英菲尼迪革命性发动机的试驾演示 — VC-Turbo

Разговор с водещите специалисти на Infiniti и Renault-Nissan — Шиничи Кага и Ален Рапосто

阿兰·拉波斯托（Alain Raposto）看上去很自信。雷诺-日产联盟负责发动机开发的副总裁完全有理由这么做。日产的豪华子公司英菲尼迪（Infiniti）的展台毗邻我们正在讨论的大厅，该展台今天展示了世界上第一台可变压缩比的量产发动机VC-Turbo。他的同事英菲尼迪发动机部门负责人新一木贺（Shinichi Kiga）也流过同样的能量。

英菲尼迪设计师的突破确实是巨大的。创建具有可变压缩比的串联汽油发动机确实是一次技术革命，尽管进行了多次尝试，但迄今为止尚未有人进行过这项革命。要了解这种情况的含义，最好阅读我们的系列“汽车发动机中发生的情况”，该系列描述了汽油发动机的燃烧过程。但是，在这里我们要提到的是，从热力学的角度来看，压缩程度越高，发动机的效率就越高-简而言之，因此空气中的燃料和氧气颗粒更近，化学物质也是如此。反应更完全，此外，热量没有散发到外部，而是被颗粒本身消耗了。

高压缩比是柴油发动机比汽油发动机的一大优势。后者的制动力是爆炸现象，在相关系列文章中对此进行了很好的描述。在较高的负载下，或者在节气门打开幅度较大的情况下（例如，在加速至超车时），进入每个气缸的燃油空气混合物的数量会更多。这意味着更高的压力和更高的平均工作温度。后者继而引起来自燃烧火焰前沿的燃料-空气混合物残余物的更强压缩，在残余物中更强烈地形成过氧化物和羟基氧化物，并在发动机中引发爆炸性燃烧，这通常以极高的速度进行。，金属环和残留混合物产生的能量的字面散射。

为了减少高负载下的这种趋势（当然，爆炸的趋势取决于其他因素，例如外部温度，冷却液和油温，燃料的抗爆炸性等），设计人员被迫降低压缩程度。但是，这样做会损失发动机效率。在存在涡轮增压的情况下，上述所有方法甚至更为有效，因为空气尽管已通过中间冷却器进行了冷却，但仍进入气缸中进行预压缩。这分别意味着更多的燃料和更高的爆炸倾向。在大规模引入小型涡轮增压发动机之后，这一问题变得更加明显。因此，设计人员说的是“几何压缩比”，它是由发动机设计确定的，而当考虑到预压缩系数时，则是“实际”。因此，即使在具有直接燃油喷射功能的现代涡轮发动机中，其在燃烧室的内部冷却和降低燃烧过程的平均温度以及爆炸趋势中都起着重要作用，压缩比也很少超过10,5：1。

但是，如果几何压缩度在工作过程中发生变化，将会发生什么。在低负荷和部分负荷模式下要达到较高，达到理论最大值，并在高涡轮增压压力以及气缸内的高压和高温下降低以避免爆炸。这将既允许以更高的压力和更高的效率通过涡轮增压来增加功率，又可以降低燃料消耗。

经过20年的努力，英菲尼迪发动机在这里证明了这是可能的。根据Raposto所说，团队为创建它所做的工作是巨大的，而且是钽折磨的结果。在发动机架构方面已经对不同的变体进行了测试，直到6年前达到了这一标准并开始了精确的设置。该系统允许在8：1到14：1的范围内动态无级调节压缩比。

其结构本身很巧妙：每个气缸的连杆并不直接将其运动传递到曲轴的连杆颈上，而是传递到一个特殊的中间连杆的一个角上，中间带有一个孔。该单元放置在连杆颈上（位于其开口处），并且由于单元不旋转而是进行振荡运动，因此在一端接收到连杆的力时会将其传递到颈部。所讨论单元的另一侧是杠杆系统，可以作为其支撑。杠杆系统使装置沿其轴线旋转，从而使连杆的连接点移到另一侧。中间单元的振荡运动得以保留，但中间单元的轴旋转并因此确定了连杆（分别是活塞）的不同起点和终点位置以及取决于条件的压缩程度的动态变化。

您会说-但这使发动机无限复杂化，在系统中引入了新的移动机构，所有这些都会导致摩擦和惰性质量增加。是的，乍看之下是这样，但是使用VC-Turbo引擎机构时，会出现一些非常有趣的现象。每个连杆的附加单元在一个公共机构的控制下，在很大程度上平衡了二阶力，因此，尽管其排量为17升，但四缸发动机不需要平衡轴。此外，由于连杆不执行典型的宽旋转运动，而是将活塞的力传递到中间单元的一端，因此实际上更小，更轻（这取决于通过相关系统传递的力的整体复杂动力学）。），最重要的是，其下部只有XNUMX毫米的偏差。对于传统的发动机，避免了最大的摩擦力矩，典型的情况是连杆从曲轴上轴线挤压而使活塞从上止点启动时的损耗最大。

因此，根据拉波斯托（Raposto）和基加（Kiga）的观点，这些缺点在很大程度上已消除。因此，动态更改压缩比的好处是无需预先实时测量引擎中发生的情况，该压缩率基于基于基准测试和道路测试（数千小时）的预设。机器中集成了300多项新专利。后者的前卫性质还包括双燃料喷射系统，该系统具有用于直接喷射气缸的喷油器，主要用于冷启动和更高的负载，进气歧管中的喷油器为燃油排量提供了更好的条件，并且体积更小。局部负荷下的能耗。因此，复杂的进样系统提供了两全其美的优势。当然，发动机也需要更复杂的润滑系统，因为上述机构具有特殊的压力润滑通道，这些通道可补充曲轴中的主要通道。

这样的结果实际上是272 hp的四缸汽油发动机。 390 Nm的扭矩将比以前的大功率六缸发动机少消耗27％的燃料，而该功率接近于此。

文字：格奥尔基·科列夫（Georgi Kolev），巴黎汽车和运动保加利亚特使