Test drive Magic Fires: kasaysayan ng teknolohiya ng compressor

Sa seryeng ito ay pag-uusapan natin ang tungkol sa sapilitang refueling at ang pagbuo ng panloob na mga engine ng pagkasunog.

Siya ay isang propeta sa mga banal na kasulatan ng car tuning. Siya ang tagapagligtas ng makinang diesel. Sa loob ng maraming taon, pinabayaan ng mga taga-disenyo ng makina ng gasolina ang hindi pangkaraniwang bagay na ito, ngunit ngayon ito ay nagiging nasa lahat ng dako. Ito ay isang turbocharger... Mas mahusay kaysa dati.

Ang kanyang kapatid na lalaki, isang mekanikal na hinihimok ng compressor, ay walang plano na umalis din sa entablado. Bukod dito, handa siya para sa isang alyansa na hahantong sa perpektong simbiosis. Samakatuwid, sa kaguluhan ng modernong teknolohiyang tunggalian, nagkakaisa ang mga kinatawan ng dalawang sinaunang salungat na salungat na alon, na nagpapatunay sa pinakamataas na katotohanan na mananatiling pareho anuman ang pagkakaiba-iba ng mga pananaw.

Pagkonsumo ng 4500 l / 100 km at maraming oxygen

Ang aritmetika ay medyo simple at nakabatay lamang sa mga batas ng pisika... Sa pag-aakala na ang isang kotse na tumitimbang ng humigit-kumulang 1000 kg at may walang pag-asa na aerodynamic drag ay bumibiyahe ng 305 metro mula sa isang standstill nang wala pang 4,0 segundo, na umaabot sa bilis na 500 km/h sa dulo ng seksyon, ang lakas ng makina ng kotse na ito ay dapat lumampas sa 9000 hp. Ang parehong mga kalkulasyon ay nagpapakita na sa loob ng isang seksyon, ang umiikot na crankshaft ng isang makina na umiikot sa 8400 rpm ay makakapag-ikot lamang nang humigit-kumulang 560 beses, ngunit hindi nito pipigilan ang 8,2-litro na makina mula sa pagsipsip ng humigit-kumulang 15 litro ng gasolina. Bilang isang resulta ng isa pang simpleng pagkalkula, nagiging malinaw na, ayon sa karaniwang sukatan ng pagkonsumo ng gasolina, ang average na pagkonsumo ng kotse na ito ay higit sa 4500 l / 100 km. Sa isang salita - apat na libo at limang daang litro. Sa katunayan, ang mga makinang ito ay walang mga sistema ng paglamig - pinalamig sila ng gasolina ...

Walang fiction sa mga figure na ito ... Ang mga ito ay malaki, ngunit medyo tunay na mga halaga mula sa mundo ng modernong drag racing. Halos hindi tama na tukuyin ang mga kotseng lumalahok sa mga karera para sa maximum na acceleration bilang mga racing cars, dahil ang surreal na apat na gulong na nilikha, na nababalot ng asul na usok, ay hindi maihahambing kahit na sa cream ng modernong automotive technology na ginamit sa Formula 1. Samakatuwid, gagawin natin gamitin ang sikat na pangalang "dragsters" . – Walang alinlangan na kawili-wili sa kanilang sariling paraan, ang mga natatanging kotse na naghahatid ng mga kakaibang sensasyon kapwa sa mga tagahanga sa labas ng 305-meter track at sa mga piloto na ang utak, sa mabilis na acceleration ng 5 g, ay malamang na nasa anyo ng isang may kulay na two-dimensional na imahe sa likod ng bungo

Ang mga dragsters na ito ay marahil ang pinakatanyag at pinaka-kahanga-hangang iba't ibang mga tanyag na motorsport sa Estados Unidos, na kabilang sa kontrobersyal na pinangalanan na klase ng Top Fuel. Ang pangalan ay batay sa matinding pagganap ng kemikal na nitromethane na ginagamit ng mga makinang impyerno bilang gasolina para sa kanilang mga makina. Sa ilalim ng impluwensyang ito ng paputok na pinaghalong, ang mga makina ay nagpapatakbo sa mode na labis na karga at sa ilang mga karera lamang ay naging isang tumpok ng hindi kinakailangang metal, at dahil sa likas na gasolina sa tuluy-tuloy na pagpaputok, ang tunog ng kanilang operasyon ay kahawig ng hysterical roar ng isang hayop na binibilang ang mga huling sandali ng iyong buhay. Ang mga proseso sa mga makina ay maikukumpara lamang sa ganap na hindi mapigil na kaguluhan, na hangganan sa pagtugis ng pisikal na pagkawasak sa sarili. Karaniwan ang isa sa mga silindro ay nabigo sa pagtatapos ng unang seksyon. Ang lakas ng mga makina na ginamit sa nakatutuwang isport na ito ay umabot sa mga halaga na walang sukat sa mundo na maaaring masukat, at ang pang-aabuso sa mga makina ay talagang lumampas sa lahat ng mga limitasyon ng ekstremismo ng engineering ...

