Muutuva surveastmega mootor. Maailma esimene muutuva surveastmega seeriaviisiline sisepõlemismootor. Mal, jah, julge

VC-T mootor. Pilt: Nissan

Jaapani autotootja Nissan Motor avalikustas uut tüüpi bensiinimootoriga sisepõlemismootori, mis edestab mõnes mõttes arenenud kaasaegseid diiselmootoreid.

Uus muutuva survega turbomootor (VC-T) on võimeline muutke tihendusastet gaasiline põlev segu, st muuta sisepõlemismootori silindrites olevate kolbide käiku. See säte on tavaliselt fikseeritud. Ilmselt on VC-T maailmas esimene muutuva tihendusastmega ICE.

Surveaste on sisepõlemismootori silindri kolvi ülemise ruumi ruumala, mille kolb on alumises surnud punktis (silindri täismaht) ja kolvi ülemise ruumi ruumala suhe. silinder, mille kolb on ülemises surnud punktis, st põlemiskambri mahuni.

Üldjuhul surveastme suurendamine suurendab selle võimsust ja suurendab mootori efektiivsust, see tähendab, et see aitab vähendada kütusekulu.

Tavalistel bensiinimootoritel on surveaste tavaliselt 8:1 kuni 10:1, samas kui sport- ja võidusõiduautodel võib see olla kuni 12:1 või rohkem. Kui surveastet suurendatakse, vajab mootor kõrgema oktaanarvuga kütust.

VC-T mootor. Pilt: Nissan

Joonisel on kujutatud kolvi sammu erinevust erinevatel surveastmetel: 14:1 (vasakul) ja 8:1 (paremal). Eelkõige demonstreeritakse tihendussuhte muutmise mehhanismi 14:1-lt 8:1-le. See juhtub sel viisil.

Kui on vaja tihendusastet muuta, aktiveeritakse moodul Harmooniline ajam ja liigutab täiturmehhanismi hooba.
Täiturmehhanismi hoob pöörab veovõlli ( juhtvõll diagrammil).
Veovõlli pööramisel muudab see mitme hoovaga vedrustuse nurka ( mitme lingiga skeemil)
Mitme lüliga vedrustus määrab kõrguse, milleni iga kolb suudab oma silindris tõusta. Seega tihendusaste muutub. Kolvi alumine surnud keskpunkt jääb ilmselt samaks.

Disain on patenteeritud Nissani poolt (USA patent nr 6 505 582, 14. juuni 2003).

Sisepõlemismootori surveastme muutmist võib teatud mõttes võrrelda lööginurga muutmisega juhitava sammuga sõukruvides, kontseptsiooni, mida on propellerite ja propellerite puhul kasutatud juba aastakümneid. Sõukruvi muutuv samm võimaldab hoida tõukejõu efektiivsust optimaalse lähedal, sõltumata kandja kiirusest voolus.

Sisepõlemismootori surveastme muutmise tehnoloogia võimaldab säilitada mootori võimsust, järgides samal ajal rangeid mootori efektiivsuse standardeid. See on tõenäoliselt kõige realistlikum viis nende standardite täitmiseks. "Kõik töötavad praegu muutuva kompressiooni ja muude tehnoloogiate kallal, et oluliselt parandada bensiinimootorite tõhusust," ütleb James Chao, Aasia Vaikse ookeani piirkonna tegevdirektor ja IHS konsultant. "Vähemalt viimased kakskümmend aastat." Tasub mainida, et 2000. aastal näitas Saab Saab 9-5 jaoks sellise Saab Variable Compression (SVC) mootori prototüüpi, mille eest sai tehnikanäitustel mitmeid auhindu. Seejärel ostis General Motors Rootsi ettevõtte ja lõpetas töö prototüübi kallal.

Saabi muutuva kompressiooniga (SVC) mootor. Foto: Reedhawk

VC-T mootor peaks turule jõudma 2017. aastal koos Infiniti QX50-ga. Ametlik esitlus on kavas 29. septembril Pariisi autonäitusel. Sellel 2,0-liitrisel neljasilindrilisel mootoril on umbes sama võimsus ja pöördemoment kui 3,5-liitrisel V6-l, mida see asendab, kuid see säästab 27% kütust.

Nissani inseneride sõnul saab VC-T olema odavam kui tänapäevased täiustatud turbolaaduriga diiselmootorid ning vastab täielikult praegustele lämmastikoksiidi ja muude heitgaaside emissioonide regulatsioonidele – sellised eeskirjad kehtivad Euroopa Liidus ja mõnes teises riigis.

