Testrit Magic Fires: Geschiedenis van Compressor Engineering II

Het tweede deel van de serie: Het tijdperk van de compressoren - verleden en heden

'Karl remde onmerkbaar en de Buick haalde ons langzaam in. Brede glimmende vleugels kropen langs ons heen. De geluiddemper spuwde blauwe rook luid in onze gezichten. Geleidelijk won de Buick ongeveer twintig meter lood, en toen, zoals we hadden verwacht, verscheen het gezicht van de eigenaar triomfantelijk grijnzend in het raam.

Hij dacht dat hij gewonnen had ... Hij gaf ons bijzonder kalm signalen, vol vertrouwen in zijn overwinning. Op dat moment sprong Karl op. De compressor explodeerde. En plotseling verdween de hand die uit het raam zwaaide toen Karl de uitnodiging aannam en naderde. Hij kwam ongecontroleerd naderbij.

1938 Erich Maria Remarque. "Drie kameraden". Een gedoemde liefde, een verwoeste ziel en de waarde van enkele tientallen kleine dingen die ons eraan herinneren dat we eenvoudige dingen alleen waarderen als ze soepel en onomkeerbaar vervagen. Een roman over het voorrecht om in het hier en nu te leven, handen vol roeien van de geneugten van het leven, een meesterwerk over immense menselijke waarden en ... Carl is een auto met een bescheiden ego, maar met een grenzeloze ziel.

Three Comrades werd gepubliceerd op een keerpunt in de menselijke geschiedenis in 1938. Slechts enkele maanden na de publicatie, op 1 september 1939, de dag dat Grand Prix-auto's deelnamen aan een felle race om de Joegoslavische Grand Prix, staken Duitse tanks de grens over naar Polen en leidden de mensheid naar de grootste ondergang. Deze dag markeert het einde van een tijdperk in de auto-industrie. Het tijdperk van compressoren loopt ten einde.

Tot voor kort was het zorgvuldig gespelde Duitse woord "Kompressor" zichtbaar op nogal wat Mercedes-modellen. Het zou natuurlijk veel handiger zijn om een ​​eenvoudige afkorting zoals CDI of CGI te gebruiken, maar de nauwgezette spelling van het hele woord is in dit geval niet toevallig. Zonder dit zou een groot deel van de marketingimpact verloren zijn gegaan als het de uitdaging was geweest om terug te denken aan die glorieuze tijden in het leven van een fabrikant van luxe auto's, toen alles gebaseerd was op het motto van Kompressor oder Nicht ("compressor of niets").

De afkorting TSI op de plastic motorkap van de VW Golf GT in 2005 was veel ingetogener en niet bedoeld om bruggen te bouwen naar een of ander glamoureus erfgoed. Buitensporige bescheidenheid is zeker niet een van de kwaliteiten van VW, en de fabrikant uit Wolfsburg zou de gelegenheid niet voorbij laten gaan om enkele van zijn successen in herinnering te brengen, maar in dit geval moest het TSI-label de technische avant-garde laten zien, niet de traditie. De technologische formule die de VW-ingenieurs gebruikten, was zo triviaal als een idee, zo complex als de uitvoering - een kleine motor (in dit geval slechts 1,4 liter) levert uitstekende dynamische prestaties en een indrukwekkend vermogen van 170 pk. dankzij de tandem van een krachtige turbocompressor en een kleine maar efficiënte mechanische eenheid die het "gat" vult dat is geteisterd door de grote kracht van de turbocompressor en fungeert als een soort dope tegen de aanvankelijke motorstoring. En net toen we dachten dat het idee een succes was, kwam er een nieuwe lijn tweelitermotoren op de markt. Volvo, waarvan de krachtigste hetzelfde tanksysteem heeft met mechanische en turbochargers. Dit alles zet ons ertoe aan terug te keren naar de geschiedenis en de verre prototypen van moderne technische meesterwerken te herinneren. Ja, meesterwerken, want de ontwikkeling van Volvo heeft opnieuw een buitengewoon interessante technische oplossing op de agenda gezet die twee decennia geleden met succes werd toegepast in een superdure racewagen. Speer Delta S4.

