Тест возење Magic Fires: историја на технологијата на компресорот

Во оваа серија ќе зборуваме за присилно полнење гориво и развој на мотори со внатрешно согорување.

Тој е пророк во светите списи за подесување на автомобили. Тој е спасител на дизел моторот. Долги години дизајнерите на бензински мотори го занемаруваа овој феномен, но денес тој станува сеприсутен. Тоа е турбо полнач... Подобро од било кога.

Ниту неговиот брат, компресор управуван од струја, не планира да ја напушти сцената. Покрај тоа, тој е подготвен за сојуз што ќе доведе до совршена симбиоза. Така, во превирањата на современото технолошко ривалство, претставниците на две праисториски спротивставени струи се обединија, докажувајќи ја максимата дека вистината останува иста, без оглед на разликата во ставовите.

Потрошувачка 4500 l / 100 km и многу кислород

Аритметиката е релативно едноставна и се заснова исклучиво на законите на физиката... Претпоставувајќи дека автомобил тежок околу 1000 кг и со безнадежно аеродинамично влечење поминува 305 метри од место за помалку од 4,0 секунди, достигнувајќи брзина од 500 км/ч на крајот од делот, моќноста на моторот на овој автомобил мора да надмине 9000 КС. Истите пресметки покажуваат дека во рамките на еден дел, коленестото вратило на моторот што се врти со 8400 вртежи во минута ќе може да се врти само околу 560 пати, но тоа нема да го спречи 8,2-литарскиот мотор да апсорбира околу 15 литри гориво. Како резултат на уште една едноставна пресметка, станува јасно дека, според стандардната мерка за потрошувачка на гориво, просечната потрошувачка на овој автомобил е повеќе од 4500 l / 100 km. Со еден збор - четири илјади и петстотини литри. Всушност, овие мотори немаат системи за ладење - тие се ладат со гориво ...

Нема ништо фикција во овие бројки... Ова се големи, но сосема реални вредности од светот на модерните трки со влечење. Тешко дека е точно да се наведат автомобилите кои учествуваат во трките за максимално забрзување како тркачки автомобили, бидејќи надреалните креации на четири тркала, обвиткани во син чад, се неспоредливи дури и со кремот на модерната автомобилска технологија што се користи во Формула 1. Затоа, ќе користете го популарното име „dragsters“ . – Несомнено интересни на свој начин, уникатни автомобили кои даваат уникатни сензации и на љубителите надвор од патеката од 305 метри и на пилотите чиј мозок, при брзо забрзување од 5 g, веројатно добива форма на обоена дводимензионална слика на задниот дел на черепот

Овие влекачи се можеби најпознатата и најимпресивната разновидност на популарен моторспорт во САД, кои припаѓаат на контроверзната именувана класа Топ гориво. Името се заснова на екстремните перформанси на нитрометанската хемикалија што пеколните машини ја користат како гориво за своите мотори. Под влијание на оваа експлозивна смеса, моторите работат во режим на преоптоварување и за само неколку трки се претвораат во куп непотребен метал, а поради склоноста на гориво континуирано да се активира, звукот на нивното работење наликува на хистеричен татнеж на beвер кој ги брои последните моменти од вашиот живот. Процесите во моторите можат да се споредат само со апсолутен неконтролиран хаос што се граничи со потрага по физичко самоуништување. Обично еден од цилиндрите не успее до крајот на првиот дел. Силата на моторите што се користат во овој луд спорт достигнува вредности што ниту еден динамометар во светот не може да ги измери, а злоупотребата на машини навистина ги надминува сите граници на инженерскиот екстремизам ...

Но, да се вратиме во срцето на нашата приказна и да ги разгледаме подетално својствата на нитрометанското гориво (помешано со метанол за балансирање на неколку проценти), што е без сомнение најпотентната супстанца што се користи во која било форма на трки со автомобили. активност. Секој атом на јаглерод во својата молекула (CH3NO2) има два атома на кислород, што значи дека горивото носи со себе најголем дел од оксидансот потребен за согорување. Од истата причина, содржината на енергија на литар нитрометан е помала отколку на литар бензин, но со иста количина на свеж воздух што моторот може да го вшмука во коморите за согорување, нитрометанот ќе обезбеди значително повеќе вкупна енергија за време на согорувањето. ... Ова е можно затоа што самото содржи кислород и затоа може да оксидира повеќето компоненти на јаглеводородно гориво (обично не се запали во отсуство на кислород). Со други зборови, нитрометанот има 3,7 пати помалку енергија од бензинот, но со иста количина на воздух, може да се оксидира 8,6 пати повеќе нитрометан од бензинот.

Секој кој е запознаен со процесите на согорување во автомобилски мотор знае дека вистинскиот проблем со „стискање“ повеќе енергија од моторот со внатрешно согорување не е да се зголеми протокот на гориво во коморите - за ова се доволни моќни хидраулични пумпи. достигнувајќи екстремно висок притисок. Вистинскиот предизвик е да се обезбеди доволно воздух (или кислород) за да се оксидираат јаглеводородите и да се обезбеди најефикасно можно согорување. Затоа драгстер горивото користи нитрогетан, без кој би било сосема незамисливо да се постигнат резултати од ваков ред со мотор со зафатнина од 8,2 литри. Во исто време, автомобилите работат со прилично богати мешавини (под одредени услови, нитрометанот може да почне да оксидира), поради што дел од горивото се оксидира во издувните цевки и формира импресивни магични светла над нив.

