Magic Fires test sürüşü: kompresör teknolojisinin tarihi

Bu seride zorunlu yakıt ikmali ve içten yanmalı motorların geliştirilmesinden bahsedeceğiz.

O, araba ayarlama kutsal kitaplarında bir peygamberdir. Dizel motorun kurtarıcısıdır. Benzinli motor tasarımcıları yıllarca bu olguyu ihmal etti, ancak bugün her yerde yaygınlaşıyor. Bu bir turboşarj... Her zamankinden daha iyi.

Güçle çalışan bir kompresör olan erkek kardeşinin de sahneyi terk etme planı yoktur. Dahası, mükemmel bir ortakyaşama yol açacak bir ittifaka hazır. Böylece, modern teknolojik rekabetin kargaşasında, tarih öncesi iki karşıt akımın temsilcileri birleşerek, görüşlerdeki farklılıklara bakılmaksızın gerçeğin değişmeden kaldığını kanıtladılar.

Tüketim 4500 l / 100 km ve bol oksijen

Aritmetik nispeten basit ve yalnızca fizik yasalarına dayanıyor… 1000 kg ağırlığında ve umutsuz aerodinamik sürtünmeye sahip bir arabanın 305 metreyi hareketsiz halden 4,0 saniyeden daha kısa sürede kat ettiğini ve sonunda 500 km/s hıza ulaştığını varsayarsak bölümü, bu arabanın motor gücü 9000 hp'yi geçmelidir. Aynı hesaplamalar gösteriyor ki, bir bölüm içinde, 8400 devirde dönen bir motorun dönen krank mili ancak yaklaşık 560 kez dönebilir, ancak bu, 8,2 litrelik motorun yaklaşık 15 litre yakıt emmesini engellemez. Bir basit hesaplama daha sonucunda, standart yakıt tüketimi ölçüsüne göre bu arabanın ortalama tüketiminin 4500 l / 100 km'den fazla olduğu ortaya çıkıyor. Tek kelimeyle - dört bin beş yüz litre. Aslında, bu motorların soğutma sistemleri yoktur - yakıtla soğutulurlar ...

Bu rakamlarda kurgu yok ... Bunlar modern drag yarışı dünyasından büyük ama oldukça gerçek değerler. Mavi dumanla kaplı gerçeküstü dört tekerlekli kreasyonlar, Formula 1'de kullanılan modern otomotiv teknolojisinin kremasıyla bile kıyaslanamaz olduğundan, maksimum hızlanma için yarışlara katılan arabalardan yarış arabaları olarak bahsetmek pek doğru değil. popüler "sürükleyiciler" adını kullanın. – Hem 305 metrelik pistin dışındaki hayranlara hem de beyni 5 g'lik hızlı bir ivmeyle muhtemelen pistte renkli iki boyutlu bir görüntü şeklini alan pilotlara benzersiz hisler veren, kendi tarzlarında şüphesiz ilginç olan benzersiz arabalar. kafatasının arkası

Bu yarış arabaları, tartışmalı Top Fuel sınıfına ait olan Amerika Birleşik Devletleri'ndeki en ünlü ve en etkileyici popüler motor sporları türüdür. İsim, cehennem makinelerinin motorları için yakıt olarak kullandıkları nitrometan kimyasalının aşırı performansına dayanmaktadır. Bu patlayıcı karışımın etkisi altında, motorlar aşırı yük modunda çalışır ve sadece birkaç yarışta gereksiz bir metal yığınına dönüşür ve yakıtın sürekli patlama eğilimi nedeniyle, operasyonlarının sesi, hayatınızın son anlarını sayan bir canavarın histerik kükremesine benzer. Motorlardaki süreçler, yalnızca fiziksel olarak kendi kendini yok etme arayışıyla sınırlanan mutlak kontrol edilemeyen kaosla karşılaştırılabilir. Genellikle birinci bölümün sonunda silindirlerden biri başarısız olur. Bu çılgın sporda kullanılan motorların gücü, dünyada hiçbir dinamometrenin ölçemeyeceği değerlere ulaşıyor ve makinelerin suistimali, gerçekten de mühendislik aşırılığının tüm sınırlarını aşıyor ...

