Test drive Magic Fires. կոմպրեսորային տեխնոլոգիայի պատմություն
Շարքում մենք կխոսենք հարկադիր լիցքավորման և ներքին այրման շարժիչների զարգացման մասին:
Նա մարգարե է մեքենաների թյունինգի սուրբ գրություններում: Նա դիզելային շարժիչի փրկիչն է։ Երկար տարիներ բենզինային շարժիչների դիզայներները անտեսում էին այս երեւույթը, բայց այսօր այն դառնում է ամենուր: Դա տուրբո լիցքավորիչ է... Ավելի լավ, քան երբևէ:
Նրա եղբայրը՝ մեխանիկական կոմպրեսորը, նույնպես չի պատրաստվում հեռանալ դեպքի վայրից։ Ավելին, նա պատրաստ է դաշինքի, որը կբերի իդեալական սիմբիոզի։ Այսպիսով, ժամանակակից տեխնոլոգիական մրցակցության թոհուբոհում երկու նախապատմական հակադիր հոսանքների ներկայացուցիչներ միավորվեցին՝ ապացուցելով այն մաքսիմը, որ ճշմարտությունը մնում է նույնը՝ անկախ հայացքների տարբերությունից։
Սպառումը 4500լ/100կմ և շատ թթվածին
Թվաբանությունը համեմատաբար պարզ է և հիմնված է բացառապես ֆիզիկայի օրենքների վրա… Ենթադրենք, որ մոտ 1000 կգ կշռող և անհույս աերոդինամիկ քաշով մեքենան կանգառից անցնում է 305 մետր 4,0 վայրկյանից պակաս՝ վերջում հասնելով 500 կմ/ժ արագության։ հատվածի այս մեքենայի շարժիչի հզորությունը պետք է գերազանցի 9000 ձիաուժը։ Նույն հաշվարկները ցույց են տալիս, որ մի հատվածում 8400 պտույտով պտտվող շարժիչի պտտվող ծնկաձև լիսեռը կարող է պտտվել միայն մոտ 560 անգամ, բայց դա չի խանգարի 8,2 լիտրանոց շարժիչին կլանել մոտ 15 լիտր վառելիք: Եվս մեկ պարզ հաշվարկի արդյունքում պարզ է դառնում, որ վառելիքի սպառման ստանդարտ չափման համաձայն՝ այս մեքենայի միջին սպառումը կազմում է ավելի քան 4500 լ/100 կմ։ Մի խոսքով` չորս հազար հինգ հարյուր լիտր։ Փաստորեն, այս շարժիչները չունեն հովացման համակարգեր. դրանք սառեցվում են վառելիքով ...
Այս թվերում ոչ մի գեղարվեստական բան չկա... Սրանք մեծ, բայց բավականին իրական արժեքներ են ժամանակակից քարշային մրցավազքի աշխարհից: Հազիվ թե ճիշտ լինի առավելագույն արագացման համար մրցարշավներին մասնակցող մեքենաներին անվանել մրցարշավային մեքենաներ, քանի որ սյուրռեալիստական քառանիվ ստեղծագործությունները՝ պատված կապույտ ծխով, անհամեմատելի են նույնիսկ Ֆորմուլա 1-ում օգտագործվող ժամանակակից ավտոմոբիլային տեխնոլոգիայի կրեմի հետ: Հետևաբար, մենք օգտագործեք «dragsters» հայտնի անունը: – Անկասկած, իրենց ձևով հետաքրքիր են, եզակի մեքենաներ, որոնք եզակի սենսացիաներ են հաղորդում ինչպես երկրպագուներին, այնպես էլ 305 մետր վազքուղուց դուրս, և օդաչուներին, որոնց ուղեղը, 5 գ արագության արագացման դեպքում, հավանաբար ստանում է գունավոր երկչափ պատկերի ձև: գանգի հետևը
Այս դրեգսթերները, անկասկած, ԱՄՆ-ում հանրաճանաչ ավտոսպորտի ամենահայտնի և ամենատպավորիչ ձևն են, որոնք պատկանում են երկիմաստորեն կոչված Top Fuel դասին: Անվանումը հիմնված է նիտրոմեթանի քիմիական միացության ծայրահեղ բնութագրերի վրա, որը դժոխային մեքենաներն օգտագործում են որպես վառելիք իրենց շարժիչների համար։ Այս պայթուցիկ խառնուրդի ազդեցության տակ շարժիչները աշխատում են գերբեռնվածության ռեժիմում և ընդամենը մի քանի վազքի ընթացքում վերածվում են ավելորդ մետաղի կույտի, և վառելիքի