Infiniti’s VC-T motorblok technisch bekeken

Compressie beïnvloeden door klepbediening

De effectieve compressie kun je in enige mate beïnvloeden door de kleptiming, zoals bij de Atkinson cycle gebeurt: de inlaatklep blijft ‘te lang’ open staan. Als de zuiger al aan de compressieslag begonnen is, staat de inlaatklep nog steeds open waardoor een deel van de aangezogen lucht teruggepompt wordt richting het inlaatspruitstuk. De uiteindelijk bereikte compressiedruk is lager, maar het heeft ook minder energie gekost om die druk te bereiken. Het gevolg: minder vermogen, maar ook een lager verbruik. Toyota Hybrides bijvoorbeeld gebruiken deze techniek al meer dan 25 jaar. Met geavanceerde klepbediening kunnen motorfabrikanten de effectieve compressie in enige mate sturen: een beetje spelen met kleptiming, -lift en -duur en je bent baas over de compressie, toch?

Een draaiend mechaniek verstellen

Dat laatste gaat helaas maar beperkt op. Het zou echt ideaal zijn als je de compressieverhouding daadwerkelijk kunt variëren, idealiter door het volume van de verbrandingskamer (als de zuiger in het bovenste dode punt staat) variabel te maken. Daarvoor moet je de motoronderdelen mechanisch verstelbaar maken: een koppakking die in dikte kan variëren, een krukas die kan zakken, een drijfstang die in lengte variëert, een verstelbare kruktap. Alle motorenbouwers die met variabele compressie hebben geëxperimenteerd zochten hun heil in één of andere mechanische verstelbaarheid. Infiniti deed dat ook, maar was de eerste die de motor in massaproductie heeft gebracht.

De oplossing van Infiniti (en Nissan natuurlijk)

Infiniti heeft een constructie ontworpen waarbij het big-end van de drijfstang verstelbaar is ten opzichte van de kruktap, hierdoor verandert de slag van de zuiger. De drijfstang is hierbij niet rechtstreeks op de kruktap gemonteerd. Dat betekent ook dat het slagvolume variabel is, van 1.997 cc bij de laagste compressieverhouding, tot 1.970 cc bij maximale compressie. Daaruit kunnen we ook afleiden dat de positie van de zuiger in de cilinder kan variëren ten opzichte van de hoekverdraaiïng (de stand) van de krukas. Stel dat we de krukas vastzetten halverwege ODP en BDP, op 90 graden na ODP: normaliter staat de zuiger dan altijd op dezelfde positie in de cilinder. Door het mechanisme dat Infiniti toepast kan de positie van de zuiger ten opzichte van de hoekverdraaiïng hoger of lager zijn. Dat heeft natuurlijk weer gevolgen voor de kleptiming, maar dat wordt ondervangen door de variabele kleptiming. Laten we de constructie van Infiniti (eindelijk) eens onder de loep nemen:

(Klik op de foto om deze in een tabblad te openen)

Naast de hoeveelheid extra onderdelen vallen twee zaken direct op als we de dwarsdoorsnede van de VC-T bekijken: De drijfstang (2) is niet rechtstreeks op de kruktap (3) gemonteerd, De krukas (4) ligt ver uit het hart van de cilinders. Dat laatste zien we bij meer motoren, maar nooit meer dan enkele millimeters – het is een effectieve manier om leibaankrachten te verminderen – daar kom ik straks op terug.

De kern van de VC-T is de Multi Link (5) die de drijfstang en de kruktap verbindt. Het is een kantelende constructie met drie draaipunten: het middelste punt is de kruktap, op de buitenste punten zijn respectievelijk de drijfstang (2) en een verstelstang (6) gemonteerd. Als de verstelstang naar boven beweegt, dan kantelt de multilink en wordt de zuiger een stukje naar beneden getrokken. Ziedaar de kern van de zaak: de slag van de VC-T is verstelbaar en daarmee varieert de compressieverhouding ook. De hartafstand van de krukas en kruktap variëren niet, maar de effectieve slag van de zuiger wel – deze is maximaal 90,1 millimeter. Bij minimale compressie beweegt de zuiger dieper in de cilinder (het ODP ligt lager), is de slag groter, en ligt het BDP ook lager. Bij maximale compressie is de slag kleiner, maar liggen ook het ODP en BDP fysiek hoger in de cilinder. Je kunt de zuigerpositie dus niet zonder meer vaststellen op basis van de krukaspositie.

Het onderste oog van de verstelstang is gemonteerd op een excentrische as (7), een soort van minitatuurkrukas met een kleine slag (hoeveel slag houdt Infiniti uiteraard geheim). Via een S-vormige (8) arm en een actuator (9) kan de excentrische as 75 graden (geschat) verdraaid worden. Deze as loopt onder de krukas, onder alle vier cilinders langs. Alle verstelstangen worden gelijktijdig versteld.