Jaribio la Moto wa Uchawi: historia ya teknolojia ya compressor

Katika safu hiyo, tutazungumzia juu ya kulazimishwa kuongeza mafuta na ukuzaji wa injini za mwako ndani.

Yeye ni nabii katika maandiko ya kutengeneza gari. Yeye ndiye mwokozi wa injini ya dizeli. Kwa miaka mingi, wabunifu wa injini ya petroli walipuuza jambo hili, lakini leo linakuwa kila mahali. Ni turbocharger... Bora kuliko hapo awali.

Ndugu yake, compressor inayotokana na nguvu, hana mpango wa kuondoka jukwaani pia. Kwa kuongezea, yuko tayari kwa muungano ambao utasababisha upendeleo kamili. Kwa hivyo, katika machafuko ya ushindani wa kiteknolojia wa kisasa, wawakilishi wa mikondo miwili ya kihistoria inayopingana wamekuja pamoja, ikidhibitisha ukweli kwamba ukweli unabaki vile vile bila kujali tofauti ya maoni.

Matumizi 4500 l / 100 km na oksijeni nyingi

Hesabu ni rahisi kiasi na inategemea tu sheria za fizikia... Tukichukulia kwamba gari yenye uzito wa takriban kilo 1000 na yenye ukokotoaji usio na matumaini wa aerodynamic husafiri mita 305 kutoka kwa kusimama kwa chini ya sekunde 4,0, kufikia kasi ya 500 km/h mwishoni. ya sehemu, nguvu ya injini ya gari hili lazima kuzidi 9000 hp. Hesabu sawa zinaonyesha kuwa ndani ya sehemu, crankshaft inayozunguka ya injini inayozunguka kwa 8400 rpm itaweza tu kugeuka takriban mara 560, lakini hiyo haitazuia injini ya lita 8,2 kutoka kwa kunyonya lita 15 za mafuta. Kama matokeo ya hesabu moja rahisi zaidi, inakuwa wazi kuwa, kulingana na kipimo cha kawaida cha matumizi ya mafuta, wastani wa matumizi ya gari hili ni zaidi ya 4500 l / 100 km. Kwa neno - lita elfu nne na mia tano. Kwa kweli, injini hizi hazina mifumo ya baridi - zimepozwa na mafuta ...

Hakuna kitu cha uwongo katika takwimu hizi ... Hizi ni kubwa, lakini maadili halisi kutoka kwa ulimwengu wa mbio za kisasa za kuvuta. Si sahihi kurejelea magari yanayoshiriki katika mbio za kuongeza kasi zaidi kama magari ya mbio, kwa kuwa ubunifu wa magurudumu manne, uliofunikwa na moshi wa bluu, hauwezi kulinganishwa hata na cream ya teknolojia ya kisasa ya magari inayotumiwa katika Mfumo wa 1. Kwa hivyo, tutafanya. tumia jina maarufu "dragsters" . - Bila shaka ya kuvutia kwa njia yao wenyewe, magari ya kipekee ambayo hutoa hisia za kipekee kwa mashabiki nje ya njia ya mita 305 na marubani ambao ubongo wao, kwa kasi ya haraka ya 5 g, labda huchukua fomu ya picha ya rangi ya pande mbili kwenye nyuma ya fuvu

Mbwembwe hizi labda ni aina maarufu na ya kuvutia zaidi ya gari maarufu nchini Merika, ambayo ni ya darasa la utata la Mafuta ya Juu. Jina linategemea utendaji uliokithiri wa kemikali ya nitromethane ambayo mashine za kuzimu hutumia kama mafuta kwa injini zao. Chini ya ushawishi wa mchanganyiko huu wa kulipuka, injini hufanya kazi katika hali ya kupakia na katika mbio chache tu hubadilika kuwa lundo la chuma kisichohitajika, na kwa sababu ya nguvu ya mafuta kwa mlipuko unaoendelea, sauti ya utendaji wao inafanana na kishindo cha sauti mnyama akihesabu wakati wa mwisho wa maisha yako. Michakato katika injini inaweza kulinganishwa tu na machafuko yasiyodhibitiwa kabisa yanayopakana na harakati za kujiangamiza kwa mwili. Kawaida, mwishoni mwa sehemu ya kwanza, moja ya mitungi inashindwa. Nguvu za injini zinazotumiwa katika mchezo huu wa wazimu hufikia maadili ambayo hakuna kipimo cha nguvu ulimwenguni kinachoweza kupima, na unyanyasaji wa mashine kwa kweli unazidi mipaka yote ya msimamo mkali wa uhandisi ..

