¡Hola a todos y bienvenidos! En este artículo, analizaremos el primer motor turboalimentado de compresión variable del mundo, que se utilizará en un vehículo de producción.
El concepto de relación de compresión
Antes de profundizar en el funcionamiento del motor, comprendamos qué es una relación de compresión y por qué es importante crear un motor con una relación de compresión variable. La relación de compresión se refiere al volumen máximo del cilindro dividido por el volumen mínimo del cilindro. Influye en las características de eficiencia y potencia de un motor. Infiniti pretendía diseñar un motor que combinara la potencia de un motor de 6 cilindros de aspiración natural con las características de eficiencia y par de los motores diésel más pequeños, al mismo tiempo que mejorara las emisiones.
El funcionamiento del motor
Este motor funciona con los cuatro tiempos estándar: admisión, compresión, potencia y escape. Sin embargo, su característica única es la capacidad de cambiar la relación de compresión para optimizar la potencia o la economía de combustible. El proceso implica varios pasos:
- Un motor eléctrico hace girar un accionamiento armónico, que actúa como un brazo actuador.
- El brazo actuador, similar a un árbol de levas, hace girar un eje de control que mueve un varillaje inferior según la orientación del lóbulo de la leva.
- El varillaje inferior cambia el ángulo del sistema multibrazo, conectado al pistón a través de un varillaje superior.
- El movimiento del brazo superior altera la posición del pistón y, en última instancia, cambia la relación de compresión.
Por ejemplo, al cambiar del modo de potencia al modo de eficiencia, el accionamiento armónico girará, lo que hace que la relación de compresión se ajuste cambiando la posición del pistón y la culata.
Cambiar entre relaciones de compresión
¿Por qué querrías cambiar entre relaciones de compresión? Exploremos los escenarios. Cuando se requiere la máxima potencia, se utiliza una relación de compresión baja de 8 a 1. Esto permite que el turbocompresor genere más potencia inyectando una mayor cantidad de aire y combustible. Sin embargo, esto también aumenta el riesgo de que el motor golpee, lo que puede resultar perjudicial.
Al utilizar relaciones de compresión más bajas, se reduce la probabilidad de que se produzcan detonaciones en el motor. Para una potencia máxima de 268 caballos de fuerza o un torque máximo de 287 libras-pie, el motor opera con relaciones de compresión más bajas y maximiza el impulso del turbocompresor. El motor puede cambiar entre relaciones de compresión de 8 a 1 y 14 a 1 en sólo 1,2 segundos.
Por otro lado, se emplean relaciones de compresión altas, como 14 a 1, para lograr la máxima eficiencia de combustible. Las relaciones de compresión más altas generalmente dan como resultado una mejor eficiencia térmica, lo que conduce a una mejor economía de combustible.
Durante situaciones de carga baja, como ralentí o crucero, el motor cambiará a relaciones de compresión más altas para optimizar el consumo de combustible. Además, el motor cambia de un ciclo de combustión tradicional al ciclo Atkinson ajustando la sincronización de válvulas. El ciclo Atkinson permite una mayor expansión de la mezcla de aire y combustible, maximizando la eficiencia del motor.
Operación variable y características únicas
Este motor no se limita a distintos modos. Tiene la flexibilidad de funcionar con cualquier relación de compresión única entre 8 a 1 y 14 a 1. El motor selecciona dinámicamente la relación de compresión óptima en función de la acción del acelerador del conductor, lo que garantiza un rendimiento eficiente para cada situación de conducción.
Además de la relación de compresión variable, este motor incorpora otras características destacables. Por ejemplo, elimina la necesidad de equilibrar ejes que normalmente se utilizan en motores de cuatro cilindros para contrarrestar las vibraciones inherentes. Lo logra mediante un diseño del cigüeñal que minimiza el desequilibrio secundario, haciéndolo suave y equilibrado en cualquier relación de compresión.
Además, la articulación del cigüeñal del motor reduce las fuerzas laterales sobre las paredes del cilindro durante la combustión. Esto da como resultado menos fricción y mayor eficiencia. La camisa del cilindro está fabricada con un recubrimiento rociado por plasma, lo que garantiza durabilidad y refleja técnicas de pulido superiores. El motor utiliza inyección de combustible directa y de puerto, optimizando la eficiencia de la combustión dependiendo de las condiciones de carga.
Fiabilidad y pruebas exhaustivas
Dada la complejidad del mecanismo del motor, la fiabilidad es fundamental. Los ingenieros de Infiniti han probado rigurosamente el motor para garantizar su confiabilidad y durabilidad. Se realizaron más de cien iteraciones de prototipos, seguidas de más de tres millones de kilómetros de pruebas en carretera equivalentes y 30.000 horas en bancos de pruebas.
El motor se sometió a pruebas en el mundo real en una flota de 600 automóviles en desarrollo, cubriendo diversas condiciones climáticas y climáticas en todo el mundo. Esta extensa prueba muestra la confianza que Infiniti tiene en el rendimiento y la duración del motor gravedad.
Detalles adicionales y conclusión
Los datos adicionales notables sobre este motor incluyen su colector de escape integrado, que facilita la rápida puesta en marcha del turbo y el calentamiento del convertidor catalítico. A pesar de su mecanismo de compresión variable, la altura total del motor sigue siendo similar a la de otros motores de cuatro cilindros.
Funciona con combustible de octanaje superior y estará disponible inicialmente en el modelo Infiniti QX50. El motor también debutó en el concept car Q Inspiration, que muestra el futuro lenguaje de diseño de Infiniti.
