Magic Fires test sürücüsü: kompressor texnologiyasının tarixi

Bu seriyada məcburi yanacaq doldurma və daxili yanma mühərriklərinin inkişafı barədə danışacağıq.

O, avtomobil tənzimləmə kitablarında peyğəmbərdir. O, dizel mühərrikinin xilaskarıdır. Uzun illərdir ki, benzin mühərriki dizaynerləri bu fenomenə laqeyd yanaşırdılar, lakin bu gün hər yerdə olur. Bu turbomühərrikdir... Həmişəkindən daha yaxşı.

Güclə işləyən kompressor olan qardaşının da səhnəni tərk etmək fikri yoxdur. Üstəlik, mükəmməl bir simbiyoza yol açacaq bir ittifaqa hazırdır. Beləliklə, müasir texnoloji rəqabətin qarışıqlığında, tarixdən əvvəlki bir-birinə zidd olan iki cərəyanın nümayəndələri birləşdi və baxış fərqlərindən asılı olmayaraq həqiqətin eyni qaldığını maksimum dərəcədə sübut etdi.

İstehlak 4500 l / 100 km və çox oksigen

Hesab nisbətən sadədir və yalnız fizika qanunlarına əsaslanır... Təxminən 1000 kq ağırlığında və ümidsiz aerodinamik sürüklənmə ilə bir avtomobilin yerindən 305 metr məsafəni 4,0 saniyədən az müddətdə qət etdiyini və sonunda 500 km/saat sürətə çatdığını fərz etsək. bölmədə bu avtomobilin mühərrik gücü 9000 at gücündən çox olmalıdır. Eyni hesablamalar göstərir ki, bir bölmə daxilində 8400 rpm-də fırlanan mühərrikin fırlanan krank mili cəmi 560 dəfə dönə biləcək, lakin bu, 8,2 litrlik mühərrikin təxminən 15 litr yanacaq udmasına mane olmayacaq. Daha bir sadə hesablama nəticəsində məlum olur ki, yanacaq sərfiyyatının standart ölçüsünə görə bu avtomobilin orta sərfiyyatı 4500 l/100 km-dən çoxdur. Bir sözlə - dörd min beş yüz litr. Əslində, bu mühərriklərin soyutma sistemləri yoxdur - yanacaqla soyudulur ...

Bu rəqəmlərdə uydurma heç nə yoxdur ... Bunlar müasir drag racing dünyasından böyük, lakin olduqca real dəyərlərdir. Maksimum sürətlənmə üçün yarışlarda iştirak edən avtomobilləri yarış avtomobilləri adlandırmaq çətin ki, düzgün deyil, çünki mavi tüstüyə bürünmüş sürreal dördtəkərli yaradılışlar hətta Formula 1-də istifadə edilən müasir avtomobil texnologiyasının kremləri ilə müqayisə oluna bilməz. məşhur "dragsters" adından istifadə edin. – Şübhəsiz ki, özünəməxsus şəkildə maraqlıdır, həm 305 metrlik trekdən kənarda olan azarkeşlərə, həm də beyni 5 qram sürətlə sürətlənən pilotlara bənzərsiz sensasiyalar bəxş edən unikal avtomobillər, yəqin ki, göyərtədə rəngli iki ölçülü təsvir formasını alır. kəllənin arxası

Bu sürükleyiciler, mübahisəli olaraq adlandırılan Top Fuel sinfinə aid ABŞ-da ən məşhur və ən təsirli populyar idman idman növüdür. Adı cəhənnəm maşınlarının mühərrikləri üçün yanacaq kimi istifadə etdiyi nitrometan kimyəvi maddənin həddindən artıq performansına əsaslanır. Bu partlayıcı qarışığın təsiri ilə mühərriklər həddindən artıq yük rejimində işləyir və yalnız bir neçə yarışda lazımsız metal yığınlarına çevrilir və yanacağın davamlı partlamağa meylli olması səbəbindən işlərinin səsi həyatınızın son anlarını hesablayan bir canavarın isterik uğultusuna bənzəyir. Mühərriklərdəki proseslər yalnız fiziki özünü məhv etmək üçün həmsərhəd olan mütləq idarəolunmaz xaosla müqayisə edilə bilər. Ümumiyyətlə silindrlərdən biri birinci hissənin sonuna qədər sıradan çıxır. Bu çılğın idman növündə istifadə olunan mühərriklərin gücü dünyada heç bir dinamometrin ölçə bilməyəcəyi dəyərlərə çatır və maşınlardan sui-istifadə həqiqətən mühəndislik ekstremizminin bütün hədlərini aşır ...

