Testfahrt Magic Fires: Geschichte der Kompressortechnik II

Der zweite Teil der Reihe: Die Ära der Kompressoren – Vergangenheit und Gegenwart

„Karl bremste unmerklich und der Buick überholte uns langsam. Breite, glänzende Flügel krochen an uns vorbei. Der Schalldämpfer spuckte uns laut blauen Rauch ins Gesicht. Allmählich gewann der Buick etwa zwanzig Meter Blei, und dann erschien erwartungsgemäß das Gesicht des Besitzers im Fenster und grinste triumphierend.

Er dachte, er hätte gewonnen ... Er gab uns besonders ruhig Signale, zuversichtlich in seinen Sieg. In diesem Moment sprang Karl auf. Der Kompressor explodierte. Und plötzlich verschwand die Hand, die aus dem Fenster winkte, als Karl die Einladung annahm und näher kam. Er näherte sich unkontrolliert.

1938 Erich Maria Remarque. "Drei Kameraden". Eine zum Scheitern verurteilte Liebe, eine zerstörte Seele und der Wert einiger Dutzend kleiner Dinge, die uns daran erinnern, dass wir einfache Dinge nur schätzen, wenn sie sanft und unwiderruflich verblassen. Ein Roman über das Privileg, hier und jetzt zu leben, rudernde Lebensfreude, ein Meisterwerk über immense menschliche Werte und … Carl ist ein Auto mit bescheidenem Ego, aber mit grenzenloser Seele.

Drei Genossen wurden 1938 an einem Wendepunkt in der Geschichte der Menschheit veröffentlicht. Nur wenige Monate nach der Veröffentlichung, am 1. September 1939, dem Tag, an dem die Grand-Prix-Autos in einem heftigen Rennen um den Großen Preis von Jugoslawien antraten, überquerten deutsche Panzer die Grenze nach Polen und führten die Menschheit zu ihrem größten Untergang. Dieser Tag markiert das Ende einer Ära in der Automobilindustrie. Die Ära der Kompressoren geht zu Ende.

Bis vor kurzem war das akribisch geschriebene deutsche Wort "Kompressor" auf etlichen Mercedes-Modellen zu sehen. Natürlich wäre es viel bequemer, eine einfache Abkürzung wie CDI oder CGI zu verwenden, aber die gewissenhafte Schreibweise des ganzen Wortes ist in diesem Fall kein Zufall. Ohne sie wäre ein Großteil der Marketingwirkung verloren gegangen, wenn die Herausforderung darin bestand, sich an die glorreichen Zeiten im Leben eines Luxusautomobilherstellers zu erinnern, als alles nach dem Motto Kompressor oder Nichts ("Kompressor oder nichts") basierte.

Das Kürzel TSI auf der Kunststoffhaube des VW Golf GT war 2005 deutlich zurückhaltender und sollte keine Brücke zu irgendeinem glanzvollen Erbe schlagen. Übertriebene Bescheidenheit gehört definitiv nicht zu den Qualitäten von VW, und der Wolfsburger Hersteller ließ es sich nicht nehmen, an einige seiner Erfolge zu erinnern, aber in diesem Fall sollte das TSI-Label die technische Avantgarde zeigen, nicht die Tradition. Die technologische Formel der VW-Ingenieure war so trivial wie die Idee, so komplex wie die Umsetzung – ein kleiner Motor (in diesem Fall nur 1,4 Liter) sorgt für hervorragende Dynamik und eine beeindruckende Leistung von 170 PS. dank des Tandems aus einem leistungsstarken Turbolader und einer kleinen, aber effizienten mechanischen Einheit, die das von der großen Leistung des Turboladers gerissene „Loch“ füllt und als eine Art Dope gegen den anfänglichen Motorschaden wirkt. Und gerade als wir dachten, dass die Idee ein Erfolg war, betrat eine neue Reihe von Zweiliter-Motoren die Szene. Volvo, von denen der stärkste das gleiche Betankungssystem mit mechanischen und Turboladern hat. All dies veranlasst uns, in die Geschichte zurückzukehren und uns an die fernen Prototypen moderner Meisterwerke der Ingenieurskunst zu erinnern. Ja, Meisterstücke, denn die Entwicklung von Volvo hat wieder einmal eine äußerst interessante technische Lösung auf die Agenda gesetzt, die vor zwei Jahrzehnten in einem superteuren Rennwagen erfolgreich eingesetzt wurde. Speer Delta S4.

