Magic Fires туршилтын хөтөч: компрессорын технологийн түүх

Энэ цувралд бид албадан түлш цэнэглэх, дотоод шаталтат хөдөлгүүрийг хөгжүүлэх талаар ярих болно.

Тэр бол машин тааруулах сударт эш үзүүлэгч юм. Тэр бол дизель хөдөлгүүрийн аврагч юм. Олон жилийн турш бензин хөдөлгүүрийн дизайнерууд энэ үзэгдлийг үл тоомсорлож байсан боловч өнөөдөр энэ нь хаа сайгүй түгээмэл болж байна. Энэ бол турбо цэнэглэгч... Урьд өмнөхөөсөө илүү сайн.

Түүний ах, цахилгаан хөдөлгүүрт ажилладаг компрессор ч гэсэн тайзаа орхих бодолгүй байна. Түүнээс гадна тэрээр төгс симбиоз руу хөтлөх холбоонд бэлэн байна. Ийнхүү орчин үеийн технологийн өрсөлдөөний үймээн самуунтай үед түүхийн өмнөх эсрэг тэсрэг хоёр урсгалын төлөөлөгчид нэгдэж, үзэл бодлын ялгаанаас үл хамааран үнэн хэвээрээ байгааг дээд зэргээр нотоллоо.

4500 л / 100 км-ийн хэрэглээ, их хэмжээний хүчилтөрөгч

Арифметик нь харьцангуй энгийн бөгөөд зөвхөн физикийн хуулиудад тулгуурладаг... 1000 орчим кг жинтэй, найдваргүй аэродинамик таталттай машин зогсонги байдлаас 305 метрийг 4,0 секунд хүрэхгүй хугацаанд туулж, эцэст нь 500 км/цагийн хурдтай явна гэж бодвол. хэсгийн хувьд энэ машины хөдөлгүүрийн хүч 9000 морины хүчтэй байх ёстой. Үүнтэй ижил тооцоолол нь нэг хэсэгт 8400 эрг / мин-ээр эргэлддэг хөдөлгүүрийн эргэдэг тахир гол нь ердөө 560 удаа эргэх боломжтой боловч 8,2 литрийн хөдөлгүүрт 15 литр түлш шингээхэд саад болохгүй гэдгийг харуулж байна. Өөр нэг энгийн тооцооллын үр дүнд түлшний зарцуулалтын стандарт хэмжүүрийн дагуу энэ машины дундаж хэрэглээ 4500 л / 100 км-ээс их байгаа нь тодорхой болсон. Нэг үгээр бол дөрвөн мянга таван зуун литр. Үнэн хэрэгтээ эдгээр хөдөлгүүрт хөргөлтийн систем байдаггүй - түлшээр хөргөдөг ...

Эдгээр тоонуудад зохиомол зүйл байхгүй ... Эдгээр нь орчин үеийн драг уралдааны ертөнцөөс маш том боловч бодит үнэ цэнэ юм. Цэнхэр утаагаар бүрхэгдсэн дөрвөн дугуйт сюрреал бүтээлүүд нь Формула 1-д ашигласан орчин үеийн автомашины технологийн цөцгийтэй ч зүйрлэшгүй тул хамгийн их хурдацтай уралдаанд оролцож буй машинуудыг уралдааны машин гэж нэрлэх нь бараг зөв биш юм. алдартай "dragsters" нэрийг ашигла. – 305 метрийн замаас гадуур хөгжөөн дэмжигчид болон тархи нь 5 г хурдтай нисгэгчдэд хосгүй мэдрэмжийг төрүүлдэг өвөрмөц машинууд нь гарцаагүй сонирхолтой. гавлын ясны арын хэсэг