Lakini hebu turudi kwenye kiini cha hadithi yetu na tuangalie kwa karibu mali ya mafuta ya nitromethane (iliyochanganywa na asilimia chache ya kusawazisha methanoli), ambayo bila shaka ni dutu yenye nguvu zaidi inayotumiwa katika aina yoyote ya mbio za gari. shughuli. Kila atomu ya kaboni katika molekuli yake (CH3NO2) ina atomi mbili za oksijeni, ambayo inamaanisha kuwa mafuta hubeba kioksidishaji zaidi kinachohitajika kwa mwako. Kwa sababu hiyo hiyo, kiwango cha nishati kwa lita moja ya nitromethane ni ya chini kuliko kwa lita moja ya petroli, lakini kwa kiwango sawa cha hewa safi ambayo injini inaweza kunyonya ndani ya vyumba vya mwako, nitromethane itatoa nguvu zaidi wakati wa mwako. ... Hii inawezekana kwa sababu yenyewe ina oksijeni na kwa hivyo inaweza kuoksidisha sehemu nyingi za hydrocarbon ya mafuta (kawaida haiwezi kuwaka kwa kukosekana kwa oksijeni). Kwa maneno mengine, nitromethane ina nguvu chini ya mara 3,7 kuliko petroli, lakini kwa kiwango sawa cha hewa, mara nitrojeni zaidi ya mara 8,6 inaweza kuoksidishwa kuliko petroli.

Mtu yeyote anayejua michakato ya mwako kwenye injini ya gari anajua kuwa shida halisi ya "kufinya" nguvu zaidi kutoka kwa injini ya mwako wa ndani sio kuongeza mtiririko wa mafuta ndani ya vyumba - pampu zenye nguvu za majimaji zinatosha kwa hili. kufikia shinikizo la juu sana. Changamoto halisi ni kutoa hewa ya kutosha (au oksijeni) ili kuongeza oksidi ya hidrokaboni na kuhakikisha mwako bora zaidi iwezekanavyo. Ndio sababu mafuta ya dragster hutumia nitrogetan, bila ambayo itakuwa isiyowezekana kabisa kufikia matokeo ya agizo hili na injini iliyo na lita 8,2. Wakati huo huo, magari hufanya kazi na mchanganyiko mzuri (chini ya hali fulani, nitromethane inaweza kuanza oxidize), kwa sababu ambayo baadhi ya mafuta hutiwa oksidi kwenye mabomba ya kutolea nje na kuunda taa za kuvutia za uchawi juu yao.

Torque 6750 mita za Newton

Kiwango cha wastani cha injini hizi hufikia 6750 Nm. Labda tayari umegundua kuwa kuna kitu cha kushangaza katika hesabu hii yote ... Ukweli ni kwamba ili kufikia viwango vya kikomo vilivyoonyeshwa, kila sekunde injini inayoendesha kwa kasi ya 8400 rpm inapaswa kunyonya zaidi, sio chini ya mita za ujazo 1,7 za hewa safi. Kuna njia moja tu ya kufanya hivyo - kujaza kulazimishwa. Jukumu kuu katika kesi hii linachezwa na kitengo kikubwa cha mitambo cha aina ya Roots, shukrani ambayo shinikizo katika aina nyingi za injini ya dragster (iliyoongozwa na Chrysler Hemi Elephant) hufikia bar 5 ya kushangaza.

Ili kuelewa vizuri ni mizigo gani inayohusika katika kesi hii, hebu tuchukue kama mfano moja ya hadithi za enzi ya dhahabu ya compressors ya mitambo - mbio ya lita 3,0 V12. Mercedes-Benz W154. Nguvu ya mashine hii ilikuwa 468 hp. na., lakini inapaswa kukumbushwa katika akili kwamba gari la compressor lilichukua 150 hp kubwa. na., bila kufikia upau 5 uliobainishwa. Ikiwa sasa tunaongeza elfu 150 kwenye akaunti, tutafikia hitimisho kwamba W154 kweli ilikuwa na 618 hp ya ajabu kwa wakati wake. Unaweza kujihukumu mwenyewe ni kiasi gani cha nguvu halisi ambacho injini katika darasa la Juu la Mafuta hufikia na ni kiasi gani kinafyonzwa na kiendeshi cha compressor ya mitambo. Bila shaka, matumizi ya turbocharger katika kesi hii itakuwa na ufanisi zaidi, lakini muundo wake haukuweza kukabiliana na mzigo mkubwa wa joto kutoka kwa gesi za kutolea nje.