Wie bereits erwähnt, ist die konzeptionelle Idee von VW- und Volvo-Motoren weder kompliziert noch seltsam. Wir haben das neuralgische Thema der hohen Kraftstoffpreise und die komplexen Herausforderungen, denen sich moderne Automobildesigner bei der Entwicklung dynamischer und kraftstoffsparender Antriebe gegenübersehen, lange durchlebt.

Der Wirbelsturm der technologischen Aufregung konnte die Kompressoren ihrer beiden Varianten nicht umgehen. Darüber hinaus gehören Turbolader heute zu den Hauptakteuren im Wettlauf um maximale Effizienz, indem sie dem Feuer einer alten Geschichte aus dem Jahr 1885 neuen Treibstoff hinzufügen ...

Rudolph Diesel- und Kompressormaschinen

Es hat etwas von der sentimentalen Note eines Romans aus dem späten 1896. Jahrhundert über die ersten Autos mit Verbrennungsmotor. Ihre Schöpfer waren jedoch nicht nur ehrgeizige und ignorante „Alchemisten“ und verrückte Experimentatoren, sondern meist hochgebildete Menschen, deren Erfindungen auf einer seriösen wissenschaftlichen Grundlage beruhen. Es ist diese solide Wissensbasis, die im Kopf von Gottlieb Daimler die Idee weckt, seine Benzin- und Kerosinmotoren mit einer externen Kompressormaschine auszustatten. Leider blieben seine ersten Versuche in dieser Richtung erfolglos und er gab schließlich die weitere Entwicklung auf. Offenbar waren damals die Chancen, die in die Zylinder einströmende Frischluft vorzuverdichten, äußerst gering – es genügt zu sagen, dass Daimler erst nach Ende des Ersten Weltkriegs wieder aktiv auf diesem Gebiet forschte. Der Weg von Rudolf Diesel ist ähnlich. Zur gleichen Zeit, als er versuchte, seine Patente in einer großen Ölgesellschaft zu betreiben und sie am Ende teuer und zu teuer an die schwedischen Nobelbrüder verkaufte, die in den russischen Ölfeldern des Kaukasus arbeiteten, zeichnete er Diagramme und überlegte, wie es weitergehen sollte Effizienz verbessern Es ist im Prinzip eine ziemlich effiziente Wärmekraftmaschine. Heute wenig bekannt ist, dass Diesel bei seinem zweiten Labormuster, das in der MAN-Entwicklungsbasis in Augsburg arbeitete, eine Vorverdichtungseinheit installierte und im Dezember XNUMX eine ganze Reihe von Dieselmotoren mit Kompressor auftauchte.

Viel später wird die Rolle des Hauptassistenten des Dieselmotors vom Abgasturbolader übernommen, wodurch die Erfindung von Rudolf Diesel auf den aktuellen Rang aufsteigen wird. Die ersten experimentellen Rudolf-Dieselmotoren mit einem mechanischen Kompressor stellten die erwartete signifikante Leistungssteigerung fest, aber in Bezug auf den Wirkungsgrad waren die Dinge nicht so rosig. Diesel, für den die Wirtschaftlichkeit des Motors von größter Bedeutung ist, bewertet die Ergebnisse seiner eigenen Versuche als negativ. Für einen brillanten Ingenieur werden sie entgegen seinen bekannten Gesetzen der Thermodynamik zu einem absoluten und unlösbaren Rätsel. Nachdem er seine Experimente auf diesem Gebiet abgeschlossen hatte, schrieb er Folgendes in sein Notizbuch: „Ein am 28. Januar 1897 durchgeführtes Experiment und ein Vergleich mit früheren Experimenten am 12. Januar warfen die Frage nach dem Effekt der Vorkompression auf. Offensichtlich ist dies äußerst schädlich, daher müssen wir diese Idee von nun an aufgeben und uns auf einen herkömmlichen Vierzylindermotor konzentrieren, der in seiner jetzigen Form direkt Frischluft aus der Atmosphäre ansaugt. " Gott sei Dank, das Genie Diesel irrt sich hier zutiefst! Später stellte sich heraus, dass nicht die Idee des erzwungenen Füllens falsch war, sondern die Art und Weise ihrer Umsetzung.