Эдгээр драйверууд бол маргаантай Top Fuel ангилалд багтдаг АНУ-ын хамгийн алдартай, хамгийн алдартай мото спортын хэлбэр юм. Энэ нэр нь тамын машинууд хөдөлгүүрт түлш болгон ашигладаг нитрометан химийн бодисын хэт гүйцэтгэлд үндэслэсэн болно. Энэхүү тэсрэх хольцын нөлөөн дор хөдөлгүүрүүд хэт ачааллын горимд ажилладаг бөгөөд цөөн хэдэн уралдаанд шаардлагагүй металлын овоо болж хувирдаг бөгөөд шатахуун тасралтгүй дэлбэрэх хандлагатай тул тэдний ажиллах дуу чимээ нь таны амьдралын сүүлчийн мөчүүдийг тоолох араатны оргилуун архирахтай төстэй юм. Хөдөлгүүр дэх үйл явцыг зөвхөн бие махбодийн өөрийгөө устгахыг эрэлхийлж буй туйлын хяналтгүй эмх замбараагүй байдалтай харьцуулж болно. Ихэвчлэн цилиндрүүдийн нэг нь эхний хэсгийн төгсгөлд эвдэрдэг. Энэхүү галзуу спортод ашигладаг хөдөлгүүрүүдийн хүч нь дэлхийн аль ч динамометрийн хэмжиж чаддаггүй үнэ цэнэд хүрч, машиныг зүй бусаар ашиглах нь инженерийн хэт туйлшралын бүх хязгаарыг давсан ...

Гэхдээ өгүүллэгийнхээ гол цөм рүү эргэн орж, автомашины уралдаанд ямар ч хэлбэрээр ашигладаг хамгийн хүчирхэг бодис болох нитрометан түлшний шинж чанарыг (хэдэн хувийг тэнцвэржүүлэгч метанолоор хольсон) нарийвчлан авч үзье. үйл ажиллагаа. Түүний молекул дахь нүүрстөрөгчийн атом бүр (CH3NO2) нь хүчилтөрөгчийн хоёр атомтай тул түлш нь шатахад шаардагдах ихэнх исэлдүүлэгч бодисыг өөртөө авч явдаг гэсэн үг юм. Үүнтэй ижил шалтгаанаар нэг литр нитрометан дахь энергийн агууламж нь нэг литр бензинээс бага боловч хөдөлгүүр нь шаталтын камер руу сорж чадах хэмжээний цэвэр агаартай тул нитрометан нь шаталтын явцад нийт эрчим хүчийг илүү их хэмжээгээр хангах болно. ... Энэ нь өөрөө хүчилтөрөгч агуулдаг тул нүүрсустөрөгчийн түлшний ихэнх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг (ихэвчлэн хүчилтөрөгч байхгүй тохиолдолд шатамхай биш) исэлдүүлж чаддаг тул боломжтой юм. Өөрөөр хэлбэл, нитрометан нь бензинээс 3,7 дахин бага энерги агуулдаг боловч ижил хэмжээний агаартай бол бензинээс 8,6 дахин их нитрометаныг исэлдүүлж чаддаг байна.

Автомашины хөдөлгүүр дэх шаталтын процессыг мэддэг хэн бүхэн дотоод шаталтат хөдөлгүүрээс илүү их хүчийг "шахах" жинхэнэ асуудал бол камер руу түлшний урсгалыг нэмэгдүүлэх биш гэдгийг мэддэг - хүчирхэг гидравлик насосууд үүнд хангалттай. маш өндөр даралтанд хүрдэг. Бодит сорилт бол нүүрсустөрөгчийг исэлдүүлэхийн тулд хангалттай агаараар (эсвэл хүчилтөрөгч) хангаж, хамгийн үр ашигтай шаталтыг хангах явдал юм. Тийм ч учраас dragster түлш нь нитрогетаныг ашигладаг бөгөөд үүнгүйгээр 8,2 литрийн багтаамжтай хөдөлгүүртэй энэ захиалгын үр дүнд хүрэх нь огт төсөөлшгүй зүйл юм. Үүний зэрэгцээ машинууд нэлээд баялаг хольцтой ажилладаг (тодорхой нөхцөлд нитрометан исэлдэж эхэлдэг), үүнээс болж түлшний зарим хэсэг нь яндангийн хоолойд исэлдэж, тэдгээрийн дээгүүр гайхалтай ид шидийн гэрэл үүсгэдэг.

