Prawf Hud Tân Gyrru: hanes technoleg cywasgwr

Yn y gyfres hon byddwn yn siarad am ail-lenwi â thanwydd gorfodol a datblygu peiriannau tanio mewnol.

Y mae yn brophwyd yn yr ysgrythyrau tiwnio ceir. Ef yw gwaredwr yr injan diesel. Am nifer o flynyddoedd, mae dylunwyr injan gasoline wedi esgeuluso'r ffenomen hon, ond heddiw mae'n dod yn hollbresennol. Mae'n turbocharger... Gwell nag erioed.

Nid oes gan ei frawd, cywasgydd sy'n cael ei yrru'n fecanyddol, gynlluniau i adael y llwyfan chwaith. Ar ben hynny, mae'n barod am gynghrair a fydd yn arwain at symbiosis perffaith. Felly, yn nhwrf y gystadleuaeth dechnolegol fodern, mae cynrychiolwyr dau gerrynt gwrthwynebol cynhanesyddol wedi uno, gan brofi'r mwyafswm bod y gwir yn aros yr un fath waeth beth yw'r gwahaniaeth mewn safbwyntiau.

Defnydd 4500 l / 100 km a llawer o ocsigen

Mae'r rhifyddeg yn gymharol syml ac wedi'i seilio'n llwyr ar gyfreithiau ffiseg… Gan dybio bod car sy'n pwyso tua 1000 kg ac sy'n llusgo aerodynamig anobeithiol yn teithio 305 metr o stop llonydd mewn llai na 4,0 eiliad, gan gyrraedd buanedd o 500 km/h ar y diwedd o'r adran, rhaid i bŵer injan y car hwn fod yn fwy na 9000 hp. Mae'r un cyfrifiadau'n dangos, o fewn adran, mai dim ond tua 8400 o weithiau y bydd crankshaft troelli injan sy'n nyddu ar 560 rpm yn gallu troi, ond ni fydd hynny'n atal yr injan 8,2-litr rhag amsugno tua 15 litr o danwydd. O ganlyniad i un cyfrifiad syml arall, daw'n amlwg, yn ôl y mesur safonol o ddefnydd tanwydd, bod defnydd cyfartalog y car hwn yn fwy na 4500 l / 100 km. Mewn gair - pedair mil pum cant litr. Mewn gwirionedd, nid oes gan y peiriannau hyn systemau oeri - maent yn cael eu hoeri gan danwydd ...

Nid oes unrhyw beth ffuglen yn y ffigurau hyn ... Mae'r rhain yn werthoedd mawr, ond eithaf gwirioneddol o fyd rasio llusgo modern. Go brin ei bod yn gywir cyfeirio at geir sy'n cymryd rhan mewn rasys ar gyfer y cyflymiad mwyaf posibl fel ceir rasio, gan fod y creadigaethau pedair olwyn swreal, wedi'u gorchuddio â mwg glas, yn anghymharol hyd yn oed â hufen y dechnoleg fodurol fodern a ddefnyddir yn Fformiwla 1. Felly, byddwn yn defnyddiwch yr enw poblogaidd “dragsters”. - Yn ddi-os yn ddiddorol yn eu ffordd eu hunain, ceir unigryw sy'n cyflwyno teimladau unigryw i gefnogwyr y tu allan i'r trac 305-metr ac i beilotiaid y mae eu hymennydd, ar gyflymiad cyflym o 5 g, yn ôl pob tebyg ar ffurf delwedd dau-ddimensiwn lliw ar y cefn y benglog

Gellir dadlau mai'r llusgwyr hyn yw'r amrywiaeth enwocaf a mwyaf trawiadol o chwaraeon modur poblogaidd yn yr Unol Daleithiau, sy'n perthyn i'r dosbarth dadleuol Top Fuel. Mae'r enw yn seiliedig ar berfformiad eithafol y cemegyn nitromethane y mae peiriannau uffernol yn ei ddefnyddio fel tanwydd ar gyfer eu peiriannau. O dan ddylanwad y gymysgedd ffrwydrol hon, mae'r peiriannau'n gweithredu yn y modd gorlwytho ac mewn ychydig rasys yn unig yn troi'n domen o fetel diangen, ac oherwydd tueddiad tanwydd i ffrwydro parhaus, mae sain eu gweithrediad yn debyg i ruch hysterig bwystfil sy'n cyfrif eiliadau olaf eich bywyd. Dim ond ag anhrefn afreolus absoliwt sy'n ymylu ar drywydd hunan-ddinistrio corfforol y gellir cymharu prosesau mewn peiriannau. Fel arfer mae un o'r silindrau yn methu erbyn diwedd yr adran gyntaf. Mae pŵer yr injans a ddefnyddir yn y gamp wallgof hon yn cyrraedd gwerthoedd na all unrhyw ddeinomedr yn y byd eu mesur, ac mae cam-drin peiriannau wir yn fwy na holl derfynau eithafiaeth beirianyddol ...

