В настоящее время это совершенно разные моторы японских автопроизводителей.
1. Мотор VC-T Infiniti.
Имеет возможность работать на 3-х степенях сжатия-8, 11, 14
График возникновения областей детонации мотора VC-T.
Компания Ниссан заявила о "революционном" двигателе VC-T с изменяемой степенью сжатия от 8 до 14, достигается это более сложной конструкцией КШМ и позволяет по их оценкам экономить до 25% топлива, т.е. средний расход на Infiniti QX-50 ожидается 7л/100км. Вот и сравните даже обычный надёжный турбодизель в гибридном варианте с этим "чудом" инженерной мысли.
"Горе от ума" А.С.Грибоедов давно уже написал, давление наддува изменять куда как проще. Попробую объяснить-на моём двигателе( 1,6 ТНР 150 л.с., Ситроен С4) степень сжатия 10,5 и давление наддува 0,8 бар, т.е. в цилиндры попадает заряд воздуха больший в 1,8 раза чем при работе в атмосферном варианте. При изменении степени сжатия с 14 до 8 это соотношение составляет 1,75 раза, для того чтобы уменьшить заряд воздуха достаточно снизить давление наддува не изменяя рабочий объём цилиндра, не надо усложнять КШМ, коленвал это то место где всё должно быть сверхнадёжно. И ещё, при уменьшении степени сжатия до 8 уменьшается и рабочий ход поршня, т.е для получения одного и того же крутящего момента придётся таки сжечь больше топлива в сравнении с работой двигателя при степени сжатия 14, т.е. эффект достигается только за счёт того что часть времени двигатель работает на высокой степени сжатия.
Столько усилий для достижения промежуточных положительных результатов, весьма сомнительных, учитывая возросшую сложность при достаточно высокой удельной нагрузке.
Полагаю его пробег до изнеможения будет красивым, но не долгим.
2. В линейке атмосферных моторов Мазды для СХ-30 появился 2-х литровый мотор мощностью 180 л.с. и степенью сжатия 16,3 ! Пик крутящего момента( 224 Нм) на 3000 об., сместился на 1000 об. ниже в сравнении с 2-х литровым мотором 150 л.с. и степенью сжатия 13. Расход 95-го бензина-6.6/5.1/5.6 л/100 км.
2019 Mazda CX-30 2.0 Skyactiv-X (180 лс) | Технические характеристики, расход топлива.
Расход топлива в городе 5.2 л/100 км
Расход топлива на шоссе 4.3 л/100 км
Расход топлива Смешанный цикл 4.6 л/100 км
Выбросы CO2 105 г/км
Топливо Бензин
Время разгона 0 — 100 км/ч 8.5 сек
Максимальная скорость 204 км/ч
Экологический стандарт Euro 6d
Соотношение мощность/вес 7.6 кг/лс, 131.6 лс/тонна
Двигатель
Мощность 180 лс @ 6000 об./мин.
Мощность на литр рабочего объема 90.1 л.с./л
Крутящий момент 224 Нм @ 3000 об./мин.
Расположение двигателя переднее, продольное
Объем двигателя 1998 см
Количество цилиндров 4
Расположение цилиндров Рядный
Диаметр цилиндра 83.5
Ход поршня 91.2
Степень сжатия 16.3
Количество клапанов на цилиндр 4
Система питания Непосредственный впрыск
Тип наддува Безнаддувный двигатель
2-х литровый мотор 150 л.с. со степенью сжатия 13 для СХ-30 имеет крутящий момент 213 Нм на 4000 об., стоит обратить внимание на то что при степени сжатия 16,3 пик крутящего момента мотора сместился на 1000 об. ниже.
Этот мотор обладает достаточно сложным по форме поршнем и необычной системой зажигания-исключить возникновение детонации при такой степени сжатия задача не из лёгких.
SKYACTIV-X объединяет лучшее, что есть в дизельных и бензиновых двигателях без очевидных недостатков. Это происходит благодаря новой технологии под названием Spark Controlled Compression Ignition (SPCCI). Работая на обычном бензине, SPCCI работает, сжимая очень бедную топливно-воздушную смесь с более высокой степенью сжатия ( 15:1/16,3 : 1). Двигатель SKYACTIV-X использует искру для зажигания только небольшого плотного количества топливно-воздушной смеси в цилиндре.
