la relación de compresión. La desviación máxima del monobloque del eje vertical es del 4%.

A la velocidad mínima de rotación del cigüeñal y al restablecimiento del suministro de combustible, así como a cargas bajas, el monobloque ocupa la posición más baja, en la que el volumen de la cámara de combustión es mínimo (relación de compresión - 14). El sistema de carga se desconecta y el aire fluye directamente al motor.

Bajo carga, debido a la rotación del eje excéntrico, la biela desvía el monobloque hacia un lado y el volumen de la cámara de combustión aumenta (relación de compresión - 8). En este caso, el embrague conecta el sobrealimentador y el aire comienza a fluir hacia el motor bajo exceso de presión.

Arroz. Cambiar el suministro de aire al motor SAAB en diferentes modos:
1 – válvula de mariposa; 2 – válvula de derivación; 3 – embrague; a – a baja velocidad del cigüeñal; b – en condiciones de carga

La relación de compresión óptima la calcula la unidad de control del sistema electrónico teniendo en cuenta la velocidad del cigüeñal, el nivel de carga, el tipo de combustible y otros parámetros.

Debido a la necesidad de responder rápidamente a los cambios en la relación de compresión de este motor, fue necesario abandonar el turbocompresor en favor de la sobrealimentación mecánica con refrigeración por aire intermedia con una presión de sobrealimentación máxima de 2,8 kgf/cm2.

El consumo de combustible del motor desarrollado es un 30% menor que el de un motor convencional del mismo volumen y los indicadores de toxicidad de los gases de escape cumplen con las normas vigentes.

La empresa francesa MCE-5 Development ha desarrollado para la empresa Peugeot-Citroën un motor con relación de compresión variable VCR (Relación de compresión variable). Esta solución utiliza la cinemática original del mecanismo de manivela.

En este diseño, la transmisión del movimiento desde la biela a los pistones se realiza a través de un doble sector de engranaje 5. C lado derecho el soporte del motor está ubicado estante 7, sobre el cual descansa el sector 5. Tal acoplamiento asegura un movimiento estrictamente alternativo del pistón del cilindro, que está conectado a la cremallera 4. La cremallera 7 está conectada al pistón 6 del cilindro hidráulico de control.

Dependiendo del modo de funcionamiento del motor, una señal de la unidad de control del motor cambia la posición del pistón 6 del cilindro de control conectado a la cremallera 7. Al mover la cremallera de control 7 hacia arriba o hacia abajo cambia la posición del PMS y BDC de el pistón del motor y con ellos la relación de compresión de 7:1 a 20:1 en 0,1 s. Si es necesario, es posible cambiar la relación de compresión de cada cilindro por separado.

Arroz. Motor con relación de compresión variable VCR:
1 – cigüeñal; 2 – biela; 3 – rodillo dentado de soporte; 4 – cremallera de pistones; 5 – sector de engranajes; 6 – pistón del cilindro de control; 7 – soporte del bastidor de control.

A lo largo de más de un siglo de vida, el motor Combustión interna(ICE) ha cambiado tanto que de su antepasado solo queda el principio de funcionamiento. Casi todas las etapas de la modernización tenían como objetivo aumentar el coeficiente. acción útil(eficiencia) del motor. El indicador de eficiencia se puede llamar universal. Contiene muchas características: consumo de combustible, potencia, par, composición. gases de escape etc. Uso generalizado de nuevos ideas tecnicas- los sistemas de inyección de combustible, encendido electrónico y control del motor, 4, 5 e incluso 6 válvulas por cilindro - desempeñaron un papel positivo en el aumento de la eficiencia del motor.

Sin embargo, como se muestra Salón del Automóvil de Ginebra, hasta completar el proceso modernización del motor aun lejos. En este popular salón del automóvil internacional empresa SAAB presentó el resultado de sus 15 años de trabajo: un prototipo de un nuevo motor con relación de compresión variable: SAAB Compresión Variable (SVC), que se convirtió en una sensación en el mundo de los motores.

Tecnología SVC y una serie de otras avanzadas y no tradicionales desde el punto de vista de los conceptos existentes de motores de combustión interna. soluciones tecnicas nos permitió dotar al nuevo producto de fantásticas características. Así, un motor de cinco cilindros con un volumen de sólo 1,6 litros, creado para coches de producción normal, desarrolla una increíble potencia de 225 CV. y un par de 305 Nm. Otras características que son especialmente importantes hoy en día también resultaron excelentes: el consumo de combustible con cargas medias se redujo hasta en un 30% y las emisiones de CO2 se redujeron en la misma cantidad. En cuanto al CO, CH y NOx, etc., según sus creadores, cumplen con todos los estándares de toxicidad existentes y previstos para el futuro próximo. Además de esto, la relación de compresión variable le da al motor SVC la capacidad de funcionar con varias marcas de gasolina, desde A-76 hasta Ai-98, prácticamente sin deterioro del rendimiento y eliminando la aparición de detonaciones.

Por supuesto, el mérito importante de tales características está en la tecnología SVC, es decir. la capacidad de cambiar la relación de compresión. Pero antes de familiarizarnos con el diseño del mecanismo que permitió cambiar este valor, recordemos algunas verdades de la teoría del diseño de motores de combustión interna.

Índice de compresión

La relación de compresión es la relación entre la suma de los volúmenes del cilindro y la cámara de combustión y el volumen de la cámara de combustión. Con un aumento en la relación de compresión en la cámara de combustión, aumentan la presión y la temperatura, lo que crea condiciones más favorables para el encendido y combustión de la mezcla combustible y aumenta la eficiencia del uso de energía del combustible, es decir. Eficiencia Cuanto mayor sea la relación de compresión, mayor será la eficiencia.

No hay problemas con la creación de motores de gasolina con una alta relación de compresión. Y no los hacen según siguiente razón. Durante la carrera de compresión de estos motores, la presión en los cilindros aumenta a valores muy altos. Naturalmente, esto provoca un aumento de la temperatura en la cámara de combustión y crea condiciones favorables para que se produzca la detonación. Y la detonación, como sabemos (ver página 26), es un fenómeno peligroso. En todos los motores creados antes de esta época, la relación de compresión era constante y se determinaba en función de las condiciones de presión y temperatura en la cámara de combustión a carga máxima, cuando el consumo de combustible y aire es máximo. El motor no siempre funciona en este modo, incluso se podría decir que muy raramente. En carretera o en ciudad, cuando la velocidad es casi constante, el motor funciona con cargas bajas o medias. En tal situación, para un uso más eficiente de la energía del combustible, sería bueno tener una relación de compresión más alta. Este problema lo resolvieron los ingenieros de SAAB, los creadores de la tecnología SVC.

tecnología SVC

En primer lugar, cabe señalar que en el nuevo motor, en lugar de las tradicionales culata y camisas de cilindro, que fueron fundidas directamente en el bloque o prensadas, hay un monocabezal que combina la culata y las camisas de cilindro. Para cambiar la relación de compresión, o más precisamente, el volumen de la cámara de combustión, el monocabezal se hace móvil. Por un lado, está montado sobre un eje que le sirve de soporte, y por otro, está soportado y accionado por un separador mecanismo de manivela. El radio del cigüeñal asegura que la cabeza se desplace con respecto al eje vertical en 40. Esto es suficiente para cambiar el volumen de la cámara y obtener una relación de compresión de 8:1 a 14:1.

