تست درایو Magic Fires: تاریخچه فناوری کمپرسور
در این مجموعه در مورد سوخت گیری اجباری و توسعه موتورهای احتراق داخلی صحبت خواهیم کرد.
او در کتب مقدس تیونینگ خودرو پیامبر است. او ناجی موتور دیزل است. برای سال‌ها، طراحان موتورهای بنزینی از این پدیده غفلت می‌کردند، اما امروزه این پدیده در حال فراگیر شدن است. این یک توربوشارژر است ... بهتر از همیشه.
برادر وی ، کمپرسور مکانیکی ، نیز قصد ترک صحنه را ندارد. علاوه بر این ، او آماده اتحادی است که منجر به همزیستی کامل شود. بنابراین ، در آشفتگی رقابت فن آوری مدرن ، نمایندگان دو جریان مخالف ماقبل تاریخ با هم متحد شدند و این بیانیه را ثابت کردند که بدون توجه به تفاوت دیدگاه ها ، حقیقت همچنان ثابت است.
مصرف 4500 لیتر در 100 کیلومتر و اکسیژن زیاد
محاسبات نسبتاً ساده است و صرفاً بر اساس قوانین فیزیک است... با فرض اینکه خودرویی با وزن حدود 1000 کیلوگرم و با کشش آیرودینامیکی ناامیدکننده 305 متر را از حالت سکون در کمتر از 4,0 ثانیه طی می کند و در پایان به سرعت 500 کیلومتر در ساعت می رسد. از این بخش، قدرت موتور این خودرو باید بیش از 9000 اسب بخار باشد. همان محاسبات نشان می‌دهد که در یک بخش، میل لنگ چرخان موتوری که با سرعت 8400 دور در دقیقه می‌چرخد، تنها می‌تواند حدود 560 بار بچرخد، اما این مانع از جذب 8,2 لیتر سوخت توسط موتور 15 لیتری نمی‌شود. در نتیجه یک محاسبه ساده دیگر، مشخص می شود که طبق معیار استاندارد مصرف سوخت، میانگین مصرف این خودرو بیش از 4500 لیتر در 100 کیلومتر است. در یک کلام - چهار هزار و پانصد لیتر. در واقع، این موتورها سیستم خنک کننده ندارند - آنها با سوخت خنک می شوند ...
هیچ چیز تخیلی در این ارقام وجود ندارد ... اینها ارزش های بزرگ، اما کاملا واقعی از دنیای مسابقات درگ مدرن هستند. به سختی درست است که به خودروهایی که در مسابقات برای حداکثر شتاب شرکت می کنند به عنوان اتومبیل های مسابقه اطلاق کنیم، زیرا خلاقیت های چهار چرخ سورئال، پوشیده از دود آبی، حتی با کرم فناوری مدرن خودرویی که در فرمول 1 استفاده می شود، قابل مقایسه نیستند. بنابراین، ما خواهیم دید. از نام محبوب "درگستر" استفاده کنید. – بدون شک در نوع خود جالب است، خودروهای منحصربه‌فردی که هم به طرفداران خارج از پیست 305 متر و هم برای خلبانانی که مغزشان با شتاب 5 گرم احتمالاً به شکل یک تصویر دو بعدی رنگی روی پیست می‌آید، احساسات منحصربه‌فردی را ارائه می‌کند. پشت جمجمه
این دراگسترها شاید مشهورترین و چشمگیرترین تنوع موتورسواری محبوب در ایالات متحده باشند که متعلق به کلاس Top Fuel هستند. این نام بر اساس عملکرد فوق العاده ماده شیمیایی نیترومتان است که ماشین های جهنمی به عنوان سوخت موتورهای خود استفاده می کنند. تحت تأثیر این مخلوط انفجاری ، موتورها در حالت اضافه بار کار می کنند و فقط در چند مسابقه به انبوهی از فلز غیرضروری تبدیل می شوند و به دلیل تمایل سوخت به منفجر شدن مداوم ، صدای عملکرد آنها شبیه غرش هیستریک یک جانور است که لحظات آخر زندگی شما را می شمارد. فرآیندهای موجود در موتورها را فقط می توان با هرج و مرج مطلق غیرقابل کنترل که در پی دستیابی به خود تخریبی فیزیکی است مقایسه کرد. معمولاً یکی از سیلندرها در انتهای قسمت اول خراب می شود. قدرت موتورهای به کار رفته در این ورزش دیوانه به مقادیری می رسد که هیچ دینامومتری در جهان نمی تواند اندازه گیری کند و سو the استفاده از ماشین آلات واقعاً از همه حد افراط گرایی مهندسی فراتر رفته است ...
