เครื่องยนต์ วีซี-ที ภาพ: Nissan
Nissan Motor ผู้ผลิตรถยนต์สัญชาติญี่ปุ่นได้เปิดตัวเครื่องยนต์เบนซินแบบสันดาปภายในรูปแบบใหม่ซึ่งเหนือชั้นกว่าเครื่องยนต์ดีเซลสมัยใหม่ขั้นสูงในบางแง่มุม
เอ็นจิ้น Variable Compression-Turbo (VC-T) ใหม่มีความสามารถ เปลี่ยนอัตราส่วนกำลังอัดส่วนผสมที่ติดไฟได้ของแก๊สนั่นคือเปลี่ยนจังหวะของลูกสูบในกระบอกสูบของเครื่องยนต์สันดาปภายใน การตั้งค่านี้มักจะได้รับการแก้ไข เห็นได้ชัดว่า VC-T จะเป็น ICE แรกของโลกที่มีอัตราการบีบอัดแบบแปรผัน
อัตราส่วนการอัด คืออัตราส่วนของปริมาตรของพื้นที่ลูกสูบเกินของกระบอกสูบของเครื่องยนต์สันดาปภายในที่มีตำแหน่งลูกสูบที่จุดศูนย์กลางตายด้านล่าง (ปริมาตรเต็มของกระบอกสูบ) ต่อปริมาตรของช่องว่างเหนือลูกสูบของ กระบอกสูบที่มีตำแหน่งลูกสูบอยู่ที่จุดศูนย์กลางตายบน กล่าวคือ ปริมาตรของห้องเผาไหม้
การเพิ่มอัตราส่วนการอัดในกรณีทั่วไปจะเพิ่มกำลังและเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ กล่าวคือ ช่วยลดการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง
เครื่องยนต์เบนซินทั่วไปมักจะมีอัตราส่วนการอัดที่ 8:1 ถึง 10:1 ในขณะที่รถสปอร์ตและรถแข่งสามารถสูงถึง 12:1 หรือมากกว่านั้น เมื่ออัตราส่วนการอัดเพิ่มขึ้น เครื่องยนต์ต้องการน้ำมันเชื้อเพลิงที่มีค่าออกเทนสูงกว่า
เครื่องยนต์ วีซี-ที ภาพ: Nissan
ภาพประกอบแสดงความแตกต่างของระยะพิทช์ลูกสูบที่อัตราส่วนการอัดที่ต่างกัน: 14:1 (ซ้าย) และ 8:1 (ขวา) โดยเฉพาะกลไกการเปลี่ยนอัตราส่วนการอัดจาก 14:1 เป็น 8:1 แสดงให้เห็น มันเกิดขึ้นในลักษณะนี้
- หากจำเป็นต้องเปลี่ยนอัตราการบีบอัด โมดูลจะเปิดใช้งาน ฮาร์มอนิกไดรฟ์และเลื่อนคันโยกแอคทูเอเตอร์
- คันโยกตัวกระตุ้นหมุนเพลาขับ ( เพลาควบคุมบนแผนภาพ)
- เมื่อเพลาขับหมุน มันจะเปลี่ยนมุมของระบบกันสะเทือนแบบมัลติลิงค์ ( มัลติลิงค์บนแผนภาพ)
- ระบบกันสะเทือนแบบมัลติลิงค์กำหนดความสูงที่ลูกสูบแต่ละตัวสามารถยกขึ้นในกระบอกสูบได้ ดังนั้นอัตราส่วนการอัดจึงเปลี่ยนไป เห็นได้ชัดว่าจุดศูนย์กลางตายด้านล่างของลูกสูบยังคงเหมือนเดิม
การเปลี่ยนอัตราส่วนการอัดในเครื่องยนต์สันดาปภายในสามารถเปรียบเทียบได้กับการเปลี่ยนมุมของการโจมตีในใบพัดระยะพิทช์ที่ควบคุมได้ ซึ่งเป็นแนวคิดที่ใช้ในใบพัดและใบพัดมานานหลายทศวรรษ ระยะพิทช์แปรผันของใบพัดช่วยให้สามารถรักษาประสิทธิภาพการขับเคลื่อนได้ใกล้เคียงที่สุด โดยไม่คำนึงถึงความเร็วของตัวพาในกระแสน้ำ