անընդհատ պայթելու հակման պատճառով նրանց աշխատանքի ձայնը հիշեցնում է գազանի հիստերիկ մռնչյունը, որը հաշվում է ձեր կյանքի վերջին պահերը: Շարժիչների գործընթացները կարելի է համեմատել միայն բացարձակ անվերահսկելի քաոսի հետ, որը սահմանակից է ֆիզիկական ինքնաոչնչացման հետապնդմանը: Սովորաբար, առաջին հատվածի վերջում, բալոններից մեկը ձախողվում է: Այս խելահեղ սպորտում օգտագործվող շարժիչների հզորությունը հասնում է այնպիսի արժեքների, որոնք աշխարհում ոչ մի դինամոմետր չի կարող չափել, և մեքենաների չարաշահումը իսկապես գերազանցում է ինժեներական ծայրահեղականության բոլոր սահմանները…
Բայց եկեք վերադառնանք մեր պատմության էությանը և ավելի սերտ նայենք նիտրոմեթանի վառելիքի հատկություններին (խառնված հավասարակշռող մեթանոլի մի քանի տոկոսով), որն, անկասկած, ամենահզոր նյութն է, որն օգտագործվում է ավտոմրցարշավների ցանկացած ձևում: գործունեություն։ Ածխածնի յուրաքանչյուր ատոմ իր մոլեկուլում (CH3NO2) ունի երկու թթվածնի ատոմ, ինչը նշանակում է, որ վառելիքն իր հետ տանում է այրման համար անհրաժեշտ օքսիդիչի մեծ մասը։ Նույն պատճառով, մեկ լիտր նիտրոմեթանի էներգիայի պարունակությունը ավելի ցածր է, քան մեկ լիտր բենզինի համար, բայց նույն քանակությամբ մաքուր օդով, որը շարժիչը կարող է ներծծել այրման խցիկները, նիտոմեթանը զգալիորեն ավելի շատ ընդհանուր էներգիա կապահովի, երբ այրվի: . Դա հնարավոր է, քանի որ այն ինքնին պարունակում է թթվածին և, հետևաբար, կարող է օքսիդացնել ածխաջրածնային վառելիքի բաղադրիչների մեծ մասը (ընդհանուր առմամբ, այն չի այրվում թթվածնի բացակայության դեպքում): Այսինքն՝ նիտրոմեթանն ունի 3,7 անգամ ավելի քիչ էներգիա, քան բենզինը, բայց նույն քանակությամբ օդը կարող է 8,6 անգամ ավելի շատ նիտրոմեթան օքսիդացնել, քան բենզինը։
Ավտոմոբիլային շարժիչի այրման գործընթացներին ծանոթ յուրաքանչյուրը գիտի, որ ներքին այրման շարժիչից ավելի շատ էներգիա «սեղմելու» իրական խնդիրը վառելիքի հոսքը խցիկներ չմեծացնելն է. դրա համար բավական են հզոր հիդրավլիկ պոմպերը: հասնելով չափազանց բարձր ճնշման: Իրական մարտահրավերը բավականաչափ օդ (կամ թթվածին) ապահովելն է ածխաջրածինները օքսիդացնելու և հնարավորինս արդյունավետ այրումն ապահովելու համար: Այդ իսկ պատճառով dragster վառելիքը օգտագործում է նիտրոգետան, առանց որի 8,2 լիտր ծավալով շարժիչով նման արդյունքի հասնելը բոլորովին աներևակայելի կլիներ: Միևնույն ժամանակ մեքենաները աշխատում են բավականին հարուստ խառնուրդներով (որոշակի պայմաններում նիտրոմեթանը կարող է սկսել օքսիդանալ), ինչի պատճառով վառելիքի մի մասը օքսիդանում է արտանետվող խողովակներում և դրանց վերևում ձևավորում է տպավորիչ կախարդական լույսեր։
Ոլորող մոմենտ 6750 Նմ
Այս շարժիչների միջին ոլորող մոմենտը հասնում է 6750 Նմ-ի։ Դուք երևի արդեն նկատել եք, որ այս ամբողջ թվաբանության մեջ ինչ-որ տարօրինակ բան կա... Փաստն այն է, որ նշված սահմանային արժեքներին հասնելու համար ամեն վայրկյան 8400 պտույտով աշխատող շարժիչը պետք է ներծծի ոչ ավել, ոչ պակաս, քան 1,7 խորանարդ մետր: մաքուր օդ. Դա անելու միայն մեկ ճանապարհ կա՝ հարկադիր լցոնում։ Այս դեպքում գլխավոր դերը խաղում է հսկայական դասական Roots տիպի մեխանիկական ագրեգատը, որի շնորհիվ դրագսթեր շարժիչի բազմազանության ճնշումը (ներշնչված նախապատմական Chrysler Hemi Elephant-ից) հասնում է ապշեցուցիչ 5 բարի։