Ancaq gəlin hekayəmizin mərkəzinə qayıdaq və şübhəsiz ki, hər hansı bir avtomobil yarışında istifadə olunan ən güclü maddə olan nitrometan yanacağının (yüzdə bir neçə balanslaşdırıcı metanolla qarışıqlı) xüsusiyyətlərinə daha çox nəzər salaq. fəaliyyət. Molekulundakı hər bir karbon atomu (CH3NO2) iki oksigen atomuna sahibdir, yəni yanacaq yanma üçün tələb olunan oksidanın çox hissəsini özü ilə daşıyır. Eyni səbəbdən, nitrometanın litri başına enerji miqdarı benzinin litrindən daha azdır, lakin mühərrikin yanma kameralarına süzə biləcəyi eyni miqdarda təmiz hava ilə, nitrometan yanma zamanı xeyli çox ümumi enerji təmin edəcəkdir. ... Bunun özü mümkündür, çünki özü oksigen ehtiva edir və buna görə də karbohidrogen yanacaq komponentlərinin əksəriyyətini oksidləşdirə bilər (ümumiyyətlə oksigen olmadıqda yanmaz). Başqa sözlə, nitrometanın benzinə nisbətən 3,7 qat daha az enerjisi var, lakin eyni miqdarda havanın olması halında, benzindən 8,6 dəfə çox nitrometanın oksidləşməsi mümkündür.

Avtomobil mühərrikində yanma prosesləri ilə tanış olan hər kəs bilir ki, daxili yanma mühərrikindən daha çox gücün "sıxılması" ilə bağlı əsl problem kameralara yanacaq axını artırmaq deyil - bunun üçün güclü hidravlik nasoslar kifayətdir. son dərəcə yüksək təzyiqə çatır. Əsl problem karbohidrogenləri oksidləşdirmək və mümkün olan ən səmərəli yanmağı təmin etmək üçün kifayət qədər hava (və ya oksigen) təmin etməkdir. Buna görə də dragster yanacağı nitrogetandan istifadə edir, onsuz 8,2 litr həcmli mühərriklə bu sifarişin nəticələrinə nail olmaq tamamilə ağlasığmaz olardı. Eyni zamanda, avtomobillər kifayət qədər zəngin qarışıqlarla işləyir (müəyyən şəraitdə nitrometan oksidləşməyə başlaya bilər), bunun sayəsində yanacağın bir hissəsi egzoz borularında oksidləşir və onların üstündə təsirli sehrli işıqlar əmələ gətirir.

Tork 6750 Newton metr

Bu mühərriklərin orta fırlanma anı 6750 Nm-ə çatır. Yəqin ki, bütün bu arifmetikada qəribə bir şeyin olduğunu artıq görmüsünüz... Məsələ burasındadır ki, göstərilən limit dəyərlərə çatmaq üçün hər saniyədə 8400 rpm sürətlə işləyən mühərrik nə çox, nə də az 1,7 kubmetr su əmməlidir. təmiz hava. Bunu etmək üçün yalnız bir yol var - məcburi doldurma. Bu işdə əsas rolu nəhəng klassik Roots tipli mexaniki qurğu oynayır, bunun sayəsində dragster mühərrikinin manifoldlarında təzyiq (tarixdən əvvəlki Chrysler Hemi Elephant-dan ilhamlanaraq) heyrətamiz 5 bara çatır.

Bu işdə hansı yüklərin olduğunu daha yaxşı başa düşmək üçün mexaniki kompressorların qızıl dövrünün əfsanələrindən birini - 3,0 litrlik yarış V12-ni nümunə götürək. Mercedes-Benz W154. Bu maşının gücü 468 at gücü idi. ilə., lakin kompressor sürücüsünün 150 at gücünə sahib olduğunu nəzərə almaq lazımdır. ilə., göstərilən 5 bara çatmayan. İndi hesaba 150 min s əlavə etsək, W154-ün həqiqətən öz vaxtı üçün inanılmaz 618 at gücünə sahib olduğu qənaətinə gələcəyik. Top Fuel sinfində olan mühərriklərin nə qədər real güc əldə etdiyini və onun nə qədərinin mexaniki kompressor sürücüsü tərəfindən udulduğunu özünüz mühakimə edə bilərsiniz. Əlbəttə ki, bu vəziyyətdə bir turbomühərrikin istifadəsi daha səmərəli olardı, lakin onun dizaynı işlənmiş qazların həddindən artıq istilik yükünün öhdəsindən gələ bilmədi.