La relación de compresión requerida la determina el sistema de gestión electrónica del motor SAAB Trionic, que controla la carga, la velocidad, la calidad del combustible y, en base a esto, controla el accionamiento hidráulico del cigüeñal. Así, con carga máxima la relación de compresión se establece en 8:1, y con carga mínima en 14:1. La combinación de las camisas de los cilindros con la culata, entre otras cosas, permitió a los ingenieros de SAAB dar a los canales de la camisa de refrigeración una forma más avanzada, lo que aumentó la eficiencia del proceso de eliminación de calor de las paredes de la cámara de combustión y de las camisas de los cilindros.

La movilidad de las camisas de cilindros y sus culatas requirió cambios en el diseño del bloque motor. El plano de unión entre el bloque y la cabeza se ha reducido en 20 cm. En cuanto a la estanqueidad de la unión, está garantizada por una junta corrugada de goma, que está protegida contra daños por una carcasa metálica en la parte superior.

Pequeño, pero inteligente

Para muchos, puede resultar incomprensible cómo se "cargaron" más de doscientos "caballos" en un motor con un volumen tan pequeño; después de todo, esa potencia puede afectar negativamente su vida útil. Al crear el motor SVC, los ingenieros se guiaron por objetivos completamente diferentes. Llevar la vida útil del motor a los estándares requeridos es tarea de los tecnólogos. En cuanto al pequeño volumen del motor, se hizo en total conformidad con la teoría de los motores de combustión interna. Según sus leyes, la mayoría trato favorable Rendimiento del motor desde el punto de vista del aumento de la eficiencia: bajo carga pesada (a altas velocidades) cuando la válvula del acelerador está completamente abierta. En este caso, se aprovecha al máximo la energía del combustible. Y dado que los motores de menor cilindrada funcionan principalmente a cargas máximas, entonces su eficiencia es mayor.

El secreto de la excelencia motores pequeños En términos de eficiencia, esto se explica por la ausencia de las llamadas pérdidas de bombeo. Ocurren bajo cargas ligeras, cuando el motor funciona a bajas revoluciones y la válvula del acelerador está ligeramente abierta. En este caso, durante la carrera de admisión, se crea un gran vacío en los cilindros, un vacío que resiste el movimiento descendente del pistón y, en consecuencia, reduce la eficiencia. Cuando está completamente abierto la válvula del acelerador no existen tales pérdidas, ya que el aire ingresa a los cilindros casi sin obstáculos.

Para evitar al 100% las pérdidas de bombeo, en el nuevo motor los ingenieros de SAAB también utilizaron "sobrealimentación" de aire bajo alta presión- 2,8 atm., mediante sobrealimentador mecánico - compresor. Se dio preferencia al compresor por varias razones: en primer lugar, ningún turbocompresor es capaz de crear tal presión de sobrealimentación; en segundo lugar, la respuesta del compresor a los cambios de carga es casi instantánea, es decir. No hay desaceleración característica del turbocompresor. El llenado de los cilindros con carga nueva en el motor SAAB se mejoró con la ayuda del moderno y popular mecanismo de distribución de gas actual, en el que hay cuatro válvulas para cada cilindro, y gracias al uso de un intercooler.

El prototipo del motor SVC, según la empresa alemana de desarrollo de motores FEV Motorentechnie de Aquisgrán, es bastante funcional. Pero a pesar de la valoración positiva, se pondrá en producción en masa algún tiempo después, una vez finalizado y adaptado a las peticiones de los clientes.

Ya hemos escrito sobre la tecnología del nuevo motor Infiniti en nuestros artículos de revisión. Un modelo único de motor de gasolina que puede cambiar la relación de compresión "sobre la marcha" puede ser tan potente como una unidad de potencia de gasolina normal y económico como si estuviera conduciendo un motor diésel.

Hoy Jason Fenske explicará la esencia del motor y cómo se consigue poder más alto y eficiencia.

Tecnología de compresión variable, o si lo deseas motor turboalimentado con una relación de compresión variable, puede cambiar casi instantáneamente la presión del pistón en la mezcla de aire y combustible en una relación de 8:1 antes 14:1 , al tiempo que ofrece una compresión muy eficiente con cargas bajas (en ciudad, por ejemplo, o en carretera) y la baja compresión que requiere la turbina en caso de fuerte aceleración, con la máxima apertura del acelerador.

Jason, junto con Infiniti, explicó cómo funciona la tecnología, sin olvidar notar los matices y detalles previamente desconocidos del sorprendente e innovador motor. Puedes ver material exclusivo en el vídeo que publicaremos a continuación; no olvides activar la traducción de subtítulos si es necesario. Pero primero seleccionaremos las “vetas” técnicas de la construcción de motores del futuro y notaremos los matices que hasta ahora eran desconocidos.

La tecnología central de este motor único fue el sistema de un mecanismo giratorio especial que, gracias a un complejo vástago del pistón, tiene un sistema giratorio central multipalanca que es capaz de cambiar su ángulo de operación, lo que conduce a un cambio en el longitud efectiva del vástago del pistón, que a su vez cambia la longitud de la carrera del pistón en el cilindro, lo que finalmente cambia la relación de compresión.

La tecnología de accionamiento en detalle es la siguiente:

1. El motor eléctrico gira la palanca. solenoide Vídeo de 1,30 minutos

2. La palanca hace girar el eje de transmisión utilizando un principio similar al de los árboles de levas convencionales, utilizando un sistema de levas.

3. En tercer lugar, el brazo inferior cambia el ángulo de la unidad multibrazo conectada a palanca superior. Este último está conectado al pistón (vídeo de 1,48 minutos)

4. Todo el sistema tiene ciertas configuraciones y permite que el pistón cambie de altura. arriba muerto puntos, reduciendo o aumentando la relación de compresión.

