Test drive Magic Fires: historia e teknologjisë së kompresorit

Në seri do të flasim për karburantin e detyruar dhe zhvillimin e motorëve me djegie të brendshme.

Ai është një profet në shkrimet e shenjta të akordimit të makinave. Ai është shpëtimtari i motorit me naftë. Për shumë vite, projektuesit e motorëve me benzinë e neglizhuan këtë fenomen, por sot ai po bëhet i kudondodhur. Është një turbocharger... Më mirë se kurrë.

Vëllai i tij, një kompresor i drejtuar nga energjia, nuk ka në plan të largohet nga skena. Për më tepër, ai është gati për një aleancë që do të çojë në simbiozë të përsosur. Kështu, në trazirat e rivalitetit teknologjik modern, përfaqësuesit e dy rrymave të kundërta parahistorike janë bashkuar, duke provuar maksimën se e vërteta mbetet e njëjtë, pavarësisht nga ndryshimi i pikëpamjeve.

Konsumi 4500 l / 100 km dhe shumë oksigjen

Aritmetika është relativisht e thjeshtë dhe bazohet vetëm në ligjet e fizikës… Duke supozuar se një makinë që peshon rreth 1000 kg dhe me tërheqje aerodinamike të pashpresë udhëton 305 metra nga vendqëndrimi në më pak se 4,0 sekonda, duke arritur një shpejtësi prej 500 km/h në fund. të seksionit, fuqia e motorit të kësaj makine duhet të kalojë 9000 kf. Të njëjtat llogaritje tregojnë se brenda një seksioni, boshti me gunga rrotullues i një motori që rrotullohet me 8400 rpm do të jetë në gjendje të rrotullohet vetëm rreth 560 herë, por kjo nuk do ta ndalojë motorin 8,2 litra të thithë rreth 15 litra karburant. Si rezultat i një llogaritjeje më të thjeshtë, bëhet e qartë se, sipas masës standarde të konsumit të karburantit, konsumi mesatar i kësaj makine është më shumë se 4500 l / 100 km. Me një fjalë - katër mijë e pesëqind litra. Në fakt, këta motorë nuk kanë sisteme ftohjeje - ato ftohen me karburant ...

Nuk ka asgjë trillim në këto shifra ... Këto janë vlera të mëdha, por mjaft reale nga bota e garave moderne. Vështirë se është e saktë t'i referohemi makinave që marrin pjesë në garat për shpejtësi maksimale si makina garash, pasi krijimet surreale me katër rrota, të mbuluara me tym blu, janë të pakrahasueshme edhe me ajkën e teknologjisë moderne automobilistike të përdorur në Formula 1. Prandaj, ne do përdorni emrin popullor "dragsters". – Padyshim interesante në mënyrën e tyre, makina unike që sjellin ndjesi unike si për tifozët jashtë pistës 305 metra, ashtu edhe për pilotët, truri i të cilëve, me një nxitim të shpejtë prej 5 g, ndoshta merr formën e një imazhi dydimensional me ngjyra në e pasme e kafkës

Këta dragonjerë janë pa dyshim forma më e famshme dhe më mbresëlënëse e sportit popullor në Shtetet e Bashkuara, që i përkasin klasës së diskutueshme Top Fuel. Emri bazohet në performancën ekstreme të kimikateve të nitrometanit që makinat skëterre përdorin si karburant për motorët e tyre. Nën ndikimin e kësaj përzierje shpërthyese, motorët veprojnë në modalitetin e mbingarkesës dhe në vetëm disa gara shndërrohen në një grumbull metali të panevojshëm dhe për shkak të prirjes së karburantit për të shpërthyer vazhdimisht, tingulli i funksionimit të tyre i ngjan zhurmës histerike të një kafshe që numëron momentet e fundit të jetës suaj. Proceset në motorë mund të krahasohen vetëm me kaosin absolut të pakontrollueshëm që kufizohet në ndjekjen e vetë-shkatërrimit fizik. Zakonisht një nga cilindrat dështon deri në fund të seksionit të parë. Fuqia e motorëve të përdorur në këtë sport të çmendur arrin vlera që asnjë dinamometër në botë nuk mund të masë, dhe abuzimi me makineritë me të vërtetë i tejkalon të gjitha kufijtë e ekstremizmit inxhinierik ...