اما بیایید به قلب داستان خود برگردیم و نگاهی دقیق تر به خصوصیات سوخت نیترومتان (مخلوط با چند درصد متانول متعادل کننده) بیندازیم ، که بدون شک قدرتمندترین ماده مورد استفاده در هر نوع مسابقات اتومبیلرانی است. فعالیت. هر اتم کربن در مولکول خود (CH3NO2) دارای دو اتم اکسیژن است ، به این معنی که سوخت بیشتر اکسیدان مورد نیاز برای احتراق را با خود حمل می کند. به همین دلیل ، میزان انرژی در هر لیتر نیترومتان کمتر از هر لیتر بنزین است ، اما با همان مقدار هوای تازه که موتور می تواند در محفظه های احتراق بخورد ، نیترومتان انرژی کل قابل توجهی را در هنگام احتراق تأمین می کند. ... این امکان وجود دارد زیرا خود شامل اکسیژن است و بنابراین می تواند اکثر اجزای سوخت هیدروکربن را اکسید کند (معمولاً در غیاب اکسیژن غیر قابل احتراق است). به عبارت دیگر ، نیترومتان دارای انرژی 3,7 برابر کمتر از بنزین است ، اما با همان مقدار هوا ، 8,6 برابر بیشتر از بنزین می تواند نیترومتان اکسید شود.
هر کسی که با فرآیندهای احتراق در موتور خودرو آشنا باشد می‌داند که مشکل واقعی "فشار دادن" نیروی بیشتر از موتور احتراق داخلی افزایش جریان سوخت به داخل محفظه‌ها نیست - پمپ‌های هیدرولیک قدرتمند برای این کار کافی هستند. رسیدن به فشار بسیار بالا چالش واقعی این است که هوا (یا اکسیژن) کافی برای اکسید کردن هیدروکربن ها و اطمینان از کارآمدترین احتراق ممکن فراهم شود. به همین دلیل است که سوخت دراگستر از نیتروژن استفاده می کند که بدون آن دستیابی به چنین نتایجی با موتوری با حجم 8,2 لیتر کاملاً غیرقابل تصور است. در همان زمان، اتومبیل ها با مخلوط های نسبتاً غنی کار می کنند (تحت شرایط خاص، نیترومتان می تواند شروع به اکسید شدن کند)، به همین دلیل مقداری از سوخت در لوله های اگزوز اکسید می شود و چراغ های جادویی چشمگیر در بالای آنها تشکیل می دهد.
گشتاور 6750 نیوتن متر
میانگین گشتاور این موتورها به 6750 نیوتن متر می رسد. احتمالاً قبلاً متوجه شده اید که در تمام این محاسبات چیز عجیبی وجود دارد ... واقعیت این است که برای رسیدن به مقادیر حدی مشخص شده، در هر ثانیه موتوری که با دور 8400 دور در دقیقه کار می کند باید نه بیشتر، نه کمتر از 1,7 متر مکعب مکش کند. هوای تازه. تنها یک راه برای انجام این کار وجود دارد - پر کردن اجباری. نقش اصلی در این مورد توسط یک واحد مکانیکی کلاسیک بزرگ از نوع Roots ایفا می شود که به لطف آن فشار در منیفولدهای موتور درگستر (الهام گرفته از فیل کرایسلر همی ماقبل تاریخ) به 5 بار خیره کننده می رسد.
برای درک بهتر اینکه چه بارهایی در این مورد دخیل هستند، اجازه دهید به عنوان مثال یکی از افسانه های عصر طلایی کمپرسورهای مکانیکی را در نظر بگیریم - یک V3,0 مسابقه ای 12 لیتری. مرسدس بنز W154. قدرت این دستگاه 468 اسب بخار بود. با.، اما باید در نظر داشت که درایو کمپرسور 150 اسب بخار قدرت داشت. با.، نرسیدن به 5 نوار مشخص شده. اگر اکنون 150 هزار ثانیه به حساب اضافه کنیم، به این نتیجه می رسیم که W154 واقعاً قدرت باورنکردنی 618 اسب بخار برای زمان خود داشت. شما می توانید خودتان قضاوت کنید که موتورهای کلاس Top Fuel چقدر قدرت واقعی دارند و چه مقدار از آن توسط درایو کمپرسور مکانیکی جذب می شود. البته استفاده از توربوشارژر در این مورد بسیار کارآمدتر خواهد بود، اما طراحی آن نمی تواند با بار حرارتی شدید ناشی از گازهای خروجی کنار بیاید.
