Testa brauciens Magic Fires: kompresoru tehnoloģijas vēsture
Šajā sērijā mēs runāsim par piespiedu degvielas uzpildīšanu un iekšdedzes dzinēju attīstību.
Viņš ir pravietis automobiļu tūninga svētajos rakstos. Viņš ir dīzeļdzinēja glābējs. Daudzus gadus benzīna dzinēju dizaineri atstāja šo parādību novārtā, taču šodien tā kļūst visuresoša. Tas ir turbokompresors... Labāk nekā jebkad agrāk.
Arī viņa brālis, kompresors ar mehānisko piedziņu, neplāno pamest skatuvi. Turklāt viņš ir gatavs aliansei, kas novedīs pie ideālas simbiozes. Tādējādi mūsdienu tehnoloģiskās sāncensības satricinājumā divu aizvēsturisku pretēju strāvu pārstāvji ir apvienojušies, pierādot maksimumu, ka patiesība paliek nemainīga neatkarīgi no viedokļu atšķirības.
Patēriņš 4500 l / 100 km un daudz skābekļa
Aritmētika ir salīdzinoši vienkārša un balstīta tikai uz fizikas likumiem... Pieņemot, ka automašīna, kas sver ap 1000 kg un ar bezcerīgu aerodinamisko pretestību, 305 metrus no vietas nobrauc mazāk nekā 4,0 sekundēs, stiepes beigās sasniedzot 500 km/h. , šī auto dzinēja jaudai ir jāpārsniedz 9000 ZS. Tie paši aprēķini liecina, ka šķērsgriezuma robežās pie 8400 apgr./min griežamā dzinēja griežamā kloķvārpsta spēs pagriezties tikai aptuveni 560 reizes, taču tas netraucēs 8,2 litru dzinējam absorbēt aptuveni 15 litrus degvielas. Vēl viena vienkārša aprēķina rezultātā kļūst skaidrs, ka saskaņā ar standarta degvielas patēriņa mērījumu šīs automašīnas vidējais patēriņš ir vairāk nekā 4500 l / 100 km. Vārdu sakot - četri tūkstoši pieci simti litri. Faktiski šiem dzinējiem nav dzesēšanas sistēmu - tos dzesē degviela ...
Šajos skaitļos nav nekā izdomāta... Tās ir lielas, bet diezgan reālas vērtības no mūsdienu dragreisa pasaules. Diez vai ir pareizi automobiļus, kas piedalās sacīkstēs pēc maksimālā paātrinājuma, dēvēt par sacīkšu automašīnām, jo sirreālie četru riteņu veidojumi, kas ietīti zilos dūmos, ir nesalīdzināmi pat ar Formulā 1 izmantoto moderno automobiļu tehnoloģiju krēmu. Tāpēc mēs izmantojiet populāro nosaukumu “dragsters” . – Neapšaubāmi savā veidā interesantas, unikālas mašīnas, kas sniedz unikālas sajūtas gan līdzjutējiem ārpus 305 metru trases, gan pilotiem, kuru smadzenes pie liela 5 g paātrinājuma, iespējams, iegūst krāsaina divdimensiju attēla formu. galvaskausa aizmugure
Šie dragsteri neapšaubāmi ir slavenākais un iespaidīgākais populārā autosporta veids Amerikas Savienotajās Valstīs, kas pieder pretrunīgi vērtētajai “Top Fuel” klasei. Nosaukums ir balstīts uz nitrometāna ķīmiskās vielas ārkārtas veiktspēju, kuru elles mašīnas izmanto kā dzinēju degvielu. Šī sprādzienbīstamā maisījuma ietekmē dzinēji darbojas pārslodzes režīmā un tikai dažās sacensībās pārvēršas par nevajadzīga metāla kaudzi, un degvielas tieksmes dēļ uz nepārtrauktu detonāciju to darbības skaņa atgādina histērisku zvēra rūkoņu, skaitot jūsu dzīves pēdējos mirkļus. Dzinēju procesus var salīdzināt tikai ar absolūtu nekontrolējamu haosu, kas robežojas ar tiekšanos pēc fiziskas pašiznīcināšanās. Parasti viens no cilindriem neizdodas līdz pirmās sadaļas beigām. Šajā trakajā sportā izmantoto motoru jauda sasniedz vērtības, kuras neviens pasaules dinamometrs nevar izmērīt, un mašīnu ļaunprātīga izmantošana patiešām pārsniedz visas inženiertehniskā ekstrēmisma robežas ...