Pärast Infinitit on plaanis varustada uute mootoritega ka teised Nissani autod ja võimalik, et ka partnerfirma Renault.

VC-T mootor. Pilt: Nissan

Võib arvata, et sisepõlemismootori algul keeruline konstruktsioon ei ole tõenäoliselt usaldusväärne. VC-T mootoriga auto ostmisega on mõttekas oodata paar aastat, kui just ei soovi osaleda eksperimentaalses tehnoloogia testimises.

Tihedalt seotud efektiivsusega. Bensiinimootorites on surveaste piiratud detonatsioonipõlemisalaga. Need piirangud on eriti olulised mootori täiskoormusel töötamisel, samas kui osalise koormuse korral ei põhjusta kõrge surveaste detonatsiooniohtu. Mootori võimsuse suurendamiseks ja ökonoomsuse parandamiseks on soovitav vähendada surveastet, kuid kui surveaste on kõigi mootori töövahemike puhul madal, toob see kaasa võimsuse vähenemise ja kütusekulu suurenemise osalistel koormustel. Sel juhul valitakse surveastme väärtused reeglina palju madalamad kui need väärtused, mille juures saavutatakse mootorite kõige ökonoomsem jõudlus. Teadlikult halvendades mootorite efektiivsust, on see eriti ilmne osalise koormusega töötamisel. Vahepeal silindrite põleva seguga täitmise vähenemine, jääkgaaside suhtelise koguse suurenemine, osade temperatuuri langus jne. luua võimalused surveastme suurendamiseks osalistel koormustel, et tõsta mootori efektiivsust ja suurendada selle võimsust. Sellise kompromissprobleemi lahendamiseks töötatakse välja muutuva surveastmega mootorite variante.

Laialdane kasutamine mootorite konstruktsioonides on muutnud selle töö suuna veelgi asjakohasemaks. Fakt on see, et ülelaadimise ajal suurenevad mootoriosade mehaanilised ja termilised koormused märkimisväärselt ning seetõttu tuleb neid tugevdada, suurendades kogu mootori massi tervikuna. Sellisel juhul lüheneb reeglina rohkem koormatud režiimis töötavate osade kasutusiga ja väheneb mootori töökindlus. Muutuvale surveastmele ülemineku korral saab ülelaadimisega mootoris töövoogu korraldada nii, et surveastme vastava vähendamisega mis tahes ülelaadimisrõhu korral saavutatakse töötsükli maksimaalsed rõhud (st tööefektiivsus). ) jääb muutumatuks või muutub veidi. Samal ajal ei pruugi tsükli kasuliku töö ja sellest tulenevalt mootori võimsuse suurenemisest hoolimata selle osade maksimaalsed koormused suureneda, mis võimaldab mootoreid sundida ilma nende konstruktsiooni muutmata.

Muutuva surveastmega mootori põlemisprotsessi normaalseks kulgemiseks on väga oluline põlemiskambri kuju õige valik, mis tagab lühima leegi levimise tee. Leegi levimise rinde muutus peab olema väga kiire, et võtta arvesse mootori erinevaid töörežiime sõiduki töötamise ajal. Arvestades täiendavate osade kasutamist väntmehhanismis, on vaja välja töötada ka madala hõõrdeteguriga süsteemid, et mitte kaotada muutuva surveastme kasutamise eeliseid.

Üks levinumaid muutuva surveastmega mootorivalikuid on näidatud joonisel.

Riis. Muutuva surveastmega mootori skeem:
1 - ühendusvarras; 2 - kolb; 3 - ekstsentriline võll; 4 - täiendav ühendusvarras; 5 - väntvõlli ühendusvarda kael; 6 - jalas

Osalise koormuse korral hõivavad täiendavad 4 kõige madalamat asendit ja tõstavad kolvi käiguala. Tihendusaste on maksimaalne. Suure koormuse korral tõstab võllil 3 asuv ekstsentrik täiendava ühendusvarda 4 ülemise pea telge. See suurendab ülekolvi kliirensit ja vähendab surveastet.

2000. aastal esitleti Genfis katselist muutuva surveastmega SAAB bensiinimootorit. Selle ainulaadsed omadused võimaldavad saavutada 225 hj võimsust. töömahuga 1,6 liitrit. ja hoida kütusekulu võrreldavana poole väiksema mootoriga. Astmeta töömahu võimalus võimaldab mootoril töötada bensiini, diisli või alkoholiga.