Ավելի լավ հասկանալու համար, թե ինչ բեռների մասին է խոսքը այս դեպքում, եկեք որպես օրինակ վերցնենք մեխանիկական կոմպրեսորների ոսկե դարաշրջանի լեգենդներից մեկը՝ 3,0 լիտրանոց մրցարշավային V12: Mercedes-Benz W154. Այս մեքենայի հզորությունը 468 ձիաուժ էր։ հետ, բայց պետք է հիշել, որ կոմպրեսորային շարժիչը վերցրեց հսկայական 150 ձիաուժ: հետ.՝ չհասնելով նշված 5 բարին։ Եթե հիմա հաշվեհամարին ավելացնենք 150 հազար վ, ապա կգանք այն եզրակացության, որ W154-ն իսկապես ուներ իր ժամանակի համար անհավանական 618 ձիաուժ հզորություն։ Ինքներդ կարող եք դատել, թե որքան իրական հզորություն են ստանում Top Fuel դասի շարժիչները և որքան է այն կլանում մեխանիկական կոմպրեսորային շարժիչը: Իհարկե, այս դեպքում տուրբո լիցքավորիչի օգտագործումը շատ ավելի արդյունավետ կլիներ, բայց դրա դիզայնը չէր կարող հաղթահարել արտանետվող գազերի ծայրահեղ ջերմային բեռը:
Կրճատման սկիզբը
Ավտոմեքենայի պատմության մեծ մասում ներքին այրման շարժիչներում դրական բոցավառման միավորի առկայությունը զարգացման համապատասխան փուլի վերջին տեխնոլոգիայի արտացոլումն էր: Այդպես եղավ 2005 թվականին, երբ ավտոմոբիլային արդյունաբերության և սպորտի ոլորտում տեխնոլոգիական նորարարության հեղինակավոր մրցանակը, որը կրում է ամսագրի հիմնադիր Փոլ Փիչի անունը, շնորհվեց VW-ի շարժիչների մշակման ղեկավար Ռուդոլֆ Քրեբսին և նրա մշակողների թիմին: Twincharger տեխնոլոգիայի կիրառումը 1,4 լիտրանոց բենզինային շարժիչում: Մեխանիկայի համաժամանակյա համակարգի և տուրբո լիցքավորիչի միջոցով բալոնների համակցված դրական լիցքավորման շնորհիվ միավորը հմտորեն համատեղում է մեծ տեղաշարժերով բնական շնչառական շարժիչներին բնորոշ ոլորող մոմենտների և բարձր հզորության հավասարաչափ բաշխումը փոքր շարժիչների տնտեսության և արդյունավետության հետ: Տասնմեկ տարի անց VW-ի 11 լիտրանոց TSI շարժիչը (մի փոքր ավելի մեծ ծավալով, որը փոխհատուցում է դրա արդյունավետ կրճատումը օգտագործված Միլերի ցիկլի պատճառով) այժմ հագեցած է շատ ավելի առաջադեմ VNT տուրբո լիցքավորիչ տեխնոլոգիայով և կրկին առաջադրվել է Paul Peach մրցանակին:
Իրականում, առաջին զանգվածային արտադրության մեքենան բենզինային շարժիչով և փոփոխական երկրաչափության տուրբոյով՝ Porsche 911 Turbo-ն թողարկվել է 2005 թվականին: Երկու կոմպրեսորները, որոնք համատեղ մշակվել են Porsche R&D ինժեներների և Borg Warner Turbo Systems-ի նրանց գործընկերների կողմից, VW-ն օգտագործում են տուրբոդիզելային ագրեգատներում փոփոխական երկրաչափության հայտնի և վաղուց հաստատված գաղափարը, որը չի ներդրվել բենզինային շարժիչներում՝ արտանետվող գազի համեմատ ավելի բարձր (մոտ 200 աստիճան) ջերմաստիճանի հետ կապված խնդրի պատճառով: Դրա համար օդատիեզերական արդյունաբերության ջերմակայուն կոմպոզիտային նյութերն օգտագործվել են գազի ուղեցույցի թիակների համար և կառավարման համակարգում գերարագ կառավարման ալգորիթմ: VW ինժեներների ձեռքբերումը.