Это повышает температуру и давление, так что оставшаяся топливно-воздушная смесь воспламеняется под давлением (как в дизельном двигателе), сгорая быстрее и полнее, чем в обычных двигателях.
Для оптимальной работы SPCCI в цилиндр двигателя встроен пьезоэлектрический датчик давления.
Инженеры Мазда установили в системе впуска подключаемый через муфту винтовой роторный компрессор, работающий в диапазоне от 1000 до 6800 об/мин. Вместе с муфтой, перепускным клапаном, интеркулером и датчиками он образует Вспомогательную Систему Впуска [AIR ASSIST SYSTEM (AAS)], работа которой подробно раскрыта в этом материале.
Результат? На 10–30 процентов больше крутящего момента, чем у нынешнего бензинового двигателя SKYACTIV-G, с большей топливной экономичностью, чем у нынешнего SKYACTIV-D, и на десять процентов больше мощности. Инженеры проанализировали каждую деталь, от формы поршня до завихрения топливно-воздушной смеси во впускном коллекторе. Специально спрофилированная форма выемки в поршне позволила локализовать зарождение пламени и реализовать преимущества технологии SPCCI. Про уникальные конструктивные особенности поршневой группы в этой публикации.
РУССКИЙ БЕНЗИНОВЫЙ МОТОР С ВЫСОКОЙ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ССж
Всё становится намного проще, лаконичней, надёжней. Без всяких дополнительных инженерных глупостей.
ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ И РЕАЛЬНАЯ СТЕПЕНИ СЖАТИЯ.
Геометрическая степень сжатия( степень расширения газов на такте РХ) у такого мотора составляет 17-18. Это позволяет более эффективно использовать энергию сгоревшего топлива. Реальная степень сжатия обычно определяется углами открытия-закрытия впускных клапанов и количеством попавшего в цилиндр воздуха. Реальная степень сжатия у этого мотора находится в пределах 9-12 и несколько зависит от частоты вращения коленвала (распредвалов).
Реальная ССж в этом моторе регулируется выпускными клапанами, впускные клапана работают как и обычно.В начале такта сжатия выпускные клапана(клапан) находятся в приоткрытом положении и выпускают часть воздуха при начале движения поршня вверх.
Для этого на распредвале достаточно дополнительно выточить два более пологих кулачка, справа, слева от основного по длине распредвала(для симметричности давления на коромысло). Они дополнительно приоткрывают выпускные клапана(клапан) на непродолжительное время в начале такта сжатия.
Сразу же исчезают всякие проблемы с воспламенением ТВС-применяется обычное искровое зажигание. Наддув может не применяться, наполнение цилиндра воздухом максимально полное-избыток воздуха в начале такта сжатия выпускается из цилиндра.
С учётом того что в нашей стране очень большая разница летних и зимних температур воздуха можно применить винтовой роторный компрессор с приводом от бортовой эл.сети. Сеть на 48 В, силовую установку сделать гибридной.
Компрессор с небольшим давлением наддува (до 0,3 бар) и возможностью регулирования давления наддува с шагом 0,05 бар. Перед компрессором устанавливаются два циклона-грубой и тонкой очистки с эффективностью не менее 95%. После компрессора воздушный фильтр нулевого сопротивления.
В зависимости от температуры воздуха(после фильтра нулевого сопротивления) и при изменении атмосферного давления (например при движении в горах) изменяется и давление наддува. Т.е. наддув нужен только для того чтобы производилась максимально полная очистка воздуха и поддерживался постоянный заряд воздуха поступающего в цилиндры. Давление наддува 0,3 бар позволяет компенсировать снижение атмосферного давления при движении на высоте 3000 м над уровнем моря( без учёта того что на высоте снижается температура воздуха).
Вместо стартера и эл.генератора применяется один эл.двигатель-генератор.
