Тест драйв Magic Fires: История компрессорной техники II

Вторая часть серии: Эра компрессоров – прошлое и настоящее

«Карл незаметно притормозил, и« бьюик »медленно нас обогнал. Широкие блестящие крылья поползли мимо нас. Глушитель громко извергал синий дым нам в лицо. Постепенно «бьюик» набрал около двадцати метров свинца, и тут, как мы и ожидали, в окне показалось лицо хозяина, торжествующе ухмыляющееся.

Он думал, что выиграл … Он подавал нам сигналы особенно спокойно, уверенный в своей победе. В этот момент Карл подскочил. Компрессор взорвался. И вдруг рука, махнувшая из окна, исчезла, когда Карл принял приглашение и подошел. Он приближался неудержимо.

1938 г. Эрих Мария Ремарк. «Три товарища». Обреченная любовь, опустошенная душа и ценность нескольких десятков мелочей, напоминающих нам, что мы ценим простые вещи только тогда, когда они уходят плавно и необратимо. Роман о привилегии жить здесь и сейчас, грести пригоршнями радостей жизни, шедевр о безмерных человеческих ценностях и… Карл – автомобиль со скромным эго, но с безграничной душой.

Роман «Три товарища» был опубликован в поворотный момент истории человечества в 1938 году. Всего через несколько месяцев после публикации, 1 сентября 1939 года, в день, когда автомобили Гран-при соревновались в яростной гонке за Гран-при Югославии, немецкие танки пересекли границу с Польшей и привели человечество к его величайшему падению. Этот день знаменует конец эпохи в автомобильной промышленности. «Эра компрессоров» подходит к концу.

До недавнего времени на довольно многих моделях Mercedes было видно тщательно написанное немецкое слово «Kompressor». Конечно, было бы намного удобнее использовать простую аббревиатуру, такую ​​как CDI или CGI, но скрупулезное написание всего слова в этом случае не случайно. Без него значительная часть маркетингового эффекта была бы потеряна, если бы возникла задача вспомнить те славные времена в жизни производителя роскошных автомобилей, когда все основывалось на девизе Kompressor oder Nichts («компрессор или ничего»).

Акроним TSI на пластиковом капоте VW Golf GT в 2005 году был гораздо более сдержанным и вовсе не предназначался для наведения мостов к некоему гламурному историческому наследию. Чрезмерная скромность определенно не является одним из качеств VW, и производитель из Вольфсбурга не упустил бы возможность вспомнить некоторые из своих успехов, но в этом случае лейбл TSI должен был продемонстрировать технический авангард, а не традиции. Технологическая формула, использованная инженерами VW, была столь же тривиальна как идея, сколь сложна как реализация – двигатель с небольшим объемом (в данном случае всего 1,4 литра) обеспечивает отличные динамические характеристики и впечатляющую мощность в 170 л.с. благодаря тандему из мощного турбонагнетателя и небольшого, но эффективного механического агрегата, заполняющего «дыру», опустошенную большой мощностью турбонагнетателя, и действующего как своего рода допинг против первоначального отказа двигателя. И когда мы подумали, что эта идея удалась, на сцене появилась новая линейка двухлитровых двигателей. Volvo, самый мощный из которых имеет одинаковую систему заправки с механическим и турбонагнетателем. Все это побуждает вернуться к истории и вспомнить далекие прототипы современных инженерных шедевров. Да, шедевры, потому что разработка Volvo снова поставила на повестку дня чрезвычайно интересное техническое решение, которое два десятилетия назад было успешно использовано в супердорогом гоночном автомобиле. Копье Delta S4.

Как уже было сказано, в концептуальной идее двигателей VW и Volvo нет ничего сложного или странного. Мы давно переживаем невралгическую тему высоких цен на топливо и сложный набор задач, с которыми сталкиваются современные автомобильные конструкторы в их стремлении создать как динамичные, так и экономичные силовые агрегаты.

Вихрь технологической ажиотажа не мог обойти компрессоры в двух их разновидностях. Более того, сегодня турбокомпрессоры являются одними из основных участников гонки за максимальную эффективность, добавляя новое топливо в огонь старой истории, которая восходит к 1885 году …

Рудольф Дизельные и компрессорные машины

В рассказах о первых автомобилях с двигателем внутреннего сгорания есть что-то от сентиментального вкуса романа конца XIX века. Однако их создатели были не просто амбициозными и невежественными «алхимиками» и сумасшедшими экспериментаторами, а обычно высокообразованными людьми, чьи изобретения основаны на серьезной научной основе. Именно эта серьезная база знаний пробуждает в сознании Готлиба Даймлера идею оснастить свои бензиновые и керосиновые двигатели внешней компрессорной машиной. К сожалению, его первые попытки в этом направлении оказались безуспешными, и в конце концов он отказался от дальнейшего развития. По-видимому, в то время шансы на предварительное сжатие поступающего в цилиндры свежего воздуха были крайне малы – достаточно сказать, что Daimler снова занялся активными исследованиями в этой области только после окончания Первой мировой войны. Путь Рудольфа Дизеля похож. В то же время, когда он пытался запустить свои патенты в одной из крупных нефтяных компаний и в конечном итоге сумел продать их дорого и слишком дорого шведским братьям Нобель, работающим на российских нефтяных месторождениях Кавказа, он нарисовал диаграммы и выяснил, как для дальнейшего повышения эффективности его довольно эффективного теплового двигателя в принципе. Малоизвестным сегодня фактом является то, что Diesel установил блок предварительного сжатия на свой второй лабораторный образец, работавший на базе разработки MAN в Аугсбурге, и в декабре 1896 года появилась целая серия дизельных двигателей, оснащенных компрессорами.