Ngunit bumalik tayo sa gitna ng ating kwento at tingnan nang mas malapit ang mga katangian ng nitromethane fuel (pinaghalo ng ilang porsyentong pagbabalanse ng methanol), na walang alinlangan na ang pinaka-makapangyarihang sangkap na ginamit sa anumang anyo ng karera ng kotse. aktibidad. Ang bawat atom ng carbon sa molekula nito (CH3NO2) ay may dalawang mga atomo ng oxygen, na nangangahulugang dala ng gasolina ang karamihan sa oxidant na kinakailangan para sa pagkasunog. Sa parehong dahilan, ang nilalaman ng enerhiya bawat litro ng nitromethane ay mas mababa kaysa sa bawat litro ng gasolina, ngunit may parehong dami ng sariwang hangin na ang engine ay maaaring sumipsip sa mga silid ng pagkasunog, ang nitromethane ay magbibigay ng higit na kabuuang enerhiya sa panahon ng pagkasunog. ... Posible ito sapagkat ito mismo ay naglalaman ng oxygen at samakatuwid ay maaaring mag-oxidize ng halos lahat ng mga bahagi ng fuel ng hydrocarbon (karaniwang hindi masusunog kung wala ang oxygen). Sa madaling salita, ang nitromethane ay may 3,7 beses na mas kaunting enerhiya kaysa sa gasolina, ngunit sa parehong dami ng hangin, 8,6 beses na mas maraming nitromethane ang maaaring mai-oxidize kaysa sa gasolina.

Alam ng sinumang pamilyar sa mga proseso ng pagkasunog sa isang makina ng sasakyan na ang tunay na problema sa "pagpiga" ng mas maraming kapangyarihan mula sa isang panloob na makina ng pagkasunog ay hindi upang madagdagan ang daloy ng gasolina sa mga silid - sapat na ang mga makapangyarihang hydraulic pump para dito. umabot sa napakataas na presyon. Ang tunay na hamon ay magbigay ng sapat na hangin (o oxygen) para ma-oxidize ang mga hydrocarbon at matiyak ang pinakamabisang pagkasunog na posible. Iyon ang dahilan kung bakit ang dragster fuel ay gumagamit ng nitrogetan, kung wala ito ay ganap na hindi maiisip na makamit ang mga resulta ng order na ito sa isang makina na may displacement na 8,2 litro. Kasabay nito, ang mga kotse ay gumagana sa medyo mayaman na mga mixtures (sa ilalim ng ilang mga kundisyon, ang nitromethane ay maaaring magsimulang mag-oxidize), dahil sa kung saan ang ilan sa mga gasolina ay na-oxidize sa mga tubo ng tambutso at bumubuo ng mga kahanga-hangang magic light sa itaas ng mga ito.

Torque 6750 Newton metro

Ang average na metalikang kuwintas ng mga makinang ito ay umabot sa 6750 Nm. Marahil ay napansin mo na na may kakaiba sa lahat ng aritmetika na ito ... Ang katotohanan ay upang maabot ang ipinahiwatig na mga halaga ng limitasyon, bawat segundo ang isang makina na tumatakbo sa 8400 rpm ay dapat humigop ng hindi hihigit, hindi bababa sa 1,7 metro kubiko ng sariwang hangin. Mayroon lamang isang paraan upang gawin ito - sapilitang pagpuno. Ang pangunahing papel sa kasong ito ay ginampanan ng isang malaking klasikong Roots-type na mechanical unit, salamat sa kung saan ang presyon sa manifolds ng dragster engine (inspirasyon ng sinaunang Chrysler Hemi Elephant) ay umabot sa isang nakakagulat na 5 bar.

Upang mas maunawaan kung anong mga load ang kasangkot sa kasong ito, kunin natin bilang isang halimbawa ang isa sa mga alamat ng ginintuang edad ng mga mechanical compressor - isang 3,0-litro na karera ng V12. Mercedes-Benz W154. Ang lakas ng makinang ito ay 468 hp. may., ngunit dapat itong isipin na ang compressor drive ay tumagal ng isang napakalaki na 150 hp. na may., hindi umabot sa tinukoy na 5 bar. Kung magdaragdag kami ngayon ng 150 thousand s sa account, makakarating kami sa konklusyon na ang W154 ay talagang nagkaroon ng hindi kapani-paniwalang 618 hp para sa oras nito. Maaari mong husgahan para sa iyong sarili kung gaano kalaki ang tunay na lakas na naabot ng mga makina sa klase ng Nangungunang Fuel at kung gaano karami nito ang naa-absorb ng mechanical compressor drive. Siyempre, ang paggamit ng isang turbocharger sa kasong ito ay magiging mas mahusay, ngunit ang disenyo nito ay hindi makayanan ang matinding pag-load ng init mula sa mga maubos na gas.

