Tesztvezetés Magic Fires: a kompresszortechnika története

Ebben a sorozatban kényszerű utántöltésről és a belső égésű motorok fejlesztéséről fogunk beszélni.

Próféta az autótuningok szentírásaiban. Ő a dízelmotor megmentője. Sok éven át a benzinmotor-tervezők figyelmen kívül hagyták ezt a jelenséget, de ma már mindenütt jelen van. Ez egy turbófeltöltő... Jobb, mint valaha.

Testvére, egy motoros kompresszor sem tervezi, hogy elhagyja a színpadot. Sőt, kész egy olyan szövetségre, amely tökéletes szimbiózishoz vezet. Így a modern technológiai versengés zűrzavarában két őskori ellentétes áramlat képviselői egyesültek, bizonyítva azt a maximumot, hogy az igazság a nézetek különbségétől függetlenül ugyanaz marad.

Fogyasztás 4500 l / 100 km és sok oxigén

Az aritmetika viszonylag egyszerű, és kizárólag a fizika törvényein alapul… Feltéve, hogy egy 1000 kg körüli, kilátástalan aerodinamikai ellenállású autó 305 métert tesz meg álló helyzetből kevesebb, mint 4,0 másodperc alatt, és a végén eléri az 500 km/órás sebességet. szakaszának, ennek az autónak a motorteljesítményének meg kell haladnia a 9000 LE-t. Ugyanezek a számítások azt mutatják, hogy egy szakaszon belül a 8400-as fordulaton forgó motor forgó főtengelye csak körülbelül 560-szor tud majd fordulni, de ez nem akadályozza meg a 8,2 literes motort abban, hogy körülbelül 15 liter üzemanyagot szívjon fel. Egy további egyszerű számítás eredményeként világossá válik, hogy az üzemanyag-fogyasztás szabványos mértéke szerint ennek az autónak az átlagos fogyasztása meghaladja a 4500 l / 100 km-t. Egyszóval - négyezer-ötszáz liter. Valójában ezeknek a motoroknak nincs hűtőrendszerük - üzemanyaggal hűtik őket ...

Ezekben a figurákban nincs semmi fikció... Ezek nagy, de egészen valós értékek a modern drag-versenyzés világából. Aligha helyes versenyautókként emlegetni a maximális gyorsulásért induló versenyeken résztvevő autókat, hiszen a kék füstbe burkolt szürreális négykerekű alkotások még a modern autótechnika Forma-1-ben használt krémjével sem hasonlíthatók össze. használja a népszerű „dragsters” nevet. – A maguk módján kétségtelenül érdekesek azok az egyedi autók, amelyek egyedülálló élményt nyújtanak mind a 305 méteres pályán kívüli szurkolóknak, mind a pilótáknak, akiknek agya 5 g-os gyors gyorsulásnál valószínűleg színes, kétdimenziós kép formájában jelenik meg a pályán. a koponya hátsó része

Ezek a dragsterek vitathatatlanul az Egyesült Államok legnépszerűbb motorsportjának leghíresebb és legimpozánsabb formája, amely a vitatott Top Fuel osztályba tartozik. A név a nitrometán vegyi anyag rendkívüli teljesítményén alapul, amelyet a pokoli gépek üzemanyagként használnak motorjaikhoz. Ennek a robbanó keveréknek a hatása alatt a motorok túlterheléses üzemmódban működnek, és csak néhány verseny alatt felesleges fém halommá válnak, és az üzemanyag folyamatos detonálódási hajlandósága miatt működésük hangja hasonlít egy vadállat hisztérikus üvöltésére, számítva életed utolsó pillanatait. A motorokban zajló folyamatok csak a fizikai önpusztításra törekvő abszolút kontrollálhatatlan káoszhoz hasonlíthatók. Általában az egyik henger meghibásodik az első szakasz végére. Az ebben az őrült sportágban használt motorok ereje eléri azokat az értékeket, amelyeket a világ egyetlen dinamométere sem képes mérni, és a gépekkel való visszaélés valóban meghaladja a mérnöki szélsőségesség minden határát ...

