Proovisõit Magic Fires: kompressoritehnoloogia ajalugu

Selles sarjas räägime sunnitud tankimisest ja sisepõlemismootorite arendamisest.

Ta on prohvet autode häälestamise pühakirjades. Ta on diiselmootori päästja. Paljude aastate jooksul jätsid bensiinimootorite disainerid selle nähtuse tähelepanuta, kuid tänapäeval on see muutumas üldlevinud. See on turbolaadur... Parem kui kunagi varem.

Ka tema vend, mehaaniliselt käitatav kompressor, ei plaani lavalt lahkuda. Pealegi on ta valmis aliansiks, mis viib täiusliku sümbioosini. Seega on tänapäevase tehnoloogilise rivaalitsemise segaduses kahe eelajaloolise vastandvoolu esindajad ühinenud, tõestades maksimumi, et tõde jääb vaateväärtuste erinevusest hoolimata samaks.

Tarbimine 4500 l / 100 km ja palju hapnikku

Aritmeetika on suhteliselt lihtne ja lähtub ainult füüsikaseadustest... Eeldusel, et umbes 1000 kg kaaluv ja lootusetu aerodünaamilise takistusega auto läbib paigalt 305 meetrit vähem kui 4,0 sekundiga, saavutades lõpuks kiiruse 500 km/h sektsioonist peab selle auto mootori võimsus ületama 9000 hj. Samad arvutused näitavad, et 8400 pööret minutis pöörleva mootori pöörlev väntvõll suudab sektsiooni piires pöörata vaid umbes 560 korda, kuid see ei takista 8,2-liitrisel mootoril umbes 15 liitrit kütust absorbeerimast. Veel ühe lihtsa arvutuse tulemusena selgub, et kütusekulu standardmõõdu järgi on selle auto keskmine kütusekulu üle 4500 l / 100 km. Ühesõnaga - neli tuhat viissada liitrit. Tegelikult pole neil mootoritel jahutussüsteeme - neid jahutatakse kütusega ...

Nendes kujundites pole midagi väljamõeldud ... Need on suured, kuid üsna tõelised väärtused kaasaegse drag-racing maailmast. Vaevalt on õige nimetada maksimaalse kiirenduse võidusõidul osalevaid autosid võidusõiduautodeks, sest sinise suitsuga kaetud sürrealistlik neljarattaline looming on võrreldamatu isegi vormel 1-s kasutatava moodsa autotehnoloogia koorega. kasutage rahvapärast nimetust "dragsters" . – Omal moel kahtlemata huvitavad unikaalsed autod, mis pakuvad ainulaadseid aistinguid nii fännidele väljaspool 305-meetrist rada kui ka pilootidele, kelle aju võtab 5-grammise kiirenduse korral tõenäoliselt värvilise kahemõõtmelise kujutise kuju. kolju tagaosa

Need dragsterid on vaieldamatult USA populaarseima autospordi kõige kuulsam ja muljetavaldavam vorm, mis kuulub vaieldavasse tippkütuse klassi. See nimi põhineb nitrometaani kemikaali äärmisel toimivusel, mida põrgulised masinad kasutavad oma mootorite kütusena. Selle plahvatusohtliku segu mõjul töötavad mootorid ülekoormusrežiimis ja muutuvad vaid mõne võistlusega mittevajaliku metalli hunnikuks ning tänu kütuse kalduvusele pidevalt plahvatada, sarnaneb nende tööheli metsalise hüsteerilise möirgamisega, loendades teie elu viimaseid hetki. Mootorites toimuvaid protsesse saab võrrelda ainult absoluutse kontrollimatu kaosega, mis piirneb füüsilise enesehävitamise otsimisega. Tavaliselt rikub üks silindritest esimese sektsiooni lõpuks. Sellel pöörasel spordialal kasutatavate mootorite võimsus saavutab väärtused, mida ükski dünamomeeter maailmas mõõta ei suuda, ja masinate väärkohtlemine ületab tõesti kõik inseneriäärmusluse piirid ...

