Test drive Magic Fires: Istoria tehnologiei compresoarelor II

A doua parte a seriei: Era compresoarelor - trecut și prezent

„Karl a frânat imperceptibil și Buick ne-a depășit încet. Aripi largi și strălucitoare s-au târât pe lângă noi. Toba de eșapament a vărsat fum albastru tare pe fețele noastre. Treptat, Buick a câștigat aproximativ douăzeci de metri de plumb și apoi, așa cum ne așteptam, fața proprietarului a apărut în fereastră, rânjind triumfător.

A crezut că a câștigat ... Ne-a dat semnale mai calm, încrezător în victoria sa. În acel moment, Karl sări în sus. Compresorul a explodat. Și dintr-o dată mâna care flutura din fereastră a dispărut când Karl a acceptat invitația și s-a apropiat. S-a apropiat necontrolat.

1938 Erich Maria Remarque. „Trei tovarăși”. O iubire condamnată, un suflet devastat și valoarea a câteva zeci de lucruri mărunte care ne amintesc că apreciem lucrurile simple doar atunci când acestea dispar lin și ireversibil. Un roman despre privilegiul de a trăi aici și acum, vâslând pumni din bucuriile vieții, o capodopera despre imense valori umane și... Carl este o mașină cu un ego modest, dar cu un suflet nemărginit.

Trei tovarăși a fost publicat la un moment decisiv în istoria omenirii în 1938. La doar câteva luni după publicare, la 1 septembrie 1939, ziua în care mașinile Grand Prix au concurat într-o cursă acerbă pentru Marele Premiu Iugoslav, tancurile germane au trecut granița în Polonia și au condus omenirea la cea mai mare cădere a sa. Această zi marchează sfârșitul unei ere în industria auto. Era compresoarelor se apropie de sfârșit.

Până de curând, cuvântul german „Kompressor” scris cu meticulozitate era vizibil pe destul de multe modele Mercedes. Desigur, ar fi mult mai convenabil să folosiți o abreviere simplă precum CDI sau CGI, dar ortografia scrupuloasă a întregului cuvânt în acest caz nu este întâmplătoare. Fără aceasta, o mare parte din impactul de marketing s-ar fi pierdut dacă ar apărea provocarea de a aminti acele vremuri glorioase din viața unui producător de mașini de lux, când totul se baza pe motto-ul Kompressor sau Nichts (compresor sau nimic).

Acronimul TSI de pe capota din plastic a VW Golf GT în 2005 a fost mult mai restrâns și nu a fost menit să construiască punți către o moștenire plină de farmec. Pudoarea excesivă nu este cu siguranță una dintre calitățile VW, iar producătorul de la Wolfsburg nu ar rata ocazia de a reaminti unele dintre succesele sale, dar în acest caz, eticheta TSI trebuia să prezinte avangarda tehnică, nu tradiția. Formula tehnologică folosită de inginerii VW a fost la fel de banală ca idee, la fel de complexă ca implementarea – un motor mic (în acest caz, doar 1,4 litri) asigură o performanță dinamică excelentă și o putere impresionantă de 170 CP. datorită tandemului unui turbocompresor puternic și a unei unități mecanice mici, dar eficiente, care umple „gaura” devastată de puterea mare a turbocompresorului și acționează ca un fel de drog împotriva defecțiunii inițiale a motorului. Și tocmai când am crezut că ideea este un succes, a intrat în scenă o nouă linie de motoare de doi litri. Volvo, dintre care cel mai puternic are același sistem de realimentare cu compresoare mecanice și turbo. Toate acestea ne determină să revenim la istorie și să ne amintim prototipurile îndepărtate ale capodoperelor ingineriei moderne. Da, capodopere, pentru că dezvoltarea Volvo a pus din nou pe ordinea de zi o soluție tehnică extrem de interesantă care a fost folosită cu succes într-o mașină de curse super scumpă în urmă cu două decenii. Spear Delta S4.