Zoals eerder vermeld, is er niets ingewikkelds of vreemds aan het conceptuele idee van VW- en Volvo-motoren. We hebben het neuralgische thema van hoge brandstofprijzen en de complexe reeks uitdagingen waar moderne auto-ontwerpers voor staan ​​bij hun zoektocht om zowel dynamische als brandstofefficiënte aandrijflijnen te creëren, lang meegemaakt.

De wervelwind van technologische opwinding kon de compressoren in hun twee varianten niet omzeilen. Bovendien behoren turboladers tegenwoordig tot de belangrijkste spelers in de race voor maximale efficiëntie, door nieuwe brandstof toe te voegen aan het vuur van een oud verhaal dat teruggaat tot 1885 ...

Rudolph Diesel- en compressormachines

Er is iets van de sentimentele smaak van een roman uit de late 1896e eeuw over de eerste auto's met verbrandingsmotor. Hun makers waren echter niet alleen ambitieuze en onwetende 'alchemisten' en gekke experimentatoren, maar meestal hoogopgeleide mensen wier uitvindingen gebaseerd zijn op een serieuze wetenschappelijke basis. Het is deze solide kennisbasis die in de geest van Gottlieb Daimler het idee doet ontwaken om zijn benzine- en kerosinemotoren uit te rusten met een externe compressormachine. Helaas waren zijn eerste pogingen in deze richting niet succesvol en uiteindelijk stopte hij met verdere ontwikkeling. Blijkbaar waren in die tijd de kansen om de verse lucht die de cilinders binnenkwam extreem klein te precomprimeren - het volstaat om te zeggen dat Daimler pas na het einde van de Eerste Wereldoorlog opnieuw actief onderzoek deed op dit gebied. Het pad van Rudolf Diesel is vergelijkbaar. Op hetzelfde moment dat hij zijn patenten probeerde te beheren in een grote oliemaatschappij en ze uiteindelijk duur en te duur verkocht aan de Zweedse Nobelbroeders die in de Russische olievelden van de Kaukasus werkten, tekende hij diagrammen en bedacht hij hoe hij verder kon gaan. efficiëntie verbeteren, het is in principe een redelijk efficiënte warmtemotor. Een feit dat tegenwoordig weinig bekend is, is dat Diesel een voorcompressie-eenheid installeerde op zijn tweede laboratoriummonster, werkend op de MAN-ontwikkelingsbasis in Augsburg, en in december XNUMX verscheen een hele reeks dieselmotoren uitgerust met compressoren.

Veel later zal de rol van de belangrijkste assistent van de dieselmotor worden gespeeld door de uitlaatgasturbocompressor, waardoor de uitvinding van Rudolf Diesel naar zijn huidige rang zal stijgen. De eerste experimentele Rudolf Diesel-motoren met een mechanische compressor merkten de verwachte aanzienlijke toename van het vermogen op, maar vanuit een oogpunt van efficiëntie waren de zaken niet zo rooskleurig. Diesel, waarbij het zuinigheid van de motor hoog in het vaandel staat, beoordeelt de resultaten van zijn eigen experimenten als negatief. Voor een briljante ingenieur worden ze een absoluut en onoplosbaar raadsel, ondanks zijn bekende wetten van de thermodynamica. Nadat hij zijn experimenten op dit gebied had voltooid, schreef hij het volgende in zijn notitieboekje: “Het experiment dat op 28 januari 1897 werd uitgevoerd, en de vergelijking met eerdere experimenten op 12 januari, deed de vraag rijzen naar het effect van pre-compressie. Dit is duidelijk buitengewoon schadelijk, dus vanaf nu moeten we dit idee laten varen en ons concentreren op een conventionele viercilindermotor met directe aanzuiging van frisse lucht uit de atmosfeer in zijn huidige vorm. " Godzijdank vergist het genie Diesel zich hier diep! Later werd duidelijk dat niet het idee van geforceerd vullen verkeerd was, maar de manier van implementeren….