Simula ng pag-urong

Para sa karamihan ng kasaysayan ng sasakyan, ang pagkakaroon ng isang sapilitang yunit ng pag-aapoy sa panloob na mga engine ng pagkasunog ay naging isang salamin ng pinakabagong teknolohiya para sa kaukulang yugto ng pag-unlad. Ito ang kaso noong 2005 nang ang prestihiyosong gantimpala para sa makabagong teknolohikal sa industriya ng automotive at palakasan, na pinangalanang nagtatag ng magazine, si Paul Peach, ay ipinakita sa pinuno ng pag-unlad ng engine ng VW na si Rudolf Krebs at ang kanyang koponan sa pag-unlad. application ng Twincharger na teknolohiya sa isang 1,4-litro engine na gasolina. Salamat sa pinagsamang sapilitang pagpuno ng mga silindro gamit ang isang kasabay na sistema ng mekaniko at isang turbocharger, ang yunit ay may kasanayang pinagsasama ang pare-parehong pamamahagi ng metalikang kuwintas at ang mataas na lakas na tipikal ng mga natural na hinahangad na mga makina na may malaking pag-aalis sa ekonomiya at ekonomiya ng maliliit na makina. Labing-isang taon na ang lumipas, ang 11-litro engine na VI ng VW (na may bahagyang pagtaas ng pag-aalis upang mabayaran ang mahusay na pag-ikli nito dahil sa ginamit na cycle ng Miller) ay nagtatampok ngayon ng mas advanced na teknolohiyang turbocharger ng VNT at muling hinirang para sa isang Paul Peach Award.

Sa katunayan, ang unang produksyon ng kotse na may petrol engine at turbocharged variable geometry, ang Porsche 911 Turbo ay pinakawalan noong 2005. Ang parehong mga compressor, na pinagsamang binuo ng mga inhinyero ng Porsche R&D at ang kanilang mga kasamahan sa Borg Warner Turbo Systems, ginagamit ng VW ang kilalang at matagal nang naitatag na ideya ng variable geometry sa mga unit ng turbodiesel, na hindi naipatupad sa mga gasolina engine dahil sa isang problema na may mas mataas (mga 200 degree kumpara sa diesel) average temperatura ng maubos na gas. Para sa mga ito, ginamit ang mga materyales na pinaghalong hindi lumalaban sa init mula sa industriya ng aerospace para sa mga van guide van at isang ultra-fast control algorithm sa control system. Nakamit ng mga inhinyero ng VW.

Ang ginintuang edad ng turbocharger

Mula nang mapahinto ang 745i noong 1986, matagal nang ipinagtanggol ng BMW ang sarili nitong pilosopiya sa disenyo para sa mga gasolina engine, ayon sa kung saan ang nag-iisang "orthodox" na paraan upang makamit ang mas maraming lakas ay upang patakbuhin ang makina sa mataas na revs. Walang mga ereheyo at paglalandi sa mga mechanical compressor a la Mercedes (C 200 Kompressor) o Toyota (Corolla Compressor), walang bias sa VW o Opel turbochargers. Mas gusto ng mga tagabuo ng Munich engine ng pagpuno ng mataas na dalas at normal na presyur sa atmospera, ang paggamit ng mga high-tech na solusyon at, sa matinding mga kaso, isang mas malaking pag-aalis. Ang mga eksperimento ng compressor batay sa mga makina ng Bavarian ay halos ganap na inilipat sa "fakirs" ng kumpanya ng pag-tune ng Alpina, na malapit sa pag-aalala ng Munich.

Sa ngayon, hindi na gumagawa ang BMW ng mga naturally aspirated petrol engine, at ang lineup ng diesel engine ay may kasama nang four-cylinder turbocharged engine. Gumagamit ang Volvo ng kumbinasyon ng refueling na may mekanikal at turbocharger, ang Audi ay lumikha ng isang diesel engine na may kumbinasyon ng isang electric compressor at dalawang cascade turbocharger, ang Mercedes ay may gasoline engine na may electric at turbocharger.

Gayunpaman, bago pag-usapan ang mga ito, babalik tayo sa nakaraan upang mahanap ang mga ugat ng teknolohikal na paglipat na ito. Malalaman natin kung paano sinubukan ng mga tagagawa ng Amerika na gumamit ng turbo na teknolohiya upang mabayaran ang pagbawas sa laki ng makina na nagreresulta mula sa dalawang krisis sa langis noong dekada otsenta at kung paano sila nabigo sa mga pagtatangkang ito. Pag-uusapan natin ang mga hindi matagumpay na pagtatangka ni Rudolf Diesel na lumikha ng isang compressor engine. Maaalala natin ang maluwalhating panahon ng mga compressor engine noong 20s at 30s, pati na rin ang mahabang taon ng pagkalimot. Siyempre, hindi namin makaligtaan ang hitsura ng mga unang modelo ng produksyon ng mga turbocharger pagkatapos ng unang pangunahing krisis sa langis noong 70s. O para sa Scania Turbo compound system. Sa madaling sabi - sasabihin namin sa iyo ang tungkol sa kasaysayan at ebolusyon ng teknolohiya ng compressor ...

(upang sundin)

Teksto: Georgy Kolev