De térjünk vissza történetünk lényegéhez, és vizsgáljuk meg közelebbről a nitrometán üzemanyag tulajdonságait (keverve néhány százalékos egyensúlyban lévő metanollal), amely kétségtelenül a legerősebb anyag, amelyet az autóverseny bármilyen formában használnak. tevékenység. A molekulájában lévő minden szénatomnak (CH3NO2) két oxigénatomja van, ami azt jelenti, hogy az üzemanyag magában hordozza az égéshez szükséges oxidálószer nagy részét. Ugyanezen okból az egy liter nitrometán energiatartalma alacsonyabb, mint liter benziné, de ugyanannyi friss levegővel, amennyit a motor be tud szívni az égéstérbe, a nitrometán az égés során lényegesen több teljes energiát szolgáltat. ... Ez azért lehetséges, mert maga oxigént tartalmaz, ezért képes oxidálni a legtöbb szénhidrogén tüzelőanyag-komponenst (oxigén hiányában általában nem éghető). Más szavakkal, a nitrometán energiája 3,7-szer kevesebb, mint a benziné, de ugyanolyan levegőmennyiség mellett 8,6-szor több nitrometán oxidálódhat, mint a benzin.

Aki jártas az autómotorok égési folyamataiban, tudja, hogy a belső égésű motorból nagyobb teljesítmény "kipréselésével" az igazi probléma nem az, hogy megnöveljük az üzemanyag áramlását a kamrákba – ehhez elegendőek az erős hidraulikus szivattyúk. rendkívül magas nyomást ér el. Az igazi kihívás az, hogy elegendő levegőt (vagy oxigént) biztosítsunk a szénhidrogének oxidálásához és a lehető leghatékonyabb égés biztosításához. Ezért a dragster üzemanyag nitrogetánt használ, amely nélkül egy 8,2 literes lökettérfogatú motorral teljesen elképzelhetetlen lenne ilyen sorrendet elérni. Ugyanakkor az autók meglehetősen gazdag keverékekkel dolgoznak (bizonyos körülmények között a nitro-metán oxidálódni kezd), aminek következtében az üzemanyag egy része oxidálódik a kipufogócsövekben, és lenyűgöző varázsfényeket képez felettük.

Nyomaték 6750 Newton méter

Ezeknek a motoroknak az átlagos nyomatéka eléri a 6750 Nm-t. Valószínűleg már Ön is észrevette, hogy ebben a számtanban van valami furcsa... Az a helyzet, hogy a jelzett határértékek eléréséhez egy 8400-as fordulatszámmal működő motornak másodpercenként legfeljebb 1,7 köbmétert kell beszívnia. friss levegő. Ennek egyetlen módja van - a kényszertöltés. A főszerep ebben az esetben egy hatalmas, klasszikus Roots típusú mechanikus egységé, aminek köszönhetően a dragster motor (az őskori Chrysler Hemi Elephant ihlette) elosztóiban a nyomás eléri az elképesztő 5 bar-t.

Hogy jobban megértsük, milyen terhelésről van szó ebben az esetben, vegyük példaként a mechanikus kompresszorok aranykorának egyik legendáját - egy 3,0 literes verseny V12-est. Mercedes-Benz W154. Ennek a gépnek a teljesítménye 468 LE volt. de nem szabad elfelejteni, hogy a kompresszoros hajtás bő 150 LE-t vett igénybe. és nem éri el a megadott 5 bar-t. Ha most hozzáadunk 150 ezer s-t a számlához, akkor arra a következtetésre jutunk, hogy a W154 valóban hihetetlen 618 LE volt a maga idejében. Ön maga ítélheti meg, mekkora valós teljesítményt érnek el a Top Fuel osztályba tartozó motorok, és mennyit nyel el ebből a mechanikus kompresszorhajtás. Természetesen a turbófeltöltő használata ebben az esetben sokkal hatékonyabb lenne, de a kialakítása nem bírná a kipufogógázok extrém hőterhelését.