Mootori silindrid ja plokipea on valmistatud monoblokina ehk siis ühe plokina, mitte eraldi nagu tavamootoritel. Eraldi plokk on ka plokkkarter ning kepsu ja kolvigrupp. Monoblokk saab karteris liikuda. Samal ajal toetub monoploki vasak pool plokis paiknevale teljele 1, mis toimib hingena, paremat külge saab tõsta või langetada ekstsentrilise võlliga juhitava ühendusvarda 3 abil 4. Gofreeritud kumm kate 2 on ette nähtud monoploki ja karteri tihendamiseks.

Riis. SAAB muutuva survega mootor:
1 - telg; 2 - kummist kate; 3 - ühendusvarras; 4 - ekstsentriline võll.

Kompressiooniaste muutub, kui monoblokki kallutatakse karteri suhtes konstantse kolvikäiguga hüdraulilise ajamiga. Monoploki kõrvalekaldumine vertikaalist viib põlemiskambri mahu suurenemiseni, mis põhjustab surveastme vähenemist.

Kui kaldenurk väheneb, suureneb surveaste. Monoploki maksimaalne kõrvalekalle vertikaalteljest on 4%.

Väntvõlli minimaalse pöörlemiskiiruse ja kütusevarustuse lähtestamise korral, samuti väikese koormuse korral on monoplokk madalaimas asendis, kus põlemiskambri maht on minimaalne (surveaste - 14). Võimendussüsteem lülitatakse välja ja õhk siseneb otse mootorisse.

Koormuse all, ekstsentrilise võlli pöörlemise tõttu, kaldub ühendusvarras monoploki küljele ja põlemiskambri maht suureneb (surveaste - 8). Sel juhul ühendab sidur ülelaaduri ja õhk hakkab ülerõhu all mootorisse voolama.

Riis. SAAB mootori õhuvarustuse muutmine erinevates režiimides:
1 - drosselklapp; 2 - möödavooluklapp; 3 - sidur; a - väntvõlli madalal pöörlemissagedusel; b - koormuse tingimustes

Optimaalse surveastme arvutab elektroonikasüsteemi juhtseade, võttes arvesse väntvõlli kiirust, koormusastet, kütuse tüüpi ja muid parameetreid.

Seoses vajadusega kiiresti reageerida selle mootori surveastme muutusele, tuli turboülelaadurist loobuda mehaanilise ülelaadimise kasuks õhu vahejahutusega maksimaalse ülelaadimisrõhuga 2,8 kgf / cm2.

Kütusekulu on arendatud mootoril 30% väiksem kui sama suurusega tavalisel mootoril ning heitgaaside toksilisuse näitajad vastavad kehtivatele standarditele.

Prantsuse firma MCE-5 Development, mis on välja töötatud Peugeot-Citroeni kontserni jaoks, muutuva surveastmega VCR (Variable Compression Ratio) mootor. See lahendus kasutab vändamehhanismi algset kinemaatikat.

Selle konstruktsiooni puhul toimub liikumise ülekanne ühendusvardalt kolbidele läbi topelthammastega sektori 5. Mootori paremal küljel on tugihammaslatt 7, millele toetub sektor 5. See haardumine tagab silindri kolvi rangelt edasi-tagasi liikumine, mis on ühendatud hammaslatiga 4. Rööp 7 on ühendatud juhthüdraulilise silindri kolviga 6.

Olenevalt mootori töörežiimist muutub hammaslatiga 7 seotud juhtsilindri kolvi 6 asend vastavalt mootori juhtploki signaalile. Juhtresti 7 liigutamine üles või alla muudab TDC ja BDC asendit mootori kolb ja koos nendega surveaste vahemikus 7:1 kuni 20:1 0,1 sekundiga. Vajadusel on võimalik muuta surveastet iga silindri jaoks eraldi.

Riis. Videomaki muutuva kompressiooniga mootor:
1 - väntvõll; 2 - ühendusvarras; 3 - hammastega tugirull; 4 - kolvi hammaslatt; 5 - hammastega sektor; 6 - juhtsilindri kolb; 7 - tugi hammasratas.