Эргүүлэх хүч 6750 Ньютон метр

Эдгээр хөдөлгүүрүүдийн дундаж эргэлт нь 6750 Нм хүрдэг. Энэ бүх арифметикт ямар нэгэн хачирхалтай зүйл байгааг та аль хэдийн анзаарсан байх ... Баримт нь заасан хязгаарт хүрэхийн тулд секунд тутамд 8400 эрг / мин хурдтай ажилладаг хөдөлгүүр 1,7 шоо метрээс ихгүй, багагүй хэмжээний шингэн сорох ёстой. цэвэр агаар. Үүнийг хийх цорын ганц арга зам бий - албадан дүүргэх. Энэ тохиолдолд гол үүрэг нь асар том сонгодог Roots төрлийн механик нэгжээр тоглодог бөгөөд үүний ачаар драгстер хөдөлгүүрийн олон талт даралт (балар эртний Chrysler Hemi Elephant-аас санаа авсан) нь гайхалтай 5 бар хүрдэг.

Энэ тохиолдолд ямар ачаалал байгааг илүү сайн ойлгохын тулд механик компрессорын алтан үеийн домогуудын нэг болох 3,0 литрийн багтаамжтай V12 уралдааны жишээг авч үзье. Mercedes-Benz W154. Энэ машины хүч 468 морины хүчтэй байв. хамт., гэхдээ компрессорын хөтөч нь 150 морины хүчтэй байсан гэдгийг санах нь зүйтэй. нь., заасан 5 баар хүрэхгүй байна. Хэрэв бид одоо дансанд 150 мянган с-ийг нэмбэл W154 нь тухайн үедээ үнэхээр гайхалтай 618 морины хүчтэй байсан гэсэн дүгнэлтэд хүрнэ. Шилдэг түлшний ангиллын хөдөлгүүрүүд хэр бодит хүч чадалд хүрч, механик компрессорын хөтлүүрт хэр их хүч шингэдэг болохыг та өөрөө дүгнэж болно. Мэдээжийн хэрэг, энэ тохиолдолд турбо цэнэглэгч ашиглах нь илүү үр дүнтэй байх болно, гэхдээ түүний дизайн нь яндангийн хийн хэт дулаан ачааллыг даван туулж чадахгүй байв.

Агшилтын эхлэл

Автомашины түүхийн ихэнх хугацаанд дотоод шаталтат хөдөлгүүрт албадан гал асаах нэгж байгаа нь хөгжлийн холбогдох шатанд хамгийн сүүлийн үеийн технологийн тусгал болж ирсэн юм. Энэ нь 2005 онд сэтгүүл үүсгэн байгуулагч Пол Пичийн нэрэмжит автомашины болон спортын салбарын технологийн шинэчлэлийн нэр хүндтэй шагналыг VW Engine Development-ийн дарга Рудольф Кребс болон түүний хөгжлийн багт гардуулж өгөхөд ийм тохиолдол гарсан юм. 1,4 литрийн бензин хөдөлгүүрт Twincharger технологийг ашиглах. Механик синхрон систем ба турбочаржер ашиглан цилиндрийг албадан дүүргэлтийн ачаар уг төхөөрөмж нь эргэлтийн моментийн жигд тархалт, байгалийн хөдөлгүүрт ердийн өндөр хүчийг жижиг хөдөлгүүрийн хэмнэлт, хэмнэлттэй хослуулан чадварлаг хослуулдаг. 11 жилийн дараа VW-ийн XNUMX литрийн TSI хөдөлгүүр (ашигласан Миллерийн мөчлөгийн улмаас үр дүнтэй агшилтыг нөхөх зорилгоор бага зэрэг нэмэгдсэн нүүлгэн шилжүүлэлттэй) одоо VNT турбо цэнэглэгч технологийг илүү боловсронгуй болгож, дахин Пол Пичийн шагналд нэр дэвшүүлэв.

