Magic Fires сынақ дискісі: компрессорлық технологияның тарихы

Бұл серияда біз жанармайға жанармай құю және ішкі жану қозғалтқыштарын дамыту туралы айтатын боламыз.

Ол – көлікті баптау туралы жазбалардағы пайғамбар. Ол дизельді қозғалтқыштың құтқарушысы. Көптеген жылдар бойы бензин қозғалтқышының дизайнерлері бұл құбылысты елеусіз қалдырды, бірақ бүгінде ол барлық жерде таралған. Бұл турбокомпрессор... Бұрынғыдан да жақсы.

Механикалық басқарылатын компрессорлық інісі де сахнадан кетуді жоспарлап отырған жоқ. Оның үстіне, ол керемет симбиозға әкелетін альянсқа дайын. Осылайша, қазіргі заманғы технологиялық бәсекелестіктің аласапыранында тарихқа дейінгі екі қарама-қарсы ағымның өкілдері бірігіп, көзқарастардың айырмашылығына қарамастан шындықтың өзгеріссіз болатындығын максималды түрде дәлелдеді.

Тұтыну 4500 л / 100 км және оттегінің көп мөлшері

Арифметика салыстырмалы түрде қарапайым және тек физика заңдарына негізделген... Салмағы 1000 кг шамасында және үмітсіз аэродинамикалық кедергісі бар көлік тоқтап тұрған жерден 305 метрді 4,0 секундтан аз уақытта жүріп өтіп, соңында 500 км/сағ жылдамдыққа жетеді деп есептесек. секцияда бұл машинаның қозғалтқышының қуаты 9000 а.к. Дәл осындай есептеулер секцияның ішінде 8400 айн/мин жылдамдықпен айналатын қозғалтқыштың айналмалы иінді білігі шамамен 560 рет айнала алатынын көрсетеді, бірақ бұл 8,2 литрлік қозғалтқыштың шамамен 15 литр отынды сіңіруін тоқтатпайды. Тағы бір қарапайым есептеу нәтижесінде отын шығынының стандартты өлшеміне сәйкес бұл автомобильдің орташа шығыны 4500 л / 100 км-ден асатыны белгілі болды. Бір сөзбен айтқанда – төрт мың бес жүз литр. Шын мәнінде, бұл қозғалтқыштарда салқындату жүйесі жоқ - олар отынмен салқындатылады ...

Бұл сандарда фантастикалық ештеңе жоқ ... Бұл қазіргі заманғы дранг-рейтинг әлемінен алынған үлкен, бірақ өте нақты құндылықтар. Көгілдір түтінге оранған сюрреальді төрт доңғалақты туындыларды Формула 1-де қолданылатын заманауи автомобиль технологиясының кремімен салыстыруға болмайтындықтан, максималды жылдамдату үшін жарыстарға қатысатын көліктерді жарыс автомобильдері деп атау екіталай. танымал «драгстерлер» атауын қолданыңыз. – 305 метрлік трассадан тыс жанкүйерлерге де, миы 5 г жылдам үдеуде ұшқыштарға да қайталанбас сезім сыйлайтын ерекше көліктер өзінше қызықты. бас сүйегінің артқы жағы

Бұл драгстер - бұл ең танымал және ең әсерлі танымал мотоспорт түрі, ол даулы топқа жататын Top Fuel классына жатады. Бұл атау тозақ машиналары қозғалтқыштары үшін отын ретінде қолданатын нитрометан химикатының экстремалды жұмысына негізделген. Осы жарылғыш қоспаның әсерінен қозғалтқыштар шамадан тыс жүктеме режимінде жұмыс істейді және бірнеше нәсілдерде қажет емес металдың үйіндісіне айналады және отынның үздіксіз детонацияға бейімділігі болғандықтан, олардың жұмыс істейтін дыбысы сіздің өміріңіздің соңғы сәттерін есептейтін аңның истерикалық гүріліне ұқсайды. Қозғалтқыштардағы процестерді физикалық өзін-өзі жою мақсатымен шектесетін абсолютті бақыланбайтын хаоспен салыстыруға болады. Әдетте цилиндрлердің біреуі бірінші бөлімнің соңына дейін істен шығады. Осы ессіз спортта қолданылатын қозғалтқыштардың қуаты әлемдегі ешбір динамометр өлшей алмайтын мәндерге жетеді, ал машиналарды теріс пайдалану инженерлік экстремизмнің барлық шегінен асып түседі ...