Unikaalne surveastme tehnoloogia kujutab endast tõelist läbimurret mootori disainis – 2-liitrine VC-Turbo muudab pidevalt omadusi, reguleerides surveastet optimaalse väljundvõimsuse ja maksimaalse kütusesäästlikkuse saavutamiseks. Veojõu poolest on see 2,0-liitrine bensiiniturbomootor üsna võrreldav sama töömahuga täiustatud turbodiiselmootoritega.

VC-Turbo mootor muudab pidevalt ja täiesti märkamatult surveastet, kasutades hoobade süsteemi, mis tõstab või langetab kolbide ülemist surnud punkti (TDC), saavutades seeläbi parima võimsuse ja ökonoomsuse.

Kõrge surveaste muudab mootori põhimõtteliselt tõhusamaks, kuid teatud režiimides on plahvatusohtliku põlemise (detonatsiooni) oht. Teisest küljest väldib madal surveaste detonatsiooni ning arendab suurt võimsust ja pöördemomenti. Sõidu ajal muutub VC-Turbo mootori surveaste 8:1-lt (maksimaalse jõudluse saavutamiseks) 14:1-le (minimaalse kütusekulu saavutamiseks), rõhutades INFINITI juhikeskset filosoofiat.

INFINITI VC-Turbo mootor on maailma esimene tootmisvalmis muutuva surveastmega mootor – ja see teeb oma tootmisdebüüdi uuel QX50-l. See ainulaadne muutuva kompressioonitehnoloogia kujutab endast läbimurret sisepõlemismootorite disainis – QX50 2,0-liitrine VC-Turbo muundub pidevalt, kohandades oma surveastet, et optimeerida võimsust ja kütusesäästlikkust. See ühendab 2,0-liitrise turboülelaaduriga bensiinimootori võimsuse täiustatud neljasilindrilise diiselmootori pöördemomendi ja tõhususega.

Dünaamika ja tõhususe ainulaadne kombinatsioon muudab VC-Turbo tõeliseks alternatiiviks tänapäeva turbodiislitele, kummutades arusaama, et ainult hübriid- ja diiseljõuallikad suudavad pakkuda suurt pöördemomenti ja ökonoomsust. VC-Turbo arendab 268 hj. (200 kW) kiirusel 5600 p/min ja 380 Nm kiirusel 4400 p/min, mis on neljasilindriliste mootorite seas parim võimsuse ja veojõu kombinatsioon. VC-Turbo võimsuse ja kaalu suhe on kõrgem kui paljudel konkureerivatel turbomootoritel ja läheneb mõne V6 bensiinimootori omale. Ühevooluline turboülelaadur tagab mootori kiire reageerimise suurenenud kütusevarustusele.

Uus VC-Turbo mootoriga INFINITI QX50 on oma klassi tõhusaim ja ületamatu efektiivsusega sõiduk. Esiveoline versioon kulutab kombineeritud mõõtmistsüklis vaid 8,7 l/100 km, mis on 35% parem kui eelmise põlvkonna V6 mootoriga QX50. Esmaklassilise krossoveri nelikveoline versioon keskmise kuluga 9,0 l/100 km on eelkäijast 30% tõhusam.

Uue mootorikonstruktsiooni muud ilmsed eelised on kompaktsed mõõtmed ja väiksem kaal. Plokk ja silindripea on valatud kergest alumiiniumisulamist, samas kui surveastme komponendid on valmistatud kõrge süsinikusisaldusega terasest. Tänu sellele on uus VC-Turbo võrreldes 3,5-liitrise INFINITI VQ mootoriga 18 kg kergem ja võtab ka mootoriruumis vähem ruumi.

VC-Turbo mootoris surveastme muutmise eest vastutavad kangisüsteem, elektrimootor ja ainulaadne lainevähendusseade. Elektrimootor on juhtkangiga ühendatud käigukasti kaudu. Käigukast pöörleb, pöörates silindriplokis olevat juhtvõlli ja see omakorda muudab nookurite asendit, mille kaudu kolvid väntvõlli juhivad. Klapihoobade kalle muudab kolbide ülemise surnud punkti asukohta ja koos sellega surveastet. Ekstsentriline juhtvõll reguleerib surveastet üheaegselt kõigis silindrites. Selle tulemusena ei muutu mitte ainult surveaste, vaid ka mootori töömaht, mis jääb vahemikku 1997 cm3 (8:1) kuni 1970 cm3 (14:1).

