سیستم نسبت تراکم متغیر VC-T – توضیح کامل

توضیحات اولیه برای درک بهتر نسبت تراکم:

در توضیح سیستم نسبت تراکم متغیر VC-T ، اصل پایه کارکرد موتور های احتراق داخلی تبدیل انرژی شیمیایی حاصل ار یک احتراق کنترل شده از ترکیب هوا و سوخت توسط جرقه به انرژی جنبشی (مکانیکی) است. هر خودرویی تعداد معینی پیستون و سیلندر دارد , این احتراق کنترل شده باعث حرکت رفت برگشتی پیستون به بالا و پایین و چرخش میل لنگ میشود که در نهایت توسط گیربکس و پلوس ها چرخ ها را به حرکت در می اورد

نسبت تراکم یعنی نسبت حجم سیلندر به حجم محفظه احتراق (هنگامی که پیستون در پایین ترین حالت ممکن (نقطه مرگ پایین باشد)) به حجم محفظه احتراق(هنگامی که پیستون در بالاترین نقطه ممکن(نقطه مرگ بالا)) باشد. به عنوان مثال اگر فرض کنیم حجم سیلندر  یک موتور ۹۰۰ سی سی و حجم محفظه احتراق آن ۱۰۰ سی سی باشد, وقتی پیستون به نقطه مرگ بالا می رسد حجم باقی مانده به ۱۰۰ سی سی کاهش می یابد در این حالت نسبت تراکم موتور  از تقسیم هزار بر صد بدست می آید, بنابراین نسبت تراکم این موتور ده به یک است یا به عبارت دیگر اگر کل ۱۰۰۰ سی سی حجم را به ده قسمت مساوی تقسیم کنیم حجم کل محفظه احتراق یک قسمت از ده قسمت است.

مهندسان خودرو می توانند با طراحی موتور هایی با نسبت تراکم بالا راندمان را افزایش و مصرف سوخت را کاهش دهند. هرچقد هوا بیشتر متراکم شود انفجار قوی تری از مخلوط سوخت هوا  ایجاد می شود و درصد بیشتری از سوخت تبدیل به انرژی جنبشی می شود.

نسبت تراکم ده به یک:

برای درک بهتر این موضوع از دید یک انفجار به آن نگاه کنید. اگر در یک محفظه بزرگ و وسیع در نزدیکی شما انفجاری رخ دهد نیروی انفجار پراکنده می شود و شاید آسیبی به شما نرسد ولی اگر داخل اتاق در فضای بسته و محدود باشید نیروی حاصل از انفجار بسیار قویتر و تخریب آن بیشتر است. همین موضوع در مورد نسبت تراکم نیز صدق میکند. با محدود کردن انفجار به یک فضای محدود تر و کوچکتر می توان قدرت بیشتری از آن دریافت کرد. با افزایش نسبت تراکم از ۸ به ۹ می توان مصرف سوخت را از ۵ تا ۶ درصد کاهش داد.

علت کاهش مصرف سوخت این است که موتورهای با نسبت تراکم بالا از یک مقدار سوخت ثابت انرژی و قدرت بیشتری آزاد میکند در صورتی که موتور هایی با نسبت تراکم پایین از همان مقدار سوخت انرژی کمتری تولید میکنند و برای این که به اندازه موتورهای تراکم بالا تولید کنند به حجم بیشتری از سوخت نیاز دارند. علاوه بر این به دلیل این که موتور های تراکم بالا احتراق کامل تری دارند آلایندگی کمتری نیز تولید میکنند.

نحوه کارکرد سیستم نسبت تراکم متغیر VC-T :

اولین نمونه خودرویی که مکانیزم سیستم نسبت تراکم متغیر VC-T را شرکت نیسان در سال ۲۰۱۸ روی مدل اینفینیتی تولید کرد  عبارت VCT مخفف جمله variable compression-turbo  است . مکانیزم طراحی شده توسط اینفینیتی به جای شاتون و میل لنگ معمولی نمونه های باز طراحی شده ای که با بازو های چند گانه به هم متصل هستند قرار دارند. هر پیستون از طریق شاتون و یک بازوی چرخان متصل است که انتهای آن هم به یک شفت اصلی دیگر وصل است. این شفت خود نیز از طریق بازوی دیگر به سیستم کنترلی  که  HARMONIC DRIVE نام دارد متصل شده است . تمام اتفاقات مهم در این بخش جریان پیدا میکند جایی که واحد کنترلی سیستم نسبت تراکم متغیر VC-T با تغیر ارتفاع شفت اصلی باعث کاهش یا افزایش حداکثر ارتفاع پیستون داخل سیلندر میشود. این امر نیز به نوبه خود منجر به تغییر در ضریب تراکم می شود. با این سیستم نسبت تراکم متغیر VC-T نسبت تراکم اینفینیتی بین۸:۱ و ۱۴:۱ متغیر خواهد بود که نسبت تراکم ۸:۱ کارایی بالاتر و ۱۴:۱ راندمان بالاتر را فراهم میکند.

سیستم نسبت تراکم متغیر VC-T - توضیح کامل

این موتور دارای سیستم نسبت تراکم متغیر VC-T اولین بار است که قرار به تولید انبوه آن شده و طبیعتا مشکلاتی را برای مصرف کنندگان در پی خواهد داشت به طور مثال,راهکار ابداعی اینفینیتی ساختاری تقریبا ماژولی داشته و مناسب موتور های ۴ سیلندر است به همین جهت در موتور های ۶ و ۸ سیلندر نمی توان از این ساختار استفاده کرد و همین مساله کمکی به حفظ این موتور نخواهد کرد. این موتور دو لیتری توربو گشتاور و کارایی یک موتور دیزل را فراهم میکند.