Ancak öykümüzün özüne geri dönelim ve şüphesiz her tür araba yarışında kullanılan en güçlü madde olan nitrometan yakıtının (yüzde birkaç dengeleyici metanol ile harmanlanmış) özelliklerine daha yakından bakalım. aktivite. Molekülündeki (CH3NO2) her karbon atomu iki oksijen atomuna sahiptir, bu da yakıtın yanma için gerekli oksidanların çoğunu beraberinde taşıdığı anlamına gelir. Aynı nedenle, nitrometan litresi başına düşen enerji içeriği litre benzine göre daha düşüktür, ancak motorun yanma odalarına çekebildiği aynı miktarda taze hava ile nitrometan yanma sırasında önemli ölçüde daha fazla toplam enerji sağlayacaktır. ... Bu mümkündür, çünkü kendisi oksijen içerir ve bu nedenle hidrokarbon yakıt bileşenlerinin çoğunu oksitleyebilir (genellikle oksijen yokluğunda yanmaz). Diğer bir deyişle, nitrometan benzine göre 3,7 kat daha az enerjiye sahiptir, ancak aynı miktarda hava ile benzine göre 8,6 kat daha fazla nitrometan oksitlenebilir.

Bir otomobil motorundaki yanma süreçlerine aşina olan herkes, içten yanmalı bir motordan daha fazla gücü "sıkmanın" asıl sorununun, odalara yakıt akışını artırmak olmadığını bilir - bunun için güçlü hidrolik pompalar yeterlidir. son derece yüksek basınca ulaşmak. Gerçek zorluk, hidrokarbonları oksitlemek ve mümkün olan en verimli yanmayı sağlamak için yeterli hava (veya oksijen) sağlamaktır. Bu nedenle, dragster'lar nitrogetan yakıt kullanıyor ve bu olmadan 8,2 litre çalışma hacmine sahip bir motorla bu siparişin sonuçlarını elde etmek tamamen düşünülemezdi. Aynı zamanda, arabalar oldukça zengin karışımlarla çalışır (belirli koşullar altında nitrometan oksitlenmeye başlayabilir), bu nedenle egzoz borularında yakıtın bir kısmı oksitlenir ve üzerlerinde etkileyici sihirli ışıklar oluşur.

Tork 6750 Newton metre

Bu motorların ortalama torku 6750 Nm'ye ulaşıyor. Muhtemelen tüm bu aritmetikte bir tuhaflık olduğunu zaten fark etmişsinizdir ... Gerçek şu ki, belirtilen sınır değerlere ulaşmak için, 8400 rpm'de çalışan bir motor her saniye 1,7 metreküpten daha fazla veya daha az emmemelidir. temiz hava. Bunu yapmanın tek bir yolu var - zorla doldurma. Bu durumda ana rol, dragster motorunun manifoldlarındaki basıncın (tarih öncesi Chrysler Hemi Elephant'tan ilham alan) şaşırtıcı bir 5 bara ulaştığı Roots tipi devasa bir klasik mekanik ünite tarafından oynanır.

Bu durumda hangi yüklerin dahil olduğunu daha iyi anlamak için, mekanik kompresörlerin altın çağının efsanelerinden birini örnek olarak alalım - 3,0 litrelik yarış V12. Mercedes-Benz W154. Bu makinenin gücü 468 hp idi. ile., ancak kompresör tahrikinin 150 hp gibi büyük bir güç aldığı akılda tutulmalıdır. ile., belirtilen 5 bara ulaşamamak. Şimdi hesaba 150 binleri de eklersek, W154'ün gerçekten de zamanına göre inanılmaz bir 618 bg'ye sahip olduğu sonucuna varırız. En İyi Yakıt sınıfındaki motorların ne kadar gerçek güce ulaştığına ve bunun ne kadarının mekanik kompresör tahriki tarafından emildiğine kendiniz karar verebilirsiniz. Tabii ki, bu durumda bir turboşarjın kullanılması çok daha verimli olurdu, ancak tasarımı, egzoz gazlarından kaynaklanan aşırı ısı yüküyle baş edemedi.