Ond gadewch inni fynd yn ôl at galon ein stori a bwrw golwg agosach ar briodweddau tanwydd nitromethane (wedi'i gymysgu ag ychydig y cant yn cydbwyso methanol), sef y sylwedd mwyaf pwerus a ddefnyddir mewn unrhyw fath o rasio ceir heb amheuaeth. gweithgaredd. Mae gan bob atom carbon yn ei foleciwl (CH3NO2) ddau atom ocsigen, sy'n golygu bod y tanwydd yn cario'r rhan fwyaf o'r ocsidydd sy'n ofynnol ar gyfer hylosgi. Am yr un rheswm, mae'r cynnwys egni fesul litr o nitromethan yn is nag y litr o gasoline, ond gyda'r un faint o awyr iach ag y gall yr injan ei sugno i'r siambrau hylosgi, bydd nitromethan yn darparu cryn dipyn yn fwy o egni yn ystod y hylosgi. ... Mae hyn yn bosibl oherwydd ei fod ynddo'i hun yn cynnwys ocsigen ac felly gall ocsidu'r rhan fwyaf o'r cydrannau tanwydd hydrocarbon (fel arfer yn fflamadwy yn absenoldeb ocsigen). Mewn geiriau eraill, mae gan nitromethan 3,7 gwaith yn llai o egni na gasoline, ond gyda'r un faint o aer, gellir ocsideiddio 8,6 gwaith yn fwy o nitromethan na gasoline.

Mae unrhyw un sy'n gyfarwydd â phrosesau hylosgi mewn injan Automobile yn gwybod nad y broblem wirioneddol gyda "gwasgu" mwy o bŵer allan o injan hylosgi mewnol yw cynyddu llif y tanwydd i'r siambrau - mae pympiau hydrolig pwerus yn ddigon ar gyfer hyn. cyrraedd pwysau eithriadol o uchel. Yr her wirioneddol yw darparu digon o aer (neu ocsigen) i ocsideiddio'r hydrocarbonau a sicrhau'r hylosgiad mwyaf effeithlon posibl. Dyna pam mae tanwydd dragster yn defnyddio nitrogetan, heb hynny byddai'n gwbl annirnadwy cyflawni canlyniadau'r gorchymyn hwn gydag injan â dadleoliad o 8,2 litr. Ar yr un pryd, mae'r ceir yn gweithio gyda chymysgeddau eithaf cyfoethog (o dan rai amodau, gall nitromethane ddechrau ocsideiddio), oherwydd mae rhywfaint o'r tanwydd yn cael ei ocsidio yn y pibellau gwacáu ac yn ffurfio goleuadau hud trawiadol uwch eu pennau.

Torque 6750 metr Newton

Mae torque cyfartalog y peiriannau hyn yn cyrraedd 6750 Nm. Mae'n debyg eich bod eisoes wedi sylwi bod rhywbeth rhyfedd yn yr holl rifyddeg hwn ... Y ffaith yw, er mwyn cyrraedd y gwerthoedd terfyn a nodir, fod yn rhaid i injan sy'n rhedeg ar 8400 rpm bob eiliad sugno i mewn dim mwy, dim llai na 1,7 metr ciwbig o Awyr iach. Dim ond un ffordd sydd i wneud hyn - llenwi gorfodol. Mae'r brif rôl yn yr achos hwn yn cael ei chwarae gan uned fecanyddol enfawr o fath Roots, ac mae'r pwysau ym maniffoldiau'r injan dragster (a ysbrydolwyd gan y Chrysler Hemi Elephant cynhanesyddol) yn cyrraedd 5 bar syfrdanol.

Er mwyn deall yn well pa lwythi sy'n gysylltiedig â'r achos hwn, gadewch i ni gymryd fel enghraifft un o chwedlau oes aur cywasgwyr mecanyddol - V3,0 rasio 12-litr. Mercedes-Benz W154. Grym y peiriant hwn oedd 468 hp. gyda., ond dylid cofio bod gyriant y cywasgydd wedi cymryd 150 hp syfrdanol. gyda., heb gyrraedd y 5 bar penodedig. Os byddwn nawr yn ychwanegu 150 mil s at y cyfrif, byddwn yn dod i'r casgliad bod gan y W154 618 hp anhygoel am ei amser. Gallwch farnu drosoch eich hun faint o bŵer go iawn y mae'r peiriannau yn y dosbarth Tanwydd Uchaf yn ei gyflawni a faint ohono sy'n cael ei amsugno gan yriant cywasgydd mecanyddol. Wrth gwrs, byddai defnyddio turbocharger yn yr achos hwn yn llawer mwy effeithlon, ond ni allai ei ddyluniad ymdopi â'r llwyth gwres eithafol o'r nwyon gwacáu.

