موتورهاي محفظه احتراق متغير (Variable Compression Ratio)

مقدمه

مطابق سیکل ترمودینامیکی اتو با افزایش نسبت تراکم بازده حرارتی افزایش میابد علت این افزایش بازدهی  این است که با افزایش نسبت تراکم دما وفشار نهایی مخلوط سو خت وهوا نیز افزا یش می یابد.

 

محدودیت افزایش نسبت تراکم

}         تنشهای ایجاد شده

}         عدد اکتان سوخت

}         وتمایل به احتراق کوبنده

}         اما از انجایی که رفتار موتور در دورهای متفاوت فرق می کند لذا قابلیت وضرورت استفاده از سامانه ای که بتواند نسبت تراکم را در دورهاوبارهای متفاوت تغییر دهد احساس می شود

اساس عملکرد

}         با افزایش دور موتور به علت ایجاد توربو لانت بیشتر در مخلوط سوخت وهوا وافزایش سرعت شعله تمایل به احتراق کوبنده کاهش می یابد

}         لذا سامانه نسبت تراکم متغیر می تواند در دورهای بالا تر(بارهای کم) نسبت تراکم را افزایش دهد بدون اینکه مشکل کوبندگی ایجاد شود

 

نمودار عملکردی

 

قابلیت همراهی با سایر سامانه ها

 

-Aتغییر نسبت تراکم با تغییر کورس پیستون تعبیه شده در سر سیلندر

 

معایب این طرح:

}         پیچیدگی شکل هندسی و عدم موفقیت تجاری

}          فضای مورد نیاز برای کارکرد

}          هزینه تعمیر و نگهداری

}         انحراف از ساختمان موتورهای معمولی

}          حجم جانبی ایجاد شده باعث  عدم سوختن کامل ( احتراق کامل ) و افزایش هیدروکربن های نسوخته می شود.

B- طرح پیستون ارتفاع متغیر:
reactive piston pressure

 

 

مزیت : تغییر کمتری در اساس و ساختمان موتور دارد.

 

معایب :

}         آلاینده های بیشتر

}         افزایش جرم رفت و برگشتی.

}         نیاز به وسیله ای برای تغییر ارتفاع پیستون 

}           در حین رفت و برگشتی 

}         تلفات حرارتی بیشتری دارد به علت افزایش سطح به حجم

 

-Cموتور با تغیر در کورس پیستون با جک جانبی(MCE-5)

 

  

ویژگی های موتورMCE-5  

}         حذف نیروی جانبی

}         در این طرح شاتون برروی پیستون ثابت بوده وهیچ گونه حرکت زاویه ای نسبت به ان ندارد

}         در واقع تبدیل حرکت رفت و برگشتی به حرکت دورانی توسط مکانبزم واسطه صورت میگیرد

}         که این امر موجب می شود تا نیروی جانبی به جداره سیلندر حذف شود وافزایش طول عمر موتور رادر پی خواهد داشت.

 

فشار یکنواخت

}         این امر باعث شده است که حتی از کشش رینگ های پیستون جلوگیری شود و همین موجب عمر طولانی موتور MCE_5 می باشد و همچنین به دلیل آب بندی بسیار خوب می توان اطمینان حاصل کرد که یک چاه فشار با مصرف مقدار کمی سوخت در درون سیلندر در هنگام احتراق وجود دارد.

 

تغیرات لنگ

}         منبع کاهش اصطکاک در جایی دیگر به خاطر Big-overlab می باشد که در آن شعاع دورانی میل لنگ MCE_5 نسبت به موتور های معمولی کم و تا حدودی نصف شده است.
در واقع قطر یاتاقان های هیدرودینامیکی کم شده است و در عوض به سختی میل لنگ افزوده شده است

 

}         تفاوت موجود در اختلاف اندازه بین مرکز های یاتاقان های میل لنگ موتورهای معمولی و موتور MCE_5

}          

}         در هر حال مکانیزم MCE_5 اصطکاکی که تولید می کند بسیار کمتر از موتور های معمولی می باشد. خود چرخ دنده های موجود در این موتور به دلیل قوس دار بودن دنده هایشان و در گیری نقطه ای از تولید اصطکاک زیادی جلوگیری می کنند، و تضمین کننده یک اصطکاک بسیار پایین برای موتور MCE_5 به شمار می روند.

 

: Multi –link طرح –D

 

 

عملکرد

}         با توجه به شکل با چرخش شافت کنترل در جهت خلاف عقربه های ساعت  ودر نتیجه کاهشپایینی کورس پیستون افزایش یافته و نسبت تراکم بالا  حاصل میشود وبرای کاهش نسبت تراکم  برعکس این حرکت صورت میگیرد.

 

شتاب پیستون

}         با بررسی انجام شده برروی  میزان شتاب حرکتی پیستون در موتور معمولی ونسبت تراکم متغییر به نمودار زیر رسیده ایم*

 

E- موتور با طرح تغییر درموقعیت سر سیلندر:

}         این طرح دارای دو نوع متفاوت است:

}         الف :تغییر زاویه ای بلوکه و سر سیلندر:SVC

عملکردSVC

 

از ویژگی های منحصر به فرد این طرح داشتن الکترد برروی پیستون ان است که در شکل می بینید

 

 

نمودار زیر در واقع تغییر در دهانه شمع در شرایط کاری مختلف را نشان می دهد

 

ب: تغییر ارتفاع سر سیلندر:

 

 

-طرح مکانیزم چرخ دنده ای:F

 

عملکرد

GOENGINE

}         طرح روبرو را GOENGINE می نامند با استفاده از این مکانیزم به راحتی یک موتور 1800سی سی  را می توان به یک موتور دو سیلندر 1000 سی سی  با کورس بلند تبدیل کرد با200 اسب بخار

}          قدرت و مزایای زیر:

}         - 30% LESS fuel consumption
-30% LESS CO2 emission 
60% MORE power
- 50% space and weight reduction
- 30% production cost reduction

 

}         • Fast responding variable compression ratio from 7,5 to 20

}         • Reduced intake stroke and pumping losses in part load

}         • Automatic internal EGR due to unique engine cycle

}         • Now also suited for diesel engines (200 bar)

}         • Low cost VCR technology for all engine types

}         • No increased friction compared to normal engines

 

 

نتیجه گیری

}         نتیجه اینکه با مزایای بالای VCRپیش بینی می شود این طرح در آینده  در بسیاری از خودرو ها بکار رود

}         بعضی از مزایای آن:

}         راندمان بهتر

}         تلفات پمپی کمتر

}         کاهش مصرف سوخت

}         بالانس بهتر(بهترین نسبت تراکم برای هر حالت)

}         عملکردی مانند  EGR

}         افزایش قدرت

}         کوچک سازی موتور

}         و...