Jak to działa: silnik Infiniti VC-T o zmiennym stopniu sprężania

Stopień sprężania to jeden z najbardziej istotnych parametrów każdego silnika spalinowego, ponieważ to między innymi od niego zależą takie kwestie jak osiągi czy ekonomia jednostki napędowej. Do tej pory był to parametr stały dla każdego silnika. Do gry wchodzi jednak Infiniti VC-T – pierwszy seryjny silnik o zmiennym stopniu sprężania.

Marka będąca dla Nissana tym samym, czym dla Toyoty jest Lexus, pracowała nad nowym silnikiem od ponad 20 lat. Nie tylko Infiniti prowadziło prace nad podobną konstrukcją – także Saab planował wprowadzenie podobnego napędu do modelu 9-5 na początku XXI wieku. Japoński producent na szczęście nie narzekał zanadto na kwestie finansowe, dzięki czemu stworzono ponad 100 prototypów. Przejechały one w sumie ponad 1,8 miliona kilometrów w ramach testów. Konstrukcję bliską seryjnej pokazano oficjalnie podczas Salonu Samochodowego w Paryżu w 2016 roku. Obecnie dwulitrowa jednostka Infiniti VC-T sukcesywnie wprowadzana jest do sprzedaży w kolejnych modelach – pierwszym było Infiniti QX50, ale pokazano już też Nissana Altimę z tym motorem.

Dlaczego ta konstrukcja jest taka przełomowa?

Żeby mieć lepszy obraz sytuacji, musimy najpierw przyjrzeć się kwestii stopnia sprężania. Jest to po prostu określany liczbowo stosunek maksymalnej i minimalnej pojemności komory spalania w cylindrze. Wyższy stopień sprężania oznacza między innymi wyższą sprawność, ale także większą podatność na spalanie detonacyjne (stukowe) – co z kolei wymaga stosowania paliwa o wyższej liczbie oktanowej, żeby ograniczyć ryzyko uszkodzenia silnika. Większość zwykłych silników benzynowych może się pochwalić tym parametrem na poziomie 10.

W silniku Infiniti VC-T wartości te mogą się wahać w zakresie od 8 aż do 14.

Mamy więc osiągi, kiedy ich potrzebujemy, plus ekonomię przez resztę czasu. Nowa jednostka napędowa może też płynnie przestawiać się na cykl pracy Atkinsona, znany przede wszystkim z aut hybrydowych. Jego cechą charakterystyczną jest to, że na początku suwu sprężania, zawory ssące jeszcze przez chwilę pozostają otwarte, co zwiększa sprawność silnika w zakresie średnich obrotów (ale i obniża moc). Cykl Atkinsona jest wykorzystywany podczas pracy przy wysokim cyklu sprężania.

Do tego wszystkiego mamy oczywiście turbodoładowanie, a także podwójny wtrysk paliwa – pośredni i bezpośredni.

Infiniti postanowiło, że zrobi „albo grubo, albo wcale” i w VC-Turbo zastosowano niemal wszystkie możliwe do zastosowania technologie służące do zwiększania efektywności silnika. Jest to też więc jednostka downsizingowa, co najlepiej widać po roszadach w gamach modelowych Nissana i jego bardziej prestiżowej submarki. Nowy silnik, noszący oznaczenie fabryczne KR20DDET, ma bowiem zastąpić tradycyjne V-szóstki o większych pojemnościach. Ustępuje im co prawda pod względem mocy (270 koni mechanicznych wobec 330), ale nie pod względem momentu obrotowego (VC-T osiąga 380 niutonometrów). Do tego mamy obietnicę obniżenia poziomu hałasu w porównaniu do V6 aż o 9 decybeli, choć wygląda to na dość śmiałą deklarację. Zarówno blok jak i głowica zbudowane są ze stopów aluminium. Cały silnik jest lżejszy o 18 kilogramów od starszego motoru sześciocylindrowego. Ciekawostką jest fakt, że zastosowana turbosprężarka jest konstrukcją jednoślimakową – w przeciwieństwie do konstrukcji stosowanych między innymi przez BMW.

A jak to wygląda od środka?

Sercem całego układu jest przekładnia harmoniczna napędzana silnikiem elektrycznym. Za pośrednictwem ramienia sterującego i specjalnej konstrukcji wału korbowego, pozwala ona na zmianę położenia tłoka i korbowodu. Jest to też główna różnica względem projektu Saaba, gdzie położenie mogła zmieniać cała głowica wraz z cylindrem. Efektem jest wspomniana zdolność do zmiany stopnia sprężania w zakresie od 8 do 14. Parametry pracy mogą być zmieniane na bieżąco, uwzględniając oczywiście dane z szeregu czujników – zarówno tych monitorujących sam silnik, jak i tych czuwających na przykład nad stopniem wciśnięcia pedału gazu. Oczywiście, skoro zmienia się stopień sprężania, to zmienia się też pojemność silnika. Nie są to jednak wielkie zmiany. Dla stopnia sprężania równego 8 pojemność jednostki napędowej wynosi 1997 centymetrów sześciennych, a dla stopnia sprężania równego 14 – 1970 centymetrów sześciennych.

Efekt prac? W porównaniu do starszych silników V6, Infiniti VC-T ma być o blisko 30 procent bardziej ekonomiczne.

Takie innowacje lubimy. Wraz z silnikiem SkyActiv-X Mazdy, nowa jednostka napędowa zbudowana przez Infiniti daje fanom silników spalinowych nadzieję, że pożyją one jeszcze trochę. Ale widzę tu jeszcze pole do popisu – pora na coś o 8 lub 12 cylindrach i osiągach rodem z W16. Przy zużyciu paliwa niższym o 30 procent, oczywiście.