A kompresszióviszony változtatásának új módja

A belső égésű motorok kompresszióviszonyának folyamatos módosítását több mechanizmussal is el lehet elérni. A holland Gomecsys változtatható kompresszió arányú (VCR) technológiát fejleszt fogaskerekes közlőmű alkalmazásával, amely nem csak hatékony és üzembiztos, de egyszerűen tömeggyártható megoldás is.

A technológia a motor kompresszióviszonyát a hajtóműcsapágy és a hajtórúd közé épített excentrikus megoldással változtatja meg, lehetővé téve annak 9,5 - 15:1 közötti tartományban történő szabályzását. A jelenleg egy hengeres motorkerékpármotorokon (125 cm³-től 300 cm³-ig) tesztelt VCR egy több komponensből álló szabadalmaztatott fogaskerék-rendszer, mely a főtengely fordulatszámának felével forgatja az excentert, ami több előnnyel jár a motor teljesítménye és hatékonysága szempontjából: kiegyensúlyozott működés, alacsonyabb súrlódás, precíz kompresszió beállítás lehetősége, valamint magasabb hatékonyság, mivel a lassabb excentrikus forgás lehetővé teszi a motor számára, hogy magasabb kompresszió arányt alkalmazzon teljes terhelés esetén. A fogaskerekek holtjátékát precíz gördülőcsapágyak alkalmazásával optimalizálják azok precíz illesztése, minimális súrlódása, illetve kiegyensúlyozott terheléseloszlása miatt. A gördülőcsapágyak alkalmazásával az NVH-jelenség is minimalizálható.

A VCR tengely – melynek működtetése lehet elektromotoros és hidraulikus - a kompresszió arány módosítását végzi összesen 320°-os szögtartományban. Magasabb fordulatszámoknál csökkentett detonációs érzékenység miatt növelhető a kompresszió - teljes terhelésnél (12:1, 6 000 min-1) - ami nemcsak az hatékonyságot növeli 5-6%-kal, hanem 50-60 °C-kal csökkenti a kipufogógázok hőmérsékletét, így a legtöbb esetben nincs szükség tüzelőanyag dúsításra a kipufogógáz hőmérsékletének csökkentéséhez. A magasabb kompresszió (12:1) növeli a motor nyomatékát, a nagyobb kompresszióval való üzem akár 20% tüzelőanyag- és CO2-csökkentést is eredményezhet teljesítményveszteség nélkül.

A VCR innovációval az égési terhelést könnyedén megbízható keretek között lehet tartani, szükség esetén a kompresszió csökkentésével. A legkisebb kompresszióviszony esetén az excenter egy vonalban van a fogaskerekekkel, ami minimális terhelést jelent azokra nézve, mert ebben a pozícióban az excenter és a fogaskerekek közötti mechanikai összekapcsolás minimális. Ezért a fogaskerekek alig éreznek terhelést vagy nyomást, mivel a kompresszió alacsony. Nagyobb terhelésen a fogaskerekek terhelését pedig a motorban – a terhelésnek ellenható - tömegerők csökkentik. Mivel így lehetővé válik a kompresszió arányának növelése, a rendszer így rugalmasan alkalmazkodik a motor működési feltételeihez, teret adva a további teljesítmény optimalizálásnak. A megoldás a töltetcserét is segíti: amikor az excenter a legmagasabb pozícióban van, majd a forgattyús tengely egy fordulatával a legalacsonyabb pozícióba kerül segíti a belső kipufogógáz visszavezetést, illetve nagyobb szabadságot biztosít a henger átöblítésének.

Az excenteres megoldás, mint korábban említettük fele fordulatszámmal fut, ami azt jelenti, hogy mindössze 180 fokot fordul egy hajtóműtengely fordulat során. Amikor középső pozícióban van (0 fok) a felső holtpontnál, akkor a kipufogási ütem végén a leghátsó, a kompressziós ütem végén pedig a legelső helyzetében lesz, mindezzel nagyobb kompressziót hozva létre.

Az excenter 45 fokos pozíciójában, a motor részterheléses üzemben van. Ebben a helyzetben a szívóütem, vagyis a friss levegő beszívása a hengerbe, minimálisra csökken, míg a keverék összenyomása és a kipufogógázok kiengedése a hengerből maximálisra növekszik. Ez a pozíció lehetővé teszi a motor számára, hogy a friss levegő mennyiségét minimalizálja részterheléses üzem közben, mikor a teljes teljesítmény nem szükséges.

A VCR technológia számos előnnyel kecsegtet a fejlesztők és gyártók számára. Alacsony gyártási költségekkel jár, nincs hatása a meglévő motorarchitektúrára és lehetővé teszi a teljesen változtatható működést magas fordulatszámon is. Ezenkívül akár 8% CO₂ csökkentést is eredményez, ráadásul az eddigieknél alacsonyabb költségekkel, bonyolult kipufogórendszer-innovációk nélkül.

A VCR innováció működése a Gomecsys honlapján lévő animáción megtekinthető:

Gomecsys VCR Technology | Gomecsys

Forrás: automotivepowertraintechnologyinternational.com, gomecsys.com