Более простым и надёжным является решение когда коленвал выходит несколько за пределы корпуса двигателя и на него одевается съёмный ротор эл.двигателя-генератора. При этом отсутствуют муфты, вал может иметь шестигранную( звездообразную) форму для удобства посадки на него ротора. Ротор эл.двигателя-генератора должен иметь больший диаметр для увеличения момента инерции и крутящего момента при работе в режиме стартера. Увеличенный момент инерции позволит использовать эл.двигатель-генератор и в качестве маховика. Мощность эл.Д-Г рассчитывается под конкретную машину, мотор, используемое электрооборудование.
4 последовательно соединённых АКБ 6СТ-90 (вес около 100 кг, ёмкость примерно 4,5 кВт*ч) располагаются в теплоизолированном отсеке в багажнике авто.
Зимой поддерживается температура АКБ в диапазоне +5...+15 гр.С. Мощность эл.нагревателей около 40 Вт, за 10 часов на подогрев АКБ израсходуется около 0,2 кВт*ч. от ёмкости АКБ.
СМЕСЕОБРАЗОВАНИЕ
У такого мотора можно изменить и принципы формирования топливно-воздушной смеси (ТВС).
Определяется масса воздуха подающегося в цилиндры, далее в них подаётся топливо в соотношении 1 : 14,7.
На режиме прогрев, пока мотор не вышел на свою рабочую температуру он работает на обеднённой ТВС 1 : 15,5-16. Такая ТВС имеет большую температуру горения и двигатель на ней работает выдавая меньшую мощность, с меньшей нагрузкой.
Датчики кислорода при таком смесеобразовании могут не применяться, обогащённая смесь никогда не формируется. Горение ТВС будет зависеть исключительно от качества топлива.
ЦИЛИНДР, ПОРШЕНЬ, КЛАПАНА
При использовании щелевого впуска, когда впускной клапан вынесен за пределы вертикальной проекции цилиндра и для выпуска используется один выпускной клапан большего диаметра, вогнутая форма поршня и выгнутая ГБЦ, выпускного клапана даёт некоторые преимущества.
Далее эскиз:
1.Поршень
2. Одно, более широкое, компрессионное кольцо, с замком распределённым по окружности (нижняя кромка компрессионного кольца может быть с выточкой под углом примерно 45 градусов, по всей длине окружности, для выполнения функции маслосъёмного)
3.Выпускной клапан
На такте РХ давление газов на поршень происходит по нормале к его поверхности и стенки поршня дополнительно прижимают компрессионное кольцо по направлению к стенкам цилиндра.
Замок компрессионного кольца распределённый по длине окружности более устойчив к прорыву газов через него.
Правда для этого придётся несколько изменить ( в лучшую сторону) конструктив клапанов и распредвалов.
Далее эскиз:
13.Клапанная пружина.
14.Верхняя часть стержня клапана с выточками под силовое крепление сухарей.
15.Сухари с верхней площадкой и с выточкой в площадке под демпфирующий ролик.
16.Усиленная шайба клапанной пружины и сухарей.
17. Демпфирующий вращающийся ролик (может быть трубчатым, для большей упругости).
18. Коромысло с выточкой под демпфирующий ролик.
Износ в сопряжении коромысла и клапана минимален за счёт того что вся нагрузка передаётся через промежуточный вращающийся ролик с большой площадью поверхности.
Поршневое кольцо(кольца) прижимаются к стенкам цилиндра в зависимости от давления газов внутри цилиндра, т.е. максимально только на такте РХ. Таким образом сокращаются потери на трение и износ стенок цилиндра, поршневого кольца(колец).
Так что японские анжинеры нам не указ, слишком много лишних "заумностей" в их моторах.
P.S. Некоторая часть аудитории не понимает для чего это. Всё как бы очень просто-расход топлива, крутящий момент, частота вращения коленвала у таких бензиновых моторов ожидаются на уровне современных турбодизелей.
Ещё более простыми, надёжными, экономичными должны стать БЕНЗИН-ДИЗЕЛЬНЫЕ МОТОРЫ.
Ссылка на статью о них: https://dzen.ru/a/ZqU7XGaPSxrMWodC
