Variabelt kompresjonsforhold - Variable compression ratio

Variabelt kompresjonsforhold er en teknologi for å justere kompresjonsforholdet til en forbrenningsmotor mens motoren er i drift. Dette gjøres for å øke drivstoffeffektiviteten under varierende belastning. Variable komprimeringsmotorer gjør at volumet over stemplet på topp dødpunkt kan endres. Høyere belastninger krever lavere forhold for å øke effekten, mens lavere belastninger trenger høyere forhold for å øke effektiviteten, dvs. for å redusere drivstofforbruket. For bilbruk må dette gjøres ettersom motoren går som svar på belastningen og kjørekravene. 2019 Infiniti QX50 er det første kommersielt tilgjengelige kjøretøyet som bruker en motor med variabelt kompresjonsforhold.

Fordeler

Bensinmotorer har en grense for maksimalt trykk under kompresjonsslaget, hvoretter drivstoff/luftblandingen detonerer i stedet for å brenne. For å oppnå høyere effekt ved samme hastighet må mer brennstoff brennes og derfor er det nødvendig med mer luft. For å oppnå dette brukes turboladere eller superladere for å øke innløpstrykket. Dette ville resultere i detonasjon av drivstoff/luftblandingen med mindre kompresjonsforholdet ble redusert, dvs. volumet over stempelet ble større. Dette kan gjøres i større eller mindre grad med massive effektøkninger. Ulempen med dette er at motoren under lett belastning kan mangle kraft og dreiemoment. Løsningen er å kunne variere innløpstrykket og justere kompresjonsforholdet slik at det passer. Dette gir det beste fra begge verdener, en liten effektiv motor som har stor effekt på forespørsel. I tillegg tillater videospiller gratis bruk av forskjellige drivstoff i tillegg til bensin, f.eks. LPG eller etanol.

Sylinderforskyvningen endres ved å bruke et hydraulisk system som er koblet til veivakselen, og justeres i henhold til belastningen og akselerasjonen som kreves.

Produksjon

Variable komprimeringsmotorer har eksistert i flere tiår, men bare i laboratorier for å studere forbrenningsprosesser. Disse designene har vanligvis et andre justerbart stempel sett i hodet som er motsatt arbeidstemplet.

I 2018 begynte Infiniti produksjonen av sin turbomotor med variabel kompresjon, som bruker en mekanisk kobling for å oppnå variabiliteten. Den ble installert i deres QX50 SUV. Motoren kan produsere et hvilket som helst kompresjonsforhold fra 8: 1 til 14: 1. Det høyeste dreiemomentet oppnås ved 8: 1, noe som gir høy akselerasjon, mens den beste gassstanden (drivstoffeffektivitet) oppnås ved 14: 1. Den elektroniske motorstyringen reagerer på trykket på gasspedalen, i sanntid, og endrer kompresjonsforholdet sømløst. Selv om denne motoren har et slagvolum på 2,0 L, og er en inline-fire-motor, bruker den ikke balanseaksler for å eliminere sekundære vibrasjoner . Det er iboende balansert av den mekaniske koblingen.

Totaktsmotorer

På grunn av den sammenlignende enkelheten i sylinderhodedesignet (mangler inntaksventiler) er det noe enklere å implementere i totaktsmotorer . Fra slutten av 90 -tallet har modeller som utvider denne ideen vært tilgjengelige, for eksempel fra Yamaha , som dynamisk varierer størrelsen på brennkammeret . På slutten (på 2000 -tallet) har denne teknologien opplevd en viss interesse, fordi den er i stand til å brenne et bredt spekter av drivstoff (f.eks. Alkoholer), for eksempel Lotus Omnivore.

En mye tidligere kommersialisert totaktsmotor, men veldig liten (18 cc) og ikke kraftig nok til å være veldig vellykket, ble Lohmann-motoren produsert på begynnelsen av 1950-tallet som en ettermonteringsmotor for sykler [4] . Denne motoren hadde et sylinderhode og hylse i ett stykke, hvis avstand fra veivakselen ble justert av en jekkskrue som ble betjent av kabler fra et vridgrep på styret. Kompresjonsjustering var avgjørende for driften av denne motoren fordi den brukte kompresjonsantennelse av en drivstoffblanding som ble introdusert før kompresjonsslaget, og som derfor antente hver gang komprimeringen førte den til en tilstrekkelig temperatur. Dette betydde at komprimeringen som trengs ville variere med lufttemperatur, motortemperatur og drivstofftype: med for mye kompresjon ville motoren lide for tidlig tenning og med for lite ville den ikke tenne i det hele tatt. Dermed måtte operatøren justere komprimeringen kontinuerlig ettersom driftsforholdene varierte. Lohmann -motoren ble produsert i bare omtrent fem år fordi kontrollen av kompresjon (samtidig med drivstoffstrømmen) krevde betydelig praksis, og fordi den selv ved optimal justering ikke ga mer kraft enn en moderat skikkelig rytter kunne gi uten hjelp.