VC-Turbo mootor lülitub sujuvalt ka standardsete Otto ja Atkinsoni töötsüklite vahel, suurendades veelgi võimsust ja tõhusust. Atkinsoni tsüklit on traditsiooniliselt kasutatud hübriidelektrijaamade efektiivsuse parandamiseks. Sisepõlemismootori Atkinsoni tsükli järgi töötamise ajal kattuvad sisselaskeklapid, võimaldades silindrites oleval töösegul rohkem paisuda, põledes suurema efektiivsusega. INFINITI mootor töötab Atkinsoni tsüklis kõrgetel surveastmetel, kus pikema kolvikäigu tõttu jäävad sisselaskeklapid lühiajaliselt avatuks juba kompressioonifaasis.

Kui VC-Turbo surveastet vähendatakse, naaseb mootor normaalsele tööle (Otto-tsükkel) selgelt eraldatud heitgaasi-, kompressiooni-, põlemis- ja väljalaskefaasidega – seega saavutatakse suurem võimsus.

Lisaks muutuvale surveastmele kasutab VC-Turbo mootor mitmeid teisi täiustatud INFINITI tehnoloogiaid. Optimaalse tasakaalu tõhususe ja võimsuse vahel tagavad nii multiport-sissepritse (MPI) kui ka otsesissepritse (GDI) süsteemid:

GDI parandab kütusesäästlikkust, vältides mootori koputust kõrgel surveastmel
MPI omakorda valmistab kütusesegu eelnevalt ette, tagades selle täieliku põlemise silindrites madalatel koormustel.

Teatud kiirustel lülitub mootor iseseisvalt ühelt sissepritsesüsteemilt teisele ja maksimaalsetel koormustel saavad nad töötada samaaegselt.

Ühevooluline turboülelaadur suurendab mootori võimsust ja tõhusust, pakkudes kiiret gaasipedaali reaktsiooni mis tahes pöörete ja surveastme juures. Tänu turboülelaadurile on võimsus võrreldav kuuesilindrilise vabalthingava mootoriga. Ühevoolulist ülelaadijat iseloomustab kompaktsus, samuti väiksemad soojusenergia ja heitgaasi rõhu kaod.

Alumiiniumpeasse integreeritud väljalaskekollektor parandab ka mootori efektiivsust ja hoiab mootori kompaktsena. See lahendus võimaldas INFINITI inseneridel asetada katalüüsmuunduri vahetult turbiini taha, lühendades nii heitgaaside liikumisteed. Tänu sellele soojeneb muundur pärast mootori käivitamist kiiremini ja lülitub varem töörežiimi.

Muutuva surveastmega tehnoloogia kujutab endast läbimurret jõuülekande arendamisel. VC-Turbo jõul töötav QX50 on esimene seeriasõiduk, mis annab juhtidele vajaduse korral muutuva mootori, seades jõuülekande võimekuse ja täiustamise uue etalon. See ebatavaliselt sujuv mootor pakub klientidele võimsust ja jõudlust, aga ka tõhusust ja ökonoomsust.

Ülelaadimisrõhku reguleerib elektrooniliselt juhitav klapp (wastegate), mis juhib täpselt turbiini läbivate heitgaaside voolu. See tagab suure võimsuse ja ökonoomsuse ning aitab vähendada kahjulikke heitmeid.

Tänu muutuvale kompressioonile loobub täiuslikult tasakaalustatud VC-Turbo mootor tasakaalustusvõllidest, mida neljasilindrilised mootorid tavaliselt vajavad. VC-Turbo töötab sujuvamalt kui tavalised reas olevad kolleegid ning müra- ja vibratsioonitase on võrreldav traditsiooniliste V6-dega. See sai võimalikuks muuhulgas tänu lisahoobadega paigutusele, mille puhul on ühendusvardad kolbide töökäigu ajal peaaegu vertikaalsed (erinevalt traditsioonilisest vändamehhanismist, kus need liiguvad küljelt küljele). Tulemuseks on täiuslik edasi-tagasi liikumine, mis ei vaja tasakaalustusvõlli. Seetõttu on VC-Turbo mootor vaatamata muutuva surveastme kasutamisele sama kompaktne kui traditsiooniline 2-liitrine neljasilindriline mootor.

Erilist tähelepanu väärib uue mootori ülimadal vibratsioonitase. Tehasetestides, mille käigus INFINITI võrdles VC-Turbo jõudlust konkurentide neljasilindriliste mootoritega, näitas revolutsiooniline mootor oluliselt madalamat mürataset – peaaegu nagu 6-silindriline.