După cum sa menționat deja, nu există nimic complicat sau ciudat în ideea conceptuală a motoarelor VW și Volvo. Am trăit mult timp tema nevralgică a prețurilor ridicate la combustibil și setul complex de provocări cu care se confruntă designerii auto moderni în încercarea lor de a crea atât grupuri de propulsii dinamice, cât și eficiente din punct de vedere al consumului de combustibil.

Vârtejul excitării tehnologice nu a putut ocoli compresoarele din cele două varietăți ale acestora. Mai mult, astăzi, turbocompresoarele sunt printre principalii jucători în cursa pentru eficiență maximă, adăugând combustibil nou în focul unei povești vechi care datează din 1885 ...

Rudolph Diesel și mașini cu compresor

Există ceva din aroma sentimentală a unui roman de la sfârșitul secolului al XIX-lea despre primele automobile cu motor cu ardere internă. Cu toate acestea, creatorii lor nu au fost doar „alchimiști” ambițioși și ignoranți și experimentatori nebuni, ci de obicei oameni foarte educați ale căror invenții se bazează pe o bază științifică serioasă. Această bază solidă de cunoștințe este cea care trezește în mintea lui Gottlieb Daimler ideea de a-și echipa motoarele pe benzină și kerosen cu un compresor extern. Din păcate, primele sale încercări în această direcție au fost nereușite, iar în cele din urmă a abandonat dezvoltarea ulterioară. Aparent, la acea vreme, șansele de a precomprima aerul proaspăt care intra în cilindri erau extrem de mici - este suficient să spunem că Daimler s-a angajat din nou în cercetări active în acest domeniu abia după sfârșitul Primului Război Mondial. Calea lui Rudolf Diesel este similară. În același timp, când încerca să-și dezvolte brevetele într-o mare companie petrolieră și ajungea să le vândă scump și prea scump fraților Nobel suedezi care lucrau în câmpurile petroliere rusești din Caucaz, a desenat diagrame și și-a dat seama cum să continue. îmbunătățirea eficienței, în principiu, este un motor termic destul de eficient. Un fapt puțin cunoscut astăzi este că Diesel a instalat o unitate de precompresie pe cea de-a doua probă de laborator, lucrând la baza de dezvoltare MAN din Augsburg, iar în decembrie 1896 a apărut o serie întreagă de motoare diesel echipate cu compresoare.

Mult mai târziu, rolul asistentului principal al motorului diesel va fi jucat de turbocompresorul de evacuare, datorită căruia invenția lui Rudolf Diesel se va ridica la rangul actual. Primele motoare experimentale Rudolf Diesel cu compresor mecanic au remarcat creșterea semnificativă a puterii, dar, din punct de vedere al eficienței, lucrurile nu erau atât de roz. Motorina, pentru care economia motorului este de o importanță capitală, evaluează rezultatele propriilor experimente ca fiind negative. Pentru un inginer strălucit, ei devin o enigmă absolută și insolubilă, în ciuda binecunoscutelor sale legi ale termodinamicii. După ce și-a finalizat experimentele în acest domeniu, a scris următoarele în caietul său: „Experimentul efectuat la 28 ianuarie 1897 și comparația sa cu experimentele anterioare din 12 ianuarie, au ridicat problema efectului precomprimării. Evident, acest lucru este extrem de dăunător, așa că de acum înainte trebuie să renunțăm la această idee și să ne concentrăm asupra unui motor convențional cu patru cilindri cu admisie directă de aer proaspăt din atmosferă în forma sa actuală. " Slavă Domnului, geniul Diesel se înșală profund aici! Mai târziu a devenit clar că nu ideea de umplere forțată era greșită, ci modul în care se punea în aplicare ...