شروع انقباض
در بیشتر تاریخ اتومبیل ، وجود یک واحد احتراق اجباری در موتورهای احتراق داخلی بازتابی از آخرین فن آوری برای مرحله مربوطه به توسعه بوده است. این در سال 2005 بود که جایزه معتبر نوآوری فناوری در صنعت خودرو و ورزش ، به نام پاول هلو ، بنیانگذار این مجله ، به رئیس توسعه موتور VW رودلف کربس و تیم توسعه دهنده وی اهدا شد. استفاده از فناوری Twincharger در یک موتور 1,4 لیتری بنزینی. با تشکر از پر کردن اجباری سیلندرها با استفاده از یک سیستم همزمان مکانیکی و یک توربوشارژر ، این واحد به طرز ماهرانه ای توزیع یکنواخت گشتاور و قدرت بالای معمولی موتورهای تنفس طبیعی را با جابجایی زیاد با صرفه اقتصادی و صرفه جویی در موتورهای کوچک ترکیب می کند. یازده سال بعد ، موتور 11 لیتری TSI VW (با کمی جابجایی بیشتر برای جبران انقباض کارآمد آن به دلیل استفاده از چرخه میلر) اکنون از فناوری پیشرفته توربوشارژ VNT بسیار پیشرفته تری برخوردار است و دوباره نامزد دریافت جایزه Paul Peach است.
در واقع ، اولین خودروی تولیدی با موتور بنزینی و هندسه متغیر توربوشارژ ، پورشه 911 توربو در سال 2005 عرضه شد. هر دو کمپرسور ، که به طور مشترک توسط مهندسان R&D پورشه و همکاران آنها در Borg Warner Turbo Systems توسعه یافته اند ، VW از ایده معروف و طولانی مدت هندسه متغیر در واحدهای توربودیزل استفاده می کنند ، که به دلیل مشکل در موتورهای بنزینی اجرا نشده است. با متوسط دمای گازهای خروجی (حدود 200 درجه در مقایسه با دیزل). برای این منظور ، از مواد کامپوزیت مقاوم در برابر حرارت از صنعت هوافضا برای پره های هدایت کننده گاز و یک الگوریتم کنترل فوق سریع در سیستم کنترل استفاده شد. دستاوردهای مهندسان VW.
دوران طلایی توربوشارژر
از زمان توقف 745i در سال 1986 ، BMW مدتهاست از فلسفه طراحی خود برای موتورهای بنزینی دفاع می کند ، که بر اساس آن تنها راه "ارتدوکس" برای دستیابی به قدرت بیشتر ، حرکت موتور در دورهای بالا است. بدون بدعت و معاشقه با کمپرسورهای مکانیکی در مرسدس (C 200 Kompressor) یا تویوتا (کمپرسور کرولا) ، هیچ گونه تعصبی نسبت به توربوشارژرهای VW یا Opel وجود ندارد. سازندگان موتورهای مونیخ پر کردن فرکانس بالا و فشار معمولی جوی ، استفاده از راه حل های با تکنولوژی بالا و در موارد شدید ، جابجایی بیشتر را ترجیح دادند. آزمایشات کمپرسور بر اساس موتورهای بایرن تقریباً به طور کامل توسط شرکت تنظیم کننده Alpina ، که نزدیک به نگرانی مونیخ است ، به "فاکیر" منتقل شد.
امروزه، BMW دیگر موتورهای بنزینی تنفس طبیعی تولید نمی کند و خط موتورهای دیزلی از قبل شامل یک موتور چهار سیلندر توربوشارژ می شود. ولوو از ترکیب سوخت‌گیری با یک توربوشارژر و مکانیکی استفاده می‌کند، آئودی یک موتور دیزل با ترکیبی از کمپرسور الکتریکی و دو توربوشارژر آبشاری ایجاد کرده است، مرسدس دارای یک موتور بنزینی با یک برق و یک توربوشارژر است.
با این حال، قبل از صحبت در مورد آنها، برای یافتن ریشه های این انتقال تکنولوژیک به گذشته باز خواهیم گشت. ما خواهیم آموخت که چگونه سازندگان آمریکایی سعی کردند از فناوری توربو برای جبران کاهش حجم موتور ناشی از دو بحران نفتی در دهه هشتاد استفاده کنند و چگونه در این تلاش ها شکست خوردند. ما در مورد تلاش های ناموفق رودولف دیزل برای ایجاد یک موتور کمپرسور صحبت خواهیم کرد. دوران باشکوه موتورهای کمپرسور در دهه های 20 و 30 و همچنین سال های طولانی فراموشی را به یاد خواهیم آورد. البته ظاهر اولین مدل های تولیدی توربوشارژرها پس از اولین بحران بزرگ نفتی دهه 70 را از دست نخواهیم داد. یا برای سیستم ترکیبی اسکانیا توربو. به طور خلاصه - ما در مورد تاریخچه و تکامل فناوری کمپرسور به شما خواهیم گفت ...
(پيگيري كردن)
متن: جورجی کولف