Por ejemplo, si el motor pasa de “ poder maximo» al modo “ahorro de combustible y aumento de eficiencia”, la caja de cambios ondulada girará hacia la izquierda. Se muestra en la foto de la derecha (2,10 minutos de vídeo). La rotación se transmitirá al eje de transmisión, que empujará el brazo inferior ligeramente hacia abajo, lo que elevará la transmisión multibrazo, que a su vez acercará el pistón a la culata del cilindro, reduciendo el volumen y aumentando así la compresión.

Además, hay una transición del ciclo de funcionamiento tradicional del motor de combustión interna Otto al ciclo Atkinson, que se diferencia en la relación de tiempos de ciclo, que se logra cambiando el tiempo de cierre de las válvulas de admisión.

Por cierto, según Fenske, ¡la transición de un modo de funcionamiento del motor a otro no lleva más de 1,2 segundos!

Además, la nueva tecnología es capaz de variar la relación de compresión en todo el rango de 8:1 a 14:1, adaptándose permanentemente al estilo de conducción, la carga y otros factores que afectan el rendimiento del motor.

Pero incluso explicar cómo funciona una tecnología tan compleja no es el final de la historia. Otra característica importante del nuevo motor es la reducción de la presión del pistón en las paredes del cilindro, lo que evitará la ovalización de este último, ya que en conjunto con el sistema de accionamiento del pistón, se utiliza un sistema para reducir la fricción del pistón en las paredes del cilindro. , que actúa reduciendo el ángulo de ataque de la biela durante la carrera del pistón.

En el video se observa que el motor de cuatro cilindros en línea, debido a su diseño, estaba algo desequilibrado, por lo que los ingenieros se vieron obligados a agregar un eje de equilibrio, lo que complica el diseño del motor, pero deja la posibilidad de larga vida sin las vibraciones mortales que surgen debido al funcionamiento de una biela compleja.

La invención se refiere a la ingeniería mecánica, principalmente a los motores térmicos, concretamente a un motor de combustión interna (ICE) de pistón con una relación de compresión variable. El resultado técnico de la invención es mejorar la cinemática del mecanismo de transmisión de fuerza de un motor de combustión interna de pistón, de tal manera que se pueda regular la relación de compresión y al mismo tiempo reducir la reacción en los soportes y la inercia de segundo orden. efectivo. El motor de combustión interna según la invención tiene un pistón montado de forma móvil en el cilindro, que está conectado de forma pivotante con una biela. El movimiento de la biela se transmite a la manivela del cigüeñal. Al mismo tiempo, para brindar la posibilidad de cambios controlados en la relación de compresión y la carrera del pistón, se proporciona un enlace de transmisión entre la biela y la manivela, que está configurado para controlar su movimiento mediante una palanca de control. El eslabón de transmisión tiene la forma de una palanca transversal unida a la manivela mediante una bisagra, que se encuentra en una posición intermedia en la zona entre dos puntos de apoyo. En uno de los puntos de apoyo, la palanca transversal está conectada a la biela y en el otro, a la palanca de control. La palanca de control también está conectada de forma pivotante a una manivela o excéntrica adicional, que realiza movimientos de control cambiando el eje de giro de la palanca de control, asegurando así un cambio en el grado compresión del motor de combustión interna. Además, el eje de giro de la palanca de control puede realizar un movimiento cíclico continuo sincronizado con la rotación del cigüeñal. Al mismo tiempo, si se observan ciertas relaciones geométricas entre los eslabones individuales del mecanismo de transmisión de fuerza, se puede reducir la carga sobre ellos y aumentar el funcionamiento suave del motor de combustión interna. 12 salario mosca, 10 enfermos.

Dibujos para la patente de RF 2256085

La presente invención se refiere a la ingeniería mecánica, principalmente a motores térmicos. La invención se refiere, en particular, a un motor de combustión interna (ICE) de pistón que tiene un pistón instalado de forma móvil en el cilindro y que está conectado de manera pivotante a una biela, cuyo movimiento se transmite a la manivela del cigüeñal. mientras que entre la biela y la manivela se proporciona un enlace de transmisión, que se fabrica con la capacidad de controlar su movimiento mediante una palanca de control para garantizar el movimiento controlado del pistón, principalmente para proporcionar la capacidad de cambiar el grado de compresión y carrera del pistón, y que tiene la forma de una palanca transversal que está conectada a la manivela mediante una bisagra, que se encuentra en una posición intermedia en la zona entre el soporte y un punto en el que la horquilla está conectada al conector varilla, y un punto de referencia en el que la horquilla está conectada al brazo de control, y a cierta distancia de una línea que conecta ambos puntos de soporte en los que la horquilla está conectada al brazo de control y la biela, respectivamente.

De Wirbeleit F.G., Binder K. y Gwinner D., "Desarrollo de pistón con altura de compresión variable para aumentar la eficiencia y la potencia específica de los motores de combustión", SAE Techn. Pap., 900229, un motor de combustión interna de este tipo con una relación de compresión variable automáticamente (PARSS) se conoce cambiando la altura del pistón, que consta de dos partes, entre las cuales se forman cámaras hidráulicas. La relación de compresión se cambia automáticamente cambiando la posición de una parte del pistón en relación con la otra transfiriendo aceite de una cámara a otra mediante válvulas de derivación especiales.

Las desventajas de esta solución técnica incluyen el hecho de que los sistemas tipo PARSS requieren la presencia de un mecanismo de control de la relación de compresión ubicado en un área de alta temperatura y alta carga (en el cilindro). La experiencia con sistemas tipo PARSS ha demostrado que en condiciones transitorias, en particular al acelerar un automóvil, el funcionamiento del motor de combustión interna va acompañado de una detonación, ya que sistema hidráulico El control no permite cambios rápidos y simultáneos en la relación de compresión en todos los cilindros.

El deseo de retirar el mecanismo de regulación de la relación de compresión de la zona de alta temperatura y carga mecánica ha llevado al surgimiento de otras soluciones técnicas que implican cambiar el diagrama cinemático del motor de combustión interna e introducir en él elementos adicionales (eslabones). cuyo control asegura un cambio en la relación de compresión.

Por ejemplo, Jante A., “Kraftstoffverbrauchssenkung von Verbrennungsmotoren durch kinematische Mittel”, Automobil-Industrie, No. 1 (1980), págs. 61-65, describe un motor de combustión interna (cuyo diagrama cinemático se muestra en la Fig. 1). ), de los cuales dos están instalados entre la manivela 15 y la biela 12 enlaces intermedios- biela adicional 13 y balancín 14. El balancín 14 realiza un movimiento de balanceo con el centro de oscilación en el punto de articulación Z. El grado de compresión se ajusta cambiando la posición del punto A girando la excéntrica 16 montada en el cuerpo . La excéntrica 16 gira dependiendo de la carga del motor, mientras que el centro de giro, ubicado en el punto de articulación Z, se mueve a lo largo de un arco circular, cambiando así la posición del punto muerto superior del pistón.