Tuleme aga tagasi oma loo tuuma juurde ja uurime lähemalt nitrometaankütuse omadusi (segatuna mõne protsendi tasakaalustava metanooliga), mis on kahtlemata kõige võimsam aine, mida kasutatakse igasuguses autorallis. aktiivsus. Igal selle molekuli süsinikuaatomil (CH3NO2) on kaks hapniku aatomit, mis tähendab, et kütus kannab endas enamikku põlemiseks vajalikust oksüdeerijast. Samal põhjusel on energiasisaldus liitri nitrometaani kohta madalam kui liitri bensiini kohta, kuid sama värske õhu koguse korral, mille mootor suudab põlemiskambritesse imeda, annab nitrometaan põlemisel oluliselt rohkem koguenergiat. ... See on võimalik, kuna see ise sisaldab hapnikku ja võib seetõttu oksüdeerida enamikku süsivesinikkütuse komponentidest (hapniku puudumisel tavaliselt mittesüttivad). Teisisõnu, nitrometaanil on 3,7 korda vähem energiat kui bensiinil, kuid sama õhuhulga korral võib oksüdeeruda 8,6 korda rohkem nitrometaani kui bensiinil.

Igaüks, kes on kursis automootori põlemisprotsessidega, teab, et sisepõlemismootorist suurema võimsuse "pigistamise" tegelik probleem ei ole kütuse voolu suurendamine kambritesse – selleks piisab võimsatest hüdropumpadest. saavutades äärmiselt kõrge rõhu. Tõeline väljakutse on tagada süsivesinike oksüdeerimiseks ja võimalikult tõhusa põlemise tagamiseks piisavalt õhku (või hapnikku). Seetõttu kasutatakse dragsterkütuses lämmastikku, ilma milleta oleks 8,2-liitrise töömahuga mootoriga sellises järjekorras tulemusi saavutada täiesti mõeldamatu. Samal ajal töötavad autod üsna rikkalike segudega (teatud tingimustel võib nitrometaan hakata oksüdeerima), mille tõttu osa kütust oksüdeerub väljalasketorudes ja moodustab nende kohale muljetavaldavad võlutuled.

Pöördemoment 6750 Newton meetrit

Nende mootorite keskmine pöördemoment ulatub 6750 Nm-ni. Tõenäoliselt märkasite juba, et kogu selles aritmeetikas on midagi kummalist... Fakt on see, et näidatud piirväärtuste saavutamiseks peab 8400 p/min töötav mootor igas sekundis sisse imema ei rohkem, mitte vähem kui 1,7 kuupmeetrit värske õhk. Selleks on ainult üks võimalus – sundtäitmine. Peaosa mängib sel juhul hiiglaslik klassikaline Roots-tüüpi mehaaniline agregaat, tänu millele ulatub rõhk dragstermootori kollektorites (inspireeritud eelajaloolisest Chrysler Hemi Elephantist) jahmatavad 5 baari.

Et paremini mõista, milliste koormustega antud juhul tegemist on, võtame näiteks ühe mehaaniliste kompressorite kuldajastu legendi – 3,0-liitrise võidusõidu V12. Mercedes-Benz W154. Selle masina võimsus oli 468 hj. koos., kuid tuleb meeles pidada, et kompressori ajam võttis ilmatu 150 hj. koos., ei saavuta määratud 5 baari. Kui nüüd lisada kontole 150 tuhat s, siis jõuame järeldusele, et W154-l oli oma aja kohta tõesti uskumatu 618 hj. Saate ise hinnata, kui suure reaalse võimsuse saavutavad Top Fuel klassi mootorid ja kui suure osa sellest neelab mehaaniline kompressori ajam. Muidugi oleks turboülelaaduri kasutamine sel juhul palju tõhusam, kuid selle disain ei saaks hakkama heitgaaside äärmise soojuskoormusega.

