Testaa Magic Fires: The History of Compressor Engineering II

Sarjan toinen osa: Kompressoreiden aikakausi - menneisyys ja nykyisyys

”Karl jarrutti huomaamattomasti ja Buick ohitti meidät hitaasti. Leveät kiiltävät siivet indeksoivat ohi. Äänenvaimennin ruiskutti sinistä savua voimakkaasti kasvoihimme. Vähitellen Buick sai noin kaksikymmentä metriä lyijyä, ja sitten, kuten odotimme, omistajan kasvot ilmestyivät ikkunaan ja virnistivät voittoisasti.

Hän luuli voittaneensa ... Hän antoi meille signaaleja erityisen rauhallisesti, luottavaisesti voittoonsa. Sillä hetkellä Karl hyppäsi ylös. Kompressori räjähti. Ja yhtäkkiä ikkuna heiluttava käsi katosi, kun Karl hyväksyi kutsun ja tuli ylös. Hän lähestyi hallitsemattomasti.

1938 Erich Maria Remarque. "Kolme toveria". Tuomittu rakkaus, tuhoutunut sielu ja muutaman kymmenen pienen asian arvo, jotka muistuttavat meitä siitä, että arvostamme yksinkertaisia ​​asioita vain, kun ne katoavat sujuvasti ja peruuttamattomasti. Romaani etuoikeudesta elää tässä ja nyt, kourallisista elämän iloista, mestariteos valtavista inhimillisistä arvoista ja... Carl on auto, jolla on vaatimaton ego, mutta rajaton sielu.

Kolme toveria julkaistiin käännekohdassa ihmiskunnan historiassa vuonna 1938. Vain muutama kuukausi julkaisun jälkeen, 1. syyskuuta 1939, päivänä, jolloin Grand Prix -autot kilpailivat kovassa kilpailussa Jugoslavian Grand Prixistä, saksalaiset tankit ylittivät Puolan rajan ja johtivat ihmiskunnan suurimpaan kaatumiseensa. Tämä päivä merkitsee autoteollisuuden aikakauden loppua. Kompressorien aikakausi on päättymässä.

Viime aikoihin asti tarkasti kirjoitettu saksalainen sana "Kompressor" oli näkyvissä useissa Mercedes -malleissa. Tietenkin olisi paljon helpompaa käyttää yksinkertaista lyhennettä, kuten CDI tai CGI, mutta koko sanan tarkka kirjoitus ei ole tässä tapauksessa sattumaa. Ilman sitä suuri osa markkinointivaikutuksesta olisi menetetty, jos haasteena olisi muistaa ne luksusautojen valmistajan elämän loistavat ajat, jolloin kaikki perustui Kompressor oder Nichtsin mottoon ("kompressori tai ei mitään").

VW Golf GT:n muovikotelossa vuonna 2005 käytetty lyhenne TSI oli paljon hillitympi, eikä sen tarkoituksena ollut rakentaa siltoja johonkin lumoavaan perintöön. Liiallinen vaatimattomuus ei todellakaan kuulu VW:n ominaisuuksiin, ja Wolfsburgin valmistaja ei menettäisi tilaisuutta muistella onnistumisiaan, mutta tässä tapauksessa TSI-merkinnän oli esitettävä tekninen avantgarde, ei perinne. VW:n insinöörien käyttämä tekninen kaava oli yhtä triviaali kuin idea, yhtä monimutkainen kuin toteutus - pieni moottori (tässä tapauksessa vain 1,4 litraa) tarjoaa erinomaisen dynaamisen suorituskyvyn ja vaikuttavan 170 hv:n tehon. kiitos tehokkaan turboahtimen ja pienen mutta tehokkaan mekaanisen yksikön, joka täyttää turboahtimen suuren tehon runteleman "reiän" ja toimii eräänlaisena lääkkeenä moottorin alkuperäistä vikaa vastaan. Ja juuri kun luulimme idean onnistuneeksi, uusi kaksilitraisten moottoreiden sarja astui esiin. Volvo, joista tehokkaimmassa on sama tankkausjärjestelmä mekaanisilla ja turboahtimilla. Kaikki tämä saa meidät palaamaan historiaan ja muistelemaan modernin tekniikan mestariteosten kaukaisia ​​prototyyppejä. Kyllä, mestariteoksia, sillä Volvon kehitys on nostanut jälleen kerran asialistalle erittäin mielenkiintoisen teknisen ratkaisun, jota käytettiin menestyksekkäästi superkallissa kilpa-autossa kaksi vuosikymmentä sitten. Spear Delta S4.

