Test drive Magic Fires: A história da tecnologia de compressores II

A segunda parte da série: A era dos compressores - passado e presente

“Karl freou imperceptivelmente e o Buick nos alcançou lentamente. As asas largas e brilhantes passaram por nós. O silencioso cuspiu fumaça azul alto em nossos rostos. Aos poucos, o Buick ganhou cerca de vinte metros de chumbo e então, como esperávamos, o rosto do dono apareceu na janela, sorrindo triunfante.

Ele pensou que tinha vencido ... Ele nos deu sinais especialmente com calma, confiante em sua vitória. Naquele momento, Karl deu um pulo. O compressor explodiu. E de repente a mão que acenava da janela desapareceu quando Karl aceitou o convite e se aproximou. Ele se aproximou incontrolavelmente.

1938 Erich Maria Remarque. "Três camaradas". Um amor condenado, uma alma devastada e o valor de algumas dezenas de pequenas coisas que nos lembram que apreciamos as coisas simples apenas quando elas desaparecem suave e irreversivelmente. Um romance sobre o privilégio de viver aqui e agora, remando punhados das alegrias da vida, uma obra-prima sobre imensos valores humanos e... Carl é um carro com um ego modesto, mas com uma alma sem limites.

Three Comrades foi publicado em um momento decisivo na história da humanidade em 1938. Poucos meses após a publicação, em 1 de setembro de 1939, o dia em que os carros do Grande Prêmio competiram em uma corrida feroz pelo Grande Prêmio da Iugoslávia, tanques alemães cruzaram a fronteira com a Polônia e conduziram a humanidade à sua maior ruína. Este dia marca o fim de uma era na indústria automotiva. A era dos compressores está chegando ao fim.

Até recentemente, a palavra alemã meticulosamente escrita "Kompressor" era visível em alguns modelos da Mercedes. Claro, seria muito mais conveniente usar uma abreviatura simples como CDI ou CGI, mas a grafia escrupulosa da palavra inteira neste caso não é acidental. Sem ele, muito do impacto de marketing teria sido perdido se o desafio fosse relembrar aqueles tempos gloriosos na vida de um fabricante de automóveis de luxo, quando tudo era baseado no lema Kompressor oder Nichts ("compressor ou nada").

A sigla TSI no capô de plástico do VW Golf GT em 2005 era muito mais contida e não pretendia construir pontes para alguma herança glamorosa. A modéstia excessiva definitivamente não é uma das qualidades da VW, e a fabricante de Wolfsburg não perderia a oportunidade de relembrar alguns de seus sucessos, mas, neste caso, a etiqueta TSI teve que mostrar a vanguarda técnica, não a tradição. A fórmula tecnológica utilizada pelos engenheiros da VW era tão trivial quanto a ideia, tão complexa quanto a implementação - um motor pequeno (neste caso, apenas 1,4 litro) proporciona excelente desempenho dinâmico e uma potência impressionante de 170 cv. graças ao conjunto de um poderoso turbocompressor e uma pequena mas eficiente unidade mecânica que preenche o "buraco" devastado pela grande potência do turbocompressor e atua como uma espécie de droga contra a falha inicial do motor. E quando pensávamos que a ideia era um sucesso, uma nova linha de motores de dois litros entrou em cena. Volvo, o mais potente dos quais tem o mesmo sistema de abastecimento com mecânica e turbocompressores. Tudo isso nos leva a voltar à história e relembrar os protótipos distantes das obras-primas da engenharia moderna. Sim, obras-primas, porque o desenvolvimento da Volvo colocou mais uma vez em pauta uma solução técnica extremamente interessante que foi usada com sucesso em um carro de corrida supercaro há duas décadas. Lança Delta S4.

Como já mencionado, não há nada de complicado ou estranho na ideia conceitual dos motores VW e Volvo. Há muito que vivemos o tema nevrálgico dos altos preços dos combustíveis e o conjunto complexo de desafios que os designers automotivos modernos enfrentam em sua busca para criar conjuntos de força dinâmicos e com baixo consumo de combustível.

O turbilhão de entusiasmo tecnológico não poderia contornar os compressores em suas duas variedades. Além disso, hoje os turboalimentadores estão entre os protagonistas na corrida pela eficiência máxima, adicionando novo combustível ao incêndio de uma velha história que remonta a 1885 ...

Rudolph Diesel e máquinas compressoras

Há algo do sabor sentimental de um romance do final do século 1896 sobre os primeiros automóveis com motor de combustão interna. No entanto, seus criadores não eram apenas "alquimistas" ambiciosos e ignorantes e experimentadores malucos, mas geralmente pessoas altamente educadas cujas invenções são baseadas em uma base científica séria. É esta sólida base de conhecimento que desperta na mente de Gottlieb Daimler a ideia de equipar seus motores a gasolina e querosene com uma máquina compressora externa. Infelizmente, suas primeiras tentativas nessa direção não tiveram sucesso e, no final, ele abandonou o desenvolvimento. Aparentemente, naquela época, as chances de pré-comprimir o ar fresco que entrava nos cilindros eram extremamente pequenas - basta dizer que a Daimler voltou a se envolver em pesquisas ativas nessa área somente após o fim da Primeira Guerra Mundial. A trajetória de Rudolf Diesel é semelhante. Ao mesmo tempo em que tentava administrar suas patentes em uma grande empresa petrolífera e acabava vendendo-as caras e caras demais para os irmãos Nobel suecos que trabalhavam nos campos petrolíferos russos do Cáucaso, ele desenhava diagramas e descobria como melhorar a eficiência. Em princípio, é um motor térmico bastante eficiente. Um fato pouco conhecido hoje é que a Diesel instalou uma unidade de pré-compressão em sua segunda amostra de laboratório, trabalhando na base de desenvolvimento da MAN em Augsburg, e em dezembro de XNUMX surgiu toda uma série de motores a diesel equipados com compressores.

