Infiniti의 혁신적인 모터 시승 프레젠테이션 - VC-Turbo

인피니티와 르노-닛산의 선도적인 전문가들과의 대화 - Shinichi Kaga와 Alain Raposteau

Alain Raposto는 자신감이 있습니다. 엔진 개발을 담당하는 르노-닛산 동맹의 부사장은 그렇게 할 모든 이유가 있습니다. 우리가 이야기하는 홀 옆에는 닛산의 고급 자회사 인 인피니티의 스탠드가 있는데, 오늘은 가변 압축비를 가진 세계 최초의 생산 엔진 VC- 터보를 선보입니다. 인피니티의 엔진 부서장 인 그의 동료 키가 신이치 에게서도 같은 에너지가 흘러 나옵니다.

인피니티 디자이너가 만든 돌파구는 정말 거대합니다. 다양한 압축비를 가진 직렬 가솔린 엔진의 생성은 수많은 시도에도 불구하고 지금까지 누구에게도 주어지지 않은 진정한 기술 혁명입니다. 그런 것의 의미를 이해하려면 가솔린 엔진의 연소 과정을 설명하는 "자동차 엔진에서 일어나는 일"시리즈를 읽어 보는 것이 좋습니다. 그러나 여기서 우리는 열역학적 관점에서 압축 정도가 높을수록 엔진이 더 효율적이라는 것을 언급 할 것입니다. 간단히 말해서 공기 중의 연료와 산소 입자가 훨씬 더 가깝고 화학적으로 반응이 더 완벽하고 열이 외부로 방출되지 않고 입자 자체에 의해 소비됩니다.

높은 압축률은 가솔린 엔진에 비해 디젤 엔진의 큰 장점 중 하나입니다. 후자에 대한 제동은 일련의 문제의 기사에서 잘 설명 된 폭발 현상입니다. 더 높은 부하에서, 각각 더 넓은 개방형 스로틀 밸브 (예 : 추월을 위해 가속 할 때), 각 실린더로 들어가는 연료 공기 혼합물의 양이 더 큽니다. 이것은 더 높은 압력과 더 높은 평균 작동 온도를 의미합니다. 후자는 차례로 연소 화염 전면에서 연료-공기 혼합물 잔류 물을 더 강하게 압축하고 잔류 물에서 과산화물 및 수산화물을 더 집중적으로 형성하고 엔진에서 폭발성 연소를 시작합니다. 이는 일반적으로 매우 빠른 속도입니다. , 금속 고리와 잔류 혼합물에 의해 생성 된 에너지의 문자 그대로 산란.

고부하에서 이러한 경향을 줄이기 위해 (물론 폭발하는 경향은 외부 온도, 냉각수 및 오일 온도, 연료의 폭발 저항 등과 같은 다른 요인에 따라 달라집니다) 설계자는 압축 정도를 줄여야합니다. 그러나 이것으로 그들은 엔진 효율 측면에서 잃습니다. 위의 모든 것은 터보 차징이있는 상태에서 훨씬 더 유효합니다. 공기는 인터쿨러에 의해 냉각되었지만 여전히 실린더에서 사전 압축 된 상태로 들어갑니다. 이것은 각각 더 많은 연료와 더 높은 폭발 경향을 의미합니다. 다운 사이징 터보 차저 엔진이 대량 도입 된 후이 문제는 더욱 분명해졌습니다. 따라서 설계자는 엔진 설계에 의해 결정되는 "기하학적 압축 비율"과 사전 압축 계수를 고려할 때 "실제"라고 말합니다. 따라서 연소실의 내부 냉각 및 연소 과정의 평균 온도를 낮추는 데 중요한 역할을하는 직접 연료 분사 방식의 최신 터보 엔진에서도 폭발 경향을 낮추는 경우에도 압축비는 10,5 : 1을 거의 초과하지 않습니다.

그러나 작업 과정에서 기하학적 압축 정도가 변경되면 어떻게 될까요? 저 부하 및 부분 부하 모드에서 높고 이론적 최대 값에 도달하고 폭발을 방지하기 위해 실린더의 높은 터보 차징 압력과 고압 및 온도에서 감소합니다. 이것은 더 높은 압력과 더 높은 효율로 각각 더 낮은 연료 소비를 갖는 터보 차징으로 전력을 증가시킬 수있는 가능성을 허용 할 것이다.