Motoare diesel cu compresor pe nave

După o serie de experimente nereușite ale lui Rudolf Diesel și concluziile eronate care le-au urmat, proiectanții au abandonat pentru o lungă perioadă de timp utilizarea unui astfel de dispozitiv pentru furnizarea forțată de aer proaspăt suplimentar, bazându-se exclusiv pe presiunea atmosferică naturală. Singura modalitate ortodoxă și dovedită de a obține mai multă putere la acea vreme a fost creșterea nivelului de deplasare și viteză, deoarece acesta din urmă este fezabil din punct de vedere tehnologic. Ceața amăgirilor a zăbovit două decenii, până când tehnologia a ajuns la nivelul cerut, iar compania de motoare MAN din orașul german Augsburg a pus din nou această idee pe ordinea de zi. Ca urmare a muncii intense a companiei la începutul anilor 20 ai secolului trecut, au apărut primele unități diesel produse în masă cu realimentare forțată cu un compresor mecanic. În 1924 existau deja nave cu motoare diesel cu compresor, printre care se găsește o soluție tehnologică interesantă în care compresoarele nu sunt antrenate direct de la arborele cotit, ci de la motoare electrice special adaptate (ai observat analogia cu dieselul V8 de astăzi de la Audi) , ca urmare, care le crește puterea de la standardul 900 la 1200 CP. Desigur, în toate aceste cazuri vorbim despre unități cu acționare mecanică - deși la începutul secolului ideea compresorului de gaz a fost brevetată, până când acesta este implementat în modelele de serie, va fi un perioadă lungă de timp. . Dezvoltarea extrem de lentă a tehnologiei compresoarelor se datorează a două motive principale - conștientizarea slabă a comportamentului benzinelor cu tendința lor inerentă de a lovi și incertitudinea cu privire la eficiența diferitelor tipuri de unități de compresor.

Umplerea motoarelor pe benzină a început în 1901 când Sir Dugald Clerk (care a fost unul dintre pionierii în motorul în doi timpi, de altfel) a decis să folosească o pompă pentru a forța suplimentar aer proaspăt în camerele de ardere. motor cu o cilindree imensă. Grefierul ia în serios și științific problemele motoarelor termice și, cu acest dispozitiv, încearcă să îmbunătățească în mod deliberat eficiența termodinamică a motorului. Cu toate acestea, în cele din urmă, el, ca și Diesel înainte, nu a reușit decât să-și crească puterea.

Cele mai frecvent utilizate compresoare Roots de astăzi se bazează pe un dispozitiv de pompare brevetat de Frank și Philander Roots din Indiana în anii 1907. Principiul de funcționare al unității Roots este împrumutat de la pompa cu roți dințate inventată în secolul al 100-lea de Johannes Kepler, iar primele experimente ale lui Gottlieb Daimler și ale inginerului său șef Wilhelm Maybach s-au bazat pe compresoare Roots. Cel mai impresionant rezultat al umplerii mecanice pozitive vine totuși de americanul Lee Chadwick, care în 80 a instalat un compresor pe imensul său motor cu șase cilindri, cu o viteză de lucru de nouă ori mai mare decât viteza arborelui cotit. Astfel, Chadwick a obținut o creștere monstruoasă a puterii, iar mașina sa a devenit prima din lume care a atins viteza înregistrată oficial de mile XNUMX pe oră. Desigur, în primele zile ale acestei tehnologii, mulți designeri au experimentat diverse alte tipuri de dispozitive de compresor, cum ar fi centrifugele și paletele. Printre cererile de brevet de invenție se găsește predecesorul compresorului cu piston rotativ, utilizat pe scară largă în XNUMX-e-urile secolului trecut de mai multe companii, precum și compresorul cu palete de Arnold Theodor Zoller.

Ca urmare, umplerea forțată justifică creșterea așteptată a capacității de litri și se dovedește a fi un instrument ideal pentru îmbunătățirea parametrilor dinamici ai unităților deja proiectate.

Dar mașinile nu au fost singurii susținători ai acesteia - încă din 1913, motoarele de locomotivă cu compresor existau deja, iar în timpul Primului Război Mondial, încărcarea forțată a devenit un mijloc ideal de compensare a aerului rarefiat în aeronavele de mare altitudine.

(a urma)

Text: Georgy Kolev