Енді әңгімеміздің өзегіне оралып, нитрометан отынының қасиеттерін (бірнеше пайыздық теңдестіретін метанолмен араласқан) егжей-тегжейлі қарастырайық, бұл сөзсіз автомобиль жарысының кез-келген түрінде қолданылатын ең қуатты зат. белсенділік. Молекуласындағы әр көміртек атомында (CH3NO2) оттегінің екі атомы болады, яғни жанармай жануға қажет тотықтырғыштың көп бөлігін өзімен бірге алып жүреді. Сол себепті нитрометанның бір литріндегі энергия мөлшері бензинге қарағанда аз, бірақ қозғалтқыш жану камераларына тарта алатын таза ауаның бірдей мөлшерімен нитрометан жану кезіндегі жалпы энергияны едәуір көбірек қамтамасыз етеді. ... Бұл мүмкін, өйткені оның құрамында оттегі бар, сондықтан көмірсутегі отынының көптеген компоненттерін тотықтыруы мүмкін (әдетте оттегі болмаған кезде жанбайды). Басқаша айтқанда, нитрометанның энергиясы бензинге қарағанда 3,7 есе аз, бірақ ауаның мөлшері бірдей болған кезде бензинге қарағанда 8,6 есе көп нитрометан тотығуы мүмкін.

Автокөлік қозғалтқышындағы жану процестерімен таныс кез келген адам ішкі жану қозғалтқышынан көбірек қуатты «сығудың» нақты мәселесі камераларға отын ағынын арттыру емес екенін біледі - бұл үшін қуатты гидравликалық сорғылар жеткілікті. өте жоғары қысымға жетеді. Нақты мәселе көмірсутектерді тотықтыру және барынша тиімді жануды қамтамасыз ету үшін жеткілікті ауамен (немесе оттегімен) қамтамасыз ету болып табылады. Сондықтан драгстерлік отын азотты пайдаланады, онсыз 8,2 литрлік қозғалтқышпен осы тапсырыстың нәтижелеріне қол жеткізу мүмкін емес еді. Сонымен қатар, автомобильдер жеткілікті бай қоспалармен жұмыс істейді (белгілі бір жағдайларда нитрометан тотыға бастайды), соның арқасында отынның бір бөлігі шығатын құбырларда тотығады және олардың үстінде әсерлі сиқырлы шамдар құрайды.

6750 Ньютон метрі

Бұл қозғалтқыштардың орташа айналу моменті 6750 Нм жетеді. Сіз бұл арифметикада біртүрлі нәрсе бар екенін байқаған боларсыз... Мәселе мынада, көрсетілген шекті мәндерге жету үшін секунд сайын 8400 айн/мин жылдамдықпен жұмыс істейтін қозғалтқыш кемінде 1,7 текше метр су соруы керек. таза ауа. Мұны істеудің бір ғана жолы бар - мәжбүрлі толтыру. Бұл жағдайда басты рөлді үлкен классикалық Roots типті механикалық қондырғы ойнайды, соның арқасында драгстер қозғалтқышының коллекторларындағы қысым (тарихқа дейінгі Chrysler Hemi Elephant шабыттандырылған) таңқаларлық 5 барға жетеді.

Бұл жағдайда қандай жүктемелер бар екенін жақсы түсіну үшін механикалық компрессорлардың алтын дәуірінің аңыздарының бірін мысал ретінде алайық - 3,0 литрлік жарыс V12. Mercedes-Benz W154. Бұл машинаның қуаты 468 а.к. бар., бірақ компрессорлық жетегі 150 а.к. алғанын есте ұстаған жөн. бар, көрсетілген 5 барға жетпейді. Егер біз қазір есепке 150 мың с қоссақ, W154 шынымен де өз уақытында керемет 618 а.к. болды деген қорытындыға келеміз. Top Fuel класындағы қозғалтқыштар қаншалықты нақты қуатқа қол жеткізетінін және оның қаншалықты механикалық компрессор жетегімен сіңірілетінін өзіңіз бағалай аласыз. Әрине, бұл жағдайда турбокомпрессорды пайдалану әлдеқайда тиімді болар еді, бірақ оның дизайны пайдаланылған газдардан болатын төтенше жылу жүктемесіне төтеп бере алмады.

