Prøvekørsel Magic Fires: kompressorteknologiens historie
Prøvetur

Prøvekørsel Magic Fires: kompressorteknologiens historie

Prøvekørsel Magic Fires: kompressorteknologiens historie

I denne serie vil vi tale om tvungen påfyldning og udvikling af forbrændingsmotorer.

Han er en profet i skrifterne om biltuning. Han er dieselmotorens redning. I mange år forsømte benzinmotordesignere dette fænomen, men i dag er det ved at blive allestedsnærværende. Det er en turbolader... Bedre end nogensinde.

Hans bror, en strømdrevet kompressor, har heller ikke planer om at forlade scenen. Desuden er han klar til en alliance, der vil føre til perfekt symbiose. I uroen med moderne teknologisk rivalisering har repræsentanter for to forhistoriske modstrømme således forenet sig, hvilket beviser maksimalt, at sandheden forbliver den samme uanset synsforskellen.

Forbrug 4500 l / 100 km og meget ilt

Regnestykket er relativt simpelt og udelukkende baseret på fysikkens love... Forudsat at en bil, der vejer omkring 1000 kg og med håbløs aerodynamisk modstand, kører 305 meter fra stilstand på mindre end 4,0 sekunder og når en hastighed på 500 km/t til sidst af sektionen skal denne bils motoreffekt overstige 9000 hk. De samme beregninger viser, at inden for en sektion vil den roterende krumtapaksel på en motor, der drejer ved 8400 o/min, kun kunne dreje omkring 560 gange, men det forhindrer ikke 8,2-liters motoren i at absorbere omkring 15 liter brændstof. Som et resultat af endnu en simpel beregning bliver det klart, at ifølge standardmålet for brændstofforbrug er gennemsnitsforbruget for denne bil mere end 4500 l / 100 km. I et ord - fire tusinde fem hundrede liter. Faktisk har disse motorer ikke kølesystemer - de køles af brændstof ...

Der er intet fiktion i disse figurer ... Det er store, men ret reelle værdier fra verden af ​​moderne dragracing. Det er næppe korrekt at omtale biler, der deltager i løb for maksimal acceleration, som racerbiler, eftersom de surrealistiske firehjulede kreationer, indhyllet i blå røg, er uforlignelige selv med cremen af ​​moderne bilteknologi, der bruges i Formel 1. Derfor vil vi bruge det populære navn "dragsters". – Utvivlsomt interessante på hver deres måde, unikke biler, der leverer unikke fornemmelser både til fans uden for 305-meterbanen og til piloter, hvis hjerne, med en hurtig acceleration på 5 g, formentlig har form af et farvet todimensionelt billede på bagsiden af ​​kraniet

Disse dragsters er uden tvivl den mest berømte og mest imponerende form for populær motorsport i USA, der tilhører den kontroversielle Top Fuel-klasse. Navnet er baseret på den ekstreme ydeevne af det nitromethankemikalie, som helvede maskiner bruger som brændstof til deres motorer. Under indflydelse af denne eksplosive blanding kører motorerne i overbelastningstilstand og på få løb bliver til en bunke unødvendigt metal, og på grund af brændstofets tilbøjelighed til konstant at detonere ligner lyden af ​​deres drift det hysteriske brøl fra et dyr, der tæller de sidste øjeblikke i dit liv. Processer i motorer kan kun sammenlignes med absolut ukontrollerbart kaos, der grænser op til forfølgelsen af ​​fysisk selvdestruktion. Normalt fejler en af ​​cylindrene ved slutningen af ​​den første sektion. Kraften i motorerne, der bruges i denne vanvittige sport, når værdier, som intet dynamometer i verden kan måle, og misbrug af maskiner overstiger virkelig alle grænserne for teknisk ekstremisme ...

Men lad os vende tilbage til kernen i vores historie og se nærmere på egenskaberne ved nitromethanbrændstof (blandet med nogle få procent balancerende methanol), som uden tvivl er det mest kraftfulde stof, der anvendes i enhver form for bilspil. aktivitet. Hvert kulstofatom i dets molekyle (CH3NO2) har to iltatomer, hvilket betyder, at brændstoffet bærer det meste af det oxidationsmiddel, der kræves til forbrænding, med sig. Af samme grund er energiindholdet pr. Liter nitromethan lavere end pr. Liter benzin, men med den samme mængde frisk luft, som motoren kan suge ind i forbrændingskamrene, vil nitromethan give betydeligt mere total energi under forbrændingen. ... Dette er muligt, fordi det i sig selv indeholder ilt og derfor kan oxidere de fleste af carbonhydridbrændstofkomponenterne (normalt ikke-brændbare i fravær af ilt). Med andre ord har nitromethan 3,7 gange mindre energi end benzin, men med den samme mængde luft kan 8,6 gange mere nitromethan oxideres end benzin.

Enhver, der er bekendt med forbrændingsprocesser i en bilmotor, ved, at det virkelige problem med at "presse" mere kraft ud af en forbrændingsmotor er ikke at øge strømmen af ​​brændstof ind i kamrene - kraftfulde hydrauliske pumper er nok til dette. når ekstremt højt tryk. Den egentlige udfordring er at sørge for nok luft (eller oxygen) til at oxidere kulbrinterne og sikre den mest mulige effektive forbrænding. Derfor bruger dragster-brændstof nitrogetan, uden hvilket det ville være helt utænkeligt at opnå resultater af denne rækkefølge med en motor med et slagvolumen på 8,2 liter. Samtidig arbejder bilerne med ret rige blandinger (under visse forhold kan nitromethan begynde at oxidere), hvorved noget af brændstoffet oxideres i udstødningsrørene og danner imponerende magiske lys over dem.