Чухамдаа бензин хөдөлгүүртэй, турбо хөдөлгүүртэй хувьсах геометр бүхий анхны үйлдвэрлэлийн машин Porsche 911 Turbo 2005 онд гарсан. Porsche R&D-ийн инженерүүд болон Borg Warner Turbo Systems-ийн хамт олон хамтран бүтээсэн компрессоруудын аль аль нь VV нь турбо дизель төхөөрөмжид хувьсах геометрийн талаар сайн мэддэг, эрт дээр үеэс бий болсон санааг ашигладаг бөгөөд энэ нь асуудлын улмаас бензин хөдөлгүүрт хэрэгжээгүй байна. утааны хийн дундаж температур өндөр (дизель түлштэй харьцуулахад 200 орчим градус). Үүний тулд сансрын үйлдвэрлэлийн халуунд тэсвэртэй нийлмэл материалыг хийн чиглүүлэгч хавтан, хяналтын систем дэх хэт хурдан алгоритмыг ашигласан. VW инженерүүдийн амжилт.

Турбо хөдөлгүүрийн алтан үе

745 онд 1986i загварыг зогсоосноос хойш BMW нь бензин хөдөлгүүрийн дизайны философийг удаан хугацаанд хамгаалсаар ирсэн бөгөөд үүний дагуу илүү их хүчийг олж авах цорын ганц "Ортодокс" арга бол хөдөлгүүрийг өндөр эргэлтээр ажиллуулах явдал байв. Мерседес (C 200 Kompressor) эсвэл Тоёота (Королла компрессор) гэсэн механик компрессоруудтай төөрөгдөл, сээтэгнэх зүйл байхгүй, VW эсвэл Опелийн турбо цэнэглэгчдэд ямар ч хазайлт байхгүй. Мюнхений хөдөлгүүр үйлдвэрлэгчид өндөр давтамжтай дүүргэлт, атмосферийн хэвийн даралт, өндөр технологийн шийдлийг ашиглах, онцгой тохиолдолд илүү том шилжилтийг илүүд үздэг байв. Баварийн хөдөлгүүр дээр суурилсан компрессорын туршилтыг Мюнхений концернтэй ойролцоо байдаг Alpina тюнинг компани бараг "факирууд" руу шилжүүлжээ.

Өнөөдөр BMW нь агааржуулагчтай бензин хөдөлгүүр үйлдвэрлэхээ больсон бөгөөд дизель хөдөлгүүрт дөрвөн цилиндртэй турбо хөдөлгүүрийг аль хэдийн оруулсан байна. Volvo нь механик болон турбо цэнэглэгчээр цэнэглэх аргыг хослуулан ашигладаг, Audi нь цахилгаан компрессор, хоёр каскадын турбо цэнэглэгчийг хослуулсан дизель хөдөлгүүрийг бүтээсэн, Мерседес нь цахилгаан болон турбо цэнэглэгчтэй бензин хөдөлгүүртэй.

Гэсэн хэдий ч, тэдгээрийн талаар ярихаасаа өмнө бид энэхүү технологийн шилжилтийн үндсийг олохын тулд цаг хугацаа руу буцах болно. Америкийн үйлдвэрлэгчид наяад оны хоёр газрын тосны хямралын улмаас хөдөлгүүрийн хэмжээ багассаныг нөхөхийн тулд турбо технологийг хэрхэн ашиглах гэж оролдсон, эдгээр оролдлогууд хэрхэн бүтэлгүйтсэн талаар бид олж мэдэх болно. Бид Рудольф Дизель компрессорын хөдөлгүүр бүтээх амжилтгүй оролдлогуудын талаар ярих болно. Бид 20-30-аад оны компрессорын хөдөлгүүрийн гайхамшигт эрин үе, мөн мартагдсан олон жилүүдийг санах болно. Мэдээжийн хэрэг, 70-аад оны газрын тосны анхны томоохон хямралын дараа турбо цэнэглэгчийн анхны үйлдвэрлэлийн загваруудын дүр төрхийг бид санахгүй байх болно. Эсвэл Scania Turbo нийлмэл системийн хувьд. Товчхондоо бид компрессорын технологийн түүх, хувьслын талаар танд хэлэх болно ...

(дагах)

Текст: Жорж Колев