Test drive Magic Fires: a historia da tecnoloxía de compresores
Nesta serie falaremos sobre o reabastecemento forzado e o desenvolvemento de motores de combustión interna.
É un profeta nas escrituras do tuning de coches. É o salvador do motor diésel. Durante moitos anos, os deseñadores de motores de gasolina descoidaron este fenómeno, pero hoxe en día está a ser omnipresente. É un turbocompresor... Mellor que nunca.
O seu irmán, un compresor de propulsión eléctrica, tampouco ten previsto saír do escenario. Ademais, está preparado para unha alianza que levará a unha simbiose perfecta. Así, na axitación da moderna rivalidade tecnolóxica, representantes de dúas correntes opostas prehistóricas uníronse, demostrando a máxima de que a verdade segue sendo a mesma independentemente da diferenza de puntos de vista.
Consumo 4500 l / 100 km e moito osíxeno
A aritmética é relativamente sinxela e está baseada unicamente nas leis da física... Asumindo que un coche duns 1000 kg de peso e cunha resistencia aerodinámica irremediable percorre 305 metros dende parado en menos de 4,0 segundos, alcanzando ao final unha velocidade de 500 km/h. da sección, a potencia do motor deste coche debe superar os 9000 CV. Os mesmos cálculos mostran que dentro dunha sección, o cigüeñal que xira dun motor que xira a 8400 rpm só poderá xirar unhas 560 veces, pero iso non impedirá que o motor de 8,2 litros absorba uns 15 litros de combustible. Como resultado dun cálculo máis sinxelo, queda claro que, segundo a medida estándar de consumo de combustible, o consumo medio deste coche é de máis de 4500 l / 100 km. Nunha palabra - catro mil cincocentos litros. De feito, estes motores non teñen sistemas de refrixeración: refríxense por combustible ...
Non hai nada de ficción nestas figuras... Son valores grandes, pero bastante reais do mundo das carreiras de resistencia modernas. Difícilmente é correcto referirse aos coches que participan en carreiras de máxima aceleración como coches de carreiras, xa que as surrealistas creacións de catro rodas, envoltas de fume azul, son incomparables mesmo coa crema da moderna tecnoloxía automotriz utilizada na Fórmula 1. Por iso, imos use o nome popular "dragsters". – Sen dúbida interesantes ao seu xeito, coches únicos que ofrecen sensacións únicas tanto aos afeccionados fóra da pista de 305 metros como aos pilotos cuxo cerebro, cunha rápida aceleración de 5 g, probablemente tome a forma dunha imaxe bidimensional en cores. parte traseira do cranio
Estes dragsters son sen dúbida a variedade de automobilismo máis famosa e impresionante dos Estados Unidos, pertencentes á controvertida clase Top Fuel. O nome está baseado no rendemento extremo do produto químico nitrometano que as máquinas infernais utilizan como combustible para os seus motores. Baixo a influencia desta mestura explosiva, os motores funcionan en modo de sobrecarga e en poucas carreiras convértense nun montón de metal innecesario e, debido á propensión do combustible a unha detonación continua, o son do seu funcionamento aseméllase ao ruxido histérico dunha besta contando os últimos momentos da súa vida. Os procesos nos motores só se poden comparar cun caos incontrolable absoluto, que limita coa procura da autodestrución física. Normalmente un dos cilindros falla ao final da primeira sección. A potencia dos motores empregados neste tolo deporte alcanza valores que ningún dinamómetro no mundo pode medir e o abuso de máquinas realmente supera todos os límites do extremismo de enxeñaría ...
Pero volvamos ao núcleo da nosa historia e vexamos de preto as propiedades do combustible nitrometano (mesturado cun metanol de equilibrio dun poucos por cento), que é sen dúbida a sustancia máis poderosa empregada en calquera forma de carreiras. actividade. Cada átomo de carbono da súa molécula (CH3NO2) ten dous átomos de osíxeno, o que significa que o combustible leva consigo a maior parte do oxidante necesario para a combustión. Pola mesma razón, o contido enerxético por litro de nitrometano é menor que por litro de gasolina, pero coa mesma cantidade de aire fresco que o motor pode aspirar nas cámaras de combustión, o nitrometano proporcionará unha enerxía total significativamente maior durante a combustión. ... Isto é posible porque el mesmo contén osíxeno e, polo tanto, pode oxidar a maioría dos compoñentes do combustible de hidrocarburos (normalmente non inflamables en ausencia de osíxeno). Noutras palabras, o nitrometano ten 3,7 veces menos enerxía que a gasolina, pero coa mesma cantidade de aire pódese oxidar 8,6 veces máis nitrometano que a gasolina.
Calquera persoa familiarizada cos procesos de combustión nun motor de automóbil sabe que o verdadeiro problema de "espremer" máis potencia dun motor de combustión interna non é aumentar o fluxo de combustible ás cámaras; para iso basta con bombas hidráulicas potentes. alcanzando unha presión extremadamente alta. O verdadeiro reto é proporcionar suficiente aire (ou osíxeno) para oxidar os hidrocarburos e garantir a combustión máis eficiente posible. É por iso que o combustible dragster utiliza nitrogetan, sen o cal sería completamente impensable conseguir resultados desta orde cun motor cunha cilindrada de 8,2 litros. Ao mesmo tempo, os coches traballan con mesturas bastante ricas (en determinadas condicións, o nitrometano pode comezar a oxidarse), polo que parte do combustible oxidase nos tubos de escape e forma impresionantes luces máxicas sobre eles.