Daralmaya başlayın

Avtomobil tarixinin əksər hissəsində daxili yanma mühərriklərində məcburi alovlanma qurğusunun olması, müvafiq inkişaf mərhələsi üçün ən son texnologiyanın əksidir. Bu, 2005-ci ildə jurnalın qurucusu Paul Peach-in adını daşıyan avtomobil və idman sənayesindəki texnoloji yeniliklər üçün prestijli mükafatın VW Mühərrikin İnkişaf etdirmə üzrə Müdiri Rudolf Krebs və inkişaf qrupuna təqdim edildiyi zaman belə idi. 1,4 litrlik benzin mühərrikində Twincharger texnologiyasının tətbiqi. Sinxron bir mexanika sistemi və bir turboşarj istifadə edərək silindrlərin birləşdirilmiş məcburi doldurulması sayəsində, vahid tork paylanmasını və təbii mühitli mühərriklərə xas olan yüksək gücü məharətlə kiçik mühərriklərin iqtisadiyyatı və iqtisadiyyatı ilə birləşdirir. 11 il sonra VW-nin XNUMX litrlik TSI mühərriki (istifadə olunan Miller dövrü səbəbindən səmərəli büzülməsini kompensasiya etmək üçün biraz artan yerdəyişmə ilə) indi daha inkişaf etmiş VNT turboşarj texnologiyasına sahibdir və yenidən Paul Peach mükafatına namizəd göstərildi.

Əslində, benzin mühərriki və turbomühərrikli dəyişkən həndəsəyə malik ilk istehsal avtomobili olan Porsche 911 Turbo 2005 -ci ildə buraxıldı. Porsche Ar-Ge mühəndisləri və Borg Warner Turbo Systems şirkətindəki həmkarları tərəfindən birgə hazırlanan hər iki kompressor, bir problem səbəbindən benzin mühərriklərində tətbiq olunmayan turbodizel qurğularında çoxdan bilinən dəyişkən həndəsə ideyasından istifadə edir. daha yüksək (dizel ilə müqayisədə təxminən 200 dərəcə) orta işlənmiş qaz temperaturu ilə. Bunun üçün, aerokosmik sənayesinin istiliyədavamlı kompozit materialları, qaz bələdçi kanatları və idarəetmə sistemində ultra sürətli idarəetmə alqoritmi üçün istifadə edilmişdir. VW mühəndislərinin nailiyyəti.

Turboşarjın qızıl dövrü

745i -nin 1986 -cı ildə dayandırılmasından bəri, BMW uzun müddətdir benzin mühərrikləri üçün öz dizayn fəlsəfəsini müdafiə edir, buna görə daha çox güc əldə etməyin yeganə "ortodoks" yolu mühərriki yüksək devirlərdə idarə etmək idi. Heç bir bidət və mexaniki kompressorlar la Mercedes (C 200 Kompressor) və ya Toyota (Corolla Kompressor) ilə flirt etməmək, VW və ya Opel turbomühərriklərinə qarşı heç bir qərəz yoxdur. Münhen mühərrik istehsalçıları yüksək tezlikli doldurma və normal atmosfer təzyiqinə, yüksək texnologiyalı həllərin istifadəsinə və həddindən artıq hallarda daha böyük yerdəyişməyə üstünlük verirdilər. Bavyera mühərrikləri üzərində qurulan kompressor təcrübələri, Münhen konserninə yaxın olan tüninq şirkəti Alpina tərəfindən demək olar ki, tamamilə "fakirlərə" köçürüldü.

Bu gün BMW artıq atmosferli benzin mühərrikləri istehsal etmir və dizel mühərrikləri sırasına artıq dörd silindrli turbomühərrik daxildir. Volvo mexaniki və turbomühərriklə yanacaq doldurmanın kombinasiyasından istifadə edir, Audi elektrik kompressoru və iki kaskad turbokompressorun kombinasiyası ilə dizel mühərriki yaratdı, Mercedes-də elektrik və turbomühərrikli benzin mühərriki var.

Lakin onlar haqqında danışmazdan əvvəl bu texnoloji keçidin köklərini tapmaq üçün keçmişə qayıdacağıq. Amerika istehsalçılarının səksəninci illərdə baş vermiş iki neft böhranı nəticəsində mühərrik ölçülərinin azalmasını kompensasiya etmək üçün turbo texnologiyasından necə istifadə etməyə çalışdıqlarını və bu cəhdlərdə necə uğursuzluğa düçar olduqlarını öyrənəcəyik. Rudolf Dizelin kompressor mühərriki yaratmaq üçün uğursuz cəhdləri haqqında danışacağıq. Biz 20-30-cu illərdə kompressor mühərriklərinin şanlı dövrünü, eləcə də uzun unudulma illərini xatırlayacağıq. Əlbəttə ki, 70-ci illərin ilk böyük neft böhranından sonra turbomühərriklərin ilk istehsal modellərinin görünüşünü qaçırmayacağıq. Və ya Scania Turbo mürəkkəb sistemi üçün. Bir sözlə - kompressor texnologiyasının tarixi və təkamülü haqqında sizə məlumat verəcəyik ...

(izləmək)

Mətn: Georgy Kolev