Muito mais tarde, o papel de assistente principal do motor diesel será desempenhado pelo turboalimentador de escape, graças ao qual a invenção de Rudolf Diesel chegará ao posto atual. Os primeiros motores Rudolf Diesel experimentais com compressor mecânico notaram o esperado aumento significativo na potência, mas do ponto de vista da eficiência, as coisas não eram tão animadoras. O diesel, para o qual a economia do motor é de suma importância, avalia os resultados de seus próprios experimentos como negativos. Para um engenheiro brilhante, eles se tornam um enigma absoluto e insolúvel, apesar de suas conhecidas leis da termodinâmica. Depois de completar seus experimentos nesta área, ele escreveu o seguinte em seu caderno: “Um experimento conduzido em 28 de janeiro de 1897, e uma comparação com experimentos anteriores em 12 de janeiro, levantaram a questão do efeito da pré-compressão. Obviamente, isso é extremamente prejudicial, portanto, de agora em diante, devemos abandonar essa ideia e nos concentrar em um motor convencional de quatro cilindros com entrada direta de ar fresco da atmosfera em sua forma atual. " Graças a Deus, o gênio Diesel está profundamente enganado aqui! Mais tarde, descobriu-se que não era a ideia de enchimento forçado que estava errada, mas a forma de sua implementação.

Motores compressores a diesel em navios

Após uma série de experimentos malsucedidos de Rudolf Diesel e as conclusões errôneas que se seguiram, os projetistas abandonaram por muito tempo o uso de tal dispositivo para o fornecimento forçado de ar fresco adicional, contando apenas com a pressão atmosférica natural. A única forma ortodoxa e comprovada de conseguir mais potência naquela época era aumentar o deslocamento e o nível de velocidade, já que esta última é tecnologicamente viável. A névoa de delírios durou duas décadas, até que a tecnologia atingiu o nível exigido, e a empresa de motores MAN da cidade alemã de Augsburg colocou novamente essa ideia em pauta. Como resultado do intenso trabalho da empresa no início dos anos 20 do século passado, surgiram as primeiras unidades a diesel produzidas em massa com reabastecimento forçado por meio de compressor mecânico. Em 1924 já existiam navios com motores diesel compressores, entre os quais se encontra uma interessante solução tecnológica em que os compressores não são acionados diretamente pelo virabrequim, mas sim por motores elétricos especialmente adaptados (você notou a analogia com o atual V8 diesel da Audi) , o que aumenta sua potência do padrão de 900 para 1200 cv. Claro, em todos esses casos estamos falando de unidades acionadas mecanicamente - embora no início do século a ideia do compressor de gás tenha sido patenteada, quando for implementado em modelos seriais, será um muito tempo. . O desenvolvimento extremamente lento da tecnologia de compressores se deve a dois motivos principais - falta de conhecimento do comportamento das gasolinas com sua tendência inerente de detonar e incerteza sobre a eficiência de vários tipos de unidades de compressores.

O abastecimento de motores a gasolina começou em 1901, quando Sir Dugald Clerk (que foi um dos pioneiros dos motores de dois tempos, aliás) decidiu usar uma bomba para forçar o ar fresco adicional para as câmaras de combustão. motor com uma enorme cilindrada. O funcionário leva os problemas do motor térmico a sério e cientificamente e, com esse dispositivo, procura melhorar deliberadamente a eficiência termodinâmica do motor. No entanto, no final, ele, como Diesel antes dele, só conseguiu aumentar seu poder.

Os compressores Roots mais comumente usados hoje são baseados em um dispositivo de bombeamento patenteado por Frank e Philander Roots, de Indiana, na década de 1907. O princípio de operação da unidade Roots é emprestado da bomba de engrenagem inventada no século 100 por Johannes Kepler, e os primeiros experimentos de Gottlieb Daimler e seu engenheiro-chefe Wilhelm Maybach foram baseados em compressores Roots. O resultado mais impressionante do enchimento mecânico positivo, entretanto, vem do americano Lee Chadwick, que em 80 instalou um compressor no enorme motor de seis cilindros de seu carro, cuja velocidade de trabalho é nove vezes a velocidade do virabrequim. Assim, Chadwick alcançou um aumento monstruoso em potência, e seu carro se tornou o primeiro no mundo a atingir a velocidade oficialmente registrada de XNUMX milhas por hora. É claro que, nos primeiros dias dessa tecnologia, muitos designers experimentaram vários outros tipos de dispositivos compressores, como centrífugos e palhetas. Entre os pedidos de patente pode ser encontrado o antecessor do compressor de pistão rotativo, amplamente utilizado nas XNUMX-s do século passado por várias empresas, assim como o compressor de palhetas de Arnold Theodor Zoller.

Como resultado, o enchimento forçado justifica o aumento esperado na capacidade de litros e acaba sendo uma ferramenta ideal para melhorar os parâmetros dinâmicos de unidades já projetadas.

Mas os carros não eram os únicos apoiadores - já em 1913 já existiam motores de locomotivas com compressor e, durante a Primeira Guerra Mundial, o carregamento forçado tornou-se um meio ideal de compensar o ar rarefeito em aeronaves de grande altitude.

(seguir)

Texto: Georgy Kolev