Test drive Magic Fires: sejarah teknologi kompresor

Dalam seri ini kita akan berbicara tentang pengisian bahan bakar paksa dan pengembangan mesin pembakaran internal.

Dia adalah seorang nabi dalam kitab suci penyetelan mobil. Dia adalah penyelamat mesin diesel. Selama bertahun-tahun, perancang mesin bensin mengabaikan fenomena ini, tetapi hari ini hal itu terjadi di mana-mana. Ini turbocharger... Lebih baik dari sebelumnya.

Saudaranya, seorang kompresor yang digerakkan secara mekanis, juga tidak berencana untuk meninggalkan panggung. Apalagi dia siap untuk aliansi yang akan mengarah pada simbiosis yang sempurna. Dengan demikian, dalam kekacauan persaingan teknologi modern, perwakilan dari dua arus yang berlawanan prasejarah telah bersatu, membuktikan pepatah kebenaran tetap sama terlepas dari perbedaan pandangan.

Konsumsi 4500 l / 100 km dan banyak oksigen

Aritmatika relatif sederhana dan hanya didasarkan pada hukum fisika… Dengan asumsi bahwa sebuah mobil dengan berat sekitar 1000 kg dan dengan hambatan aerodinamis yang sia-sia menempuh jarak 305 meter dari posisi diam dalam waktu kurang dari 4,0 detik, mencapai kecepatan 500 km/jam pada akhirnya Pasalnya, tenaga mesin mobil ini harus melebihi 9000 hp. Perhitungan yang sama menunjukkan bahwa dalam satu bagian, poros engkol yang berputar dari mesin yang berputar pada 8400 rpm hanya akan mampu berputar sekitar 560 kali, tetapi itu tidak akan menghentikan mesin 8,2 liter menyerap sekitar 15 liter bahan bakar. Dari hasil perhitungan sederhana lainnya, terlihat jelas bahwa menurut ukuran standar konsumsi bahan bakar, konsumsi rata-rata mobil ini lebih dari 4500 l / 100 km. Singkatnya - empat ribu lima ratus liter. Nyatanya, mesin ini tidak memiliki sistem pendingin - mesin ini didinginkan dengan bahan bakar ...

Tidak ada yang fiksi dalam angka-angka ini ... Ini adalah nilai yang besar, tetapi cukup nyata dari dunia balap drag modern. Hampir tidak tepat untuk menyebut mobil yang berpartisipasi dalam balapan untuk akselerasi maksimum sebagai mobil balap, karena kreasi roda empat yang nyata, diselimuti asap biru, tidak dapat dibandingkan bahkan dengan krim teknologi otomotif modern yang digunakan di Formula 1. Oleh karena itu, kami akan menggunakan nama populer "dragsters". – Tidak diragukan lagi menarik dengan caranya sendiri, mobil unik yang menghadirkan sensasi unik baik untuk penggemar di luar lintasan 305 meter maupun pilot yang otaknya, dengan akselerasi cepat 5 g, mungkin berbentuk gambar dua dimensi berwarna pada belakang tengkorak

Dragster ini bisa dibilang adalah jenis motorsport paling terkenal dan paling mengesankan di Amerika Serikat, termasuk dalam kelas Bahan Bakar Top yang kontroversial. Nama ini didasarkan pada kinerja ekstrim bahan kimia nitrometana yang digunakan mesin jahat sebagai bahan bakar untuk mesin mereka. Di bawah pengaruh campuran bahan peledak ini, mesin beroperasi dalam mode beban berlebih dan hanya dalam beberapa balapan berubah menjadi tumpukan logam yang tidak perlu, dan karena kecenderungan bahan bakar untuk meledak terus-menerus, suara operasinya menyerupai raungan histeris seekor binatang yang menghitung saat-saat terakhir hidup Anda. Proses dalam mesin hanya dapat dibandingkan dengan kekacauan mutlak yang tidak terkendali, berbatasan dengan pengejaran penghancuran diri secara fisik. Biasanya salah satu silinder gagal pada akhir bagian pertama. Kekuatan mesin yang digunakan dalam olahraga gila ini mencapai nilai yang tidak dapat diukur oleh dinamometer di dunia, dan penyalahgunaan mesin benar-benar melebihi semua batas ekstremisme rekayasa ...

