Загрузка ...
15 августа 2016, 14:10

Революция 17 года

Революционный мотор Infiniti с изменяемой степенью сжатия — как это работает
Компания Infiniti объявила, что покажет на Парижском автосалоне уникальный двигатель VC-T с изменяемой степенью сжатия, а буквально несколько недель назад мы рассмотрели некоторые его части в Японии воочию. В двух словах — это революция. И вот почему.
Революция 17 года

Компания Infiniti объявила, что покажет на Парижском автосалоне уникальный двигатель VC-T с изменяемой степенью сжатия, а буквально несколько недель назад мы рассмотрели некоторые его части в Японии воочию. В двух словах — это революция. И вот почему.

Компания Koenigsegg уже 15 лет ведет разработку инновационного двигателя внутреннего сгорания без распределительного вала и дроссельной заслонки. [Недавно мы разбирались](http://motor.ru/articles/2016/01/18/koenigsegg/), как он работает

Компания Koenigsegg уже 15 лет ведет разработку инновационного двигателя внутреннего сгорания без распределительного вала и дроссельной заслонки. Недавно мы разбирались, как он работает

Инженерных пророков, которые обещали похоронить поршневой мотор и создать более эффективный двигатель внутреннего сгорания, были сотни, но все они, как еретики, сгорали в костре научно-технической эволюции. Одним из ярких тому примеров — роторно-лопастной мотор ё-мобиля с расходом 3,5 литра топлива на 100 километров, о котором создатели тихо забыли еще до кончины проекта по понятным причинам — ни одного рабочего образца этого двигателя построить так и не удалось.

Главным реальным конкурентом поршневых ДВС обещал стать роторный двигатель Ванкеля, который пошел в серийное производство в шестидесятые.

Основа двигателя Ванкеля — трехгранный ротор, который за счет вспышек топливной смеси вращается внутри камеры сгорания овальной формы. Впуск и выпуск происходят через каналы в стенках камеры.

Основа двигателя Ванкеля — трехгранный ротор, который за счет вспышек топливной смеси вращается внутри камеры сгорания овальной формы. Впуск и выпуск происходят через каналы в стенках камеры.

Такие моторы даже ставились на милицейские Жигули, но сначала они погубили марку NSU, а Mazda — главный идеолог роторов в новейшей истории — взяла с серийными двигателями Ванкеля перерыв.

Новый двигатель разработки Infiniti или, если быть точными, всей корпорации Nissan — Variable Compression Engine (VC-T) — имеет привычные поршни и шатуны, но при этом заметно отличается от любого другого ДВС. И его главное отличие в том, что он может в процессе работы менять степень сжатия.

А что это такое?

Степенью сжатия называют отношение объема камеры сгорания в момент, когда поршень находится в нижней мертвой точке, к объему, когда поршень находится в верхней мертвой точке. Проще говоря, это степень сжатия поршнем воздушно-топливной смеси.

Степень сжатия типичного современного мотора около 10:1. У дизелей этот показатель выше в два раза — в них именно за счет сжатия воспламеняется топливная смесь.

Степень сжатия типичного современного мотора около 10:1. У дизелей этот показатель выше в два раза — в них именно за счет сжатия воспламеняется топливная смесь.

Чем сильнее сжатие, тем сильнее смесь расширяется относительно сжатого объема во время сгорания, и тем сильнее давит на поршень, повышая мощность и общий КПД. В общем, мечта автомобильного инженера.

Проблема в том, что при высокой степени сжатия и высокой нагрузке, бензин начинает не сгорать, а взрываться. Этот эффект называется детонацией и не означает ничего хорошего ни с точки зрения мощности, ни в плане надежности.

Взрыв при детонации не только механически вредит мотору, но и не давит должным образом на поршень.

Взрыв при детонации не только механически вредит мотору, но и не давит должным образом на поршень.

Инженерам приходится искать компромисс и выбирать степень сжатия, которая исключает детонацию.

Что же делать?

Двигатель VC-T позволяет ступенчато изменять степень сжатия при разных оборотах и нагрузке на мотор, всегда оставаясь на грани максимальной эффективности и не допуская детонации.