Del trabajo de Christoph Bolling et al., "Kurbetrieb fur variable Verdichtung", MTZ 58 (11) (1997), págs. 706-711, se muestra un motor de tipo FEV (cuyo diagrama cinemático se muestra en la Fig. 2). También se conoce el caso en el que entre la manivela 17 y la biela 12 está instalada una biela adicional 13. La biela 12 está además unida al balancín 14, que realiza un movimiento de balanceo con el centro de giro. punto de articulación Z. El grado de compresión se ajusta cambiando la posición del punto de articulación Z girando la excéntrica 16 montada en la carcasa del motor. La excéntrica 16 gira dependiendo de la carga del motor, mientras que el centro de giro, ubicado en el punto de articulación Z, se mueve a lo largo de un arco circular, cambiando así la posición del punto muerto superior del pistón.

Por la solicitud DE 4312954 A1 (21/04/1993) se conoce un motor tipo IFA (cuyo diagrama cinemático se muestra en la Fig. 3), en el que se instala una biela adicional 13 entre la manivela 17 y la biela. 12. La biela 12 también está conectada a uno de los extremos del balancín 14, cuyo segundo extremo realiza un movimiento de balanceo con el centro de oscilación en el punto de articulación Z. La relación de compresión se ajusta cambiando la posición de el punto de articulación Z girando la excéntrica 16, que está fijada al cuerpo del motor. La excéntrica 16 gira dependiendo de la carga del motor, mientras que el centro de giro, ubicado en el punto de articulación Z, se mueve a lo largo de un arco circular, cambiando así la posición del punto muerto superior del pistón.

Las desventajas inherentes a los motores de los diseños descritos anteriormente (conocidos por el trabajo de Jante A., por el trabajo de Christoph Bolling et al. y por la solicitud DE 4312954 A1) incluyen, en primer lugar, la insuficiente suavidad de su operación, debido a las altas fuerzas de inercia de segundo orden durante el movimiento de traslación alternativo de masas, lo que se asocia con las peculiaridades de la cinemática de los mecanismos y conduce a un aumento excesivo en el ancho total o altura total unidad de poder. Por esta razón, tales motores son prácticamente inadecuados para su uso como motores de vehículos.

Regular la relación de compresión en un motor de combustión interna de pistón permite solucionar los siguientes problemas:

Aumente la presión promedio Pe aumentando la presión de sobrealimentación sin aumentar presión máxima combustión más allá de los límites especificados al reducir la relación de compresión a medida que aumenta la carga del motor;

Reducir el consumo de combustible en el rango de cargas bajas y medias aumentando la relación de compresión a medida que disminuye la carga del motor;

Mejora la suavidad del motor.

El ajuste de la relación de compresión permite dependiendo de tipo de hielo lograr las siguientes ventajas (para motores de combustión interna con encendido forzado (por chispa)):

Mientras se mantiene el nivel alcanzado de eficiencia del motor a cargas bajas y medias, se garantiza un aumento adicional en la potencia nominal del motor aumentando la presión de sobrealimentación mientras se disminuye la relación de compresión (consulte la Fig. 4a, donde las curvas designadas por x se refieren a motor normal, y las curvas marcadas con la posición y se refieren a un motor con relación de compresión variable);

Manteniendo el nivel alcanzado de potencia nominal del motor, se garantiza una reducción en el consumo de combustible a cargas bajas y medias aumentando la relación de compresión hasta el límite de detonación permitido (ver Fig. 4b, donde las curvas marcadas con la posición x se refieren a un convencional motor, y las curvas marcadas con la posición y, se refieren a un motor con relación de compresión variable);

Mientras se mantiene el nivel alcanzado de potencia nominal del motor, la eficiencia aumenta con cargas bajas y medias, y también reduce el nivel de ruido del motor al mismo tiempo que reduce la velocidad nominal del cigüeñal (consulte la Fig. 4c, donde las curvas indicadas por x se refieren a un motor convencional, y las curvas , designadas por la posición y, se refieren a un motor con relación de compresión variable).

Similar al motor de combustión interna con chispa de ignición La relación de compresión en un motor diésel se puede controlar en las siguientes tres direcciones iguales:

Con una cilindrada y una velocidad nominal constantes, la potencia del motor aumenta al aumentar la presión de sobrealimentación. En este caso, no es la eficiencia lo que aumenta, sino la potencia. vehículo(Consulte la FIG. 5a, donde las curvas etiquetadas con x son para un motor convencional y las curvas etiquetadas con y son para un motor de relación de compresión variable);

Con un volumen de trabajo y una potencia nominal constantes, la presión media Pe aumenta al disminuir la velocidad nominal. En este caso, mientras se mantienen las características de potencia del vehículo, la eficiencia del motor aumenta debido a una mayor eficiencia mecánica (ver Fig. 5b, donde las curvas designadas por x se refieren a un motor convencional, y las curvas designadas por y se refieren a un motor con una relación de compresión variable);

El motor de gran cilindrada existente no se reemplaza por un motor de pequeña cilindrada de la misma potencia (consulte la Fig. 5c, donde las curvas etiquetadas con x se refieren a un motor convencional y las curvas etiquetadas con y se refieren a un motor con una relación de compresión variable). En este caso, la eficiencia del motor aumenta en el rango de cargas medias y completas, y se reducen el peso y las dimensiones del motor.

La base de la presente invención era mejorar la cinemática de un motor de combustión interna de pistón de tal manera que, con bajos costes de diseño, fuera posible regular la relación de compresión y al mismo tiempo reducir la reacción en los soportes y en la segunda. fuerzas de inercia del orden.

Con respecto a un motor de combustión interna de pistón del tipo indicado al principio de la descripción, este problema se resuelve según la invención debido a que la longitud del lado situado entre el punto de apoyo al que está conectado el brazo transversal la palanca de control y el punto de soporte en el que el brazo transversal está conectado a la biela, la longitud del lado, ubicado entre el punto de soporte en el que el brazo transversal está conectado al brazo de control y la bisagra en la que está conectado el brazo transversal la manivela, y la longitud del lado situado entre el punto de apoyo en el que se conecta la horquilla a la biela y la bisagra en la que se conecta la horquilla a la manivela, satisfacen las siguientes relaciones en términos del radio de la manivela:

Según una de las realizaciones preferidas del motor de combustión interna de pistón propuesto en la invención, la palanca transversal tiene la forma de una palanca triangular, en cuyos vértices hay puntos de apoyo en los que la palanca transversal está conectada al control. palanca y biela, y una bisagra mediante la cual se conecta la palanca transversal a la manivela.