เทคโนโลยีการเปลี่ยนอัตราส่วนการอัดของเครื่องยนต์สันดาปภายในทำให้สามารถรักษากำลังของเครื่องยนต์ในขณะที่เป็นไปตามมาตรฐานที่เข้มงวดสำหรับประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ นี่อาจเป็นวิธีที่สมจริงที่สุดในการปฏิบัติตามมาตรฐานเหล่านี้ “ตอนนี้ทุกคนกำลังทำงานเกี่ยวกับการบีบอัดแบบแปรผันและเทคโนโลยีอื่นๆ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องยนต์เบนซินอย่างมีนัยสำคัญ” เจมส์ เชา กรรมการผู้จัดการประจำภูมิภาคเอเชียแปซิฟิกและที่ปรึกษาของ IHS กล่าว “อย่างน้อยก็ประมาณ 20 ปีที่ผ่านมา” เป็นมูลค่าการกล่าวขวัญว่าในปี 2000 Saab ได้แสดงต้นแบบของเครื่องยนต์ Saab Variable Compression (SVC) สำหรับ Saab 9-5 ซึ่งได้รับรางวัลมากมายในนิทรรศการทางเทคนิค จากนั้นบริษัทของสวีเดนก็ถูกซื้อโดยเจนเนอรัล มอเตอร์ส และหยุดทำงานกับต้นแบบ
เครื่องยนต์ Saab Variable Compression (SVC) ภาพถ่าย: “Reedhawk”
เครื่องยนต์ VC-T คาดว่าจะออกสู่ตลาดในปี 2560 ด้วย Infiniti QX50 การนำเสนออย่างเป็นทางการมีขึ้นในวันที่ 29 กันยายนที่งาน Paris Motor Show เครื่องยนต์ 2.0 ลิตร 4 สูบนี้จะมีกำลังและแรงบิดพอๆ กับเครื่องยนต์ V6 ขนาด 3.5 ลิตรที่มาแทนที่ แต่ประหยัดน้ำมันได้มากกว่าถึง 27%
วิศวกรของ Nissan ยังกล่าวด้วยว่า VC-T จะมีราคาถูกกว่าเครื่องยนต์ดีเซลเทอร์โบชาร์จในปัจจุบัน และจะปฏิบัติตามกฎระเบียบในปัจจุบันสำหรับไนโตรเจนออกไซด์และการปล่อยไอเสียอื่นๆ อย่างเต็มที่ - กฎระเบียบดังกล่าวมีผลบังคับใช้ในสหภาพยุโรปและบางประเทศ
หลังจาก Infiniti มีการวางแผนที่จะติดตั้งรถยนต์ Nissan รุ่นอื่น ๆ และอาจเป็นพันธมิตรกับ บริษัท Renault ด้วยเครื่องยนต์ใหม่ 
เครื่องยนต์ วีซี-ที ภาพ: Nissan
สันนิษฐานได้ว่าการออกแบบที่ซับซ้อนของเครื่องยนต์สันดาปภายในในตอนแรกไม่น่าจะเชื่อถือได้ คุณควรรอสักสองสามปีก่อนที่จะซื้อรถที่มีเครื่องยนต์ VC-T เว้นแต่คุณต้องการเข้าร่วมในการทดสอบเทคโนโลยีทดลอง
แนวคิดในการสร้างเครื่องยนต์เบนซินที่อัตราส่วนกำลังอัดในกระบอกสูบจะเป็นค่าตัวแปรไม่ใช่เรื่องใหม่ ดังนั้น ในระหว่างการเร่งความเร็ว เมื่อต้องการเอาท์พุตเครื่องยนต์สูงสุด คุณสามารถเสียสละความประหยัดของมันสักสองสามวินาทีโดยการลดอัตราส่วนการอัดลง ซึ่งจะช่วยป้องกันการระเบิด การเผาไหม้ของส่วนผสมเชื้อเพลิงที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ ซึ่งสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อรับน้ำหนักมาก ด้วยการเคลื่อนไหวที่สม่ำเสมอ ตรงกันข้าม แนะนำให้เพิ่มอัตราส่วนการอัดเพื่อให้เกิดการเผาไหม้ของส่วนผสมเชื้อเพลิงที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นและลดการใช้เชื้อเพลิง - ในกรณีนี้ ภาระในเครื่องยนต์มีขนาดเล็กและความเสี่ยงของการระเบิดน้อยที่สุด .
