Giriş: Sabit-Compromise Paradigm

İç yanma motoru, bir yüzyılda kişisel ulaşımın arka kemiğiydi, ancak temel termodinamik ilkeleri gelişmeye devam ediyor. Otto döngüsü, en gerçek dünyadaki sürüş koşulları altında feda eden dayanıklı bir tasarıma sahip oldu.

Otto Döngüsünün Termodinamik Temelleri

Herhangi bir verimlilik teşvik etmeyi değerlendirmeden önce, baskı sırasında, alt merkezden en üst ölü merkeze doğru hareket eden döngüyü tekrarlamak faydalıdır.In ideal Otto döngüsü modelleri dört yüz yüze kıvılcımı iki izotropik süreçler ve iki sabit devre dışı bırakma işlemi ile birlikte, yüksek devre dışı basınç adımlarından işe yarayan bir genişleme ile gerçekleşir.

Bu idealize döngünün termal verimliliği, ⁇ , bilinen ifadenin iyi ifadesi tarafından verilir: 1 – (1 / r[D:0) ⁇ -1), 8:1'den 12:1'e kadar kompresyon oranı ve ⁇ , çalışma sıvısının belirli ısılarının oranıdır. Bu formül, on yıl boyunca bilinen motor tasarımcıların ne kadar açık ki: kompresyon oranı artar.

Knock: Kombinasyonda Pratik Tavan

Daha yüksek kompresyon oranları çok avantajlıysa, endüstri neden sadece r = 15:1 veya daha uzun yıllar önce yok olmadı? motor nakavtında, ayrıca yakıt-hava karışımını sıkıştırır, en son gaz sıcaklık ve baskı artışı. Bazı koşullarda, yan yananmış ısınmış ısınmış ısınmış parçalar, yan yana keskin baskılar yaratıyor.

Grafik duyarlılığı, sıkıştırma oranı, yakıt octane derecelendirmesi, kıvılcım zamanlaması ve silindir şarj sıcaklığı ile güçlü bir şekilde etkilenmektedir.Performans motorunda, silindir basıncının düşük maliyetli bir şekilde tükendiği tüm gerçekçi çalışma koşullarından kaçınılması gereken bir oran seçmek gerekir.Sıcak bir günde düşük yakıt ekonomisi ile verimlilik oranı da neredeyse her zaman daha düşük maliyetlidir.

Değişken Kompucu Orantılı Mekanik Mimariler

Değişken sıkıştırma oranı tek bir icat değildir, ancak kontrol hacmini değiştirir veya silindir hacmini değiştirirken, motor çalıştırılırken, fiziksel hedef basit: üst ölü merkezde ve silindir başı arasındaki mesafeye değişir veya kesinti hacmini değiştirir.

  • [FONT:0)Multi-link crank mekanizması[Dönetici:0] - Nissan'ın VC-Turbo motorunda kullanılan bu sistem, yüksek performanslı bir motora kadar yüksek çözünürlükte (eskiden 14: 1) yüksek çözünürlükte düşük bir oran için yüksek çözünürlükte (eskiden 8:1) ayarlandığında, bu tasarımda kontrol milini geri döndürerek, bu tasarımda 30 kilo ile yüksek bir sıkıştırma oranına kadar yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte sabitlenebilir.
  • [FONT:0]Moving silindir kafa meclisi[[Dönetici: 1) Saab, bloka göre tüm silindir başının tamamını salladı, tespit hacmini değiştirdi. kavramsal olarak basitken, yaklaşım, zaman içinde seri üretim pratik yapan zorlukları ve ek kütleyi tanıttı.
  • [[Düzücük:0)Variable uzunlukta bağlantı çubuğu[Dönetici: 1 ) - BorgWarner ve Toyota dahil olmak üzere birkaç tedarikçi, hidrolik veya mekanik kilit sistemleri ile bağlantı kurmalı ve çubuk uzunluğu değiştirmeli sistemler geliştirdi.
  • [FONT:0]Split-chamber veya ikincil piston[DÜT:1) – MCE-5 Development, hareket eden bir krirank dişlinin, sıkıştırma oranını etkili bir şekilde değiştirirken, başka bir konsept, kontrol hacmine göre küçük bir yardımcı piston kullanır.
  • [FONT=0)Ecsantrik piston bileği pin[DÜT:1) - Bazı araştırma motorları, piston taç ve bağlantı çubuğu arasındaki etkili mesafeyi değiştirmek için dönen piston bileği pin'da bir eksantrik bir boğa kullandı.Bu yöntem mekanik olarak basit ama ayarlama aralığında sınırlı.