Motordesign

Den første videospillermotoren som ble bygget og testet var av Harry Ricardo på 1920 -tallet. Dette arbeidet førte til at han utviklet oktansystemet som fremdeles er i bruk i dag. Mange selskaper har foretatt sin egen forskning på videospillermotorer, inkludert Saab , Nissan , Volvo , PSA/ Peugeot - Citroën og Renault . 2019 Infiniti QX50 er tilgjengelig med en produksjonsversjon av den turboladede variabel komprimeringsmotoren.

Peugeot MCE-5

Prinsipp for MCE -5 ("Multi Cycle Engine - 5 parameters"), motoren med variabelt kompresjonsforhold laget av Peugeot .

Peugeot-designen fungerer ved å variere den effektive lengden på stangene som forbinder stemplet med sveiven. Når kon-stangen er kortere, er kompresjonsforholdet lavere og omvendt. På venstre side av diagrammet er det konvensjonelle stemplet til en forbrenningsmotor. Til høyre er en hydraulisk sylinder med dobbeltvirkende stempel. Dette virker gjennom et stav-sveivsystem med et tannhjul, hvis bevegelse justerer den effektive stanglengden og dermed kompresjonsforholdet i den venstre sylinderen.

Saab SVC

SAAB Automobile vekket interessen for variabel komprimering igjen da de introduserte sin SVC -motor for verden på bilutstillingen i Genève i 2000. SAAB hadde vært involvert i arbeidet med 'Office of Advanced Automotive Technologies' for å produsere en moderne bensinvideobåndopptaker som viste en virkningsgrad sammenlignbar med en diesel . Den SAAB SVC var en avansert og gjennomførbar tillegg til en verden av video motorer, men den nådde aldri produksjonen på grunn av selskapets konkurs.

Designet, en implementering av Larsen VCR -motor, besto av et monoblokkhode, som inneholdt alt ventilutstyr, og veivakselen/veivhuset. Disse delene ble koblet sammen med en sving som tillot 4 graders bevegelse kontrollert av en hydraulisk aktuator. Denne mekanismen gjør at avstanden mellom veivakslens senterlinje og sylinderkronen kan varieres. I motsetning til Peugeot-designen, er den effektive lengden på stavene fast. En superlader ble valgt fremfor en turbolader for å oppnå nødvendig responstid og høyt boosttrykk.

For å endre V c , senker SVC sylinderhodet nærmere veivakselen . Den gjør dette ved å erstatte den typiske endelte motorblokken med en todelt enhet, med veivakselen i den nedre blokken og sylindrene i den øvre delen. De to blokkene er hengslet sammen på den ene siden (forestill deg en bok som ligger flatt på et bord, med forsiden holdt en tomme eller så over tittelbladet). Ved å svinge den øvre blokken rundt hengselpunktet, kan V c (forestill deg luften mellom bokens forside og tittelsiden) endres. I praksis justerer SVC den øvre blokken gjennom et lite bevegelsesområde, ved hjelp av en hydraulisk aktuator.

Se også

Referanser

  1. ^ "Yamaha miljøvennlig" SD (Super Diesel) motor " " . Arkivert fra originalen 2009-05-20 . Hentet 2009-04-30 .
  2. ^ Green Car Congress: Lotus, QUB og Jaguar for å utvikle variabel kompresjonsforhold, 2-takts OMNIVORE Research Engine [1]
  3. ^ Lotus Engineering Omnivore Variable Compression Ratio Engine til debut i Genève [2]
  4. ^ Variable kompresjonsforholdsmotorer
  5. ^ "En titt på Infiniti VC-Turbo-motoren" . 21. november 2017.
  6. ^ "VC-Turbo Engine Technology | Infiniti USA" .
  7. ^ Motortrend.com , 25. februar 2009 [3] .
  8. ^ US patent 5025757 , Gregory J. Larsen, "Stempelmotor med gjengjeld med varierende kompresjonsforhold", utstedt 1991-06-25