Namun, mari kita kembali ke inti cerita kita dan melihat lebih dekat sifat bahan bakar nitrometana (dicampur dengan beberapa persen penyeimbang metanol), yang tidak diragukan lagi merupakan zat paling kuat yang digunakan dalam segala bentuk balap mobil. aktivitas. Setiap atom karbon dalam molekulnya (CH3NO2) memiliki dua atom oksigen, yang berarti bahwa bahan bakar membawa sebagian besar oksidan yang diperlukan untuk pembakaran. Untuk alasan yang sama, kandungan energi per liter nitrometana lebih rendah daripada per liter bensin, tetapi dengan jumlah udara segar yang sama yang dapat disedot oleh mesin ke ruang pembakaran, nitrometana akan memberikan energi total yang jauh lebih banyak selama pembakaran. ... Hal ini dimungkinkan karena mengandung oksigen dan oleh karena itu dapat mengoksidasi sebagian besar komponen bahan bakar hidrokarbon (biasanya tidak mudah terbakar jika tidak ada oksigen). Dengan kata lain, nitrometana memiliki energi 3,7 kali lebih sedikit daripada bensin, tetapi dengan jumlah udara yang sama, nitrometana dapat teroksidasi 8,6 kali lebih banyak daripada bensin.

Siapa pun yang akrab dengan proses pembakaran pada mesin mobil tahu bahwa masalah sebenarnya dengan "memeras" lebih banyak tenaga dari mesin pembakaran internal bukanlah untuk meningkatkan aliran bahan bakar ke dalam ruang - pompa hidrolik yang kuat sudah cukup untuk ini. mencapai tekanan yang sangat tinggi. Tantangan sebenarnya adalah menyediakan cukup udara (atau oksigen) untuk mengoksidasi hidrokarbon dan memastikan pembakaran seefisien mungkin. Itulah mengapa bahan bakar dragster menggunakan nitrogetan, yang tanpanya sama sekali tidak terpikirkan untuk mencapai hasil urutan ini dengan mesin berkapasitas 8,2 liter. Pada saat yang sama, mobil bekerja dengan campuran yang cukup kaya (dalam kondisi tertentu, nitrometana dapat mulai teroksidasi), sehingga sebagian bahan bakar teroksidasi di pipa knalpot dan membentuk lampu ajaib yang mengesankan di atasnya.

Torsi 6750 Newton meter

Torsi rata-rata mesin ini mencapai 6750 Nm. Anda mungkin sudah memperhatikan bahwa ada sesuatu yang aneh dalam semua aritmatika ini ... Faktanya adalah untuk mencapai nilai batas yang ditentukan, setiap detik mesin yang bekerja pada 8400 rpm harus menyedot tidak lebih, tidak kurang dari 1,7 meter kubik udara segar. Hanya ada satu cara untuk melakukan ini - pengisian paksa. Peran utama dalam hal ini dimainkan oleh unit mekanis tipe Roots klasik yang besar, berkat tekanan di manifold mesin dragster (terinspirasi oleh Chrysler Hemi Elephant prasejarah) mencapai 5 bar yang mengejutkan.

Untuk lebih memahami beban apa yang terlibat dalam kasus ini, mari kita ambil contoh salah satu legenda zaman keemasan kompresor mekanis - V3,0 balap 12 liter. Mercedes Benz W154. Tenaga mesin ini adalah 468 hp. dengan., tetapi harus diingat bahwa penggerak kompresor menghabiskan 150 hp. dengan., tidak mencapai 5 bar yang ditentukan. Jika kita sekarang menambahkan 150 ribu s ke akun, kita akan sampai pada kesimpulan bahwa W154 benar-benar memiliki tenaga 618 hp yang luar biasa pada masanya. Anda dapat menilai sendiri seberapa besar tenaga nyata yang dicapai mesin di kelas Bahan Bakar Atas dan seberapa banyak yang diserap oleh penggerak kompresor mekanis. Tentunya penggunaan turbocharger dalam hal ini akan jauh lebih efisien, namun desainnya tidak dapat mengatasi beban panas yang ekstrim dari gas buang.