See on INFINITI silindrite seinte peegelkatte eelis – see vähendab hõõrdumist 44%, võimaldades mootoril sujuvamalt töötada. Kattekiht kantakse peale plasmapihustusega, seejärel kõvastatakse ja lihvitakse ülisileda pinna saamiseks.

Uus 2,0-liitrise VC-Turbo mootoriga INFINITI QX50 on maailmas esimene auto, millel on aktiivne pöördemomendi varda (ATR) aktiivne vibratsioonivähendamine. Uus QX50 on oma klassis ainus auto, millel on see tehnoloogia. Ülemisse mootorikinnitusse integreeritud, mille kaudu kandub tavaliselt enamus mürast ja vibratsioonist kerele, on ATR varustatud kiirendusanduriga, mis tuvastab vibratsiooni. Süsteem tekitab faasivastaseid edasi-tagasi vibratsioone, mis võimaldab neljasilindrilisel seadmel jääda sama vaikseks ja sujuvaks kui V6 mootoritel ning vähendab mootori müra võrreldes eelmise QX50-ga 9 dB võrra. Tänu sellele on VC-Turbo üks vaiksemaid ja tasakaalustatumaid mootoreid esmaklassiliste linnamaasturite segmendis.

INFINITI paigaldas maailma esimesed aktiivsed kinnitused diiselmootorile juba 1998. aastal, kinnitades kaubamärgi uuenduslikkust jõuallikate vallas. INFINITI insenerid töötasid ATR-süsteemi välja aastatel 2009–2017, pöörates erilist tähelepanu mõõtmete ja kaalu vähendamisele – esimestel prototüüpidel peeti peamiseks probleemiks vibratsioonimootori mõõtmeid. Kompaktsemate kolbajamite väljatöötamine on aga võimaldanud ATR-il mahtuda väiksemasse pakendisse, säilitades samas süsteemi täieliku vibratsiooni summutamise võime.

Teemal:

Britid on kindlaks määranud sisepõlemismootorite ajastu lõpu kuupäeva
H2 spetsialistid rääkisid selle tõhususest…

Rohkem kui sajandi elu jooksul on sisepõlemismootor (ICE) nii palju muutunud, et esivanemast on jäänud vaid tööpõhimõte. Peaaegu kõik moderniseerimise etapid olid suunatud mootori jõudlusteguri (COP) suurendamisele. Tõhususe näitajat võib nimetada universaalseks. Sellesse on peidetud palju omadusi - kütusekulu, võimsus, pöördemoment, heitgaaside koostis jne. Mootorite kasuteguri tõstmisel mängis positiivset rolli uute tehniliste ideede – kütuse sissepritse, elektrooniline süüte ja mootori juhtimissüsteemid, 4, 5 ja isegi 6 klappi silindri kohta – laialdane kasutamine.

Sellest hoolimata, nagu näitas Genfi autonäitus, pole sisepõlemismootorite moderniseerimisprotsess veel kaugeltki lõppenud. Sellel populaarsel rahvusvahelisel autonäitusel esitles SAAB oma 15-aastase töö tulemust – muutuva surveastmega uue mootori prototüüpi – SAAB Variable Compression (SVC), millest sai mootorimaailmas sensatsioon.

SVC-tehnoloogia ja mitmed teised sisepõlemismootorite olemasolevate kontseptsioonide seisukohast täiustatud ja ebatraditsioonilised tehnilised lahendused võimaldasid pakkuda uudsele fantastilisi omadusi. Niisiis, tavapärastele seeriaautodele mõeldud viiesilindriline mootor, mille maht on vaid 1,6 liitrit, arendab uskumatut võimsust 225 hj. ja pöördemoment 305 Nm. Teised, täna eriti olulised omadused osutusid suurepäraseks - kütusekulu keskmisel koormusel vähenes koguni 30%, CO2 emissioon vähenes sama palju. Mis puudutab CO, CH ja NOx jne, siis need vastavad loojate sõnul kõigile olemasolevatele ja lähitulevikuks kavandatud toksilisuse standarditele. Lisaks sellele annab muutuv surveaste SVC mootorile võimaluse töötada erinevate bensiiniklassidega – A-76-st kuni AI-98-ni – praktiliselt ilma jõudluse halvenemiseta ja detonatsiooni ilmnemiseta.