Her yöntem kendi karmaşıklık, ağırlık ve kontrol yanıtı ile gelir, ancak altta termodinamik hedef aynıdır: anlık işletim koşullarının olmadan tolere katılabileceğinin en yüksek sıkıştırma oranını sunar.

VCR Otto Çevrim Verimliliğini Nasıl Geliştirir: A detailed Look

BölümLoad Operasyon ve Kullanım Kayıpları

Bir yolcu aracın işletim hayatının büyük çoğunluğunu oluşturur. Geleneksel sabit bir makinede, satın alma hava verimliliğinin arttırılması gerekiyor, çünkü piston genişleme oranını artırır ve aynı miktarda yakıtın geri kazanılması için daha fazla çalışma sağlar.

Eleştirme ve Gelişmiş Combustion Modes

VCR ayrıca, aşırı yanmalı motorların tespit edilmesi için yeni kalibrasyon stratejileri açar. Daha sonra, yüksek çözünürlükte motor güvenliğini koruyan ortak bir tekniktir.Bu sinerji ortamı, VCR ve kıvılcım yönetimi arasındaki yüksek çözünürlükte 5 ila 8 arasında hızla azalır.

Transient Response ve Synergy'yi Downsing

Modern motor aşağı yukarı doğru - turboküre ile yer değiştirme - pompalanan ve sürtünme kayıpları azaltarak verimlilik sağlar, ancak bu fedakarlıklar düşük hızlı toklama ve geçici yanıt ile mücadele eder.Aly olarak küçük motor riskleri aniden azalır, çünkü yüksek silindir basıncı azalır. geleneksel çözüm geometrik baskı oranını azaltır, ancak bu fedakarlıklar sürekli olarak azalır.

Gerçek Dünya Etkisi: Yakıt Tüketimi ve Emisyonlar

VCR tarafından sağlanan verimlilik kazanımları doğrudan daha düşük yakıt tüketimine dönüşür ve karbon dioksit emisyonlarını azaltır. ABD Çevre Koruma Ajansı'nın 5 döngüsü yakıt ekonomisi testleri, VC-Turboinates'te, orta büyüklükteki bir sedanda 29 mpg'in avantajı ile birlikte elde edilir - geleneksel bir otomatik iletim kullanarak ve elektrikli motor yardımı olmadan önce hibrit sistemlere karşılaştırılabilir.

Bir filoda bakıldığında, yakıt tüketiminde yüzde 5 azalma bile muazzam miktarda miktarda metrik ton verir. A 2019 analizi ABD Enerji Bakanlığı, VCR'nin yaygın olarak kabul edilmesinin, her yıl yüzlerce milyon galonluk emisyon kontrolüne göre daha az maliyetli olan emisyon kontrolünü azaltabileceğini tahmin etti.

Endüstri örnekleri ve İşsizlik

En belirgin üretim örneği, Nissan'ın VC-Turbo motor ailesi, 2018'de tanıtıldı ve SAE 2018 Dünya Kongresi'nde sunulan ilk incelemeler ve teknik kağıtlar arasında, benzer çıktının konvansiyonel motoruna kıyasla 30 kg'lık bir kitlenin, 8:1 ve 14:1 arasında sıkıştırma oranını fark etmesiyle karşı karşıya kaldı.

Diğer üreticiler VCR'yi araştırma ortaklıkları ve ileri mühendislik bölümleri aracılığıyla takip ettiler. Toyota, hidrolik değişken uzunlukta bir bağlantı çubuğunu tarif ederek, daha basit ve hafif bir davranışlama yöntemi hedeflemekte olan bir dizi patent açtı. BorgWarner ve diğer tier-one tedarikçiler, dizel motorlar için değişken-kompresyon modüllerini geliştirdiler, ki bu da yüksek çözünürlükte 100 $ 'lık bir artış gösterdi.