Por le të kthehemi në zemrën e historisë sonë dhe të hedhim një vështrim më të afërt të vetive të karburantit të nitrometanit (i përzier me një metanol balancues disa përqindësh), i cili është pa dyshim substanca më e fuqishme e përdorur në çdo formë garash makinash. aktiviteti Secili atom karboni në molekulën e tij (CH3NO2) ka dy atome oksigjeni, që do të thotë se karburanti mbart me vete pjesën më të madhe të oksidantit të kërkuar për djegie. Për të njëjtën arsye, përmbajtja e energjisë për litër nitrometan është më e ulët se për litër benzinë, por me të njëjtën sasi ajri të freskët që motori mund të thithë në dhomat e djegies, nitrometani do të sigurojë ndjeshëm më shumë energji totale gjatë djegies. ... Kjo është e mundur sepse ai vetë përmban oksigjen dhe për këtë arsye mund të oksidojë shumicën e përbërësve të karburantit hidrokarbure (zakonisht jo të djegshme në mungesë të oksigjenit). Me fjalë të tjera, nitrometani ka 3,7 herë më pak energji se benzina, por me të njëjtën sasi ajri, 8,6 herë më shumë nitrometan mund të oksidohet sesa benzina.

Kushdo që është i njohur me proceset e djegies në një motor automobilistik e di se problemi i vërtetë me "shtrydhjen" e më shumë fuqisë nga një motor me djegie të brendshme nuk është të rritet rrjedha e karburantit në dhoma - pompat e fuqishme hidraulike janë të mjaftueshme për këtë. duke arritur presion jashtëzakonisht të lartë. Sfida e vërtetë është sigurimi i mjaftueshëm i ajrit (ose oksigjenit) për të oksiduar hidrokarburet dhe për të siguruar djegien më efikase të mundshme. Kjo është arsyeja pse karburanti dragster përdor nitrogetan, pa të cilin do të ishte plotësisht e paimagjinueshme të arriheshin rezultate të këtij rendit me një motor me një zhvendosje prej 8,2 litrash. Në të njëjtën kohë, makinat punojnë me përzierje mjaft të pasura (në kushte të caktuara, nitrometani mund të fillojë të oksidohet), për shkak të së cilës një pjesë e karburantit oksidohet në tubat e shkarkimit dhe formon drita magjike mbresëlënëse mbi to.

Çift rrotullues 6750 Njuton metra

Çift rrotullues mesatar i këtyre motorëve arrin 6750 Nm. Ju ndoshta keni vënë re tashmë se ka diçka të çuditshme në gjithë këtë aritmetikë ... Fakti është se për të arritur vlerat kufi të treguara, çdo sekondë një motor që punon me 8400 rpm duhet të thithë jo më shumë, as më pak se 1,7 metër kub. ajer i paster. Ekziston vetëm një mënyrë për ta bërë këtë - mbushja e detyruar. Rolin kryesor në këtë rast e luan një njësi e madhe mekanike klasike e tipit Roots, falë së cilës presioni në kolektorët e motorit dragster (i frymëzuar nga Elephant prehistorik Chrysler Hemi) arrin një 5 bar.

Për të kuptuar më mirë se cilat ngarkesa përfshihen në këtë rast, le të marrim si shembull një nga legjendat e epokës së artë të kompresorëve mekanikë - një V3,0 garash 12 litra. Mercedes-Benz W154. Fuqia e kësaj makine ishte 468 kf. me., por duhet të kihet parasysh se makina e kompresorit mori një 150 kf. me., duke mos arritur 5 baret e specifikuara. Nëse tani i shtojmë 150 mijë s në llogari, do të arrijmë në përfundimin se W154 kishte vërtet një 618 kf për kohën e tij. Ju mund ta gjykoni vetë se sa fuqi reale arrijnë motorët në klasën Top Fuel dhe sa nga ajo absorbohet nga motori mekanik i kompresorit. Sigurisht, përdorimi i një turbocharger në këtë rast do të ishte shumë më efikas, por dizajni i tij nuk mund të përballonte ngarkesën ekstreme të nxehtësisë nga gazrat e shkarkimit.