โดยทั่วไปแล้ว ในทางทฤษฎี ทุกอย่างเรียบง่าย แต่กลับกลายเป็นว่าไม่ง่ายนักที่จะนำแนวคิดนี้ไปปฏิบัติในทางปฏิบัติ และนักออกแบบชาวญี่ปุ่นเป็นคนแรกที่สามารถนำแนวคิดนี้มาสู่รูปแบบการผลิตได้
สาระสำคัญของเทคโนโลยีที่พัฒนาโดยนิสสันคอร์ปอเรชั่นคือการเปลี่ยนความสูงของการยกลูกสูบสูงสุดอย่างต่อเนื่อง (เรียกว่าศูนย์ตายบน - TDC) ขึ้นอยู่กับเอาท์พุตเครื่องยนต์ที่ต้องการซึ่งจะทำให้อัตราส่วนการอัดลดลงหรือเพิ่มขึ้น ในกระบอกสูบ รายละเอียดที่สำคัญของระบบนี้คือการยึดแบบพิเศษของก้านสูบ ซึ่งเชื่อมต่อกับเพลาข้อเหวี่ยงผ่านบล็อกแขนโยกที่เคลื่อนย้ายได้ ในทางกลับกันบล็อกนั้นเชื่อมต่อกับเพลาควบคุมนอกรีตและมอเตอร์ไฟฟ้าซึ่งตามคำสั่งของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทำให้กลไกที่มีไหวพริบนี้เคลื่อนไหวโดยเปลี่ยนความลาดเอียงของแขนโยกและตำแหน่ง TDC ของลูกสูบทั้งหมด สี่สูบพร้อมกัน
ความแตกต่างของอัตราส่วนการอัดขึ้นอยู่กับตำแหน่ง TDC ของลูกสูบ รูปด้านซ้าย มอเตอร์อยู่ในโหมดประหยัด ด้านขวา - ในโหมดประสิทธิภาพสูงสุด ตอบ: เมื่อต้องการเปลี่ยนอัตราส่วนการอัด มอเตอร์ไฟฟ้าจะหมุนและเคลื่อนแขนขับเคลื่อน B: คันเกียร์หมุนเพลาควบคุม C: เมื่อเพลาหมุนจะทำหน้าที่บนคันโยกที่เชื่อมต่อกับตัวโยกเปลี่ยนมุมของหลัง D: TDC ของลูกสูบขึ้นหรือลงขึ้นอยู่กับตำแหน่งของแขนโยก ซึ่งจะเปลี่ยนอัตราส่วนการอัด
เป็นผลให้ในระหว่างการเร่งความเร็ว อัตราการบีบอัดจะลดลงเป็น 8:1 หลังจากนั้นเครื่องยนต์จะเข้าสู่โหมดประหยัดด้วยอัตราส่วนการอัดที่ 14:1 ปริมาณการทำงานในเวลาเดียวกันแตกต่างกันไปจาก 1997 ถึง 1970 ซม. 3 . เทอร์โบสี่ของ Infiniti QX50 ใหม่พัฒนา 268 แรงม้า กับ. และแรงบิด 380 นิวตันเมตร ซึ่งมากกว่ารุ่นก่อนหน้าอย่าง V6 ขนาด 2.5 ลิตร (ประสิทธิภาพคือ 222 แรงม้า และ 252 นิวตันเมตร) ในขณะที่ใช้น้ำมันเบนซินน้อยกว่าหนึ่งในสาม นอกจากนี้ VC-Turbo ยังเบากว่า "หก" ในบรรยากาศ 18 กก. ใช้พื้นที่ใต้กระโปรงหน้ารถน้อยลงและให้แรงบิดสูงสุดในเขตความเร็วต่ำ
อย่างไรก็ตาม ระบบปรับอัตราส่วนการอัดไม่เพียงเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องยนต์เท่านั้น แต่ยังช่วยลดระดับการสั่นสะเทือนอีกด้วย ต้องขอบคุณแขนโยก ก้านสูบจึงอยู่ในตำแหน่งเกือบแนวตั้งระหว่างจังหวะการทำงานของลูกสูบ ในขณะที่เครื่องยนต์ทั่วไปจะเคลื่อนจากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่ง (ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้ก้านสูบได้ชื่อมา) เป็นผลให้แม้จะไม่มีเพลาสมดุล หน่วย 4 สูบนี้ทำงานเงียบและราบรื่นเหมือน V6