여기서 20 년의 작업 끝에 인피니티 엔진은 이것이 가능하다는 것을 보여줍니다. Raposto에 따르면 팀이 그것을 만들기 위해 투입 한 작업은 엄청 났으며 탄탈륨 고통의 결과였습니다. 엔진 아키텍처 측면에서 다양한 변형이 테스트되었으며, 6 년 전에 도달하여 정확한 설정이 시작되었습니다. 이 시스템은 8 : 1에서 14 : 1까지의 범위에서 압축비를 동적으로 무단계로 조정할 수 있습니다.

구조 자체는 독창적입니다. 각 실린더의 커넥팅로드는 크랭크 샤프트의 커넥팅로드 목에 직접 움직임을 전달하지 않고 중간에 구멍이있는 특수 중간 링크의 한쪽 모서리로 이동합니다. 유닛은 커넥팅로드 넥 (개구부에 있음)에 배치되고 한쪽 끝에서 커넥팅로드의 힘을 받으면 유닛이 회전하지 않고 진동 운동을 수행하므로이를 넥으로 전달합니다. 문제가되는 유닛의 다른쪽에는 일종의 지원 역할을하는 레버 시스템이 있습니다. 레버 시스템은 축을 따라 장치를 회전시켜 다른쪽에있는 커넥팅로드의 부착 지점을 이동시킵니다. 중간 유닛의 진동 운동은 보존되지만 그 축은 회전하여 커넥팅로드의 다른 시작 및 끝 위치, 각각 피스톤 및 조건에 따라 압축 정도의 동적 변화를 결정합니다.

당신은 말할 것입니다-그러나 이것은 엔진을 무한히 복잡하게 만들고 시스템에 새로운 이동 메커니즘을 도입하며이 모든 것이 마찰과 불활성 질량을 증가시킵니다. 예, 언뜻보기에는 그렇습니다. 그러나 엔진 메커니즘 VC-Turbo에는 매우 흥미로운 현상이 있습니다. 공통 메커니즘에 의해 제어되는 각 커넥팅로드의 추가 유닛은 17 차 힘의 균형을 크게 유지하므로 XNUMX 리터 변위에도 불구하고 XNUMX 기통 엔진에는 밸런싱 샤프트가 필요하지 않습니다. 또한 커넥팅로드는 일반적인 넓은 회전 운동을 수행하지 않고 중간 유닛의 한쪽 끝에서 피스톤의 힘을 전달하기 때문에 실제로 더 작고 가벼워집니다 (해당 시스템을 통해 전달되는 힘의 전체 복잡한 역학에 따라 다름). ) 그리고-가장 중요한 것은-단지 XNUMXmm의 하부에 편차 코스가 있습니다. 커넥팅로드가 크랭크 샤프트 축을 누르고 손실이 가장 클 때 상사 점에서 피스톤을 시작하는 순간에 일반적으로 사용되는 기존 엔진에서는 가장 큰 마찰의 순간을 피할 수 있습니다.

따라서 Messrs.Raposto와 Kiga에 따르면 단점은 대부분 제거되었습니다. 따라서 엔진에서 일어나는 일을 실시간으로 측정 할 필요없이 벤치 및 도로 테스트 (수천 시간) 소프트웨어 프로그램을 기반으로 사전 설정된 압축 비율을 동적으로 변경하는 이점이 있습니다. 300 개 이상의 새로운 특허가 기계에 통합되었습니다. 후자의 아방가르드 적 특성에는 주로 콜드 스타트 ​​및 더 높은 부하에 사용되는 실린더의 직접 분사를위한 인젝터가있는 이중 연료 분사 시스템과 더 나은 연료 변위 조건을 제공하는 흡기 매니 폴드의 인젝터가 포함됩니다. 부분 부하에서 에너지 소비. 따라서 복잡한 주입 시스템은 두 가지 장점을 모두 제공합니다. 물론 위에서 설명한 메커니즘에는 크랭크 샤프트의 메인 채널을 보완하는 특수 압력 윤활 채널이 있기 때문에 엔진에는 더 복잡한 윤활 시스템도 필요합니다.

그 결과 사실상 272 마력의 390 기통 가솔린 엔진 엔진입니다. 27 Nm의 토크는이 출력에 가까운 이전 대기압 XNUMX 기통 엔진보다 XNUMX % 적은 연료를 소비합니다.

글 : Georgi Kolev, 파리의 자동 모터 및 스포츠 불가리아 특사