Loomulikult on selliste omaduste oluline eelis SVC-tehnoloogial, st. võimalus muuta tihendusastet. Kuid enne kui tutvume mehhanismi seadmega, mis võimaldas seda väärtust muuta, tuletagem meelde mõningaid tõdesid sisepõlemismootori konstruktsiooni teooriast.

Kompressiooniaste

Surveaste on silindri ja põlemiskambri ruumalade summa ja põlemiskambri ruumala suhe. Kompressiooniastme suurenemisega põlemiskambris tõuseb rõhk ja temperatuur, mis loob soodsamad tingimused põleva segu süttimiseks ja põlemiseks ning suurendab kütuseenergia kasutamise efektiivsust, s.o. tõhusust. Mida kõrgem on tihendusaste, seda suurem on efektiivsus.

Kõrge surveastmega bensiinimootorite loomisega probleeme pole ja pole kunagi olnud. Ja ärge tehke neid järgmisel põhjusel. Selliste mootorite survetakti ajal tõuseb rõhk silindrites väga kõrgetele väärtustele. See põhjustab loomulikult temperatuuri tõusu põlemiskambris ja loob soodsad tingimused detonatsiooni ilmnemiseks. Ja detonatsioon, nagu me teame (vt lk 26), on ohtlik nähtus. Kõigis selle ajani loodud mootorites oli surveaste konstantne ja määrati sõltuvalt rõhu ja temperatuuri tingimustest põlemiskambris maksimaalsel koormusel, mil kütuse- ja õhukulu on maksimaalne. Mootor ei tööta selles režiimis alati, võib öelda, isegi väga harva. Maanteel või linnas, kui kiirus on peaaegu konstantne, töötab mootor väikese või keskmise koormuse korral. Sellises olukorras oleks kütuseenergia tõhusamaks kasutamiseks tore suurem surveaste. Selle probleemi lahendasid SAAB-i insenerid – SVC-tehnoloogia loojad.

SVC tehnoloogia

Kõigepealt tuleb märkida, et uues mootoris on traditsiooniliste plokipeade ja silindrivooderduste asemel, mis valati otse plokki või pressiti, üks monopea, mis ühendab plokipea ja silindri vooderdused. Kompressiooniastme või pigem põlemiskambri mahu muutmiseks tehakse monopea liikuvaks. Ühelt poolt on see monteeritud võllile, mis täidab toe funktsiooni, ja teisest küljest toetab ja juhib seda eraldi väntmehhanism. Vända raadius tagab pea nihke vertikaaltelje suhtes 40 võrra. Sellest piisab kambri mahu muutmiseks, et saavutada surveaste vahemikus 8:1 kuni 14:1.

Vajaliku surveastme määrab SAAB Trionic elektrooniline mootori juhtimissüsteem, mis jälgib koormust, kiirust, kütuse kvaliteeti ning juhib sellest lähtuvalt vända hüdroajamit. Seega on maksimaalse koormuse korral kompressiooniaste seatud 8:1-le ja minimaalsele - 14:1. Silindri vooderdiste kombineerimine peaga võimaldas SAAB-i inseneridel muuhulgas anda jahutussärgi kanalitele täiuslikuma kuju, mis suurendas põlemiskambri ja silindrite vooderdiste seintelt soojuse eemaldamise protsessi efektiivsust.

Silindri vooderdiste ja nende peade liikuvus nõudis muudatusi mootoriploki konstruktsioonis. Ploki ja pea ühendustasapind on muutunud 20 cm madalamaks.Vuugi tiheduse osas annab selle tagab kummist gofreeritud tihend, mida kahjustuste eest kaitseb ülalt metallkest.

Mal, jah, julge

Paljude jaoks võib jääda arusaamatuks, kuidas nii väikese mahuga mootorisse "laaditi" rohkem kui kakssada "hobust" - lõppude lõpuks võib selline võimsus selle ressurssi kahjustada. SVC mootori loomisel lähtusid insenerid täiesti erinevatest ülesannetest. Mootoriressursi viimine nõutavatele standarditele on tehnoloogide asi. Mis puudutab mootori väikest mahtu, siis seda tehakse täielikult kooskõlas sisepõlemismootorite teooriaga. Selle seaduste kohaselt on mootori töörežiimi kõige soodsam efektiivsuse suurendamise seisukohalt suurel koormusel (suurtel pööretel), kui gaasihoob on täielikult avatud. Sel juhul maksimeerib see kütuse energiat. Ja kuna väiksema töömahuga mootorid töötavad peamiselt maksimaalsetel koormustel, on ka nende kasutegur suurem.