Par motor 6750 Newton metros
O par medio destes motores alcanza os 6750 Nm. Probablemente xa notaches que hai algo raro en toda esta aritmética... O caso é que para alcanzar os valores límite indicados, cada segundo un motor a 8400 rpm debe aspirar nin máis nin menos que 1,7 metros cúbicos de aire fresco. Só hai un xeito de facelo: o recheo forzado. O papel principal neste caso é unha enorme unidade mecánica clásica de tipo Roots, grazas á cal a presión nos colectores do motor dragster (inspirado no prehistórico Chrysler Hemi Elephant) alcanza un asombroso 5 bar.
Para comprender mellor que cargas están implicadas neste caso, poñamos como exemplo unha das lendas da época dourada dos compresores mecánicos: un V3,0 de carreiras de 12 litros. Mercedes-Benz W154. A potencia desta máquina era de 468 CV. con., pero hai que ter en conta que o accionamento do compresor levou a friolera de 150 CV. con., non alcanzando os 5 bar especificados. Se agora engadimos 150 mil s á conta, chegaremos á conclusión de que o W154 tiña realmente uns incribles 618 CV para a súa época. Podes xulgar por ti mesmo canta potencia real alcanzan os motores da clase Top Fuel e canto absorbe o accionamento mecánico do compresor. Por suposto, o uso dun turbocompresor neste caso sería moito máis eficiente, pero o seu deseño non podería soportar a carga de calor extrema dos gases de escape.
Inicio da contracción
Durante a maior parte da historia do automóbil, a presenza dunha unidade de ignición forzada nos motores de combustión interna foi un reflexo da última tecnoloxía para a etapa de desenvolvemento respectiva. Este foi o caso en 2005 cando o prestixioso premio á innovación tecnolóxica na industria do automóbil e os deportes, que leva o nome do fundador da revista, Paul Peach, foi entregado ao xefe de desenvolvemento de motores VW Rudolf Krebs e ao seu equipo de desenvolvemento. aplicación da tecnoloxía Twincharger nun motor de gasolina de 1,4 litros. Grazas ao enchido forzado combinado dos cilindros mediante un sistema síncrono de mecánica e un turbocompresor, a unidade combina habilmente a distribución uniforme do torque e a alta potencia típica dos motores de aspiración natural cunha gran cilindrada coa economía e economía dos motores pequenos. Once anos despois, o motor TSI de 11 litros de VW (cun desprazamento lixeiramente aumentado para compensar a súa contracción eficiente debido ao ciclo Miller usado) agora presenta unha tecnoloxía de turbocompresor VNT moito máis avanzada e volve estar nominado ao premio Paul Peach.
De feito, o Porsche 911 Turbo foi lanzado no 2005 co primeiro coche de produción con motor de gasolina e xeometría variable turbo. Ambos os compresores, desenvolvidos conxuntamente por enxeñeiros de I + D de Porsche e os seus colegas de Borg Warner Turbo Systems, VW utilizan a coñecida e xa consolidada idea de xeometría variable en unidades de turbodiesel, que non se implementou nos motores de gasolina debido a un problema. cunha temperatura media máis alta (aproximadamente 200 graos en comparación co diésel) dos gases de escape. Para iso, empregáronse materiais compostos resistentes á calor da industria aeroespacial para paletas de guía de gas e un algoritmo de control ultrarrápido no sistema de control. Logro dos enxeñeiros de VW.
A época dourada do turbocompresor
Desde a interrupción do 745i en 1986, BMW defendeu desde hai tempo a súa propia filosofía de deseño para motores de gasolina, segundo a cal o único xeito "ortodoxo" de conseguir máis potencia era facer funcionar o motor a altas revolucións. Sen herexías nin coqueteando con compresores mecánicos á Mercedes (C 200 Kompressor) ou Toyota (Corolla Compressor), sen sesgo cara aos turbocompresores VW ou Opel. Os construtores de motores de Munich preferiron o recheo de alta frecuencia e a presión atmosférica normal, o uso de solucións de alta tecnoloxía e, en casos extremos, un desprazamento maior. Os experimentos de compresores baseados en motores bávaros foron case completamente transferidos aos "fakires" pola empresa de sintonización Alpina, que está preto da preocupación de Múnic.
Hoxe, BMW xa non produce motores de gasolina de aspiración natural, e a gama de motores diésel xa inclúe un motor turbo de catro cilindros. Volvo utiliza unha combinación de reabastecemento con mecánico e turbocompresor, Audi creou un motor diésel cunha combinación dun compresor eléctrico e dous turbocompresores en cascada, Mercedes ten un motor de gasolina cun eléctrico e un turbocompresor.
Non obstante, antes de falar deles, imos retroceder no tempo para atopar as raíces desta transición tecnolóxica. Coñeceremos como os fabricantes estadounidenses intentaron utilizar a tecnoloxía turbo para compensar a redución de cilindradas derivadas das dúas crises do petróleo dos anos oitenta e como fracasaron nestes intentos. Falaremos dos intentos infrutuosos de Rudolf Diesel para crear un motor compresor. Lembraremos a gloriosa época dos motores compresores nos anos 20 e 30, así como os longos anos de esquecemento. Por suposto, non nos perderemos a aparición dos primeiros modelos de serie de turbocompresores tras a primeira gran crise do petróleo dos anos 70. Ou para o sistema de compostos Scania Turbo. En resumo, contarémosche a historia e a evolución da tecnoloxía dos compresores...
(seguir)
Texto: Georgy Kolev