แต่ตำแหน่ง TDC ที่ปรับเปลี่ยนได้โดยใช้ระบบคันโยกที่ซับซ้อนไม่ได้เป็นเพียงคุณสมบัติเดียวของมอเตอร์ใหม่ ด้วยการเปลี่ยนอัตราส่วนการอัด หน่วยนี้ยังสามารถสลับไปมาระหว่างสองรอบการทำงาน: Otto แบบคลาสสิกซึ่งเครื่องยนต์เบนซินส่วนใหญ่ทำงาน และวงจร Atkinson ซึ่งพบในรถไฮบริดเป็นหลัก ในกรณีหลัง (ที่มีอัตราส่วนการอัดสูง) เนื่องจากจังหวะลูกสูบที่ใหญ่ขึ้น ส่วนผสมการทำงานจะขยายตัวมากขึ้น การเผาไหม้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ส่งผลให้ประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นและปริมาณการใช้น้ำมันเบนซินลดลง
นอกจากรอบการทำงานสองรอบแล้ว เครื่องยนต์นี้ยังใช้ระบบหัวฉีดสองระบบ ได้แก่ MPI แบบกระจายแบบคลาสสิกและ Direct GDI ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงและหลีกเลี่ยงการจุดระเบิดที่อัตราส่วนการอัดสูง ทั้งสองระบบทำงานสลับกันและที่โหลดสูง - พร้อมกัน ผลงานในเชิงบวกในการเพิ่มประสิทธิภาพเครื่องยนต์ยังทำโดยการเคลือบพิเศษของผนังกระบอกสูบซึ่งถูกนำไปใช้โดยการพ่นพลาสม่าแล้วชุบแข็งและเฉียบคม ผลลัพธ์ที่ได้คือพื้นผิว "คล้ายกระจก" ที่เรียบเนียนเป็นพิเศษ ซึ่งช่วยลดแรงเสียดทานของแหวนลูกสูบได้ถึง 44%
คุณลักษณะเฉพาะอีกประการหนึ่งของมอเตอร์ VC-Turbo คือระบบลดแรงสั่นสะเทือน Active Torque Road ซึ่งใช้แอคชูเอเตอร์แบบลูกสูบซึ่งรวมอยู่ในแท่นด้านบน ระบบนี้ควบคุมโดยเซ็นเซอร์การเร่งความเร็วที่ตรวจจับการสั่นสะเทือนของเครื่องยนต์และในการตอบสนองจะสร้างการสั่นสะเทือนแบบหน่วงในแอนติเฟส ตลับลูกปืนแบบแอคทีฟถูกใช้ครั้งแรกใน Infiniti ในปี 1998 ในเครื่องยนต์ดีเซล แต่ระบบกลับกลายเป็นว่ายุ่งยากเกินไป ดังนั้นจึงไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลาย โครงการนี้มีขึ้นจนถึงปี พ.ศ. 2552 เมื่อวิศวกรชาวญี่ปุ่นทำการปรับปรุง ต้องใช้เวลาอีก 8 ปีในการแก้ปัญหาน้ำหนักเกินและขนาดของแดมเปอร์สั่นสะเทือน แต่ผลลัพธ์ก็น่าประทับใจ ต้องขอบคุณ ATR หน่วย 4 สูบของ Infiniti QX50 ใหม่จึงเงียบกว่า V6 รุ่นก่อนถึง 9 dB!
เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับประสิทธิภาพ ในเครื่องยนต์เบนซิน อัตราส่วนการอัดจะถูกจำกัดโดยพื้นที่การเผาไหม้ของการระเบิด ข้อจำกัดเหล่านี้มีความสำคัญเป็นพิเศษสำหรับการทำงานของเครื่องยนต์เต็มกำลัง ในขณะที่โหลดบางส่วน อัตราการบีบอัดที่สูงจะไม่ทำให้เกิดความเสี่ยงต่อการระเบิด เพื่อเพิ่มกำลังเครื่องยนต์และปรับปรุงการประหยัด ขอแนะนำให้ลดอัตราส่วนการอัด อย่างไรก็ตาม หากอัตราส่วนการอัดต่ำสำหรับช่วงการทำงานของเครื่องยนต์ทั้งหมด การทำเช่นนี้จะทำให้กำลังลดลงและการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงเพิ่มขึ้นที่โหลดบางส่วน ในกรณีนี้ค่าของอัตราส่วนการอัดตามกฎจะถูกเลือกให้ต่ำกว่าค่าที่ได้รับประสิทธิภาพที่ประหยัดที่สุดของเครื่องยนต์ ทำให้ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์แย่ลง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อทำงานที่โหลดบางส่วน ในขณะเดียวกัน การลดลงของการเติมกระบอกสูบด้วยส่วนผสมที่ติดไฟได้ การเพิ่มขึ้นของปริมาณก๊าซที่เหลือสัมพัทธ์ อุณหภูมิของชิ้นส่วนลดลง ฯลฯ สร้างโอกาสในการเพิ่มอัตราส่วนการอัดที่โหลดบางส่วนเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องยนต์และเพิ่มกำลัง เพื่อแก้ปัญหาการประนีประนอมดังกล่าว จึงได้มีการพัฒนาเครื่องยนต์รุ่นต่างๆ ที่มีอัตราส่วนกำลังอัดแบบแปรผัน