Fillimi i tkurrjes

Për pjesën më të madhe të historisë së automobilave, prania e një njësie të ndezjes së detyruar në motorët me djegie të brendshme ka qenë pasqyrim i teknologjisë më të fundit për fazën përkatëse të zhvillimit. Ky ishte rasti në 2005 kur çmimi prestigjioz për inovacion teknologjik në industrinë e automobilave dhe sporteve, i quajtur me emrin e themeluesit të revistës, Paul Peach, iu dha Kreut të Zhvillimit të VW Engine Rudolf Krebs dhe ekipit të tij të zhvillimit. aplikimi i teknologjisë Twincharger në një motor 1,4 litërsh me benzinë. Falë mbushjes së kombinuar të detyruar të cilindrave duke përdorur një sistem sinkron të mekanikës dhe një karikatori turbo, njësia kombinon me shkathtësi shpërndarjen uniforme të çift rrotullues dhe karakteristikën e fuqisë së lartë të motorëve me aspirim natyror me zhvendosje të madhe me efikasitetin dhe ekonominë e motorëve të vegjël. Njëmbëdhjetë vjet më vonë, motori TSI 11 litërsh i VW (me një zhvendosje paksa të rritur për të kompensuar tkurrjen e tij efikase për shkak të ciklit Miller të përdorur) tani përmban teknologji shumë më të përparuar të turbo-ngarkuesit VNT dhe është përsëri i nominuar për një Çmim Paul Peach.

Në fakt, makina e parë e prodhimit me motor benzine dhe gjeometri të ndryshueshme me turbocharged, Porsche 911 Turbo u lëshua në 2005. Të dy kompresorët, të zhvilluar së bashku nga inxhinierët Porsche R&D dhe kolegët e tyre në Borg Warner Turbo Systems, VW përdorin idenë e mirënjohur dhe të krijuar prej kohësh të gjeometrisë së ndryshueshme në njësitë turbodiesel, e cila nuk është zbatuar në motorët me benzinë për shkak të një problemi me temperaturë mesatare më të lartë (rreth 200 gradë në krahasim me naftën) të gazit të shkarkimit. Për këtë, materialet e përbëra rezistente ndaj nxehtësisë nga industria e hapësirës ajrore u përdorën për fletët udhëzuese të gazit dhe një algoritëm kontrolli ultra të shpejtë në sistemin e kontrollit. Arritja e inxhinierëve të VW.

Epoka e artë e karburantit

Që nga ndërprerja e 745i në 1986, BMW ka mbrojtur prej kohësh filozofinë e vet të projektimit për motorët me benzinë, sipas së cilës e vetmja mënyrë "ortodokse" për të arritur më shumë fuqi ishte drejtimi i motorit me rrotullime të larta. Asnjë herezi dhe flirtim me kompresorë mekanikë a Mercedes (C 200 Kompressor) ose Toyota (Kompresor Corolla), asnjë paragjykim ndaj turbochargers VW ose Opel. Ndërtuesit e motorëve të Mynihut preferuan mbushjen me frekuencë të lartë dhe presionin normal atmosferik, përdorimin e zgjidhjeve të teknologjisë së lartë dhe, në raste ekstreme, një zhvendosje më të madhe. Eksperimentet me kompresorë të bazuar në motorët bavarezë u transferuan pothuajse plotësisht në "fakirët" nga kompania akorduese Alpina, e cila është afër shqetësimit të Mynihut.

Sot, BMW nuk prodhon më motorë me benzinë me aspirim natyral, dhe linja e motorëve me naftë tashmë përfshin një motor me katër cilindra turbo. Volvo përdor një kombinim të karburantit me një karikues mekanik dhe turbo, Audi ka krijuar një motor nafte me një kombinim të një kompresori elektrik dhe dy turbochargers kaskadë, Mercedes ka një motor benzine me një elektrik dhe një turbocharger.

Megjithatë, para se të flasim për to, do të kthehemi pas në kohë për të gjetur rrënjët e këtij tranzicioni teknologjik. Ne do të mësojmë se si prodhuesit amerikanë u përpoqën të përdorin teknologjinë turbo për të kompensuar zvogëlimin e përmasave të motorëve që rezultuan nga dy krizat e naftës në vitet tetëdhjetë dhe se si ata dështuan në këto përpjekje. Ne do të flasim për përpjekjet e pasuksesshme të Rudolf Diesel për të krijuar një motor kompresor. Ne do të kujtojmë epokën e lavdishme të motorëve me kompresorë në vitet 20 dhe 30, si dhe vitet e gjata të harresës. Natyrisht, nuk do të na mungojë shfaqja e modeleve të para të prodhimit të turbochargerëve pas krizës së parë të madhe të naftës të viteve '70. Ose për sistemin kompleks Scania Turbo. Shkurtimisht - ne do t'ju tregojmë për historinë dhe evolucionin e teknologjisë së kompresorit ...

(ta ndjek)

Teksti: Georgy Kolev