Bet atgriezīsimies pie sava stāsta būtības un rūpīgāk aplūkosim nitrometāna degvielas īpašības (sajauktas ar dažiem procentiem līdzsvarojošu metanolu), kas, bez šaubām, ir visspēcīgākā viela, ko lieto jebkura veida autosacīkstēs. aktivitāte. Katram oglekļa atomam tā molekulā (CH3NO2) ir divi skābekļa atomi, kas nozīmē, ka degviela nes sev līdzi lielāko daļu degšanai nepieciešamā oksidētāja. Šī paša iemesla dēļ enerģijas saturs litrā nitrometāna ir mazāks nekā litrā benzīna, taču ar tādu pašu svaiga gaisa daudzumu, kādu motors var iesūkt sadegšanas kamerās, degšanas laikā nitrometāns nodrošinās ievērojami lielāku kopējo enerģiju. ... Tas ir iespējams, jo tas pats satur skābekli un tāpēc var oksidēt lielāko daļu ogļūdeņraža degvielas komponentu (parasti nedegošs, ja nav skābekļa). Citiem vārdiem sakot, nitrometānam ir 3,7 reizes mazāk enerģijas nekā benzīnam, bet ar tādu pašu gaisa daudzumu var oksidēties 8,6 reizes vairāk nitrometāna nekā benzīns.
Ikviens, kurš pārzina sadegšanas procesus automobiļu dzinējā, zina, ka īstā problēma, "izspiežot" vairāk jaudas no iekšdedzes dzinēja, ir nepalielināt degvielas plūsmu kamerās - tam pietiek ar jaudīgiem hidrauliskajiem sūkņiem. sasniedzot ārkārtīgi augstu spiedienu. Patiesais izaicinājums ir nodrošināt pietiekami daudz gaisa (vai skābekļa), lai oksidētu ogļūdeņražus un nodrošinātu pēc iespējas efektīvāku sadegšanu. Tāpēc dragsterdegvielā tiek izmantots nitrogetāns, bez kura būtu pilnīgi neiedomājami sasniegt šādas kārtas rezultātus ar dzinēju ar 8,2 litru darba tilpumu. Tajā pašā laikā automašīnas strādā ar diezgan bagātīgiem maisījumiem (noteiktos apstākļos nitrometāns var sākt oksidēties), kā rezultātā daļa degvielas tiek oksidēta izplūdes caurulēs un virs tām veido iespaidīgas burvju gaismas.
Griezes moments 6750 ņūtonmetri
Šo dzinēju vidējais griezes moments sasniedz 6750 Nm. Droši vien jau pamanījāt, ka visā šajā aritmētikā ir kaut kas dīvains... Fakts ir tāds, ka, lai sasniegtu norādītās robežvērtības, ik sekundi dzinējam, kas darbojas ar 8400 apgr./min, ir jāiesūc ne vairāk, ne mazāk kā 1,7 kubikmetri svaigs gaiss. Ir tikai viens veids, kā to izdarīt - piespiedu pildīšana. Galvenā loma šajā gadījumā ir milzīgam klasiskajam Roots tipa mehāniskajam blokam, pateicoties kuram dragstera dzinēja kolektoros spiediens (iedvesmojoties no aizvēsturiskā Chrysler Hemi Elephant) sasniedz satriecošus 5 bārus.
Lai labāk saprastu, ar kādām slodzēm šajā gadījumā ir runa, ņemsim kā piemēru vienu no mehānisko kompresoru zelta laikmeta leģendām – 3,0 litru sacīkšu V12. Mercedes-Benz W154. Šīs mašīnas jauda bija 468 ZS. ar., bet jāņem vērā, ka kompresora piedziņa paņēma milzīgus 150 ZS. ar., nesasniedzot norādītos 5 bārus. Ja tagad pievienosim kontam 150 tūkstošus s, mēs nonāksim pie secinājuma, ka W154 patiešām bija savam laikam neticami 618 ZS. Cik lielu reālo jaudu sasniedz Top Fuel klases dzinēji un cik daudz no tās uzņem mehāniskā kompresora piedziņa, varat spriest paši. Protams, turbokompresora izmantošana šajā gadījumā būtu daudz efektīvāka, taču tā konstrukcija nevarētu tikt galā ar ārkārtējo izplūdes gāzu siltuma slodzi.