Kompressor-Dieselmotoren auf Schiffen

Nach einer Reihe von erfolglosen Experimenten von Rudolf Diesel und den daraus resultierenden Fehlschlüssen verzichteten die Konstrukteure lange Zeit auf die Verwendung eines solchen Geräts zur zwangsweisen Zufuhr zusätzlicher Frischluft und verließen sich ausschließlich auf den natürlichen atmosphärischen Druck. Der einzig orthodoxe und bewährte Weg, mehr Leistung zu erreichen, war damals die Erhöhung des Hubraums und des Drehzahlniveaus, da letzteres technisch machbar ist. Der Nebel des Wahns hielt sich zwei Jahrzehnte lang, bis die Technologie das erforderliche Niveau erreichte und die MAN-Motorenfirma aus dem deutschen Augsburg diese Idee erneut auf die Tagesordnung setzte. Als Ergebnis der intensiven Arbeit des Unternehmens in den frühen 20er Jahren des letzten Jahrhunderts erschienen die ersten serienmäßig hergestellten Dieselaggregate mit Zwangsbetankung unter Verwendung eines mechanischen Kompressors. 1924 gab es schon Schiffe mit Kompressor-Dieselmotoren, darunter findet sich eine interessante technische Lösung, bei der die Kompressoren nicht direkt von der Kurbelwelle angetrieben werden, sondern von speziell angepassten Elektromotoren (man merkt die Analogie zum heutigen V8-Diesel bei Audi) , wodurch sich ihre Leistung von serienmäßigen 900 auf 1200 PS erhöht. Natürlich sprechen wir in all diesen Fällen von mechanisch angetriebenen Einheiten - obwohl zu Beginn des Jahrhunderts die Idee des Gaskompressors patentiert wurde, wird es bis zur Umsetzung in Serienmodellen eine sein lange Zeit. . Die extrem langsame Entwicklung der Kompressortechnologie ist auf zwei Hauptgründe zurückzuführen - mangelnde Kenntnis des Verhaltens von Benzinern mit ihrer inhärenten Klopfneigung und Unsicherheit über die Effizienz verschiedener Arten von Kompressoreinheiten.

Das Befüllen von Benzinmotoren begann 1901, als Sir Dugald Clerk (der übrigens einer der Pioniere der Zweitaktmotoren war) beschloss, eine Pumpe zu verwenden, um zusätzliche Frischluft in die Brennräume zu drücken. Motor mit großem Hubraum. Der Sachbearbeiter nimmt Probleme mit Wärmekraftmaschinen ernst und wissenschaftlich und versucht mit diesem Gerät, den thermodynamischen Wirkungsgrad des Motors gezielt zu steigern. Am Ende gelang es ihm jedoch, wie Diesel vor ihm, nur, seine Leistung zu steigern.

Die heute am häufigsten verwendeten Roots-Kompressoren basieren auf einer Pumpvorrichtung, die in den 1907er Jahren von Frank und Philander Roots aus Indiana patentiert wurde. Das Funktionsprinzip der Roots-Einheit ist der von Johannes Kepler im 100. Jahrhundert erfundenen Zahnradpumpe entlehnt, und die ersten Experimente von Gottlieb Daimler und seinem Chefingenieur Wilhelm Maybach basierten auf Roots-Kompressoren. Das beeindruckendste Ergebnis der mechanischen Positivfüllung ist jedoch der Amerikaner Lee Chadwick, der 80 einen Kompressor in den riesigen Sechszylindermotor seines Autos einbaute, dessen Arbeitsgeschwindigkeit das Neunfache der Drehzahl der Kurbelwelle beträgt. So erreichte Chadwick eine ungeheure Leistungssteigerung und sein Auto erreichte als erstes der Welt die offiziell registrierte Geschwindigkeit von XNUMX Meilen pro Stunde. Natürlich experimentierten in den frühen Tagen dieser Technologie viele Designer mit verschiedenen anderen Arten von Kompressorvorrichtungen wie Zentrifugal- und Flügelzellen. Zu den Patentanmeldungen zählen der Vorgänger des Drehkolbenkompressors, der in den XNUMX-ies des letzten Jahrhunderts von mehreren Unternehmen weit verbreitet war, sowie der Flügelzellenkompressor von Arnold Theodor Zoller.

Das erzwungene Befüllen rechtfertigt daher die erwartete Erhöhung des Liter-Fassungsvermögens und erweist sich als ideales Werkzeug zur Verbesserung der dynamischen Parameter bereits entworfener Einheiten.

Doch nicht nur das Auto unterstützt ihn – bereits 1913 gab es Lokomotivmotoren mit Kompressor, und während des Ersten Weltkriegs wurde die Zwangsaufladung zum idealen Mittel, um verdünnte Luft in Höhenflugzeugen auszugleichen.

(Folgen)

Text: Georgy Kolev