Տուրբո լիցքավորիչի ոսկե դարը
745i-ի ավարտից ի վեր՝ 1986 թվականին, BMW-ն երկար ժամանակ ամուր կանգնած է եղել բենզինային շարժիչի նախագծման իր փիլիսոփայության մեջ, ըստ որի՝ ավելի շատ հզորության հասնելու միակ «ուղղափառ» միջոցը շարժիչը բարձր պտույտներով աշխատեցնելն էր: Ոչ մի հերետիկոսություն կամ ֆլիրտ մեխանիկական կոմպրեսորների հետ a la Mercedes (C 200 Kompressor) կամ Toyota (Corolla Compressor), ոչ մի կողմնակալություն VW կամ Opel տուրբո լիցքավորիչների նկատմամբ: Մյունխենի շարժիչներ կառուցողները նախընտրում էին բարձր հաճախականությամբ լիցքավորում և նորմալ մթնոլորտային ճնշում, բարձր տեխնոլոգիական լուծումների օգտագործում, իսկ ծայրահեղ դեպքերում՝ ավելի մեծ տեղաշարժ: Բավարիայի շարժիչների վրա հիմնված կոմպրեսորային փորձերը գրեթե ամբողջությամբ փոխանցվել են «ֆակիրներին» մյունխենյան կոնցեռնին մոտ գտնվող Alpina թյունինգային ընկերության կողմից։
Այսօր BMW-ն այլևս չի արտադրում բնական շնչառական բենզինային շարժիչներ, իսկ դիզելային շարժիչների շարքն արդեն ներառում է չորս մխոցային տուրբոշարժիչ: Volvo-ն օգտագործում է մեխանիկական և տուրբո լիցքավորիչով լիցքավորման համադրություն, Audi-ն ստեղծել է դիզելային շարժիչ՝ էլեկտրական կոմպրեսորի և երկու կասկադային տուրբո լիցքավորիչների համադրությամբ, Mercedes-ն ունի բենզինային շարժիչ՝ էլեկտրականով և տուրբո լիցքավորիչով։
Այնուամենայնիվ, մինչ դրանց մասին խոսելը, մենք կվերադառնանք ժամանակը՝ գտնելու այս տեխնոլոգիական անցման արմատները։ Մենք կիմանանք, թե ինչպես են ամերիկացի արտադրողները փորձել օգտագործել տուրբո տեխնոլոգիան՝ փոխհատուցելու ութսունական թվականների նավթային երկու ճգնաժամերի հետևանքով շարժիչի չափերի կրճատումը և ինչպես են նրանք ձախողվել այդ փորձերում: Մենք կխոսենք կոմպրեսորային շարժիչ ստեղծելու Ռուդոլֆ Դիզելի անհաջող փորձերի մասին։ Մենք կհիշենք 20-30-ականների կոմպրեսորային շարժիչների փառավոր դարաշրջանը, ինչպես նաև մոռացության երկար տարիները։ Իհարկե, մենք բաց չենք թողնի տուրբո լիցքավորիչների առաջին արտադրական մոդելների հայտնվելը 70-ականների առաջին խոշոր նավթային ճգնաժամից հետո։ Կամ Scania Turbo բարդ համակարգի համար: Մի խոսքով, մենք ձեզ կպատմենք կոմպրեսորային տեխնոլոգիայի պատմության և էվոլյուցիայի մասին ...
(հետևել)
Տեքստ ՝ Գեորգի Կոլև