การใช้อย่างแพร่หลายในการออกแบบเครื่องยนต์ทำให้ทิศทางของงานนี้มีความเกี่ยวข้องมากขึ้น ความจริงก็คือในระหว่างการอัดบรรจุมากเกินไป ภาระทางกลและความร้อนของชิ้นส่วนเครื่องยนต์จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเสริมความแข็งแกร่ง ซึ่งจะทำให้มวลของเครื่องยนต์โดยรวมเพิ่มขึ้น ในกรณีนี้ตามกฎแล้วอายุการใช้งานของชิ้นส่วนที่ทำงานในโหมดโหลดมากขึ้นจะลดลงและความน่าเชื่อถือของเครื่องยนต์จะลดลง ในกรณีที่เปลี่ยนไปใช้อัตราส่วนการอัดแบบแปรผัน เวิร์กโฟลว์ในเครื่องยนต์ที่อัดมากเกินไปสามารถจัดเรียงในลักษณะที่การลดอัตราส่วนการอัดที่สอดคล้องกันที่แรงดันบูสต์ใดๆ ความดันสูงสุดของรอบการทำงาน (เช่น ประสิทธิภาพการทำงาน) ) จะยังคงไม่เปลี่ยนแปลงหรือจะเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย ในเวลาเดียวกัน แม้จะมีงานที่มีประโยชน์เพิ่มขึ้นต่อรอบ และด้วยเหตุนี้ กำลังเครื่องยนต์ โหลดสูงสุดของชิ้นส่วนอาจไม่เพิ่มขึ้น ซึ่งทำให้สามารถบังคับเครื่องยนต์โดยไม่ทำการเปลี่ยนแปลงการออกแบบ
เป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับขั้นตอนปกติของกระบวนการเผาไหม้ในเครื่องยนต์ที่มีอัตราส่วนการอัดแบบแปรผันซึ่งเป็นทางเลือกที่ถูกต้องของรูปร่างของห้องเผาไหม้ ซึ่งให้เส้นทางการแพร่กระจายเปลวไฟที่สั้นที่สุด การเปลี่ยนแปลงในหน้าการแพร่กระจายเปลวไฟจะต้องเร็วมากเพื่อคำนึงถึงโหมดต่างๆ ของการทำงานของเครื่องยนต์ระหว่างการทำงานของรถยนต์ ด้วยการใช้ชิ้นส่วนเพิ่มเติมในกลไกข้อเหวี่ยง จึงจำเป็นต้องพัฒนาระบบที่มีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำเพื่อไม่ให้สูญเสียข้อดีของการใช้อัตราส่วนการอัดที่แตกต่างกันไป
หนึ่งในตัวเลือกเครื่องยนต์ที่พบบ่อยที่สุดที่มีอัตราส่วนการอัดแบบแปรผันแสดงอยู่ในรูป
ข้าว. แบบแผนของเครื่องยนต์ที่มีอัตราส่วนกำลังอัดแบบแปรผัน:
1 - ก้านสูบ; 2 - ลูกสูบ; 3 - เพลานอกรีต; 4 - ก้านสูบเพิ่มเติม; 5 - คอก้านสูบของเพลาข้อเหวี่ยง; 6 - โยก
ที่โหลดบางส่วน เพิ่มเติม 4 ครอบครองตำแหน่งต่ำสุดและเพิ่มพื้นที่จังหวะลูกสูบ อัตราการบีบอัดอยู่ที่สูงสุด ที่โหลดสูง แกนนอกรีตบนเพลา 3 ยกแกนของหัวส่วนบนของก้านสูบเพิ่มเติม 4 ซึ่งจะเป็นการเพิ่มระยะห่างระหว่างลูกสูบและลดอัตราส่วนการอัด