Moment 6750 Newton meter

Det gennemsnitlige drejningsmoment for disse motorer når 6750 Nm. Du har sikkert allerede lagt mærke til, at der er noget mærkeligt i al denne aritmetik ... Faktum er, at for at nå de angivne grænseværdier, skal en motor, der kører med 8400 omdr./min., hvert sekund ikke suge mere, ikke mindre end 1,7 kubikmeter af frisk luft. Der er kun én måde at gøre dette på - tvungen påfyldning. Hovedrollen i dette tilfælde spilles af en enorm klassisk mekanisk enhed af Roots-typen, takket være hvilken trykket i dragstermotorens manifold (inspireret af den forhistoriske Chrysler Hemi Elephant) når svimlende 5 bar.

For bedre at forstå, hvilke belastninger der er involveret i dette tilfælde, lad os som eksempel tage en af ​​legenderne om den gyldne alder af mekaniske kompressorer - en 3,0-liters racer V12. Mercedes-Benz W154. Effekten af ​​denne maskine var 468 hk. med., men man skal huske på, at kompressordrevet tog hele 150 hk. med., ikke når de angivne 5 bar. Hvis vi nu tilføjer 150 tusind s til kontoen, kommer vi til den konklusion, at W154 virkelig havde utrolige 618 hk til sin tid. Du kan selv vurdere, hvor meget reel effekt motorerne i Top Fuel-klassen opnår, og hvor meget af det, der absorberes af det mekaniske kompressordrev. Selvfølgelig ville brugen af ​​en turbolader i dette tilfælde være meget mere effektiv, men dens design kunne ikke klare den ekstreme varmebelastning fra udstødningsgasserne.

Start af sammentrækning

I det meste af bilens historie har tilstedeværelsen af ​​en tvungen tændingsenhed i forbrændingsmotorer været en afspejling af den nyeste teknologi til det tilsvarende udviklingsstadium. Dette var tilfældet i 2005, da den prestigefyldte pris for teknologisk innovation inden for bil- og sportsindustrien, opkaldt efter bladets grundlægger, Paul Peach, blev uddelt til VW Engine Development Head Rudolf Krebs og hans udviklingsteam. anvendelse af Twincharger-teknologi i en 1,4-liters benzinmotor. Takket være den kombinerede tvungen påfyldning af cylindrene ved hjælp af et synkront mekaniksystem og en turbolader kombinerer enheden dygtigt den ensartede fordeling af drejningsmoment og den høje effekt, der er typisk for naturligt opsugede motorer med en stor forskydning med effektiviteten og økonomien i små motorer. Elleve år senere har VWs 11-liters TSI-motor (med lidt øget slagvolumen for at kompensere for dens effektive sammentrækning på grund af den anvendte Miller-cyklus) nu meget mere avanceret VNT-turboladeteknologi og er igen nomineret til en Paul Peach Award.

Faktisk blev den første produktionsbil med benzinmotor og turboladet variabel geometri, Porsche 911 Turbo udgivet i 2005. Begge kompressorer, udviklet i fællesskab af Porsche R & D-ingeniører og deres kolleger hos Borg Warner Turbo Systems, bruger VW den velkendte og veletablerede idé om variabel geometri i turbodiesel-enheder, som ikke er blevet implementeret i benzinmotorer på grund af et problem med højere (ca. 200 grader i forhold til diesel) gennemsnitlig udstødningsgastemperatur. Til dette blev varmebestandige kompositmaterialer fra luftfartsindustrien brugt til gasstyreskovle og en ultrahurtig kontrolalgoritme i kontrolsystemet. Præstation af VW -ingeniører.

Turboladernes gyldne tidsalder

Siden ophøret af 745i i 1986 har BMW længe forsvaret sin egen designfilosofi for benzinmotorer, hvorefter den eneste "ortodokse" måde at opnå mere effekt var at køre motoren ved høje omdrejninger. Ingen kætteri og flirt med mekaniske kompressorer a la Mercedes (C 200 Kompressor) eller Toyota (Corolla Compressor), ingen bias over for VW eller Opel turboladere. Münchens motorbyggere foretrak højfrekvent påfyldning og normalt atmosfærisk tryk, brug af højteknologiske løsninger og i ekstreme tilfælde en større forskydning. Kompressoreksperimenter baseret på bayerske motorer blev næsten helt overført til "fakirerne" af tuningselskabet Alpina, som ligger tæt på München -bekymringen.

I dag producerer BMW ikke længere benzinmotorer med naturlig indsugning, og dieselmotorprogrammet omfatter allerede en firecylindret turboladet motor. Volvo bruger en kombination af tankning med en mekanisk og turbolader, Audi har skabt en dieselmotor med en kombination af en elektrisk kompressor og to kaskade turboladere, Mercedes har en benzinmotor med en elektrisk og en turbolader.

Men før vi taler om dem, vil vi gå tilbage i tiden for at finde rødderne til denne teknologiske overgang. Vi vil lære, hvordan amerikanske producenter forsøgte at bruge turboteknologi til at kompensere for reduktionen i motorstørrelser som følge af de to oliekriser i firserne, og hvordan de mislykkedes i disse forsøg. Vi vil tale om Rudolf Diesels mislykkede forsøg på at skabe en kompressormotor. Vi vil huske den herlige æra med kompressormotorer i 20'erne og 30'erne, såvel som de lange år med glemsel. Selvfølgelig vil vi ikke gå glip af udseendet af de første produktionsmodeller af turboladere efter den første store oliekrise i 70'erne. Eller til Scania Turbo compound-systemet. Kort sagt - vi vil fortælle dig om historien og udviklingen af ​​kompressorteknologi ...

(at følge)

Tekst: Georgy Kolev

Tilføj en kommentar