Издание Autocar, ссылаясь на свои источники в компании Nissan, уверяет, что вскоре на машинах Infiniti появятся «революционные» двигатели, сочетающие мощность бензиновых «шестёрок» с экономичностью дизелей. Технические детали не раскрываются. Однако известно, что фирма уже много лет работает над технологией переменной степени сжатия (variable compression ratio — VCR). Судя по всему, серийный дебют как раз такой системы и состоится в конце 2017-го — начале 2018 года. И первый кандидат на её внедрение — паркетник QX50 второго поколения.

Сердце системы — многорычажный механизм, установленный между коленчатым валом и шатунами. Этот рычаг одним концом опирается на ось, положение которой в пространстве меняется при помощи эксцентрикового контрольного вала, управляемого электроприводом. Другой конец связан с шатуном, а посередине к нему крепится шатунная шейка.

Материалы Ниссана свидетельствуют, что компания спроектировала бензиновую «турбочетвёрку» с переменной степенью сжатия. При равномерном движении с малыми оборотами и умеренной нагрузкой на двигатель это соотношение может достигать 14:1, а во время интенсивных ускорений при максимальном давлении наддува снижаться до 8:1, чтобы исключить детонацию.

Смещение точки опоры многорычажного механизма вызывает изменение положения верхней мёртвой точки поршня, а следовательно, и геометрической степени сжатия (СЖ). 1 — высокая СЖ; 2 — низкая СЖ; 3 — расширенное положение механизма; 4 — укороченное положение; 5 — поршневой палец; 6 — многорычажный механизм; 7 — контрольный вал.

Заметим, в бензиновых моторах Mazda Skyactiv-G со степенью сжатия 14:1 бороться с детонацией пришлось подбором фаз газораспределения и продуманной конструкцией выхлопного коллектора. А в новых двигателях Тойоты, где СЖ — 13,5:1, использована хитроумная система охлаждения и, опять же, — продуманный коллектор. В данном же случае агрегат просто снижает этот показатель в тех режимах, на которых детонация наиболее вероятна. Высокая же степень сжатия в других случаях обуславливает высокую эффективность ДВС.

На тот момент, когда QX Sport Inspiration превратится в серийный QX50, нынешний паркетник будет настоящим ветераном, ведь он появился в 2007 году. Новичку в первую очередь прочат трёхлитровую «битурбошестёрку», но и версии с четырьмя цилиндрами не исключены.

Таким образом, подбирая самую оптимальную степень сжатия в зависимости от оборотов коленвала, нажатия на педаль газа и крутящего момента на валу, можно добиться заметного снижения расхода топлива (примерно как в моторах с циклом Миллера) и получить высокую удельную мощность. Кроме того, промежуточный механизм меняет закон движения поршня таким образом, что снижаются вибрации. Это обусловлено иной зависимостью мгновенной скорости поршня от угла поворота коленчатого вала по сравнению с классическим прямым соединением шатуна и кривошипа.

История

Первый опытный мотор с переменной степенью сжатия построил известный британский инженер Гарри Рикардо ещё в 1920-х годах, однако тот агрегат использовался только для опытов. В 1990-х интерес к теме проявили компании, производящие мотоциклы. Относительная простота двухтактников позволяла без лишних сложностей реализовать в них подобную схему. А в автомобильной отрасли аналогичные эксперименты вели многие фирмы (например, Renault, Nissan, Volvo и PSA). Однако первой ближе всех к серийному воплощению подобралась компания Saab.

В компрессорном агрегате Saab Variable Compression (SVC) головка блока опиралась одним краем на неподвижную ось (слева), а вторым — на рычаг, положение которого менялось поворотом эксцентрика посредством гидравлического актуатора (жёлтая деталь справа). Так варьировалось расстояние от головки блока до коленчатого вала, а значит, объём камеры сгорания и степень сжатия.

Шведский мотор SVC мог менять степень сжатия в диапазоне 8:1–14:1. Механизм корректировки был придуман американским изобретателем Грегори Ларсеном. Созданный в 2000-м ДВС шведы намеревались ставить на модель 9-5, однако концерн GM, взяв в том же году Saab под полный контроль, проект зарубил, мотивируя высокой стоимостью разработки.

В системе Peugeot вместо шатуна на поршне смонтирована рейка, движущаяся линейно. Она передаёт усилие на зубчатый сектор. Его противоположный край (правый на схеме) опирается на вторую рейку, а центр связан с шатуном.

Весьма близка к реализации давней мечты инженеров была и фирма Peugeot. В 2009 году она продемонстрировала мотор MCE-5 VCRi с системой Intelligent Compression и двойным последовательным турбонаддувом. Над разработкой этого агрегата компания трудились аж с 1997 года. При рабочем объёме 1,5 л он выдавал 220 л.с. и 420 Н•м.

Правая рейка неподвижна, но её позиция по вертикали может немного меняться под действием гидравлического цилиндра (вверху справа). Так достигается изменение положения мёртвых точек поршня и степени сжатия.

Агрегат MCE-5 был испытан на седане Peugeot 407, который требовал в среднем 6,7 л/100 км.

Степень сжатия у мотора MCE-5 VCRi регулировалась в пределах от 6:1 до 15:1. Это позволяло получать высокие мощность и момент без риска детонации, но на малых нагрузках работать с высокой степенью сжатия, а следовательно, и высоким КПД. Французы строили планы по массовому внедрению этого агрегата ориентировочно в 2015−2017 годах. Но пока они так и не реализованы. Вероятно, повышенная сложность (а значит и стоимость) этого двигателя перевешивала его плюсы.