Πως λειτουργεί ο κινητήρας μεταβλητής συμπίεσης;

Η προσπάθεια των τεχνικών και υπεύθυνων εξέλιξης για τους κινητήρες με σκοπό να τελειοποιήσουν την τεχνολογία μεταβλητής συμπίεσης κρατάει εδώ και πολλές δεκαετίες, σχεδόν από την εποχή που υπάρχουν τα μοτέρ εσωτερικής καύσης.
Μέχρι στιγμής, από το σύνολο των κατασκευαστών, μόνο η Nissan έχει πετύχει να τοποθετήσει σε μοντέλο μαζικής παραγωγής κινητήρα με την εν λόγω τεχνολογία Variable Compression Turbo (VC-T). Πρόκειται για το Infiniti QΧ50, το οποίο παρουσιάστηκε για πρώτη φορά το 2017.

Το βασικό χαρακτηριστικό της τεχνολογίας μεταβλητής συμπίεσης είναι ότι την ίδια στιγμή, αυξομειώνεται ο λόγος της, με σκοπό να διατηρήσει υψηλή απόδοση, αλλά ταυτόχρονα χαμηλή κατανάλωση καυσίμου. Πως γίνεται αυτό; Μέσω ενός πολύπλοκου συστήματος μοχλισμού των κινούμενων μερών μετακινείται ολόκληρη η διαδρομή του εμβόλου μέσα στον κύλινδρο και ρυθμίζεται με αυτόν τον τρόπο συνεχώς -βάσει συνθηκών- η σχέση συμπίεσης από το 8:1 μέχρι το 14:1. Να αναφέρουμε ότι στο πάνω μέρος του κυλίνδρου καύσιμο και αέρας συμπιέζονται από το έμβολο και προκαλούν σπινθήρα. Όσο υψηλότερη είναι η πίεση σε αυτόν τον θάλαμο, τόσο πιο αποτελεσματική είναι η καύση και τόσο περισσότερη ισχύ δημιουργείται. Υπάρχει όμως και ο κίνδυνος να δημιουργηθεί υπερβολική πίεση από το μείγμα καυσίμου-αέρα που μπορεί να προκαλέσει ρωγμή στον κύλινδρο.
Για να αποφευχθεί αυτό είτε τοποθετούμε καύσιμο αυξημένων οκτανίων, για να γίνει πιο αργά η καύση, είτε καθυστερώντας την ανάφλεξη, έτσι ώστε το καύσιμο να καίει καθώς το έμβολο θα κατευθύνεται προς τα κάτω, μειώνοντας την πίεση στον κύλινδρο. Αυτό μπορεί να γίνει εν κινήσει, αλλά θα λειτουργήσει αρνητικά στο θέμα της απόδοσης και την ισχύος. Η εξίσωση γίνεται ακόμη πιο δύσκολη στην περίπτωση ύπαρξης υπερσυμπιεστή, καθώς αυξάνεται ακόμη περισσότερο η πίεση στον θάλαμο καύσης. Οι πρώτοι turbo κινητήρες διέθεταν σχετικά χαμηλές αναλογίες συμπίεσης, έχοντας μειονεκτήματα τη χαμηλή απόδοση και απόκριση, που εμφανίζεται στις χαμηλές στροφές του κινητήρα, όπου η κινητική ενέργεια των καυσαερίων δεν επαρκεί ώστε να περιστραφεί άμεσα η φτερωτή του turbo, με αποτέλεσμα να υπάρχει μία υστέρηση.

Μία λύση είναι η μεταβολή της διάστασης του θαλάμου καύσης και συγκεκριμένα της κεφαλής του. Ο μηχανικός της Saab, Per Gillbrand, εξέλιξε μια τέτοια λύση το 2000. Πήρε έναν 5κύλινδρο κινητήρα και εφάρμοσε ένα μπλοκ διαιρούμενου πάνω μέρους, με μια κατασκευή της κεφαλής υπό γωνία. Το αποτέλεσμα ήταν από 1,6 λίτρα να παράγονται 220 ίπποι και 305 Nm ροπής, με πίεση στα 2,8 bar. Υποσχόταν μάλιστα οικονομία της τάξης του 30%, αλλά η Saab είχε να λύσει προβλήματα στεγανότητας, αλλά πριν από αυτά είχε να λύσει προβλήματα επιβίωσης. Ένα άλλο παράδειγμα ήταν ένας δίχρονος κινητήρας που σχεδιάστηκε από την Lotus Engineering. Ονομάστηκε Omnivore και θα μπορούσε να προσαρμοστεί σε διαφορετικά καύσιμα αλλάζοντας την αναλογία συμπίεσης χάρη σε ένα μικρό πιστόνι στην κυλινδροκεφαλή το οποίο ανεβοκατέβαινε και δημιουργούσε έναν μεγαλύτερο ή μικρότερο όγκο θαλάμου καύσης.