motortechnika

Változtatható kompresszióviszony Otto-motoroknál (2. rész)

2017.03.16.

Előző cikkünkben lerántottuk a leplet a változtatható kompresszióviszony elméleti előnyeiről és a termikus hatásfokot javító hatásáról Otto-motoroknál. Jelen cikkünkben bemutatjuk azokat az eljárásokat és technikai megoldásokat, amikkel a változtatható kompresszióviszony műszakilag is kivitelezhetővé válik.

Lehetséges elméleti megoldások

A kompresszióviszony geometriai változtatását az égéstér dugattyú-alsóholtponti és –felsőholtponti térfogatarány-változtatásával lehet megvalósítani. Ha a löketet nem szeretnénk változtatni, akkor a dugattyúkorona és a dugattyúcsap közötti távolságot kell változtatni, vagy a hajtórúd hosszát kell állíthatóra kialakítani vagy a teljes hengertömböt kell a főtengelyhez képest emelni/billenteni vagy valamilyen mechanizmussal a löketet más pozícióba kell tenni úgy, hogy a lökethossz nem változik. Természetesen van lehetőség a löket módosítására is.

Az alábbi ábrán vannak összefoglalva a lehetőségek:

A-     A hengertömb billentése

B-      Hidraulikus emelésű dugattyú

C-      Excentrikus csapágyazás

D-     Multi-link forgattyús hajtómű

E-      Az égéstér holt térfogatának változtatása kiegészítő térrel

F-      Áttételezett fogas kapcsolaton alapuló geometria

 

A holt térfogat változtatása

Az égéstér geometria szempontjából nem előnyös kialakítás, a lángfront terjedése és az égésfolyamat nem ideális. A kiegészítő kamra elhelyezése és geometriai megvalósítása is problémás a mai közvetlen befecskendezésű, hengerenkénti 4 szelepes motoroknál.

 

A hengertömb billentése

A hengertömb billentése az égéstér kialakítása szempontjából előnyös, hiszen nem jönnek létre nehezen hozzáférhető zugok. A hengertömb nem képez egy egységet a forgattyús házzal, hanem csuklós mechanizmussal kapcsolódik ahhoz az egyik oldalról. A másik oldalon pedig található egy excenteres tengely, mely hajtórudakkal kapcsolódik a hengertömbhöz.

Az excenteres tengely forgatásával a hajtórudakon keresztül a hengertömb és a rácsavarozott hengerfej elbillen a fix csapágyak körül, és az emelés során a dugattyú felső holtpontban egyre távolabb kerül a hengerfejtől, így a felső holtponti égéstér-térfogat megnő. A képlet alapján ez a változás csökkenti a kompresszióarányt, tehát teljes terhelésen így üzemel motor. A hengerblokk süllyesztése pedig növeli a kompresszióviszonyt. A konstrukció gyenge pontja a csapágyazás, melynek feladata az égéstérben kialakult nyomás, vagyis a gázerők megtartása forgattyús ház és a hengertömb összetartásával. A billentés során a hengertömb és a forgattyús ház közötti távolság változik, ezért oda rugalmas tömítés szükséges, ami a motor tömítettségének gyenge pontja.

A Saab készített ilyen motorral szerelt prototípust, de a szériagyártást nem indították el, amikor a GM kezébe került a svéd autógyártó.

 

Löket pozícionálás francia módra

Nagyon érdekes szerkezetet az MCE-5 VCR-i prototípus, ami egy 1,5 l lökettérfogatú, 4 hengerű Otto-motor 220 LE teljesítménnyel és 420 Nm nyomatékkal, két lépcsős feltöltéssel.

A löket helyzetét minden henger esetében egy dugattyú pozíciójától függ, ami fogaskerekes kapcsolatban van a hajtórúd felső szemével, ami pedig a dugattyúhoz csatlakozik. A dugattyút egyrészt a hengerfal, másrészt egy fogas görgő vezeti meg, így tisztán alternáló mozgást végez.

 

A hajtórúd hosszváltozása

A hajtórúd hosszváltoztatását egy, a hajtórúd kis szemében elhelyezett excenter segítségével történik. Az excenter helyzetét a hajtórúdban elhelyezett két dugattyú pozíciója határozza meg. A dugattyúk olajnyomással vezéreltek, a konstrukció egy mechanikus kapcsolószelepet is igényel a hajtórúd mozgása miatt.

Az excenter miatt fellép egy billentő nyomaték a dugattyúra és a mechanizmusnak ellen kell állnia az égéstérben kialakult nyomásnak. A benzines verzió 140 bar égési csúcsnyomással is megbízhatóan üzemel.

A kapcsolószelep elhelyezése nem egyszerű egy olyan alkatrészen, ami nagy sebességgel mozog, és csak csapágyakkal kapcsolódik más alkatrészekhez. A mérnökök két megoldást fejlesztettek ki:

-          felső kapcsolószelepes kialakítás: a felső szemnél található a kapcsolófej, ami az alsó holtponti pozícióban képes változtatni a dugattyúk nyomásviszonyait, ezzel pedig az excenter helyzetét, ami a kompresszióviszonyt befolyásolja. A főtengelysonkák felett található állítók két pozíciót vehetnek fel, így tudják átbillenteni a szelepet.

-          alsó kapcsolószelepes kialakítás: a nagy szemnél található egy szelep, amit alsó holtpontállásban az olajtérben elhelyezett állítólapkákkal lehet az egyik, illetve a másik pozícióba kapcsolni.

A megoldást a FEV-vel közösen a Porsche fejleszti.

(Folyt.)

Az Otto-motorok nagy kompresszió-viszonyához társuló kiegészítő motorikus intézkedésekről, Infinity változtatható kompresszióviszonyú motorjáról és a dízelek lehetőségeiről a következő cikkekben olvashat!

 

 

Az oldal fő támogatója

 

2018.06.20
Bár várhatóan bevetik továbbfejlesztett erőforrásukat, és a hosszú egyenesek papíron kedveznek....
2018.06.19
Mit tanuljon a gyerek, hogy 10 év múlva legyen munkája? ..
2018.06.19
Újra dobogós helyen végzett a 2018-as Kamion Európa-bajnokságon az OXXO Hungary Truck Racing Team.....
2018.06.19
Több mint 507 ezer gépkocsit hív vissza az Amerikai Egyesült Államokban a Kia Motors Corp. a....
2018.06.19
Darko Drljevic Montenegróból küldte rajzát az Autós Nagykoalíció és az autoszektor.hu karikatúra....
2018.06.19
Több mint 246 millió eurót (körülbelül 80 milliárd forintot) biztosít az Európai Unió kohéziós....
2018.06.19
Oldtimer autókkal is készül szombatra, a 2018-as Múzeumok éjszakájára a Budapesti Történeti Múzeum....
2018.06.19
A BMW Group Magyarország márkanagykövete, Osvárt Andrea színésznő, modell és producer egy....
2018.06.19
Diákok ezrei készülnek, hogy új rekordokat állítsanak fel üzemanyaghatékony autóikkal a Shell Eco-....
2018.06.19
Eldőlt a hónapok óta húzódó kérdés: 2019-től a Red Bull már nem Renault motorokat használ.   ..