Kontraktsiooni algus

Suurema osa auto ajaloost on sund süüteseadme olemasolu sisepõlemismootorites peegeldanud vastava arenguetapi uusimat tehnoloogiat. Nii juhtus 2005. aastal, kui ajakirja asutaja Paul Peachi nime kandev mainekas auto- ja sporditööstuse tehnoloogilise innovatsiooni auhind anti üle VW mootorite arendusjuhile Rudolf Krebsile ja tema arendustiimile. Twinchargeri tehnoloogia rakendamine 1,4-liitrises bensiinimootoris. Tänu silindrite kombineeritud sundtäitmisele mehaanika sünkroonsüsteemi ja turbolaaduri abil ühendab seade oskuslikult suure töömahuga mootoritele omase pöördemomendi ühtlase jaotuse ja suure võimsuse väikeste mootorite ökonoomsuse ja säästlikkusega. Üheteistkümne aasta pärast on VW 11-liitrisel TSI-mootoril (mille Milleri tsüklist tuleneva efektiivse kokkutõmbumise kompenseerimiseks on veidi suurenenud töömaht) nüüd palju arenenum VNT-turbolaadurite tehnoloogia ja see kandideerib taas Paul Peachi auhinnale.

Tegelikult toodeti 911. aastal välja esimene bensiinimootoriga ja turboülelaadimisega muutuva geomeetriaga seeriaauto Porsche 2005 Turbo. Mõlemad kompressorid, mille on ühiselt välja töötanud Porsche teadus- ja arendustegevuse insenerid ning nende kolleegid ettevõttes Borg Warner Turbo Systems, kasutavad VW hästi tuntud ja juba ammu väljakujunenud ideed muutuva geomeetria kohta turbodiiselmootorites, mida pole bensiinimootorites probleemi tõttu rakendatud. kõrgema (umbes 200 kraadi võrreldes diislikütusega) heitgaasi keskmise temperatuuriga. Selleks kasutati gaasijuhtlabade jaoks lennundustööstuse kuumakindlaid komposiitmaterjale ja juhtimissüsteemi ülikiiret juhtimisalgoritmi. VW inseneride saavutus.

Turbolaaduri kuldajastu

Alates 745i tootmise lõpetamisest 1986. aastal on BMW kaitsnud juba ammu oma bensiinimootorite disainifilosoofiat, mille kohaselt ainus "õigeusklik" viis suurema võimsuse saavutamiseks oli mootori käivitamine kõrgetel pööretel. Ei mingeid ketsereid ja flirtimist mehaaniliste kompressoritega a la Mercedes (C 200 Kompressor) ega Toyotaga (Corolla kompressor), ei eelarvamusi VW ega Opeli turbolaadurite suhtes. Müncheni mootoriehitajad eelistasid kõrgsageduslikku täitmist ja normaalset atmosfäärirõhku, kõrgtehnoloogiliste lahenduste kasutamist ja äärmisel juhul suuremat töömahtu. Baieri mootoritel põhinevad kompressorikatsed kandis peaaegu täielikult "fakiiridele" üle häälestusfirma Alpina, mis on Müncheni kontserni lähedal.

Tänapäeval BMW enam vabalthingavaid bensiinimootoreid ei tooda ja diiselmootorite valikus on juba neljasilindriline turbomootor. Volvo kasutab mehaanilise ja turboülelaaduriga tankimise kombinatsiooni, Audi on loonud diiselmootori koos elektrikompressori ja kahe kaskaadturboülelaaduriga, Mercedesel on bensiinimootor elektrilise ja turboülelaaduriga.

Enne neist rääkimist läheme aga ajas tagasi, et leida selle tehnoloogilise ülemineku juured. Saame teada, kuidas Ameerika tootjad püüdsid kasutada turbotehnoloogiat, et kompenseerida kaheksakümnendate kahest naftakriisist tingitud mootorimahtude vähenemist ja kuidas need katsed ebaõnnestusid. Räägime Rudolf Dieseli ebaõnnestunud katsetest luua kompressormootor. Meenutame nii 20-30ndate kuulsusrikast kompressormootorite ajastut kui ka pikki unustusaastaid. Loomulikult ei jää me ilma esimeste turboülelaadurite seeriamudelite ilmumisest pärast 70ndate esimest suurt naftakriisi. Või Scania Turbo segusüsteemi jaoks. Lühidalt - me räägime teile kompressoritehnoloogia ajaloost ja arengust ...

(järgima)

Tekst: Georgy Kolev