INFINITI VC-T – Nenápadná revoluce?

Značka Infiniti představila na pařížském autosalonu 2016 přeplňovaný čtyřválec, který se má v roce 2018 stát prvním sériově vyráběným motorem s variabilním kompresním poměrem.

Motory s proměnným kompresním poměrem jsou výzvou pro vývojáře již mnoho desetiletí. Pro optimální řízení spalovacího procesu by totiž bylo výhodnější měnit kompresní poměr v širokém rozsahu a v závislosti na provozních podmínkách. Zatímco pro vysoký výkon je výhodnější kompresní poměr nízký, a to zejména ve spojení s přeplňováním, které je v současnosti velmi rozšířené, hospodárný provoz se neobejde bez vysokého kompresního poměru. Motory s neměnným kompresním poměrem jsou proto vždy jen kompromisem mezi oběma těmito protichůdnými požadavky. Z výrobců automobilů se svými plody vývoje v oblasti variabilního kompresního poměru naposledy oficiálně pochlubila značka Saab, jež v roce 2000 představila koncepční pětiválec 1,6 litru (vývojové práce započaly již v 80. letech). Motor SVC (Saab Variable Compression) byl tvořen hlavou s integrovanými válci a spodní částí z bloku, klikového mechanismu a pístů.

Kompresní poměr byl optimalizován v rozsahu od 8,0:1 do 14,0:1 změnou sklonu hlavy válců vůči bloku. Zůstalo žel jen u prototypu. Loni na podzim překvapil japonský výrobce luxusních vozů Infiniti (Nissan) světovou premiérou přeplňovaného řadového čtyřválce 2,0 litru s označením VC-T, či také VC-Turbo (Variable Compression-Turbocharged; viz AR 9/’16), a zároveň oznámil, že připravuje sériovou výrobu této jednotky od roku 2018. Na rozdíl od motoru Saab SVC je hlava válců pevně spojena s blokem a změnu kompresního poměru zajišťuje důmyslný mechanismus, který podle potřeby plynule mění výšku horní úvrati jednotlivých pístů. Mechanismy pro změnu kompresního poměru – jeden pro každý válec – jsou umístěny ve spodní části motoru a podle výrobce nezabírají více místa než dva vyvažovací hřídele, jimiž bývají konvenční čtyřválce často vybaveny. V závislosti na požadovaném kompresním poměru se otáčí elektromotorem poháněné redukční soukolí harmonické převodovky. Tento pohyb je ovládacím ramenem přenášen na excentrický ovládací hřídel umístěný pod klikovým hřídelem a společný pro všechny válce. Pohyb excentrického hřídele přenáší ojnice na jedno rameno vahadla lichoběžníkového tvaru, ukotveného na hlavním čepu klikového hřídele. K protilehlému ramenu vahadla je připojena ojnice pístu, takže natočením vahadla se mění výška horní úvratě pístu – a tím i kompresní poměr (v rozsahu od 8,0:1 do 14,0:1), společně s odpovídající změnou zdvihového objemu (od 1997 cm³ – při vrtání 84,0 mm a zdvihu 90,1 mm – do 1970 cm³). Složitost konstrukce s vysokým počtem pohyblivých dílů je podle výrobce více než vyvážena celou řadou přínosů, sahajících dokonce i nad rámec výhod plynoucích ze samotné možnosti plynulé změny kompresního poměru.

Ojnice pístů stojí totiž během celého spalovacího cyklu téměř vertikálně a jen minimálně se pohybují do stran, což snižuje boční síly působící na píst a ojnici. Tím se snižuje i vnitřní tření motoru. Speciální povrchová úprava pracovních ploch válců kromě toho snižuje tření pístů o dalších 44 %. Navíc vzniká mnohem méně vibrací. Hlučnost vibrací je podle údajů výrobce pouhých 10 dB, což je o 20 dB méně než u konvenčního čtyřválce – jinými slovy vytváří VC-T motor jen třetinu vibrací konvenčního řadového čtyřválce a kultivovaností běhu se téměř vyrovná motoru Infiniti V6 3,5 litru. Variabilita v řízení motoru VC-T kompresním poměrem zdaleka nekončí. Elektronicky řízené proměnné časování sacích a výfukových ventilů umožňuje přepínání mezi Atkinsonovým a normálním (Ottovým) cyklem, čímž je ještě více optimalizována hospodárnost, resp. výkonová charakteristika při změnách kompresního poměru. Motor VC-T při změnách kompresního poměru upravuje také vstřikování paliva (kombinace přímého a nepřímého vstřikování), jakož i chlazení a mazání. Čtyřválec VC-T je o 25 kg lehčí než motor Infiniti V6 3,5 litru předchozí generace. Blok i hlava válců jsou vyrobeny z hliníkové slitiny, komponenty systému pro změnu kompresního poměru jsou z odolné oceli. Sběrné výfukové potrubí je integrováno do hlavy válců, což kromě kompaktnější konstrukce také zrychluje odezvu velkého výfukového turbodmychadla s elektronicky řízeným obtokovým ventilem.

Finální hodnoty výkonových parametrů ani spotřeby paliva nebyly dosud zveřejněny. Výrobce hovoří o nejvyšším výkonu asi 200 kW (272 k) a maximálním točivém momentu 390 N.m, a to při hospodárnosti, jež by se měla vyrovnat vznětovému motoru, ovšem při výrazně nižších emisích, zejména oxidů dusíku, a kultivovanějším běhu. V porovnání se zážehovým motorem V6 podobných výkonových parametrů má být spotřeba paliva o 27 procent nižší. V současnosti se motor VC-T nachází v poslední fázi vývoje a absolvuje finální zkoušky v běžném provozu před zahájením sériové výroby. Značka Infiniti dosud podrobila testům více než 100 prototypů tohoto motoru, které mají na svém kontě přes 30 000 provozních hodin na zkušebních stolicích (to odpovídá asi pěti milionům ujetých kilometrů). V reálném silničním provozu překonala zkušební vozidla s těmito motory již více než 3 miliony kilometrů, aby byla zajištěna maximální spolehlivost. Motor s kódovým označením MR20 DDT je plodem dvacetiletého vývoje, jenž byl zahájen v roce 1996. Mechanismus s vahadlem na klikovém hřídeli byl vynalezen v roce 1998 a značka Infiniti si u tohoto motoru nechala patentovat více než 300 technických řešení. Během vývoje byly využity také bohaté zkušenosti inženýrů týmu Formule 1 Renault Sport v oblasti materiálů a provozu s vysokými otáčkami. Například u ložisek, jichž má motor VC-T trojnásobný počet v porovnání s běžným čtyřválcem.

Převzato z časopisu

Fotogalerie