Az összehúzódás kezdete

Az autó történelmének nagy részében a belső égésű motorokban egy kényszer gyújtású egység jelenléte tükrözi a megfelelő fejlesztési szakasz legújabb technológiáját. Ez történt 2005-ben, amikor a magazin alapítójáról, Paul Peachről elnevezett, az autóipari és sportipari technológiai innovációért elismert díjat Rudolf Krebs VW-nek és fejlesztői csapatának adták át. Twincharger technológia alkalmazása 1,4 literes benzinmotorban. A hengerek szinkron mechanikai rendszerének és turbófeltöltőjének kombinált kényszerű feltöltésének köszönhetően az egység ügyesen ötvözi a nyomaték egyenletes eloszlását és a nagy térfogatú, szívó motorokra jellemző nagy teljesítményt a kis motorok gazdaságosságával és gazdaságosságával. Tizenegy évvel később a VW 11 literes TSI motorja (kissé megnövelt térfogatú, hogy kompenzálja a hatékony összehúzódást az alkalmazott Miller-ciklusnak köszönhetően) most sokkal fejlettebb VNT turbófeltöltő technológiát tartalmaz, és ismét Paul Peach-díjra jelölték.

Valójában az első sorozatgyártású, benzinmotoros, turbófeltöltős, változtatható geometriájú autó, a Porsche 911 Turbo 2005 -ben jelent meg. Mindkét kompresszor, amelyeket a Porsche K + F mérnökei és a Borg Warner Turbo Systems kollégái közösen fejlesztettek ki, a VW jól ismert és régóta bevált ötletét adja a változó geometriájú turbódízel-egységekben, amelyet a benzinmotorokban egy probléma miatt nem valósítottak meg magasabb (körülbelül 200 fok a dízelhez képest) átlagos kipufogógáz -hőmérséklettel. Ehhez a repülőgépipar hőálló kompozit anyagait használták a gázvezető lapátokhoz és egy ultragyors vezérlő algoritmushoz a vezérlőrendszerben. A VW mérnökeinek eredménye.

A turbófeltöltő aranykora

A 745i 1986 -os megszűnése óta a BMW régóta megvédi a benzinmotorokra vonatkozó saját tervezési filozófiáját, amely szerint az egyetlen "ortodox" módja a nagyobb teljesítmény elérésének az volt, ha a motort magas fordulatszámon járta. Nincs eretnekség és flört a mechanikus kompresszorokkal a la Mercedes (C 200 Kompressor) vagy Toyota (Corolla kompresszor), nincs elfogultság a VW vagy az Opel turbófeltöltők felé. A müncheni motorgyártók előnyben részesítették a nagyfrekvenciás töltést és a normál légköri nyomást, a csúcstechnológiás megoldások alkalmazását, és szélsőséges esetekben a nagyobb térfogatot. A bajor motorokon alapuló kompresszoros kísérleteket a müncheni konszernhez közel álló Alpina tuningcég szinte teljesen átadta a "fakíroknak".

A BMW ma már nem gyárt szívó benzinmotorokat, és a dízelmotorok sorában már négyhengeres turbómotor is szerepel. A Volvo mechanikus és turbófeltöltős tankolás kombinációját alkalmazza, az Audi dízelmotort alkotott elektromos kompresszor és két kaszkád turbófeltöltő kombinációjával, a Mercedes benzinmotorral rendelkezik elektromos és turbófeltöltővel.

Mielőtt azonban beszélnénk róluk, visszamegyünk az időben, hogy megtaláljuk ennek a technológiai átmenetnek a gyökereit. Megtudhatjuk, hogyan próbálták az amerikai gyártók turbótechnológiával kompenzálni a nyolcvanas évek két olajválságából adódó motorméret-csökkenést, és hogyan kudarcot vallottak ezek a próbálkozások. Beszélni fogunk Rudolf Diesel sikertelen kísérleteiről egy kompresszormotor létrehozására. Emlékezni fogunk a kompresszormotorok dicsőséges korszakára a 20-as és 30-as években, valamint a feledés hosszú éveire. Természetesen nem hagyjuk ki a turbófeltöltők első sorozatgyártású modelljeinek megjelenését a 70-es évek első jelentős olajválsága után. Vagy a Scania Turbo keverékrendszerhez. Röviden - elmondjuk Önnek a kompresszor technológia történetét és fejlődését ...

(követni)

Szöveg: Georgy Kolev