Presentación de prueba de manejo del revolucionario motor de Infiniti - VC-Turbo
Una conversación con los principales especialistas de Infiniti y Renault-Nissan: Shinichi Kaga y Alain Raposteau
Alain Raposto parece confiado. El vicepresidente de la alianza Renault-Nissan, responsable del desarrollo de motores, tiene todos los motivos para hacerlo. Contiguo al pabellón donde estamos hablando se encuentra el stand de Infiniti, la filial de lujo de Nissan, que hoy presenta el primer motor de producción VC-Turbo del mundo con relación de compresión variable. La misma energía fluye de su colega Shinichi Kiga, jefe del departamento de motores de Infiniti.
El avance realizado por los diseñadores de Infiniti es realmente enorme. La creación de un motor de gasolina de serie con relación de compresión variable es verdaderamente una revolución tecnológica, que, a pesar de numerosos intentos, no se ha dado a nadie hasta ahora. Para comprender el significado de tal cosa, es bueno leer nuestra serie "Qué sucede en el motor del automóvil", que describe los procesos de combustión en el motor de gasolina. Aquí mencionaremos, sin embargo, que desde un punto de vista termodinámico, cuanto mayor es el grado de compresión, más eficiente es el motor; en pocas palabras, las partículas de combustible y oxígeno del aire están mucho más cerca y la sustancia química Las reacciones son más completas, además, el calor no se disipa al exterior, sino que es consumido por las propias partículas.
El alto grado de compresión es una de las grandes ventajas del motor diesel sobre el de gasolina. El freno de este último es el fenómeno de la detonación, bien descrito en la serie de artículos en cuestión. Con cargas más altas, respectivamente una válvula de mariposa más ancha (como cuando se acelera para adelantar), la cantidad de mezcla de aire y combustible que ingresa a cada cilindro es mayor. Esto significa una presión más alta y una temperatura media de funcionamiento más alta. Esto último, a su vez, provoca una mayor compresión de los residuos de la mezcla de combustible y aire del frente de la llama de combustión, una formación más intensa de peróxidos e hidroxérxos en la parte residual y el inicio de una combustión explosiva en el motor, que normalmente se encuentra a una velocidad extremadamente alta. , un anillo metálico y una dispersión literal de la energía generada por la mezcla residual.
Para reducir esta tendencia a cargas elevadas (por supuesto, la tendencia a la detonación depende de otros factores como la temperatura externa, la temperatura del refrigerante y del aceite, la resistencia a la detonación de los combustibles, etc.) los diseñadores se ven obligados a reducir el grado de compresión. Con esto, sin embargo, pierden en términos de eficiencia del motor. Todo lo anterior es aún más válido en presencia de turbocompresor, ya que el aire, aunque enfriado por el intercooler, todavía entra precomprimido en los cilindros. Esto también significa más combustible y una mayor tendencia a detonar. Después de la introducción masiva de motores turbocargados de reducción, este problema se hizo aún más evidente. Por tanto, los diseñadores hablan de "relación de compresión geométrica", la determinada por el diseño del motor y "real" cuando se tiene en cuenta el factor de precompresión. Por lo tanto, incluso en los motores turbo modernos con inyección directa de combustible, que desempeña un papel importante en el enfriamiento interno de la cámara de combustión y en la disminución de la temperatura promedio del proceso de combustión, respectivamente, la tendencia a la detonación, la relación de compresión rara vez excede 10,5: 1.
Pero, ¿qué pasaría si el grado geométrico de compresión pudiera cambiar en el curso del trabajo? Ser alto en modos de carga baja y parcial, alcanzando el máximo teórico y ser reducido a alta presión de turbocompresor y alta presión y temperatura en los cilindros para evitar detonaciones. Esto permitiría tanto la posibilidad de aumentar la potencia con turbocompresor con mayor presión como de mayor eficiencia, respectivamente menor consumo de combustible.
Aquí, después de 20 años de trabajo, el motor Infiniti demuestra que esto es posible. Según Raposto, el trabajo que hicieron los equipos para crearlo fue enorme y el resultado del tormento del tantalio. Se han probado varias variantes en cuanto a arquitectura del motor, hasta que hace 6 años se alcanzó esta y comenzaron los ajustes precisos. El sistema permite un ajuste dinámico y continuo de la relación de compresión en el rango de 8: 1 a 14: 1.
La construcción en sí es ingeniosa: la biela de cada cilindro no transmite su movimiento directamente a los cuellos de las bielas del cigüeñal, sino a una esquina de un enlace intermedio especial con un orificio en el medio. La unidad se coloca en el cuello de la biela (está en su abertura) y al recibir la fuerza de la biela en un extremo la transmite al cuello ya que la unidad no gira, sino que realiza un movimiento oscilante. En el otro lado de la unidad en cuestión hay un sistema de palancas que sirve como una especie de soporte. El sistema de palanca hace girar la unidad a lo largo de su eje, desplazando así el punto de unión de la biela en el otro lado. El movimiento oscilante de la unidad intermedia se conserva, pero su eje gira y determina así diferentes posiciones de inicio y final de la biela, respectivamente el pistón y un cambio dinámico en el grado de compresión según las condiciones.
Dirás, pero esto complica infinitamente el motor, introduce nuevos mecanismos de movimiento en el sistema y todo esto conduce a una mayor fricción y masas inertes. Sí, a primera vista es así, pero con el mecanismo del motor VC-Turbo hay algunos fenómenos muy interesantes. Las unidades adicionales de cada biela, controladas por un mecanismo común, equilibran en gran medida las fuerzas de segundo orden, de modo que a pesar de su cilindrada de dos litros, el motor de cuatro cilindros no necesita ejes de equilibrado. Además, dado que la biela no realiza el típico movimiento amplio de rotación, sino que transmite la fuerza del pistón en un extremo de la unidad intermedia, es prácticamente más pequeña y ligera (esto depende de toda la compleja dinámica de fuerzas transmitidas a través del sistema en cuestión). ) y, lo más importante, tiene una carrera de deflexión en su parte inferior de solo 17 mm. El momento de mayor fricción se evita en los motores convencionales, típico para el momento de arranque del pistón desde el punto muerto superior, cuando la biela presiona sobre el eje del cigüeñal y las pérdidas son mayores.
Por tanto, según los Sres. Raposto y Kiga, las deficiencias se eliminan en gran medida. De ahí los beneficios de cambiar dinámicamente la relación de compresión, que se basa en programas de software preestablecidos basados en pruebas de banco y en carretera (miles de horas) sin la necesidad de medir en tiempo real lo que está sucediendo en el motor. Más de 300 nuevas patentes están integradas en la máquina. La naturaleza vanguardista de este último también incluye un sistema de inyección de combustible dual con un inyector de inyección directa en un cilindro utilizado principalmente para arranques en frío y cargas más altas y un inyector en los colectores de admisión que proporciona mejores condiciones de desplazamiento de combustible y un menor consumo de energía a carga parcial. Por tanto, el complejo sistema de inyección ofrece lo mejor de ambos mundos. Por supuesto, el motor también requiere un sistema de lubricación más complejo, ya que los mecanismos descritos anteriormente tienen canales de lubricación a presión especiales, que complementan los canales principales en el cigüeñal.
El resultado de esto en la práctica es que el motor de gasolina de cuatro cilindros con 272 CV. y 390 Nm de torque consumirán un 27% menos de combustible que el anterior motor atmosférico de seis cilindros con una potencia cercana a esta.
Texto: Georgi Kolev, enviado especial de auto motor und sport Bulgaria en París