موتور های VCT INFINITI با توان ۲۰۰ کیلو وات با برخی پیشرانه های ۶ سیلندر بنزینی برابری میکند. این موتورهای دارای سیستم نسبت تراکم متغیر VC-T دارای ۲۰ دسیبل سر صدای کمتر و ۲۷ درصد بهبود مصرف سوخت نسبت به موتور های معمولی ۴ سیلندر را دارا هستند. همچنین این موتور ها در مقایسه با خودرو های معمولی به ویژه دیزل  دارای لرزش و سر صدای کمتر و نسبت به واحد V6 توان خروجی تقریبا یکسان ولی سبکتر و فشرده تر هستند.

در این مدل موتور دارای سیستم نسبت تراکم متغیر VC-T از سیستم تزریق مستقیم چند نقطه ای استفاده میشود که همین امر باعث افزایش راندمان احتراق و کارایی بیشتر و باعث می شود در زمان فشرده سازی بیشتر, ضربات ناشی از احتراق کمتر شود  فعال شدن و راه اندازی این سیستم از طریق فشردن پدال گاز و برداشتن پا راننده از روی پدال صورت میگیرد.

در این موتور سیستم هایی همچون: سیستم انژکتور- سیستم خنک کاری- سیستم اتصالات میل لنگ- سیستم زمان بندی سوپاپ ها- سیستم روغن کاری- طراحی منیفولد ها و … دچار تغیرات چشمگیری شده اند.

طرز کار کلی سیستم نسبت تراکم متغیر VC-T :

در موتور خودروها قبل از جرقه زدن شمع و شروع احتراق مخلوط سوخت هوا در داخل سیلندر متراکم می شود. نسبت تراکم بیشتر می تواند راندمان بیشتری را برای موتور ایجاد کند. این نکته حائز اهمیت است که نسبت تراکم بیش از اندازه موجب پدیده ناک (احتراق ناخواسته) و کاهش راندمان میشود. در این سیستم نسبت تراکم متغیر VC-T  زمانی که شما در حالت کروز رانندگی میکنید و فشار روی پدال گاز کم است به دلیل اینکه جریان هوای ورودی در این حالت کم است می توان نسبت تراکم را افزایش داد تا راندمان موتور افزایش یابد. زمانی که نیاز به قدرت دارید و پاهایتان را روی پدال گاز فشار میدهید در این حالت جریان هوا زیاد میشود و میتوان حد نسبت تراکم را کاهش داد تا راندمان و قدرت افزایش یابد.

سیستم نسبت تراکم متغیر VC-T - توضیح کامل

طرز کار قطعات داخلی سیستم:

۱- در مرحله اول وقتی نسبت تراکم نیار به تغییر دارد قسمت  هارمونیک درایو میچرخد و بازوی راه انداز را حرکت می دهد.

۲-بازوی کنترل کننده شفت را میچرخاند

۳-کنترل کننده شفت بر روی شاتون کوچکتر را حرکت میدهد و سپس زاویه قطعه اتصال دهنده چندگانه مولتی لینک را تغییر می دهد.

۴- قطعه اتصال دهنده چندگانه ارتفاع پیستون را که در سیلندر قرار دارد تنظیم میکند و در نتیجه نسبت تراکم تغییر میکند

این نسبت تراکم از کمترین حالت ۱:۸ تا بیشترین ۱:۱۴ متغیر است.همچنین موتور به کمک سیستم زمانبندی متغیر و تزریق سوخت مستقیم خود میتواند بین سیکل عادی و اتکینسون متغیر باشد.

سیستم نسبت تراکم متغیر VC-T - توضیح کامل

(گیربکس الکتریکی کنترل کننده): HARMONIC DRIVE

با توجه به سطح بسیار زیاد گشتاور که شفت کنترل کننده در معرض آن است تنظیم مکانیزم VCR توسط یک موتور الکتریکی متصل به گیربکس انجام میشود.

سیستم نسبت تراکم متغیر VC-T - توضیح کامل سیستم نسبت تراکم متغیر VC-T - توضیح کامل

این واحد کنترل کننده الکترونیکی کنترل دقیق و سریعی با استفاده از اطلاعات زیر انجام میدهد:

  • اطلاعات زاویه چرخش مورد نظر که توسط ECU موتور تهیه میشود..
  • اطلاعات مربوط به سنسور های موقعیت روتور موتور الکتریکی
  • اطلاعات سنسور موقعیت چرخشی خارجی که به شفت کنترل متصل است.علاوه بر این واحد کنترل الکتریکی عملکرد های تشخیص ایمنی-فشرده شدن پدال گاز-میزان حجم ورودی هوا و … را اندازه گیری میکند و به میزان مورد نیاز گیربکس متصل به خود را حرکت زاویه ای میدهد..

مزایای سیستم نسبت تراکم متغیر VC-T :

سیستم نسبت تراکم متغیر VC-T مزایای بی شماری دارد از جمله:

  • کاهش آلایندگی
  • افزایش توان موتور
  • کاهش نیروی فشار جانبی پیستون
  • کاهش مصرف سوخت
  • عدم نیاز به بالانسر میل لنگ (جهت کاهش لرزش موتور)

معایب سیستم:

۱- پیچیدگی قطعات

۲-هزینه تولید بالا

۳-نیاز به سوخت با کیفیت تر

۴-تعمیر و نگهداری بیشتر و با دقت تر

پست های مرتبط

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

این فیلد را پر کنید
این فیلد را پر کنید
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.
برای ادامه، شما باید با قوانین موافقت کنید

فهرست