Mulai kontraksi

Untuk sebagian besar sejarah mobil, keberadaan unit pengapian paksa di mesin pembakaran internal telah menjadi cerminan teknologi terbaru untuk tahap pengembangan yang sesuai. Hal ini terjadi pada tahun 2005 ketika penghargaan bergengsi untuk inovasi teknologi dalam industri otomotif dan olahraga, yang diambil dari nama pendiri majalah, Paul Peach, diberikan kepada kepala pengembangan mesin VW Rudolf Krebs dan tim pengembangannya. penerapan teknologi Twincharger pada mesin bensin 1,4 liter. Berkat kombinasi pengisian paksa silinder menggunakan sistem sinkron mekanik dan turbocharger, unit ini dengan terampil menggabungkan distribusi torsi yang seragam dan daya tinggi yang khas dari mesin aspirasi alami dengan perpindahan besar dengan ekonomi dan ekonomi mesin kecil. Sebelas tahun kemudian, mesin TSI 11 liter VW (dengan kapasitas yang sedikit meningkat untuk mengimbangi kontraksi yang efisien karena siklus Miller yang digunakan) sekarang memiliki fitur teknologi turbocharger VNT yang jauh lebih canggih dan sekali lagi dinominasikan untuk Penghargaan Paul Peach.

Bahkan, mobil produksi pertama dengan mesin bensin dan geometri variabel turbocharged, Porsche 911 Turbo dirilis pada tahun 2005. Kedua kompresor, yang dikembangkan bersama oleh insinyur R&D Porsche dan rekan mereka di Borg Warner Turbo Systems, VW menggunakan ide geometri variabel yang terkenal dan sudah lama ada di unit turbodiesel, yang belum diterapkan pada mesin bensin karena masalah. dengan suhu rata-rata gas buang yang lebih tinggi (sekitar 200 derajat dibandingkan dengan diesel). Untuk ini, bahan komposit tahan panas dari industri kedirgantaraan digunakan untuk baling-baling pemandu gas dan algoritma kontrol ultra-cepat dalam sistem kontrol. Prestasi insinyur VW.

Masa keemasan turbocharger

Sejak penghentian 745i pada tahun 1986, BMW telah lama mempertahankan filosofi desainnya sendiri untuk mesin bensin, yang menurutnya satu-satunya cara "ortodoks" untuk mencapai lebih banyak tenaga adalah dengan menjalankan mesin pada putaran tinggi. Tidak ada ajaran sesat dan main mata dengan kompresor mekanis ala Mercedes (C 200 Kompressor) atau Toyota (Corolla Compressor), tidak ada bias terhadap VW atau Opel turbocharger. Pembuat mesin Munich memberikan preferensi untuk pengisian frekuensi tinggi dan tekanan atmosfer normal, penggunaan solusi berteknologi tinggi dan, dalam kasus ekstrem, perpindahan yang lebih besar. Eksperimen kompresor berdasarkan mesin Bavaria hampir sepenuhnya ditransfer ke "fakir" oleh perusahaan tuning Alpina, yang dekat dengan perhatian Munich.

Saat ini, BMW tidak lagi memproduksi mesin bensin aspirasi alami, dan jajaran mesin diesel sudah menyertakan mesin turbocharged empat silinder. Volvo menggunakan kombinasi pengisian bahan bakar dengan mekanik dan turbocharger, Audi telah menciptakan mesin diesel dengan kombinasi kompresor listrik dan dua turbocharger kaskade, Mercedes memiliki mesin bensin dengan listrik dan turbocharger.

Namun, sebelum membicarakannya, kita akan kembali ke masa lalu untuk menemukan akar dari transisi teknologi ini. Kita akan belajar bagaimana pabrikan Amerika mencoba menggunakan teknologi turbo untuk mengkompensasi pengurangan ukuran mesin akibat dua krisis oli di tahun delapan puluhan dan bagaimana mereka gagal dalam upaya ini. Kami akan berbicara tentang upaya Rudolf Diesel yang gagal untuk membuat mesin kompresor. Kita akan mengingat era gemilang mesin kompresor di tahun 20-an dan 30-an, serta tahun-tahun panjang yang terlupakan. Tentunya kita tidak akan melewatkan kemunculan model turbocharger produksi pertama setelah krisis minyak besar pertama di tahun 70-an. Atau untuk sistem kompon Scania Turbo. Singkatnya - kami akan memberi tahu Anda tentang sejarah dan evolusi teknologi kompresor ...

(mengikuti)

Teks: Georgy Kolev