Вртежен момент 6750 Newутн метри

Просечниот вртежен момент на овие мотори достигнува 6750 Nm. Веројатно веќе забележавте дека има нешто чудно во целата оваа аритметика... Факт е дека за да се достигнат наведените гранични вредности, секоја секунда мотор што работи на 8400 вртежи во минута мора да вшмукува ни повеќе, ни помалку од 1,7 кубни метри свеж воздух. Има само еден начин да го направите ова - принудно полнење. Главната улога во овој случај ја има огромната класична механичка единица од типот Roots, благодарение на која притисокот во колекторите на драгстер моторот (инспириран од праисторискиот Chrysler Hemi Elephant) достигнува неверојатни 5 бари.

За подобро да разбереме какви оптоварувања се вклучени во овој случај, да земеме како пример една од легендите на златното доба на механичките компресори - 3,0-литарски тркачки V12. Mercedes-Benz W154. Моќта на оваа машина беше 468 КС. со., но треба да се има предвид дека погонот на компресорот одзеде неверојатни 150 КС. со., не достигнувајќи ги наведените 5 бари. Ако сега додадеме 150 илјади с на сметката, ќе дојдеме до заклучок дека W154 навистина имал неверојатни 618 КС за своето време. Можете сами да процените колкава реална моќност постигнуваат моторите во класата Top Fuel и колку од неа се апсорбира од механичкиот погон на компресорот. Се разбира, употребата на турбополнач во овој случај би била многу поефикасна, но неговиот дизајн не може да се справи со екстремното топлотно оптоварување од издувните гасови.

Почеток на контракција

За поголемиот дел од историјата на автомобилот, присуството на единица за принудно палење во моторите со внатрешно согорување е одраз на најновата технологија за соодветната фаза на развој. Ова беше случај во 2005 година кога престижната награда за технолошка иновација во автомобилската и спортската индустрија, именувана по основачот на списанието, Пол Пич, им беше врачена на раководителот на VW Engine Development, Рудолф Кребс и неговиот тим за развој. примена на технологијата Twincharger во бензински мотор од 1,4 литри. Благодарение на комбинираното присилно полнење на цилиндрите со користење на синхрон систем на механика и турбо полнач, единицата вешто ги комбинира униформата дистрибуција на вртежниот момент и големата моќност типична за природно-аспирираните мотори со голема зафатнина со економичноста и економичноста на малите мотори. Единаесет години подоцна, 11-литарскиот TSI мотор на VW (со малку зголемено работно место за да се компензира за ефикасно стегање како резултат на употребениот циклус Милер), сега има многу понапредна технологија VNT турбо полнач и повторно е номиниран за наградата Пол Пич.

Всушност, првиот сериски автомобил со бензински мотор и турбо полнач со променлива геометрија, Porsche 911 Turbo беше објавен во 2005 година. Двата компресори, заеднички развиени од инженерите за истражување и развој на Порше и нивните колеги во Borg Warner Turbo Systems, VW ја користат добро познатата и одамна воспоставена идеја за променлива геометрија во турбодизелските агрегати, која не е имплементирана кај бензинските мотори поради проблем со повисока (околу 200 степени во споредба со дизелот) просечна температура на издувните гасови. За ова, композитни материјали отпорни на топлина од воздушната индустрија беа користени за гасни водилки и ултра-брз алгоритам за контрола во контролниот систем. Постигнување на инженерите на VW.

Златното доба на турбополначот

Од прекинот на работењето на 745i во 1986 година, БМВ долго време ја бранеше сопствената филозофија за дизајн за бензински мотори, според која единствениот „православен“ начин за постигнување поголема моќност беше да работи моторот при високи вртежи. Без ереси и флертување со механички компресори a la Mercedes (C 200 Kompressor) или Toyota (Корола компресор), без пристрасност кон турбополначи VW или Opel. Градителите на моторите во Минхен претпочитаа високофреквентно полнење и нормален атмосферски притисок, употреба на високотехнолошки решенија и, во екстремни случаи, поголемо поместување. Експериментите со компресори базирани на баварски мотори беа речиси целосно пренесени на „факирите“ од тјунерската компанија Алпина, која е близу до концернот Минхен.

Денес, BMW повеќе не произведува атмосферски бензински мотори, а гамата на дизел мотори веќе вклучува четирицилиндричен турбо мотор. Volvo користи комбинација на полнење гориво со механички и турбополнач, Audi создаде дизел мотор со комбинација од електричен компресор и два каскадни турбополначи, Mercedes има бензински мотор со електричен и турбополнач.

Сепак, пред да зборуваме за нив, ќе се вратиме во времето за да ги пронајдеме корените на оваа технолошка транзиција. Ќе дознаеме како американските производители се обидоа да ја искористат турбо технологијата за да го компензираат намалувањето на големината на моторот како резултат на двете нафтени кризи во осумдесеттите и како не успеаја во овие обиди. Ќе зборуваме за неуспешните обиди на Рудолф Дизел да создаде компресорски мотор. Ќе ја паметиме славната ера на компресорските мотори во 20-тите и 30-тите години, како и долгите години на заборав. Секако, нема да го пропуштиме појавувањето на првите сериски модели на турбо полначи по првата голема нафтена криза во 70-тите. Или за Scania Turbo комплексниот систем. Накратко - ќе ви кажеме за историјата и еволуцијата на технологијата на компресорот ...

(да се следи)

Текст: Георги Колев