Es preferible que la longitud l de la biela y la longitud k de la palanca de control, así como la distancia e entre el eje de rotación del cigüeñal y el eje longitudinal del cilindro, satisfagan las siguientes relaciones en términos de Radio r de la manivela:

En el caso de que la palanca de control y la biela estén ubicadas en el mismo lado del eslabón transversal, la distancia f entre el eje longitudinal del cilindro y el punto de articulación de la palanca de control con el cuerpo del motor y la distancia p entre los El eje del cigüeñal y el punto de articulación especificado deben satisfacer preferiblemente en términos de radio r del cigüeñal las siguientes relaciones:

En el mismo caso, cuando la palanca de control y la biela están ubicadas a lo largo lados diferentes palanca transversal, la distancia f entre el eje longitudinal del cilindro y el punto de articulación de la palanca de control y la distancia p entre el eje del cigüeñal y el punto de articulación especificado deben satisfacer preferentemente, en términos del radio r de la manivela, las siguientes relaciones:

Según otra forma de realización preferida del motor de combustión interna de émbolo según la invención, el punto de articulación de la palanca de control se puede mover a lo largo de una trayectoria controlada.

También es preferible prever la posibilidad de fijar el punto de articulación del brazo de control en varias posiciones angulares ajustables.

Según otra realización preferida del motor de combustión interna de pistón propuesto en la invención, es posible regular la posición angular del punto de giro de la palanca de control en función de los valores que caracterizan el modo de funcionamiento del motor de combustión interna y la Parámetros de funcionamiento del motor de combustión interna.

Según otra realización preferida del motor de combustión interna de pistón propuesto en la invención, es posible mover el punto de articulación de la palanca de control a lo largo de una trayectoria controlada, sincronizada con la rotación del cigüeñal.

En otra realización preferida del motor de combustión interna de pistón propuesto en la invención, es posible sincronizar con la rotación del cigüeñal el movimiento del punto de articulación de la palanca de control a lo largo de una trayectoria controlada y la capacidad de regular el cambio de fase entre las El movimiento de este punto y la rotación del cigüeñal, dependiendo de los valores que caracterizan el modo de funcionamiento del motor de combustión interna y los parámetros de funcionamiento del ICE.

De acuerdo con la siguiente realización preferida del motor de combustión interna de pistón propuesta en la invención, es posible sincronizar con la rotación del cigüeñal el movimiento del punto de articulación de la palanca de control a lo largo de una trayectoria controlada, y es posible cambiar la relación de transmisión entre el movimiento de este punto y la rotación del cigüeñal.

El motor de combustión interna de pistón 1 propuesto en la invención se muestra en las Figs. 6a y 6b y tiene una carcasa 2 con un cilindro 3 y un pistón 4 instalados en ella, una biela 6, que está conectada de manera pivotante en un extremo al pistón. 4, una manivela 8 del cigüeñal instalada en la carcasa 2, una biela arrastrada 10, también llamada palanca de control 10 y conectada de forma pivotante por un extremo al cuerpo 2, y una palanca transversal triangular 7, que con uno de sus vértices está pivotantemente conectado al segundo extremo de la biela 6, su segundo vértice está conectado de manera pivotante a la manivela 8, y su tercer vértice está conectado de manera pivotante conectado a la biela de arrastre 10. Para regular el grado de compresión, el eje de giro de la biela de arrastre biela 10, es decir el punto Z de su articulación de bisagra tiene la capacidad de moverse a lo largo de una trayectoria controlada, determinada, por ejemplo, por una excéntrica o una manivela adicional 11.

Dependiendo de la posición del eje de giro de la biela trasera, el motor de combustión interna de pistón propuesto en la invención tiene dos opciones diseño(ver figuras 6a y 6b):

En la primera realización (Fig. 6a), el plano horizontal en el que se encuentra el eje de giro de la biela trasera 10, es decir el punto Z de su articulación está situado por encima del punto de conexión de la manivela 8 con el brazo transversal 7 cuando la manivela está en su punto muerto superior o, en otras palabras, la biela trasera 10 y la biela 6 están situadas en una lado del brazo transversal 7;

En la segunda opción (Fig. 6b), el plano horizontal en el que se encuentra el eje de giro de la biela trasera 10, es decir el punto Z de su conexión de bisagra está ubicado debajo del punto de conexión de la manivela 8 con la palanca transversal 7 cuando la manivela está en su punto muerto superior o, en otras palabras, la biela trasera 10 y la biela 6 están ubicadas en lados opuestos de la palanca transversal 7.

Cambiar la posición del punto Z de la articulación de bisagra del brazo de arrastre, es decir, su eje de oscilación permite, mediante un simple movimiento de control realizado por una manivela adicional, respectivamente una excéntrica de regulación, cambiar la relación de compresión. Además, el punto Z de la unión articulada del brazo de arrastre, es decir su eje de giro puede realizar un movimiento cíclico continuo sincronizado con la rotación del cigüeñal.

Como se muestra en la Fig. 7, el motor de combustión interna de pistón propuesto en la invención tiene ventajas significativas sobre los sistemas conocidos (descritos por Jante A., Christoph Bolling et al. y DE 4312954 A1), así como sobre el mecanismo de manivela convencional (CM ) en cuanto a la fluidez de su funcionamiento.

Sin embargo, estas ventajas sólo se pueden lograr si se observan ciertas relaciones geométricas, es decir, cuando selección correcta las longitudes de los elementos individuales y sus posiciones con respecto al eje del cigüeñal.

Según la presente invención importante tiene una determinación de las dimensiones de los elementos individuales (en relación con el radio de la manivela) y las coordenadas de las bisagras individuales del mecanismo de transmisión de fuerza, lo que se puede lograr optimizando dicho mecanismo mediante análisis cinemático y dinámico. El objetivo de optimizar dicho mecanismo, descrito por nueve parámetros (Fig. 8), es reducir al mínimo las fuerzas (cargas) que actúan sobre sus eslabones individuales. nivel posible y en mejorar la fluidez de su funcionamiento.