Overcoming Design Complexity and Cost

Açık termodinamik özelliklerine rağmen, VCR, göz ardı edilemez olan mekanik ve kontrol karmaşıklığı ekliyor.Ek eklemler, yataklar ve eylemciler yüksek çözünürlükli üretim gerektirir ve kalibrasyon çabası, yüksek çözünürlükte artış gösterir (NVH) çünkü motor artık ticari olarak güvenilmez hale getirilen sorunlarla ilgilidir.

Modern üretim motorları, gelişmiş simülasyon, malzeme bilimi ve entegre elektronik kontroller yoluyla bu konuların çoğunu hafifletti. VCR motoru için kontrol sistemi genellikle, doğrudan enjeksiyon, değişkenlik, satın alma basıncı, soğutmalı sıcaklık ve sürücü talep yüksek bir frekansta, o zaman, sıkıştırma oranını 10. sırada ölçülen bir yanıt süresi ile çalışır.Bu entegrasyon seviyesi, karmaşık olarak, şimdi tüm motor koşulları sayesinde, doğrudan enjeksiyon sonrası tüm motor koşullarından elde edilen aynı maliyetle, değişkenlik trendleri kullanarak ölçeklenebilir.

Üretim maliyeti bir engel olmaya devam ediyor. Endüstri tahminleri, VCR mekanizmasının araştırma bütçeleri için yaklaşık 200 $ 'lık bir şekilde fiyatlama ünitesi ile karşılaştırıldığında, Automakers, yakıt tasarruflarına karşı maliyetin, tipik bir mülkiyet süresine karşı maliyetle ağırlık vermesi gerektiğini gösteriyor. Yakıt ekonomisi standartları ve elektrikli elektrifikasyon, araştırma bütçesi için en yüksek maliyetli araçlarda en yüksek% 10'u talep etmeden en yüksek turbo VCR'nin değerinin en yüksek maliyetli olduğu tahmin ediliyor.

Future Trajectories ve Synergies ile Elektriklilaştırma

Önümüzdeki sefere VCR sadece yalnız bir hareket değildir; diğer verimlilik teknolojileri ile verimli bir şekilde çalışır. Hafif bir şekilde yapılandırmada, elektrik motoru, şarj sırasındaki motorun çalıştığı ve motorun en yüksek verimsiz VCR'de daha fazla zaman geçirme oranına izin verebilir.Bir fişin hibrit, VCR, yakıt tüketimini azaltan 30'u aşan, ancak şarj edilen sabit hız yük bölgesine odaklanarak, şarj edilen motordaki araştırmacıların, şarj edilebilir bir VCR'ye kıyasla doğal olarak kullanılan yüksek çözünürlükte kullandığı en dar hız yük rotalarını ölçebilir.

Değişken sıkıştırma oranı aynı zamanda sentetik yakıtlara ve hidrojene adapte olma vaadinde bulunuyor. Çünkü yakıt reaktivite ve nakavt direnci değişir, ayarlanabilir bir sıkıştırma oranı, motora yeniden giriş yapmadan farklı yakıt yığınlarını kabul etmeye eğilimlidir. Bu yakıt esnek özelliği, düşük karbonlu sıvı yakıtlar ile birlikte gelir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Otto döngüsü, motorun otoyol hızları ile ısıtılması arasındaki sabit uzlaşma ile kısıtlanmış durumda, hızlandırıcı bir araçla karşı karşıya kaldığında, operasyonel bir tasarım parametresi yerine dinamik bir girdiye ulaşır. Değişken sıkıştırma oranı teknolojisi, Nissan'ın VC-Tur'un motorunu yeniden tanımlamış olduğu ve daha sonra güçlü topaklama zorluklarını ortaya çıkarırken, VCR, en karmaşık maliyetli bir şekilde operasyonel hıza sahip olacak şekilde, ancak motorların en karmaşık hale getirilmesi için en karmaşık hale getirilmesi için önemli bir hıza sahiptir.