Жиырылудың басталуы

Автокөлік тарихының көп бөлігі үшін ішкі жану қозғалтқыштарында мәжбүрлі тұтану қондырғысының болуы дамудың сәйкес кезеңіндегі ең жаңа технологияның көрінісі болды. Мұндай жағдай 2005 жылы журналдың негізін қалаушы Пол Пичтің атындағы автомобиль және спорт индустриясындағы технологиялық инновацияларға арналған беделді сыйлық VW қозғалтқыштарын дамыту бөлімінің бастығы Рудольф Кребске және оның даму тобына тапсырылған кезде болды. 1,4 литрлік бензин қозғалтқышында Twincharger технологиясын қолдану. Синхронды механика жүйесі мен турбокомпрессорды қолдана отырып, цилиндрлерді мәжбүрлеп толтырудың арқасында қондырғы моменттің біркелкі үлестірілуін және үлкен қозғалысқа ие табиғи қозғалтқыштарға тән жоғары қуатты шағын қозғалтқыштардың тиімділігі мен үнемділігімен шебер үйлестіреді. Он бір жылдан кейін VW-дің 11 литрлік TSI қозғалтқышы (қолданылатын Миллер циклінің әсерінен оның қысылуын өтеу үшін аздап артқан жылжумен) қазір VNT турбокомпрессорының әлдеқайда жетілдірілген технологиясы бар және ол қайтадан Пол шабдалы сыйлығына ұсынылды.

Шын мәнінде, бензин қозғалтқышы мен турбокомпрессорлы геометриясы бар бірінші өндіріс машинасы Porsche 911 Turbo 2005 жылы шығарылды. Porsche R&D инженерлері мен Borg Warner Turbo Systems компаниясындағы әріптестері бірлесіп жасаған екі компрессор да, бензин қозғалтқыштарында проблемаға байланысты енгізілмеген, турбодизель қондырғыларында бұрыннан белгілі айнымалы геометрия идеясын қолданады. шығатын газдардың орташа температурасы жоғары (дизельмен салыстырғанда шамамен 200 градус). Ол үшін аэроғарыш өнеркәсібінің ыстыққа төзімді композициялық материалдары газды бағыттаушы қалақшалар мен басқару жүйесінде өте жылдам басқару алгоритмі үшін пайдаланылды. VW инженерлерінің жетістігі.

Турбокомпрессордың алтын ғасыры

745 жылы 1986i тоқтатылғаннан бері, BMW ұзақ уақыт бойы бензин қозғалтқыштары үшін өзінің дизайндық философиясын қорғады, оған сәйкес көбірек күшке жетудің жалғыз «ортодоксалды» әдісі - қозғалтқышты жоғары айналымда іске қосу. Мерседес (C 200 Kompressor) немесе Toyota (Corolla Compressor) сияқты механикалық компрессорлармен ешқандай бұрмаланулар мен флирт жоқ, VW немесе Opel турбокомпрессорларына ешқандай бейтараптық жоқ. Мюнхендік қозғалтқыш жасаушылар жоғары жиілікті толтыруды және қалыпты атмосфералық қысымды, жоғары технологиялық шешімдерді қолдануды және төтенше жағдайларда үлкен орын ауыстыруды жөн көрді. Бавариялық қозғалтқыштарға негізделген компрессорлық эксперименттерді Мюнхен концерніне жақын орналасқан Alpina тюнинг компаниясы толықтай дерлік «факирлерге» берді.

Бүгінгі таңда BMW бұдан былай атмосфералық бензин қозғалтқыштарын шығармайды, ал дизельдік қозғалтқыштар қатарында төрт цилиндрлі турбо қозғалтқышы бар. Volvo механикалық және турбокомпрессормен жанармай құю комбинациясын қолданады, Audi электр компрессоры мен екі каскадты турбокомпрессордың қосындысы бар дизельді қозғалтқышты жасады, Mercedes-те электр және турбокомпрессоры бар бензин қозғалтқышы бар.

Дегенмен, олар туралы айтпас бұрын, біз осы технологиялық ауысудың тамырын табу үшін өткенге ораламыз. Біз американдық өндірушілердің сексенінші жылдардағы екі мұнай дағдарысы нәтижесінде қозғалтқыш өлшемдерінің қысқаруын өтеу үшін турбо технологиясын қалай қолдануға тырысқанын және олардың бұл әрекеттерде қалай сәтсіздікке ұшырағанын білеміз. Біз Рудольф Дизельдің компрессорлық қозғалтқышты жасаудағы сәтсіз әрекеттері туралы айтатын боламыз. Біз 20-30-шы жылдардағы компрессорлық қозғалтқыштардың даңқты дәуірін, сондай-ақ ұмытылған ұзақ жылдарды еске аламыз. Әрине, біз 70-ші жылдардағы бірінші ірі мұнай дағдарысынан кейін турбокомпрессорлардың алғашқы өндірістік үлгілерінің пайда болуын жіберіп алмаймыз. Немесе Scania Turbo құрама жүйесі үшін. Қысқасы - біз сізге компрессорлық технологияның тарихы мен эволюциясы туралы айтып береміз ...

(ұстану)

Мәтін: Георгий Колев