A continuación con referencia a la Fig.9 (9a y 9b), que muestra la cinemática diagrama del motor de combustión interna, que se muestra en la Fig. 6 (6a y 6b, respectivamente), explica el principio de funcionamiento del mecanismo de manivela ajustable. Durante el funcionamiento del motor de combustión interna, su pistón 4 realiza un movimiento alternativo en el cilindro, que se transmite a la biela 6. El movimiento de la biela 6 se transmite a través del punto de soporte (bisagra) B a la palanca transversal 7 , cuya libertad de movimiento está limitada debido a su conexión con la biela trasera 10 en el punto de referencia (bisagra) C. Si el punto Z de la conexión de bisagra de la biela trasera 10 es estacionario, entonces el punto de referencia C de el brazo transversal 7 puede moverse a lo largo de un arco de círculo, cuyo radio igual a la longitud biela arrastrada 10. La posición de dicha trayectoria circular de movimiento del punto de referencia C con respecto al cuerpo del motor está determinada por la posición del punto Z. Cuando cambia la posición del punto Z de la conexión articulada de la biela arrastrada, cambia la posición de la trayectoria circular a lo largo de la cual se puede mover el punto de referencia C, lo que permite influir en las trayectorias de movimiento de otros elementos del mecanismo de manivela, principalmente en la posición del PMS. pistón 4. El punto Z de la articulación de pivote de la biela trasera se mueve preferiblemente a lo largo de una trayectoria circular. Sin embargo, el punto Z de la conexión de bisagra de la biela trasera también puede moverse a lo largo de cualquier otra trayectoria controlada especificada, y también es posible fijar el punto Z de la conexión de bisagra de la biela trasera en cualquier posición de la trayectoria de su movimiento.

La palanca transversal 7 también está conectada por la bisagra A a la manivela 8 del cigüeñal 9. Esta bisagra A se mueve a lo largo de una trayectoria circular, cuyo radio está determinado por la longitud de la manivela 8. La bisagra A ocupa una posición intermedia cuando se mira a lo largo de la línea que conecta los puntos de referencia B y C de la palanca transversal 7. Disponibilidad conexión cinemática El punto de referencia C con una biela de arrastre 10 le permite influir en su movimiento de traslación a lo largo del eje longitudinal 5 del pistón 4. El movimiento del punto de referencia B a lo largo del eje longitudinal 5 del pistón está determinado por la trayectoria del punto de referencia. C de la palanca transversal 7. La influencia en el movimiento del punto de referencia B le permite controlar el movimiento alternativo del pistón 4 a través de la biela 6 y así ajustar la posición del T.M.T. pistón 4.

En la realización que se muestra en la figura 9a, la biela trasera 10 y la biela 6 están ubicadas en un lado del brazo transversal 7.

Girando el enlace de control, realizado en forma de manivela adicional 11, desde la posición aproximadamente horizontal mostrada en la Fig. 9a, por ejemplo, a una posición orientada verticalmente hacia abajo, es posible cambiar la posición del T.M.T. pistón 4 hacia arriba y así aumentar la relación de compresión.

La figura 9b muestra un diagrama cinemático de un motor de combustión interna realizado según otra variante, que se diferencia del diagrama mostrado en la figura 9a únicamente en que la biela de arrastre 10, junto con la articulación de control, están realizadas en forma de una manivela adicional. 11, respectivamente, la excéntrica reguladora y la biela 6 están ubicadas en diferentes lados de la palanca transversal 7. En todos los demás aspectos, el principio de funcionamiento del mecanismo de manivela que se muestra en la Fig.9b es similar al principio de funcionamiento de el mecanismo de manivela que se muestra en la figura 9a, en el que la biela trasera 10 y la biela 6 están ubicadas en un lado de la palanca transversal 7.

La figura 10 muestra otro diagrama cinemático del mecanismo de manivela de un motor de combustión interna de pistón, en el que se muestran las posiciones de determinados puntos de este mecanismo de manivela y en el que se indican mediante sombreados las zonas óptimas, dentro de las cuales, teniendo en cuenta el óptimo antes mencionado rangos de valores para las longitudes y posiciones de los elementos del mecanismo de manivela, el punto de apoyo B de la articulación giratoria del brazo transversal 7 con la biela 6, el punto de apoyo C de la conexión giratoria del brazo transversal 7 con la biela remolcada 10 y el punto Z de la conexión giratoria de la biela remolcada 10 puede moverse de manera especial. funcionamiento suave Para un motor de combustión interna con una carga excepcionalmente baja en elementos individuales y eslabones de su mecanismo de manivela, los parámetros geométricos (longitud y posición) de los elementos y eslabones de este mecanismo de manivela deben cumplir ciertas relaciones preferidas. Las longitudes de los lados a, b y c de la horquilla triangular 7, donde a denota la longitud del lado ubicado entre el punto de referencia B de la biela y el punto de referencia C de la biela trasera, b denota la longitud de el lado ubicado entre la bisagra A de la manivela y el punto de referencia C de la biela trasera, y c denota la distancia entre la bisagra A de la manivela y el punto de referencia B de la biela, se puede describir mediante las siguientes desigualdades dependiendo del radio r, que es igual a la longitud de la manivela 8:

La longitud l de la biela 6, la longitud k de la biela trasera 10 y la distancia e entre el eje de rotación del cigüeñal 9 y el eje longitudinal 5 del cilindro 3, que es también el eje longitudinal del pistón que se mueven en este cilindro, según la realización preferida, satisfacen las siguientes relaciones:

Para la variante mostrada en la Fig. 9a, en la que la biela 6 y la biela trasera 10 están situadas en un lado del brazo transversal 7, también es posible establecer la relación de tamaño óptima. En este caso, la distancia f entre el eje longitudinal 5 del cilindro y el punto Z de la conexión giratoria de la palanca trasera 10 a su articulación de control, así como la distancia p entre el eje del cigüeñal y el punto Z especificado de la junta giratoria según la realización preferida, satisfacen las siguientes relaciones:

Cuando la biela de arrastre y la biela están ubicadas en lados opuestos de la palanca transversal, la distancia óptima f entre el eje longitudinal del pistón y el punto Z de la conexión de bisagra de la palanca de arrastre a su enlace de control, así como la distancia óptima p entre el eje del cigüeñal y el punto Z especificado de la conexión de bisagra se puede seleccionar en función de las siguientes relaciones:

AFIRMAR

1. Un motor de combustión interna de pistón (ICE) que tiene un pistón (4), que está instalado de forma móvil en el cilindro y que está conectado de forma pivotante a una biela (6), cuyo movimiento se transmite a la manivela (8) de el cigüeñal (9), mientras que entre la biela (6) y la manivela (8) se proporciona un enlace de transmisión, que está configurado para controlar su movimiento mediante una palanca de control (10) con el fin de asegurar el movimiento controlado del pistón, principalmente para proporcionar la capacidad de cambiar la relación de compresión y la carrera del pistón, y que tiene la forma de una palanca transversal (7), que está conectada a la manivela (8) mediante una bisagra (A), que está ubicada en una posición intermedia en la zona entre el punto de apoyo (B), en el que se conecta el brazo transversal (7) a la biela (6), y el punto de apoyo (C), en el que se encuentra la palanca transversal (7). conectada a la palanca de control (10), y a cierta distancia de la línea que conecta ambos puntos de referencia (B, C), en la que la palanca transversal (7) está conectada a la palanca de control (10) y la biela (6 ), respectivamente, caracterizados porque la longitud del lado (a) situado entre el punto de referencia (C), en el que la palanca transversal (7) está conectada a la palanca de control (10), y el punto de referencia (B), en el que la transversal la palanca (7) está conectada a la biela (6), la longitud del lado (b) ubicado entre el punto de apoyo (C) en el que la horquilla (7) está conectada al brazo de control (10) ), y la bisagra (A) mediante la cual se conecta la cruceta (7) a la manivela (8), y la longitud del lado (c) situado entre el punto de apoyo (B) en el que se apoya la horquilla (7). conectada a la biela (6), y la bisagra (A) a la que está conectada la cruceta (7) a la manivela (8), satisfacen las siguientes relaciones en términos del radio (r) de la manivela:

6. Motor de combustión interna de émbolo según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque el punto (Z) de la conexión articulada de la palanca de control (10) puede moverse a lo largo de una trayectoria controlada.

7. Motor de combustión interna de pistón según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque es posible ajustar la posición del punto (Z) de la articulación giratoria de la palanca de control (10) mediante una manivela adicional apoyada en la bisagra.

8. Motor de combustión interna de pistón según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque es posible ajustar la posición de la punta (Z) de la articulación de la palanca de control (10) mediante una excéntrica.

9. Motor de combustión interna de pistón según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque es posible fijar la punta (Z) de la articulación de la palanca de control (10) en varias posiciones angulares regulables.

10. Motor de combustión interna de pistón según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque es posible regular la posición angular del punto (Z) de la articulación giratoria de la palanca de control (10) en función de los valores que caracterizan el funcionamiento. modo del motor de combustión interna y los parámetros de funcionamiento del motor de combustión interna.

11. Motor de combustión interna de pistón según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque es posible desplazar la punta (Z) de la articulación de la palanca de control (10) a lo largo de una trayectoria controlada, sincronizada con el giro del cigüeñal.

12. Motor de combustión interna de pistón según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque es posible sincronizar con el giro del cigüeñal (9) el movimiento del punto (Z) de la articulación giratoria de la palanca de control (10). a lo largo de un recorrido controlado y la capacidad de regular el cambio de fase entre el movimiento de este punto ( Z) y la rotación del cigüeñal (9) en función de los valores que caracterizan el modo de funcionamiento del motor de combustión interna y los parámetros de funcionamiento del motor interno. motor de combustión.

13. Motor de combustión interna de pistón según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque es posible sincronizar con el giro del cigüeñal (9) el movimiento del punto (Z) de la articulación giratoria de la palanca de control (10). siguiendo un recorrido controlado, siendo posible cambiar la relación de transmisión entre los movimientos indicados en el punto (Z) y la rotación del cigüeñal (9).

La tecnología única para cambiar la relación de compresión representa un verdadero avance en la ingeniería de motores: el VC-Turbo de 2 litros cambia constantemente las características, ajustando la relación de compresión para obtener una potencia óptima y máxima. eficiencia de combustible. En términos de características de tracción, este motor turbo de gasolina de 2 litros es bastante comparable al avanzado. motores turbodiésel el mismo volumen de trabajo.

El motor VC-Turbo cambia constantemente y completamente desapercibido para el conductor la relación de compresión mediante un sistema de palancas que elevan o bajan el punto muerto superior (TDC) de los pistones, permitiendo así Mejor presentación potencia y eficiencia.

Una relación de compresión alta, en principio, hace que el motor sea más eficiente, pero en ciertos modos existe el riesgo de combustión explosiva (detonación). Por otro lado, una relación de compresión baja evita la detonación y desarrolla Alto Voltaje y torsión. Al conducir, la relación de compresión del motor VC-Turbo varía de 8:1 (para un rendimiento máximo) a 14:1 (para un consumo mínimo de combustible), lo que subraya la filosofía de INFINITI centrada en el conductor.

El motor VC-Turbo de INFINITI es el primer motor de relación de compresión variable listo para producción en el mundo y hace su debut en producción en el nuevo QX50. Esta exclusiva tecnología de compresión variable representa un gran avance en el diseño del motor de combustión: el VC-Turbo de 2.0 litros del QX50 se transforma continuamente, ajustando su relación de compresión para optimizar la potencia y la eficiencia del combustible. Combina la potencia de un motor de gasolina turboalimentado de 2.0 litros con el par y la eficiencia de un avanzado motor diésel de cuatro cilindros.

La combinación única de dinámica y eficiencia convierte al VC-Turbo en una alternativa real a los turbodiésel modernos, no con palabras, sino con hechos, lo que refuta la idea de que sólo las unidades de potencia híbridas y diésel pueden proporcionar un par y una eficiencia elevados. VC-Turbo desarrolla 268 CV. (200 kW) a 5.600 rpm y 380 Nm a 4.400 rpm, que es la mejor combinación de potencia y par entre los motores de cuatro cilindros. La relación potencia-peso del VC-Turbo es superior a la de muchos motores turbo de la competencia y se acerca a la de algunos V6 de gasolina. El turbocompresor de flujo único garantiza una respuesta inmediata del motor al aumento del suministro de combustible.

El nuevo INFINITI QX50 con motor VC-Turbo es el vehículo más eficiente de su clase con una economía de combustible inigualable. La versión de tracción delantera consume sólo 8,7 l/100 km en ciclo combinado, un 35% mejor que el QX50. generación anterior con motor V6. Versión con tracción total cruce premium Con un consumo medio de 9,0 l/100 km, es un 30% más eficiente que su antecesor.

Otras ventajas obvias del nuevo diseño del motor incluyen: dimensiones compactas y peso reducido. El bloque y la culata están fabricados con una aleación de aluminio liviana y los componentes del sistema de control de compresión están hechos de acero con alto contenido de carbono. Como resultado, en comparación con el motor INFINITI Serie VQ de 3,5 litros, el nuevo VC-Turbo pesa 18 kg menos y también ocupa menos espacio en el compartimento del motor.

Un sistema de palanca, un motor eléctrico y una caja de cambios reductora de onda única son responsables de cambiar la relación de compresión en el motor VC-Turbo. El motor eléctrico está conectado a la palanca de control a través de una caja de cambios. La caja de cambios gira, haciendo girar el eje de control en el bloque de cilindros, lo que a su vez cambia la posición de los balancines a través de los cuales los pistones impulsan el cigüeñal. La inclinación de los balancines cambia la posición del punto muerto superior de los pistones y con él la relación de compresión. Un eje de control excéntrico regula la relación de compresión en todos los cilindros simultáneamente. Como resultado, no sólo varía la relación de compresión, sino también la cilindrada del motor, que oscila entre 1997 cm3 (8:1) y 1970 cm3 (14:1).