ในปี 2000 ได้มีการนำเสนอเครื่องยนต์เบนซิน SAAB รุ่นทดลองที่มีอัตราส่วนกำลังอัดแบบแปรผันในเจนีวา คุณลักษณะเฉพาะของมันทำให้สามารถเข้าถึงกำลัง 225 แรงม้า ด้วยปริมาตรการทำงาน 1.6 ลิตร และรักษาอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงให้เทียบเท่ากับขนาดครึ่งหนึ่งของเครื่องยนต์ ความสามารถในการเปลี่ยนตำแหน่งแบบไม่มีขั้นตอนช่วยให้เครื่องยนต์ทำงานด้วยน้ำมันเบนซิน ดีเซล หรือแอลกอฮอล์
กระบอกสูบเครื่องยนต์และหัวบล็อคทำขึ้นเป็นแบบโมโนบล็อก กล่าวคือ เป็นบล็อกเดี่ยว และไม่แยกกันเหมือนในเครื่องยนต์ทั่วไป บล็อกที่แยกจากกันยังเป็นบล็อกข้อเหวี่ยงและก้านสูบและกลุ่มลูกสูบ โมโนบล็อกสามารถเคลื่อนที่ในเหวี่ยงได้ ในเวลาเดียวกัน ด้านซ้ายของโมโนบล็อกวางอยู่บนแกน 1 ที่อยู่ในบล็อกซึ่งทำหน้าที่เป็นบานพับ ด้านขวาสามารถยกขึ้นหรือลงได้โดยใช้ก้านสูบ 3 ที่ควบคุมโดยเพลาประหลาด 4. ยางลูกฟูก มีฝาครอบ 2 เพื่อปิดผนึกโมโนบล็อกและเหวี่ยง
ข้าว. เครื่องยนต์บีบอัดแบบแปรผัน SAAB:
1 - แกน; 2 - ฝาครอบยาง; 3 - ก้านสูบ; 4 - เพลานอกรีต
อัตราส่วนการอัดจะเปลี่ยนเมื่อ monoblock เอียงเมื่อเทียบกับข้อเหวี่ยงโดยใช้ตัวกระตุ้นแบบไฮดรอลิกที่มีจังหวะลูกสูบคงที่ การเบี่ยงเบนของโมโนบล็อกจากแนวตั้งทำให้ปริมาตรของห้องเผาไหม้เพิ่มขึ้น ซึ่งทำให้อัตราส่วนการอัดลดลง
เมื่อมุมเอียงลดลง อัตราการบีบอัดจะเพิ่มขึ้น ค่าเบี่ยงเบนสูงสุดของโมโนบล็อกจากแกนตั้งคือ 4%
ที่ความเร็วเพลาข้อเหวี่ยงขั้นต่ำและการรีเซ็ตการจ่ายเชื้อเพลิง เช่นเดียวกับที่โหลดต่ำ โมโนบล็อกจะอยู่ในตำแหน่งต่ำสุดซึ่งปริมาตรของห้องเผาไหม้น้อยที่สุด (อัตราส่วนการอัด - 14) ระบบเร่งปิดและอากาศเข้าสู่เครื่องยนต์โดยตรง
ภายใต้ภาระอันเนื่องมาจากการหมุนของเพลาประหลาด ก้านสูบจะเบี่ยงเบน monoblock ไปด้านข้าง และปริมาตรของห้องเผาไหม้เพิ่มขึ้น (อัตราส่วนการอัด - 8) ในกรณีนี้ คลัตช์จะเชื่อมต่อกับซุปเปอร์ชาร์จเจอร์ และอากาศจะเริ่มไหลเข้าสู่เครื่องยนต์ภายใต้แรงดันที่มากเกินไป
ข้าว. การเปลี่ยนการจ่ายอากาศเป็นเครื่องยนต์ SAAB ในโหมดต่างๆ:
1 - วาล์วปีกผีเสื้อ; 2 - วาล์วบายพาส; 3 - คลัตช์; a - ที่ความถี่ต่ำของการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง; b - ภายใต้สภาวะโหลด
อัตราส่วนกำลังอัดที่เหมาะสมที่สุดคำนวณโดยชุดควบคุมของระบบอิเล็กทรอนิกส์ โดยคำนึงถึงความเร็วของเพลาข้อเหวี่ยง ระดับโหลด ประเภทของเชื้อเพลิง และพารามิเตอร์อื่นๆ
เนื่องจากจำเป็นต้องตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอัตราส่วนการอัดอย่างรวดเร็วในเครื่องยนต์นี้ เทอร์โบชาร์จเจอร์จึงต้องถูกละทิ้งเพื่อสนับสนุนการอัดบรรจุอากาศแบบกลไกด้วยการอินเตอร์คูลลิ่งของอากาศด้วยแรงดันบูสต์สูงสุด 2.8 กก./ซม.2
ปริมาณการใช้เชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์ที่พัฒนาแล้วนั้นน้อยกว่าเครื่องยนต์ทั่วไปที่มีขนาดเท่ากัน 30% และตัวบ่งชี้ความเป็นพิษของไอเสียเป็นไปตามมาตรฐานปัจจุบัน