Kuanza kwa contraction

Kwa historia nyingi ya gari, uwepo wa kitengo cha kuwasha kwa kulazimishwa katika injini za mwako wa ndani imekuwa ishara ya teknolojia ya hivi karibuni kwa hatua husika ya maendeleo. Ilikuwa hivyo mnamo 2005 wakati tuzo ya kifahari ya uvumbuzi wa kiteknolojia katika tasnia ya magari na michezo, iliyopewa jina la mwanzilishi wa jarida hilo, Paul Peach, ilipowasilishwa kwa mkuu wa maendeleo ya injini wa VW Rudolf Krebs na timu yake ya maendeleo. matumizi ya teknolojia ya Twincharger katika injini ya petroli ya lita 1,4. Shukrani kwa ujazo wa pamoja wa kulazimishwa kwa mitungi kwa kutumia mfumo wa maingiliano wa mitambo na turbocharger, kitengo hicho kinachanganya kwa ustadi usambazaji wa sare ya torque na nguvu kubwa ya kawaida ya injini zinazotamaniwa asili na uhamishaji mkubwa na ufanisi na uchumi wa injini ndogo . Miaka kumi na moja baadaye, injini ya TSI ya VW ya lita 11 (iliyo na kuongezeka kidogo kwa makazi ili kufidia upungufu wake kwa sababu ya mzunguko wa Miller uliotumiwa) sasa ina vifaa vya teknolojia ya hali ya juu zaidi ya VNT na inateuliwa tena kwa Tuzo ya Peach ya Paul.

Kwa kweli, gari la kwanza la uzalishaji na injini ya petroli na jiometri ya turbocharged, Porsche 911 Turbo ilitolewa mnamo 2005. Compressors zote mbili, zilizotengenezwa pamoja na wahandisi wa Porsche R&D na wenzao katika Borg Warner Turbo Systems, VW hutumia wazo linalojulikana na la muda mrefu la jiometri inayobadilika katika vitengo vya turbodiesel, ambayo haijatekelezwa katika injini za petroli kwa sababu ya shida na juu (karibu digrii 200 ikilinganishwa na dizeli) wastani wa joto la gesi ya kutolea nje. Kwa hili, vifaa vyenye mchanganyiko wa joto kutoka kwa tasnia ya anga vilitumika kwa vanes za mwongozo wa gesi na algorithm ya kudhibiti haraka katika mfumo wa kudhibiti. Ufanisi wa wahandisi wa VW.

Umri wa dhahabu wa turbocharger

Tangu kukomeshwa kwa 745i mnamo 1986, BMW kwa muda mrefu ilitetea falsafa yake ya kubuni ya injini za petroli, kulingana na ambayo njia pekee "ya kawaida" ya kufikia nguvu zaidi ilikuwa kuendesha injini kwa kasi kubwa. Hakuna uzushi na kucheza kimapenzi na mitambo ya compressors la Mercedes (C 200 Kompressor) au Toyota (Corolla Compressor), hakuna upendeleo kuelekea VW au Opel turbocharger. Wajenzi wa injini za Munich walipendelea kujaza masafa ya juu na shinikizo la anga la kawaida, utumiaji wa suluhisho za hali ya juu na, katika hali mbaya, uhamishaji mkubwa. Majaribio ya kujazia yaliyotokana na injini za Bavaria yalikuwa karibu kabisa kuhamishiwa kwa "fakirs" na kampuni ya tuning Alpina, ambayo iko karibu na wasiwasi wa Munich.

Leo, BMW haitoi tena injini za petroli za asili, na safu ya injini ya dizeli tayari inajumuisha injini ya turbocharged ya silinda nne. Volvo hutumia mchanganyiko wa kuongeza mafuta na mitambo na turbocharger, Audi imeunda injini ya dizeli na mchanganyiko wa compressor ya umeme na turbocharger mbili za cascade, Mercedes ina injini ya petroli yenye umeme na turbocharger.

Hata hivyo, kabla ya kuzungumza juu yao, tutarudi nyuma ili kupata mizizi ya mabadiliko haya ya teknolojia. Tutajifunza jinsi watengenezaji wa Marekani walijaribu kutumia teknolojia ya turbo kufidia kupunguzwa kwa ukubwa wa injini kutokana na matatizo mawili ya mafuta katika miaka ya themanini na jinsi walivyofeli katika majaribio haya. Tutazungumza juu ya majaribio yasiyofanikiwa ya Rudolf Diesel kuunda injini ya compressor. Tutakumbuka enzi ya utukufu wa injini za compressor katika miaka ya 20 na 30, na vile vile miaka ndefu ya kusahaulika. Bila shaka, hatutakosa kuonekana kwa mifano ya kwanza ya uzalishaji wa turbocharger baada ya mgogoro mkubwa wa kwanza wa mafuta wa 70s. Au kwa mfumo wa kiwanja cha Scania Turbo. Kwa kifupi - tutakuambia juu ya historia na mabadiliko ya teknolojia ya compressor ...

(kufuata)

Nakala: Georgy Kolev