Väikeste mootorite paremuse saladus kasuteguri osas on tingitud nn pumpamiskadude puudumisest. Need tekivad madalal koormusel, kui mootor töötab madalatel pööretel ja gaasihoob on vaid veidi lahti. Sel juhul tekib sisselasketakti ajal silindrites suur vaakum - vaakum, mis takistab kolvi allapoole liikumist ja vähendab vastavalt efektiivsust. Laialt avatud gaasihoovaga selliseid kadusid pole, kuna õhk siseneb silindritesse peaaegu takistamatult.

Et vältida 100% pumpamiskadusid, kasutasid SAAB-i insenerid uues mootoris ka kõrge rõhuga õhu "ülelaadimist" - 2,8 atm. Kasutades mehaanilist ülelaadijat - kompressorit. Kompressorit eelistati mitmel põhjusel: esiteks ei suuda ükski turbolaadur sellist ülelaadimisrõhku tekitada; teiseks on kompressori reaktsioon koormuse muutusele peaaegu hetkeline, s.t. turboülelaadurile iseloomulik aeglustus puudub. Silindrite täitmist värske laenguga SAAB mootoris täiustati tänapäeval populaarse kaasaegse gaasijaotusmehhanismi abil, milles silindri kohta on neli klappi, ning vahejahuti (Intercooler) abil.

SVC mootori prototüüp on Aachenis asuva Saksa mootorite arendusfirma FEV Motorentechnie andmetel üsna funktsionaalne. Kuid vaatamata positiivsele hinnangule lastakse see mõne aja pärast masstootmisse – pärast viimistlemist ja viimistlemist vastavalt klientide vajadustele.

Kaasaegse sisepõlemismootori oluline tehniline näitaja on surveaste, mis on kolvi nn põhjasurnud punktis (BDC) töösilindri ruumala ja põlemiskambri ruumala suhe.

Surveastme suurendamine võimaldab luua sobivaimad tingimused kütusesõlmede (kütuse-õhu segu) süttimiseks põlemiskambris ja selle tulemusena eralduva energia ratsionaalsema kasutamise.

Kompressiooni muutmise süsteemi omadused

Surveaste varieerub sõltuvalt kasutatava kütuse tüübist ja mootori töötingimustest. Selliseid muudatusi võtab arvesse ja rakendab surveastme muutmise süsteem.

Bensiinikütuse ICE-de puhul piirdub see indikaator ainult piirkonnaga, kus kütusesõlmed plahvatavad. Väikese koormuse korral ei too surve suurenemine kaasa detonatsiooni, kuid suurenenud koormuse korral võib detonatsioon jõuda kriitilise punktini.

MCE-5 kompressioonisüsteemiga mootor

Sellise süsteemiga varustatud sisepõlemismootoril on üsna keeruline konstruktsioon, mis hõlmab silindrites olevate kolbide käigu omaduste muutumist.

Hammasrattad suhtlevad töökolvi ja juhtkolviga. Klahv on kangi kaudu ühendatud väntvõlliga.

Pügaja liigub juhtkolvi mõjul. Kolvi kohal asuv kamber hakkab täituma õliga, mille mahtu kontrollib rangelt spetsiaalne klapp.

Okaste liigutamisel muutub kolvi TDC asend ja selle tulemusena muutub põlemiskambri töömaht olulise surveintervalliga.

Praegu pole MCE-5 mootorit veel seeriatootmisse pandud, kuid sellel on head arenguväljavaated tulevikus.

Lotus Cars esitles uut sisepõlemismootori kontseptsiooni, mis on varustatud kaasaegse kompressioonisüsteemiga. See on ainulaadne kahetaktiline mootor nimega Omnivore, mis võimaldab kasutada erinevat tüüpi kütust – bensiini, diislikütust, alkoholi, etanooli jne.

Kambri ülemine osa on varustatud seibiga, mille liikumine viib kambri mahu muutumiseni. See võimaldab saavutada suurimat tihendusastet 40:1.

Vaatamata oma tõhususele ei saavuta selline kompressioonisüsteem praegu häid tulemusi kahetaktilise mootori ökonoomse kütusekulu ja keskkonnasõbralikkuse osas.