บริษัท MCE-5 Development ของฝรั่งเศสซึ่งพัฒนาขึ้นสำหรับข้อกังวลของ Peugeot-Citroen ซึ่งเป็นเครื่องยนต์ที่มีอัตราส่วนการอัดแบบแปรผัน VCR (Variable Compression Ratio) โซลูชันนี้ใช้จลนศาสตร์ดั้งเดิมของกลไกข้อเหวี่ยง
ในการออกแบบนี้ การส่งการเคลื่อนที่จากก้านสูบไปยังลูกสูบจะดำเนินการผ่านเซกเตอร์ฟันคู่ 5 ทางด้านขวาของเครื่องยนต์ มีแร็คฟันรองรับ 7 ซึ่งเซกเตอร์ 5 วางอยู่ การสู้รบนี้ทำให้แน่ใจ การเคลื่อนที่แบบลูกสูบของกระบอกสูบอย่างเคร่งครัดซึ่งเชื่อมต่อกับชั้นวางแบบมีฟัน 4 ราง 7 เชื่อมต่อกับลูกสูบ 6 ของกระบอกสูบไฮดรอลิกควบคุม
ขึ้นอยู่กับโหมดการทำงานของเครื่องยนต์ ตำแหน่งของลูกสูบ 6 ของกระบอกสูบควบคุมที่เกี่ยวข้องกับชั้นวาง 7 จะเปลี่ยนไปตามสัญญาณจากชุดควบคุมเครื่องยนต์ การเลื่อนชั้นควบคุม 7 ขึ้นหรือลงจะเปลี่ยนตำแหน่งของ TDC และ BDC ของ ลูกสูบเครื่องยนต์และอัตราส่วนการอัดจาก 7:1 ถึง 20:1 ใน 0.1 วินาที หากจำเป็น สามารถเปลี่ยนอัตราส่วนการอัดสำหรับแต่ละกระบอกสูบแยกกันได้
ข้าว. VCR ตัวแปรการบีบอัดเครื่องยนต์:
1 - เพลาข้อเหวี่ยง; 2 - ก้านสูบ; 3 - ลูกกลิ้งรองรับฟัน; 4 - ชั้นวางเกียร์ของลูกสูบ; 5 - ภาคฟัน; 6 - ลูกสูบของกระบอกสูบควบคุม; 7 - รองรับชั้นวางควบคุมแบบมีฟัน
เครื่องยนต์ วีซี-ที ภาพ: Nissan
Nissan Motor ผู้ผลิตรถยนต์สัญชาติญี่ปุ่นได้เปิดตัวเครื่องยนต์เบนซินแบบสันดาปภายในรูปแบบใหม่ซึ่งเหนือชั้นกว่าเครื่องยนต์ดีเซลสมัยใหม่ขั้นสูงในบางแง่มุม
เอ็นจิ้น Variable Compression-Turbo (VC-T) ใหม่มีความสามารถ เปลี่ยนอัตราส่วนกำลังอัดส่วนผสมที่ติดไฟได้ของแก๊สนั่นคือเปลี่ยนจังหวะของลูกสูบในกระบอกสูบของเครื่องยนต์สันดาปภายใน การตั้งค่านี้มักจะได้รับการแก้ไข เห็นได้ชัดว่า VC-T จะเป็น ICE แรกของโลกที่มีอัตราการบีบอัดแบบแปรผัน
อัตราส่วนการอัด คืออัตราส่วนของปริมาตรของพื้นที่ลูกสูบเกินของกระบอกสูบของเครื่องยนต์สันดาปภายในที่มีตำแหน่งลูกสูบที่จุดศูนย์กลางตายด้านล่าง (ปริมาตรเต็มของกระบอกสูบ) ต่อปริมาตรของช่องว่างเหนือลูกสูบของ กระบอกสูบที่มีตำแหน่งลูกสูบอยู่ที่จุดศูนย์กลางตายบน กล่าวคือ ปริมาตรของห้องเผาไหม้
การเพิ่มอัตราส่วนการอัดในกรณีทั่วไปจะเพิ่มกำลังและเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ กล่าวคือ ช่วยลดการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง
เครื่องยนต์เบนซินทั่วไปมักจะมีอัตราส่วนการอัดที่ 8:1 ถึง 10:1 ในขณะที่รถสปอร์ตและรถแข่งสามารถสูงถึง 12:1 หรือมากกว่านั้น เมื่ออัตราส่วนการอัดเพิ่มขึ้น เครื่องยนต์ต้องการน้ำมันเชื้อเพลิงที่มีค่าออกเทนสูงกว่า
เครื่องยนต์ วีซี-ที ภาพ: Nissan
ภาพประกอบแสดงความแตกต่างของระยะพิทช์ลูกสูบที่อัตราส่วนการอัดที่ต่างกัน: 14:1 (ซ้าย) และ 8:1 (ขวา) โดยเฉพาะกลไกการเปลี่ยนอัตราส่วนการอัดจาก 14:1 เป็น 8:1 แสดงให้เห็น มันเกิดขึ้นในลักษณะนี้