Dechrau crebachu

Am y rhan fwyaf o hanes y car, mae presenoldeb uned tanio dan orfod mewn peiriannau tanio mewnol wedi bod yn adlewyrchiad o'r dechnoleg ddiweddaraf ar gyfer y cam datblygu cyfatebol. Roedd hyn yn wir yn 2005 pan gyflwynwyd y wobr fawreddog am arloesi technolegol yn y diwydiant modurol a chwaraeon, a enwyd ar ôl sylfaenydd y cylchgrawn, Paul Peach, i bennaeth datblygu injan VW Rudolf Krebs a'i dîm datblygu. cymhwyso technoleg Twincharger mewn injan betrol 1,4-litr. Diolch i lenwad gorfodol cyfun y silindrau gan ddefnyddio system gydamserol o fecaneg a turbocharger, mae'r uned yn cyfuno dosbarthiad unffurf torque a phwer uchel sy'n nodweddiadol o beiriannau sydd wedi'u hallsugno'n naturiol â dadleoliad mawr ag economi ac economi peiriannau bach. Un mlynedd ar ddeg yn ddiweddarach, mae injan TSI 11-litr VW (gyda dadleoliad ychydig yn fwy i wneud iawn am ei grebachiad effeithlon oherwydd y cylch Miller a ddefnyddir) bellach yn cynnwys technoleg turbocharger VNT llawer mwy datblygedig ac unwaith eto mae'n cael ei enwebu am Wobr Paul Peach.

Mewn gwirionedd, rhyddhawyd y car cynhyrchu cyntaf gydag injan betrol a geometreg amrywiol turbocharged, y Porsche 911 Turbo yn 2005. Mae'r ddau gywasgydd, a ddatblygwyd ar y cyd gan beirianwyr Ymchwil a Datblygu Porsche a'u cydweithwyr yn Borg Warner Turbo Systems, VW yn defnyddio'r syniad adnabyddus a hirsefydlog o geometreg amrywiol mewn unedau turbodiesel, nad yw wedi'i weithredu mewn peiriannau gasoline oherwydd problem gyda thymheredd nwy gwacáu cyfartalog uwch (tua 200 gradd o'i gymharu â disel). Ar gyfer hyn, defnyddiwyd deunyddiau cyfansawdd gwrthsefyll gwres o'r diwydiant awyrofod ar gyfer fanes canllaw nwy ac algorithm rheoli cyflym iawn yn y system reoli. Cyflawniad peirianwyr VW.

Oes aur y turbocharger

Ers i'r 745i ddod i ben ym 1986, mae BMW wedi amddiffyn ei athroniaeth ddylunio ei hun ar gyfer peiriannau gasoline ers amser maith, ac yn ôl yr unig ffordd "uniongred" i gyflawni mwy o bŵer oedd rhedeg yr injan ar frigau uchel. Dim heresïau a fflyrtio â chywasgwyr mecanyddol a la Mercedes (C 200 Kompressor) neu Toyota (Corolla Compressor), dim gogwydd tuag at turbochargers VW neu Opel. Roedd yn well gan adeiladwyr peiriannau Munich lenwi amledd uchel a gwasgedd atmosfferig arferol, defnyddio datrysiadau uwch-dechnoleg ac, mewn achosion eithafol, dadleoli mwy. Trosglwyddwyd arbrofion cywasgydd yn seiliedig ar beiriannau Bafaria bron yn llwyr i'r "fakirs" gan y cwmni tiwnio Alpina, sy'n agos at bryder Munich.

Heddiw, nid yw BMW bellach yn cynhyrchu peiriannau petrol â dyhead naturiol, ac mae'r injan diesel eisoes yn cynnwys injan turbocharged pedwar-silindr. Mae Volvo yn defnyddio cyfuniad o ail-lenwi â thanwydd gyda charger mecanyddol a turbocharger, mae Audi wedi creu injan diesel gyda chyfuniad o gywasgydd trydan a dau turbocharger rhaeadru, mae gan Mercedes injan gasoline gyda thrydan a turbocharger.

Fodd bynnag, cyn siarad amdanynt, byddwn yn mynd yn ôl mewn amser i ddod o hyd i wreiddiau'r trawsnewidiad technolegol hwn. Byddwn yn dysgu sut y ceisiodd gweithgynhyrchwyr Americanaidd ddefnyddio technoleg turbo i wneud iawn am y gostyngiad ym maint yr injan o ganlyniad i'r ddau argyfwng olew yn yr wythdegau a sut y bu iddynt fethu yn yr ymdrechion hyn. Byddwn yn siarad am ymdrechion aflwyddiannus Rudolf Diesel i greu injan cywasgydd. Byddwn yn cofio'r cyfnod gogoneddus o beiriannau cywasgydd yn yr 20au a'r 30au, yn ogystal â'r blynyddoedd hir o ebargofiant. Wrth gwrs, ni fyddwn yn colli ymddangosiad y modelau cynhyrchu cyntaf o turbochargers ar ôl yr argyfwng olew mawr cyntaf yn y 70au. Neu ar gyfer system gyfansawdd Scania Turbo. Yn fyr - byddwn yn dweud wrthych am hanes ac esblygiad technoleg cywasgydd ...

(i ddilyn)

Testun: Georgy Kolev