Карта изменения степени сжатия мотора в зависимости от оборотов и нагрузки

Карта изменения степени сжатия мотора в зависимости от оборотов и нагрузки

Например, при малых нагрузках на мотор степень сжатия будет очень высокой — 14:1, чтобы максимально эффективно сжечь топливо. Но как только обороты и нагрузка на мотор возрастают, степень сжатия автоматически уменьшается.

И как это работает?

И просто, и сложно одновременно. Вместо прямого крепления шатуна на коленчатый вал надевается специальная деталь, напоминающую по принципу действия коромысло. Слева к «коромыслу» крепится шатун, который, как и раньше, передает возвратно-поступательные движения.

Двигаясь вверх или вниз, нижний рычаг меняет положение поршня относительно камеры сгорания.

Двигаясь вверх или вниз, нижний рычаг меняет положение поршня относительно камеры сгорания.

Справа крепится рычаг, управляемый электромотором. Этот дополнительный рычаг может менять положение «коромысла» относительно коленчатого вала, а значит изменять ход поршня относительно камеры сгорания. Речь идет о диапазоне в какие-то пять миллиметров, но это позволяет варьировать степень сжатия в значительных пределах — от 8:1 до 14:1.

И при этом никаких недостатков?

Одной из тех, кто максимально близко подошел к созданию серийного мотора с изменяемой степенью сжатия, была марка Saab. У шведов, правда, относительно друг друга смещались верхняя и нижняя часть блока цилиндров. А в моторе Infiniti/Nissan изменения затронули конструкцию кривошипно-шатунного механизма.

Одной из тех, кто максимально близко подошел к созданию серийного мотора с изменяемой степенью сжатия, была марка Saab. У шведов, правда, относительно друг друга смещались верхняя и нижняя часть блока цилиндров. А в моторе Infiniti/Nissan изменения затронули конструкцию кривошипно-шатунного механизма.

Увы, в инженерном деле за все приходится чем-то платить. Конструкция двигателя VC-T механически сложнее и тяжелее на десять килограммов, чем традиционный ДВС, однако такой мотор все равно дешевле в производстве, чем современные дизели. Поэтому в Nissan и Infiniti надеются, что новая разработка постепенно станет их реальной альтернативой.

Необычный кривошипно-шатунный механизм занимает больше места в высоту, но за счет изменившегося характера возвратно-поступательных движений четырехцилиндровый VC-T получился очень хорошо сбалансированным. Это позволило инженерам убрать из мотора балансировочные валы и нивелировать разницу в размерах. В общем, проблем с упаковкой новинки в подкапотное пространство возникнуть не должно.

Вряд ли все покупатели смогут всмотреться в чертежи и восхититься механической красотой идеи, но точно оценят, если будет выгода в экономичности. Особенно в странах, где налог на автомобиль отталкивается от выбросов CO2.

И какова выгода?

Первой моделью, которая получит VC-T, станет кроссовер Infiniti QX50 следующего поколения. Стало быть, серийное производство агрегата может начаться уже в семнадцатом году.

Это будет двухлитровый турбированный агрегат мощностью около 270 лошадиных сил и с крутящим моментом в 390 Нм. Причем работать он будет в паре с вариатором.

Революция 17 года
Что из себя будет представлять будущий кроссовер QX80 и марка Infiniti в целом? [Мы попытались разобраться](http://motor.ru/articles/2016/07/27/infinitisecrets/), посетив научный и дизайнерские центры компании в Японии.

Что из себя будет представлять будущий кроссовер QX80 и марка Infiniti в целом? Мы попытались разобраться, посетив научный и дизайнерские центры компании в Японии.

По словам инженеров, VC-T должен стать на 27 процентов экономичнее текущих атмосферных V6 серии VQ, которые он постепенно заменит. Значит, паспортный расход в комбинированном цикле будет находиться в пределах 7 литров.

И все-таки оценить реальный вклад новой технологии в экономичность пока невозможно, слишком уж различаются моторы VC-T и VQ. Объем, наличие наддува, количество цилиндров — все по-разному. Поэтому в реальных преимуществах японской разработки еще предстоит разобраться, но, как и любая революция, она интересна уже сама по себе.

Новости партнёров

Новости партнёров