- หากจำเป็นต้องเปลี่ยนอัตราการบีบอัด โมดูลจะเปิดใช้งาน ฮาร์มอนิกไดรฟ์และเลื่อนคันโยกแอคทูเอเตอร์
- คันโยกตัวกระตุ้นหมุนเพลาขับ ( เพลาควบคุมบนแผนภาพ)
- เมื่อเพลาขับหมุน มันจะเปลี่ยนมุมของระบบกันสะเทือนแบบมัลติลิงค์ ( มัลติลิงค์บนแผนภาพ)
- ระบบกันสะเทือนแบบมัลติลิงค์กำหนดความสูงที่ลูกสูบแต่ละตัวสามารถยกขึ้นในกระบอกสูบได้ ดังนั้นอัตราส่วนการอัดจึงเปลี่ยนไป เห็นได้ชัดว่าจุดศูนย์กลางตายด้านล่างของลูกสูบยังคงเหมือนเดิม
การเปลี่ยนอัตราส่วนการอัดในเครื่องยนต์สันดาปภายในสามารถเปรียบเทียบได้กับการเปลี่ยนมุมของการโจมตีในใบพัดระยะพิทช์ที่ควบคุมได้ ซึ่งเป็นแนวคิดที่ใช้ในใบพัดและใบพัดมานานหลายทศวรรษ ระยะพิทช์แปรผันของใบพัดช่วยให้สามารถรักษาประสิทธิภาพการขับเคลื่อนได้ใกล้เคียงที่สุด โดยไม่คำนึงถึงความเร็วของตัวพาในกระแสน้ำ
เทคโนโลยีการเปลี่ยนอัตราส่วนการอัดของเครื่องยนต์สันดาปภายในทำให้สามารถรักษากำลังของเครื่องยนต์ในขณะที่เป็นไปตามมาตรฐานที่เข้มงวดสำหรับประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ นี่อาจเป็นวิธีที่สมจริงที่สุดในการปฏิบัติตามมาตรฐานเหล่านี้ “ตอนนี้ทุกคนกำลังทำงานเกี่ยวกับการบีบอัดแบบแปรผันและเทคโนโลยีอื่นๆ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องยนต์เบนซินอย่างมีนัยสำคัญ” เจมส์ เชา กรรมการผู้จัดการประจำภูมิภาคเอเชียแปซิฟิกและที่ปรึกษาของ IHS กล่าว “อย่างน้อยก็ประมาณ 20 ปีที่ผ่านมา” เป็นมูลค่าการกล่าวขวัญว่าในปี 2000 Saab ได้แสดงต้นแบบของเครื่องยนต์ Saab Variable Compression (SVC) สำหรับ Saab 9-5 ซึ่งได้รับรางวัลมากมายในนิทรรศการทางเทคนิค จากนั้นบริษัทของสวีเดนก็ถูกซื้อโดยเจนเนอรัล มอเตอร์ส และหยุดทำงานกับต้นแบบ
เครื่องยนต์ Saab Variable Compression (SVC) ภาพถ่าย: “Reedhawk”
เครื่องยนต์ VC-T คาดว่าจะออกสู่ตลาดในปี 2560 ด้วย Infiniti QX50 การนำเสนออย่างเป็นทางการมีขึ้นในวันที่ 29 กันยายนที่งาน Paris Motor Show เครื่องยนต์ 2.0 ลิตร 4 สูบนี้จะมีกำลังและแรงบิดพอๆ กับเครื่องยนต์ V6 ขนาด 3.5 ลิตรที่มาแทนที่ แต่ประหยัดน้ำมันได้มากกว่าถึง 27%
วิศวกรของ Nissan ยังกล่าวด้วยว่า VC-T จะมีราคาถูกกว่าเครื่องยนต์ดีเซลเทอร์โบชาร์จในปัจจุบัน และจะปฏิบัติตามกฎระเบียบในปัจจุบันสำหรับไนโตรเจนออกไซด์และการปล่อยไอเสียอื่นๆ อย่างเต็มที่ - กฎระเบียบดังกล่าวมีผลบังคับใช้ในสหภาพยุโรปและบางประเทศ
หลังจาก Infiniti มีการวางแผนที่จะติดตั้งรถยนต์ Nissan รุ่นอื่น ๆ และอาจเป็นพันธมิตรกับ บริษัท Renault ด้วยเครื่องยนต์ใหม่
เครื่องยนต์ วีซี-ที ภาพ: Nissan
สันนิษฐานได้ว่าการออกแบบที่ซับซ้อนของเครื่องยนต์สันดาปภายในในตอนแรกไม่น่าจะเชื่อถือได้ คุณควรรอสักสองสามปีก่อนที่จะซื้อรถที่มีเครื่องยนต์ VC-T เว้นแต่คุณต้องการเข้าร่วมในการทดสอบเทคโนโลยีทดลอง