El motor VC-Turbo también cambia sin problemas entre el ciclo de trabajo estándar Otto y el ciclo Atkinson, aumentando aún más la potencia y la eficiencia. El ciclo de Atkinson se utiliza tradicionalmente para mejorar la eficiencia de los híbridos. plantas de energía. Cuando el motor de combustión interna funciona según el ciclo Atkinson, las válvulas de admisión se cierran, lo que permite que la mezcla de trabajo en los cilindros se expanda con más fuerza y se queme con mayor eficiencia. El motor INFINITI opera en el ciclo Atkinson a altos índices relación de compresión, cuando, debido a la carrera más larga de los pistones, las válvulas de admisión permanecen abiertas por un corto tiempo ya en la fase de compresión.

El motor VC-Turbo de INFINITI es el primer motor de relación de compresión variable listo para producción del mundo y hace su debut en producción en el nuevo QX50. Esta exclusiva tecnología de compresión variable representa un gran avance en el diseño del motor de combustión. El VC-Turbo de 2.0 litros del QX50 se transforma continuamente, ajustando su relación de compresión para optimizar la potencia y la eficiencia del combustible. Combina la potencia de un motor de gasolina turboalimentado de 2.0 litros con el par y la eficiencia de un avanzado motor diésel de cuatro cilindros.

Cuando se reduce la relación de compresión VC-Turbo, el motor vuelve al modo de funcionamiento normal (ciclo Otto), con las fases de escape, compresión, combustión y escape claramente separadas, logrando así una mayor potencia de salida de la unidad de potencia.

Además grado variable Se utiliza compresión en el motor VC-Turbo y una serie de otros Tecnologías avanzadas INFINITI. El equilibrio óptimo entre eficiencia y potencia está garantizado tanto por el sistema inyección distribuida(MPI) y directo (GDI):

GDI mejora la eficiencia de la combustión al evitar la detonación del motor en relaciones de compresión altas
MPI, a su vez, se prepara con antelación mezcla de combustible, proporcionándole combustión completa en cilindros con cargas bajas

A determinadas velocidades, el motor cambia de forma independiente de un sistema de inyección a otro y, con cargas máximas, pueden funcionar simultáneamente.

El turbocompresor de desplazamiento único mejora la potencia y la eficiencia del motor, proporcionando una respuesta rápida del acelerador en todas las velocidades y relaciones de compresión. Gracias al turbocompresor, la potencia del motor es comparable a la de un seis cilindros. motor de aspiración natural. El sobrealimentador de flujo único es compacto y tiene pérdidas reducidas de energía térmica y presión de los gases de escape.

Integrado en la culata de aluminio un colector de escape También mejora la eficiencia del motor y determina sus dimensiones compactas. Esta solución permitió a los ingenieros de INFINITI colocar conversor catalítico inmediatamente detrás de la turbina, acortando así el camino de los gases de escape. Gracias a esto, el convertidor se calienta más rápido después de arrancar el motor y llega antes al modo de funcionamiento.

La tecnología de relación de compresión variable representa un gran avance en el desarrollo de sistemas de propulsión. El QX50, propulsado por VC-Turbo, es el primer vehículo de producción que ofrece a los conductores un motor que se transforma según la demanda, estableciendo un nuevo punto de referencia en cuanto a capacidad y refinamiento del tren motriz. Este motor inusualmente suave ofrece a los clientes potencia y rendimiento, así como eficiencia y economía.

La presión de sobrealimentación está controlada por una válvula controlada electrónicamente (wastegate), que controla con precisión el flujo de gases de escape que pasan a través de la turbina. Esto garantiza una alta potencia y eficiencia y ayuda a reducir las emisiones.

Gracias al sistema de relación de compresión variable, el motor VC-Turbo, perfectamente equilibrado, prescinde de los ejes de equilibrio que normalmente se necesitan en los motores de cuatro cilindros. El VC-Turbo funciona de manera más suave que sus homólogos convencionales en línea, con niveles de ruido y vibración comparables a los de un V6 tradicional. Esto fue posible, entre otras cosas, gracias a la disposición con balancines adicionales, en los que las bielas son casi verticales durante la carrera de trabajo de los pistones (a diferencia del mecanismo de manivela tradicional, donde se mueven de un lado a otro). El resultado es un movimiento alternativo ideal que no requiere ejes de equilibrio. Por eso, a pesar del uso de un sistema de relación de compresión variable, el motor VC-Turbo es tan compacto como un motor tradicional de cuatro cilindros y 2 litros.

Cabe señalar especialmente y extremadamente nivel bajo Vibraciones del nuevo motor. En las pruebas de fábrica, durante las cuales los expertos de INFINITI compararon el rendimiento del VC-Turbo con los motores de cuatro cilindros de la competencia, el revolucionario motor demostró niveles de ruido significativamente más bajos, casi como unidades de 6 cilindros.

Esto también se debe al revestimiento "espejo" utilizado por INFINITI en las paredes de los cilindros: reduce la fricción en un 44%, lo que permite que el motor funcione más suavemente. El recubrimiento se aplica mediante pulverización de plasma, luego se endurece y se pule para crear una superficie ultralisa.

El nuevo INFINITI QX50 con motor VC-Turbo de 2.0 litros es el primer automóvil del mundo equipado con el sistema Active Torque Rod (ATR). Nuevo QX50 – el unico auto en un aula equipada con tecnología similar. Integrado en soporte superior Motor, a través del cual se suele transmitir la mayor parte del ruido y las vibraciones a la carrocería, el ATR está equipado con un sensor de aceleración que registra las vibraciones. El sistema genera vibraciones alternativas en antifase, lo que permite que la unidad de cuatro cilindros permanezca tan silenciosa y suave como los motores V6, y reduce el ruido del motor en 9 dB en comparación con el QX50 anterior. Como resultado, el VC-Turbo es uno de los motores más silenciosos y equilibrados del segmento de los SUV premium.

INFINITI instaló los primeros soportes activos del mundo en un motor diésel en 1998, confirmando la innovación de la marca en el campo de los sistemas de propulsión. Los ingenieros de INFINITI desarrollaron el sistema ATR entre 2009 y 2017, prestando especial atención a la reducción de tamaño y peso; en los primeros prototipos, las dimensiones del motor de vibración se consideraban el principal problema. Sin embargo, el desarrollo de actuadores alternativos más compactos ha hecho posible instalar el ATR en una carcasa más pequeña, manteniendo al mismo tiempo la capacidad del sistema para absorber vibraciones de la manera más efectiva posible.

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