Compressor-dieselmotoren op schepen

Na een reeks mislukte experimenten van Rudolf Diesel en de foutieve conclusies die daarop volgden, hebben de ontwerpers lange tijd het gebruik van een dergelijk apparaat voor de geforceerde toevoer van extra verse lucht opgegeven, uitsluitend vertrouwend op natuurlijke atmosferische druk. De enige orthodoxe en beproefde manier om op dat moment meer vermogen te bereiken, was het verhogen van de verplaatsing en het snelheidsniveau, aangezien dit laatste technologisch mogelijk is. De mist van waanideeën bleef twee decennia hangen, totdat de technologie het vereiste niveau bereikte en het MAN-motorenbedrijf uit het Duitse Augsburg dit idee opnieuw op de agenda zette. Als resultaat van het intensieve werk van het bedrijf in de vroege jaren 20 van de vorige eeuw, verschenen de eerste in massa geproduceerde dieselmotoren met geforceerd tanken met behulp van een mechanische compressor. In 1924 waren er al schepen met compressor-dieselmotoren, waaronder een interessante technologische oplossing waarbij de compressoren niet rechtstreeks vanaf de krukas worden aangedreven, maar vanuit speciaal aangepaste elektromotoren (de analogie met de huidige V8-dieselmotor zag je bij Audi) , waardoor hun vermogen toeneemt van de standaard 900 naar 1200 pk. In al deze gevallen hebben we het natuurlijk over mechanisch aangedreven units - hoewel aan het begin van de eeuw het idee van de gascompressor gepatenteerd was, zal het tegen de tijd dat het in seriële modellen wordt geïmplementeerd, een lange tijd. . De uiterst trage ontwikkeling van de compressortechnologie is te wijten aan twee hoofdredenen: een gebrekkig bewustzijn van het gedrag van benzine met hun inherente neiging tot kloppen en onzekerheid over de efficiëntie van verschillende soorten compressorunits.

Het vullen van benzinemotoren begon in 1901 toen Sir Dugald Clerk (die overigens een van de pioniers was in de tweetaktmotor) besloot om een ​​pomp te gebruiken om extra verse lucht in de verbrandingskamers te persen. motor met een enorme cilinderinhoud. De bediende neemt de problemen van warmtemotoren serieus en wetenschappelijk, en probeert met dit apparaat opzettelijk de thermodynamische efficiëntie van de motor te verbeteren. Uiteindelijk slaagde hij er echter, net als Diesel voor hem, alleen maar in om zijn kracht te vergroten.

De meest gebruikte Roots-compressoren van vandaag zijn gebaseerd op een pompapparaat dat gepatenteerd is door Frank en Philander Roots uit Indiana in de jaren 1907. Het werkingsprincipe van de Roots-unit is ontleend aan de tandwielpomp die in de 100e eeuw door Johannes Kepler werd uitgevonden, en de eerste experimenten van Gottlieb Daimler en zijn hoofdingenieur Wilhelm Maybach waren gebaseerd op Roots-compressoren. Het meest indrukwekkende resultaat van mechanische positieve vulling komt echter van de Amerikaan Lee Chadwick, die in 80 een compressor installeerde op zijn enorme zescilindermotor met een werksnelheid die negen keer zo snel was als de krukas. Zo bereikte Chadwick een monsterlijke toename van het vermogen en werd zijn auto de eerste ter wereld die de officieel geregistreerde snelheid van XNUMX mijl per uur bereikte. Natuurlijk experimenteerden veel ontwerpers in de begintijd van deze technologie met verschillende andere soorten compressoren, zoals centrifugaal en schoepen. Onder de octrooiaanvragen bevindt zich de voorganger van de roterende zuigercompressor, die in de XNUMX-ies van de vorige eeuw veel werd gebruikt door verschillende bedrijven, evenals de schottencompressor van Arnold Theodor Zoller.

Als gevolg hiervan rechtvaardigt geforceerd vullen de verwachte toename van de litercapaciteit en blijkt het een ideaal hulpmiddel te zijn om de dynamische parameters van reeds ontworpen eenheden te verbeteren.

Maar auto's waren niet de enige aanhangers ervan - al in 1913 bestonden er al locomotiefmotoren met een compressor en tijdens de Eerste Wereldoorlog werd geforceerd opladen een ideaal middel om ijle lucht in vliegtuigen op grote hoogte te compenseren.

(volgen)

Tekst: Georgy Kolev