Kontrakcijas sākums
Lielāko automobiļa vēstures daļu piespiedu aizdedzes bloka klātbūtne iekšdedzes motoros ir bijusi jaunāko tehnoloģiju atspoguļojums attiecīgajam attīstības posmam. Tas notika 2005. gadā, kad žurnāla dibinātāja Pola Peacha vārdā nosaukto prestižo balvu par tehnoloģiskajiem jauninājumiem automobiļu rūpniecībā un sportā pasniedza VW dzinēju izstrādes vadītājam Rūdolfam Krebam un viņa izstrādes komandai. Twincharger tehnoloģijas pielietošana 1,4 litru benzīna motorā. Pateicoties cilindru kombinētajai piespiedu piepildīšanai, izmantojot sinhronu mehānikas sistēmu un turbokompresoru, iekārta prasmīgi apvieno vienmērīgu griezes momenta sadalījumu un lielu jaudu, kas raksturīga dabiski iesūktiem motoriem ar lielu darba tilpumu, ar mazu dzinēju ekonomiju un ekonomiju. Vienpadsmit gadus vēlāk VW 11 litru TSI dzinējam (ar nedaudz palielinātu darba tilpumu, lai kompensētu tā efektīvo kontrakciju izmantotā Millera cikla dēļ) tagad ir daudz progresīvāka VNT turbokompresoru tehnoloģija, un tas atkal tiek nominēts Pola Peacha balvai.
Faktiski pirmā sērijveida automašīna ar benzīna dzinēju un mainīgu ģeometriju ar turbokompresoru - Porsche 911 Turbo tika izlaista 2005. gadā. Abi kompresori, ko kopīgi izstrādājuši Porsche pētniecības un izstrādes inženieri un viņu kolēģi Borg Warner Turbo Systems, VW izmanto labi zināmo un jau sen iedibināto ideju par mainīgu ģeometriju turbodīzeļa agregātos, kas benzīna dzinējos problēmas dēļ nav ieviesta. ar augstāku (aptuveni 200 grādu salīdzinājumā ar dīzeļdegvielu) vidējo izplūdes gāzu temperatūru. Šim nolūkam gāzes vadošajām lāpstiņām un īpaši ātrai vadības algoritmai vadības sistēmā tika izmantoti karstumizturīgi kompozītmateriāli no kosmosa rūpniecības. VW inženieru sasniegumi.
Turbokompresora zelta laikmets
Kopš 745i darbības pārtraukšanas 1986. gadā BMW jau sen aizstāv savu benzīna dzinēju dizaina filozofiju, saskaņā ar kuru vienīgais "pareizticīgais" veids, kā sasniegt lielāku jaudu, bija dzinēja iedarbināšana ar lieliem apgriezieniem. Bez ķecerībām un flirta ar mehāniskiem kompresoriem a la Mercedes (C 200 Kompressor) vai Toyota (Corolla kompresors), bez aizspriedumiem pret VW vai Opel turbokompresoriem. Minhenes dzinēju ražotāji deva priekšroku augstfrekvences uzpildīšanai un normālam atmosfēras spiedienam, augsto tehnoloģiju risinājumu izmantošanai un ārkārtējos gadījumos lielākam darba tilpumam. Kompresoru eksperimentus, kuru pamatā bija Bavārijas dzinēji, gandrīz pilnībā nodeva "fakīriem" tūninga kompānija "Alpina", kas ir tuvu koncernam Minhene.
Mūsdienās BMW vairs neražo atmosfēriskos benzīna dzinējus, un dīzeļdzinēju klāstā jau ir četru cilindru turbodzinējs. Volvo izmanto degvielas uzpildes kombināciju ar mehānisko un turbokompresoru, Audi radījis dīzeļdzinēju ar elektriskā kompresora un divu kaskādes turbokompresoru kombināciju, Mercedes ir benzīna dzinējs ar elektrisko un turbokompresoru.
Tomēr, pirms runāt par tiem, mēs atgriezīsimies pagātnē, lai atrastu šīs tehnoloģiskās pārejas saknes. Mēs uzzināsim, kā amerikāņu ražotāji mēģināja izmantot turbo tehnoloģiju, lai kompensētu dzinēju izmēru samazināšanos, ko izraisīja divas naftas krīzes astoņdesmitajos gados, un kā šie mēģinājumi viņiem neizdevās. Mēs runāsim par Rūdolfa Dīzeļa neveiksmīgajiem mēģinājumiem izveidot kompresora dzinēju. Mēs atcerēsimies krāšņo kompresoru dzinēju laikmetu 20. un 30. gados, kā arī garos aizmirstības gadus. Protams, mēs nepalaidīsim garām pirmo sērijveida turbokompresoru modeļu parādīšanos pēc pirmās lielās naftas krīzes 70. gados. Vai arī Scania Turbo maisījuma sistēmai. Īsumā - mēs jums pastāstīsim par kompresoru tehnoloģiju vēsturi un attīstību ...
(sekot)
Teksts: Georgijs Koļevs
