インフィニティの革新的なエンジン - VC-Turbo の試乗プレゼンテーション

インフィニティとルノー・日産の一流スペシャリスト、加賀真一氏とアラン・ラポトー氏との対談

アラン・ラポストは自信を持っています。エンジン開発を担当するルノー・日産アライアンスの副社長は、そうするあらゆる理由を持っています。私たちが話しているホールに隣接して、日産の高級子会社であるインフィニティのスタンドがあり、今日は可変圧縮比を備えた世界初の生産エンジンVC-Turboを提供しています。同じエネルギーが、インフィニティのエンジン部門の責任者である彼の同僚である木賀真一からも流れます。

インフィニティのデザイナーによって作られた画期的なことは本当に巨大です。可変圧縮比のシリアルガソリンエンジンの作成は、技術革新であり、多くの試みにもかかわらず、これまで誰にも与えられていません。このようなことの意味を理解するには、ガソリンエンジンでの燃焼プロセスを説明する「自動車のエンジンで何が起こるか」というシリーズを読むとよいでしょう。ただし、ここでは、熱力学的観点から、圧縮度が高いほどエンジンの効率が上がることを簡単に説明します。つまり、燃料の粒子と空気中の酸素は非常に近く、化学物質は反応はより完全であり、さらに熱は外部に放散されませんが、粒子自体によって消費されます。

高度の圧縮は、ガソリンエンジンよりもディーゼルエンジンの大きな利点のXNUMXつです。後者のブレーキは、問題の一連の記事でよく説明されている爆発現象です。負荷が高くなると、スロットルバルブが広くなり（加速して追い越しする場合など）、各シリンダーに入る混合気の量が多くなります。これは、より高い圧力とより高い平均動作温度を意味します。後者は、次に、燃焼火炎前部からの燃料と空気の混合残留物のより強力な圧縮、残留部分での過酸化物と水酸化物のより強力な形成、およびエンジンの爆発的燃焼の開始を引き起こします。、金属リングと残留混合物によって生成されたエネルギーの文字通りの散乱。

高負荷でのこの傾向を減らすために（もちろん、爆発の傾向は、外部温度、クーラントと油の温度、燃料の爆発抵抗などの他の要因に依存します）、設計者は圧縮の度合いを減らす必要があります。ただし、これによりエンジン効率が低下します。上記のすべては、ターボチャージャーが存在する場合にさらに有効です。これは、空気がインタークーラーで冷却されても、シリンダー内で事前に圧縮された状態で流入するためです。これはまた、より多くの燃料と爆発する傾向が高いことを意味します。ターボチャージャー付きダウンサイジングエンジンの大量導入後、この問題はさらに明白になりました。したがって、設計者は、エンジンの設計によって決定される「幾何学的な圧縮の程度」と、事前圧縮の係数を考慮した場合の「実際の」圧縮について話します。したがって、燃焼室の内部冷却と燃焼プロセスの平均温度の低下、それぞれ爆発の傾向に重要な役割を果たす直接燃料噴射を備えた最新のターボエンジンでも、圧縮比はめったに10,5：1を超えません。

しかし、作業中に幾何学的圧縮度が変化した場合はどうなるでしょうか。低および部分負荷モードで高くなり、理論上の最大値に達し、爆発を回避するために、シリンダー内の高いターボチャージング圧力と高い圧力と温度で減少する。これは、より高い圧力とより高い効率でターボチャージャーを使って出力を増加させる可能性と、それぞれより低い燃料消費を可能にします。

ここでは、20年の作業を経て、インフィニティエンジンはこれが可能であることを示しています。ラポストによれば、それを作成するためにチームが行った作業は莫大であり、タンタルによる苦痛の結果でした。エンジンアーキテクチャの観点からさまざまなバリアントがテストされていますが、6年前まではこれに達し、正確な調整が始まりました。このシステムでは、圧縮比を8：1から14：1の範囲で動的に無段階に調整できます。

構造自体は独創的です。各シリンダーのコネクティングロッドは、その動きを直接クランクシャフトのコネクティングロッドネックに伝達せず、中央に穴のある特別な中間リンクのXNUMXつのコーナーに伝達します。ユニットはコネクティングロッドのネック（開口部にあります）に配置され、ユニットが回転しないため、一端でコネクティングロッドの力を受けてネックに伝達されますが、振動運動を行います。問題のユニットの反対側には、一種のサポートとして機能するレバーシステムがあります。レバーシステムはユニットをその軸に沿って回転させ、それにより反対側のコネクティングロッドの取り付け点をずらします。中間ユニットの振動運動は維持されますが、その軸が回転するため、コンロッド、ピストン、および条件に応じた圧縮度の動的な変化の異なる開始位置と終了位置が決まります。

あなたは言うでしょう-しかし、これはエンジンを際限なく複雑にし、システムに新しい移動メカニズムを導入します。これはすべて、摩擦と不活性質量の増加につながります。はい、一見するとそうですが、エンジンメカニズムVC-Turboにはいくつかの非常に興味深い現象があります。共通のメカニズムによって制御される各コネクティングロッドの追加ユニットは、17次の力の大部分をバランスさせるため、XNUMXリットルの排気量にもかかわらず、XNUMX気筒エンジンはバランスシャフトを必要としません。さらに、コネクティングロッドは通常の広い回転運動を行わず、中間ユニットの一端でピストンの力を伝達するため、実際には小さくて軽い（これは問題のシステムを介して伝達される力の複雑なダイナミクス全体に依存します））そして-最も重要なこととして-たわみストロークが下部でわずかXNUMX mmです。従来のエンジンでは、コネクティングロッドがクランクシャフトの軸を押して損失が最大になる、ピストンを上死点から始動する瞬間に典型的な最大の摩擦の瞬間が回避されます。

したがって、Raposto氏とKiga氏によれば、欠点はほとんど解消されています。したがって、エンジンで何が起こっているかをリアルタイムで測定する必要なしに、ベンチおよびロードテスト（数千時間）ソフトウェアプログラムに基づく事前設定に基づいて、圧縮率を動的に変更することの利点。 300以上の新しい特許がマシンに統合されています。後者の前衛的な性質には、主にコールドスタートと高負荷に使用されるシリンダーに直接噴射インジェクターを備えたデュアル燃料噴射システムと、より良い燃料排気量条件とより小さな燃料供給を提供する吸気マニホールドのインジェクターが含まれます部分負荷でのエネルギー消費。したがって、複雑な射出システムは、両方の長所を備えています。もちろん、上記のメカニズムには、クランクシャフトのメインチャネルを補完する特別な圧力潤滑チャネルがあるため、エンジンにはより複雑な潤滑システムも必要です。

これが実際に行われた結果は、272 hpの390気筒ガソリンエンジンエンジンです。また、27 Nmのトルクは、この出力に近い以前の大気圧XNUMX気筒エンジンよりもXNUMX％少ない燃料を消費します。

テキスト：Georgi Kolev、パリの自動車モーターとスポーツブルガリアの特使