Kasılmanın başlangıcı

Otomobil tarihinin çoğu için, içten yanmalı motorlarda zorunlu ateşleme ünitesinin varlığı, ilgili gelişim aşaması için en son teknolojinin bir yansıması olmuştur. 2005 yılında, derginin kurucusu Paul Peach'in adını taşıyan otomotiv ve spor endüstrilerindeki prestijli teknolojik yenilik ödülünün VW Motor Geliştirme Müdürü Rudolf Krebs ve geliştirme ekibine verildiği durum buydu. 1,4 litrelik bir benzinli motorda Twincharger teknolojisinin uygulanması. Senkronize bir mekanik sistem ve bir turboşarj kullanan silindirlerin zorunlu olarak doldurulması sayesinde, ünite, homojen tork dağılımını ve büyük bir deplasmanlı doğal emişli motorlara özgü yüksek gücü, küçük motorların verimliliği ve ekonomisiyle ustaca birleştirir. On bir yıl sonra, VW'nin 11 litrelik TSI motoru (kullanılan Miller döngüsünden kaynaklanan verimli daralmayı telafi etmek için biraz artırılmış deplasmana sahip) şimdi çok daha gelişmiş VNT turboşarj teknolojisine sahip ve yine Paul Peach Ödülü'ne aday gösterildi.

Aslında, benzinli motora ve turboşarjlı değişken geometriye sahip ilk üretim otomobili olan Porsche 911 Turbo, 2005 yılında piyasaya sürüldü. Porsche Ar-Ge mühendisleri ve Borg Warner Turbo Systems, VW'deki meslektaşları tarafından ortaklaşa geliştirilen her iki kompresör de, benzinli motorlarda bir sorun nedeniyle uygulanmayan turbo dizel ünitelerinde iyi bilinen ve köklü değişken geometri fikrini kullanıyor. daha yüksek (dizel ile karşılaştırıldığında yaklaşık 200 derece) ortalama egzoz gazı sıcaklığı ile. Bunun için, gaz kılavuz kanatları için havacılık endüstrisinden ısıya dayanıklı kompozit malzemeler ve kontrol sisteminde ultra hızlı bir kontrol algoritması kullanıldı. VW mühendislerinin başarısı.

Turboşarjın altın çağı

745i'nin 1986'da üretimden kaldırılmasından bu yana BMW, benzinli motorlar için kendi tasarım felsefesini uzun süredir savunuyordu, buna göre daha fazla güç elde etmenin tek "ortodoks" yolu motoru yüksek devirlerde çalıştırmaktı. Mercedes (C 200 Kompressor) veya Toyota (Corolla Compressor) gibi mekanik kompresörlerle sapkınlık ve flört yok, VW veya Opel turboşarjlarına karşı önyargı yok. Münihli motor üreticileri, yüksek frekanslı doldurmayı ve normal atmosfer basıncını, yüksek teknoloji çözümlerinin kullanımını ve aşırı durumlarda daha büyük bir yer değiştirmeyi tercih etti. Bavyera motorlarına dayanan kompresör deneyleri, Münih endişesine yakın olan tuning şirketi Alpina tarafından neredeyse tamamen "fakirlere" aktarıldı.

Bugün, BMW artık doğal emişli benzinli motorlar üretmemektedir ve dizel motor yelpazesinde zaten dört silindirli turboşarjlı bir motor bulunmaktadır. Volvo, mekanik ve turboşarjlı bir yakıt ikmali kombinasyonu kullanıyor, Audi bir elektrikli kompresör ve iki kademeli turboşarj kombinasyonuyla bir dizel motor yarattı, Mercedes'in bir elektrikli ve bir turboşarjlı benzinli motoru var.

Ancak bunlardan bahsetmeden önce, bu teknolojik geçişin köklerini bulmak için zamanda geriye gideceğiz. 20'lerde Amerikalı üreticilerin iki petrol krizinden kaynaklanan motor boyutlarındaki küçülmeyi telafi etmek için turbo teknolojisini nasıl kullanmaya çalıştıklarını ve bu girişimlerde nasıl başarısız olduklarını öğreneceğiz. Rudolf Diesel'in başarısız bir kompresör motoru yaratma girişimlerinden bahsedeceğiz. 30'li ve 70'lu yıllarda kompresör motorlarının şanlı çağını ve unutulmaya yüz tutmuş uzun yılları hatırlayacağız. XNUMX'lerin ilk büyük petrol krizinden sonra turboşarjların ilk üretim modellerinin ortaya çıkışını elbette kaçırmayacağız. Veya Scania Turbo bileşik sistem için. Kısaca - size kompresör teknolojisinin tarihçesi ve evriminden bahsedeceğiz...

(takip etmek)

Metin: Georgy Kolev