Гораздо позже роль главного помощника дизельного двигателя будет выполнять турбонагнетатель выхлопных газов, благодаря которому изобретение Рудольфа Дизеля поднимется до нынешнего ранга. Первые экспериментальные двигатели Рудольфа Дизеля с механическим компрессором отметили ожидаемое значительное увеличение мощности, но с точки зрения эффективности все оказалось не так радужно. Дизель, для которого экономия двигателя является первостепенным фактором, оценивает результаты собственных экспериментов как отрицательные. Для гениального инженера они становятся абсолютной и неразрешимой загадкой, вопреки его хорошо известным законам термодинамики. Завершив свои эксперименты в этой области, он написал в своей записной книжке следующее: «Эксперимент, проведенный 28 января 1897 года, и сравнение его с предыдущими экспериментами от 12 января подняли вопрос об эффекте предварительного сжатия. Очевидно, что это крайне вредно, поэтому отныне мы должны отказаться от этой идеи и сосредоточиться на обычном четырехцилиндровом двигателе с прямым всасыванием свежего воздуха из атмосферы в его нынешнем виде ». Слава богу, здесь глубоко ошибается гений Дизель! Впоследствии выяснилось, что ошибалась не сама идея принудительной заливки, а способ ее реализации….

Компрессорные дизели на кораблях

После серии неудачных экспериментов Рудольфа Дизеля и последовавших за ними ошибочных выводов конструкторы на долгое время отказались от использования такого устройства для принудительной подачи дополнительного свежего воздуха, полагаясь исключительно на естественное атмосферное давление. Единственным ортодоксальным и проверенным способом достижения большей мощности на тот момент остается увеличение рабочего объема и уровня оборотов, поскольку последнее технологически осуществимо. Туман заблуждений держался два десятилетия, пока технологии не достигли необходимого уровня, и компания по производству двигателей MAN из немецкого города Аугсбург снова поставила эту идею на повестку дня. В результате интенсивной работы компании в начале 20-х годов прошлого века появились первые серийные дизельные агрегаты с принудительной заправкой с помощью механического компрессора. В 1924 году уже были корабли с компрессорными дизельными двигателями, среди которых можно найти интересное технологическое решение, в котором компрессоры приводятся в движение не напрямую от коленчатого вала, а от специально адаптированных электродвигателей (вы заметили аналогию с сегодняшним V8 дизель на Audi), в результате чего их мощность увеличивается со штатных 900 до 1200 л.с. Конечно, во всех этих случаях речь идет об агрегатах с механическим приводом – хотя еще в начале века идея газового компрессора была запатентована, к тому времени, когда она будет реализована в серийных моделях, это будет долго. . Чрезвычайно медленное развитие компрессорных технологий связано с двумя основными причинами – плохой осведомленностью о поведении бензинов с их врожденной склонностью к детонации и неуверенностью в эффективности различных типов компрессорных агрегатов.

Наполнение бензиновых двигателей началось в 1901 году, когда сэр Дугальд Клерк (кстати, он был одним из пионеров в области двухтактных двигателей) решил использовать насос, чтобы нагнетать дополнительный свежий воздух в камеры сгорания. двигатель с огромным рабочим объемом. Клерк серьезно и с научной точки зрения относится к проблемам тепловых двигателей и с помощью этого устройства стремится сознательно повысить термодинамический КПД двигателя. Однако в конце концов ему, как и Дизелю до него, удалось только увеличить свою мощность.

Наиболее часто используемые компрессоры Рутса сегодня основаны на насосном устройстве, запатентованном Фрэнком и Филандером Рутсом из Индианы в 1907-х годах. Принцип работы агрегата Рутса заимствован у шестеренчатого насоса, изобретенного в 100 веке Иоганном Кеплером, а первые эксперименты Готлиба Даймлера и его главного инженера Вильгельма Майбаха были основаны на компрессорах Рутса. Однако самый впечатляющий результат применения механического принудительного заполнения принадлежит американцу Ли Чедвику, который в 80 году поставил на огромный шестицилиндровый двигатель своей машины компрессор, рабочая скорость которого в девять раз превышает скорость коленчатого вала. Таким образом, Чедвик добился чудовищного увеличения мощности, и его машина стала первой в мире, которая достигла официально зарегистрированной скорости XNUMX миль в час. Конечно, на заре этой технологии многие конструкторы экспериментировали с различными другими типами компрессорных устройств, такими как центробежные и лопастные. Среди патентных заявок можно найти предшественника роторно-поршневых компрессоров, широко используемых в XNUMX-х годах прошлого века несколькими компаниями, а также лопастной компрессор Арнольда Теодора Цоллера.

В итоге принудительное наполнение оправдывает ожидаемое увеличение литровой емкости и оказывается идеальным инструментом для улучшения динамических параметров уже спроектированных агрегатов.

Но автомобили не остались единственными его сторонниками – еще в 1913 году уже существовали паровозные двигатели с компрессором, а во время Первой мировой войны принудительная зарядка стала идеальным средством компенсации разреженности воздуха в высотных самолетах.

(следовать)

Текст: Георгий Колев