Kuten jo mainittiin, VW- ja Volvo-moottoreiden käsitteellisessä ajatuksessa ei ole mitään monimutkaista tai outoa. Olemme jo pitkään kokeneet neuralgisen teeman korkeat polttoainehinnat ja monimutkaiset haasteet, joita nykyaikaiset autosuunnittelijat kohtaavat pyrkiessään luomaan sekä dynaamisia että polttoainetehokkaita voimansiirtoja.

Teknisen jännityksen pyörremyrsky ei voinut ohittaa kompressoreita niiden kahdessa lajikkeessa. Lisäksi turboahtimet ovat nykyään suurimman hyötysuhteen kilpailun tärkeimpiä toimijoita ja lisäävät uutta polttoainetta vanhan tarinan tuleen, joka juontaa juurensa vuoteen 1885 ...

Rudolph Diesel- ja kompressorikoneet

Siinä on jotain 1896-luvun lopun ensimmäisiä polttomoottoriautoja käsittelevän romaanin sentimentaalista makua. Niiden luojat eivät kuitenkaan olleet vain kunnianhimoisia ja tietämättömiä "alkemistejä" ja hulluja kokeilijoita, vaan yleensä korkeasti koulutettuja ihmisiä, joiden keksinnöt perustuvat vakavaan tieteelliseen perustaan. Juuri tämä vankka tietopohja herättää Gottlieb Daimlerin mielessä ajatuksen varustaa bensiini- ja kerosiinimoottorinsa ulkoisella kompressorikoneella. Valitettavasti hänen ensimmäiset yrityksensä tähän suuntaan epäonnistuivat, ja lopulta hän luopui jatkokehityksestä. Ilmeisesti tuolloin mahdollisuudet sylintereihin tulevan raikkaan ilman esipuristamiseen olivat erittäin pienet - riittää, kun sanotaan, että Daimler aloitti jälleen aktiivisen tutkimuksen tällä alueella vasta ensimmäisen maailmansodan päättymisen jälkeen. Rudolf Dieselin polku on samanlainen. Samaan aikaan, kun hän yritti ajaa patenttejaan suuressa öljy-yhtiössä ja päätyi myymään ne kalliina ja liian kalliina ruotsalaisille Nobelin veljille, jotka työskentelivät Kaukasuksen Venäjän öljykentillä, hän piirsi kaavioita ja selvitti, kuinka jatkaa. parantaa tehokkuutta, se on periaatteessa melko tehokas lämpökone. Nykyään vähän tunnettu tosiasia on, että Diesel asensi esipuristusyksikön toiseen laboratorionäytteeseen, joka työskenteli MAN:n kehityskeskuksessa Augsburgissa, ja joulukuussa XNUMX ilmestyi koko sarja kompressoreilla varustettuja dieselmoottoreita.

Paljon myöhemmin dieselmoottorin pääavustajan rooli on pakokaasuahtimella, jonka ansiosta Rudolf Dieselin keksintö nousee nykyiseen listaansa. Ensimmäiset kokeelliset mekaanisella kompressorilla varustetut Rudolf Diesel -moottorit havaitsivat odotetun merkittävän tehon kasvun, mutta hyötysuhteen kannalta asiat eivät olleet niin ruusuisia. Diesel, jolle moottorin taloudellisuus on ensiarvoisen tärkeää, arvioi omien kokeidensa tulokset negatiivisiksi. Loistavalle insinöörille niistä tulee ehdoton ja liukenematon arvoitus huolimatta hänen tunnetuista termodynamiikan laeistaan. Suoritettuaan kokeilunsa tällä alueella hän kirjoitti muistikirjaansa seuraavat: ”28. tammikuuta 1897 suoritettu koe ja sen vertailu aiempiin kokeisiin 12. tammikuuta herättivät kysymyksen esipuristuksen vaikutuksesta. Tämä on tietysti erittäin haitallista, joten tästä eteenpäin meidän on hylättävä ajatus ja keskityttävä tavanomaiseen nelisylinteriseen moottoriin, jossa ilmasta saadaan suoraan raitista ilmaa nykyisessä muodossaan. " Kiitos jumalalle, nerokas Diesel on syvästi erehtynyt tässä! Myöhemmin kävi selväksi, että väärä ei ollut pakotetun täytön idea, vaan sen toteuttamistapa….

Alusten kompressoridieselmoottorit

Rudolf Dieselin epäonnistuneiden kokeiden sarjan ja niitä seuranneiden virheellisten johtopäätösten jälkeen suunnittelijat luopuivat pitkään tällaisen laitteen käytöstä raikkaan lisäilman pakotettuun syöttämiseen luottaen yksinomaan luonnolliseen ilmakehän paineeseen. Ainoa oikeaoppinen ja todistettu tapa saada lisää tehoa tuolloin oli lisätä siirtymä- ja nopeustasoa, koska jälkimmäinen on teknisesti mahdollista. Harhaluulojen sumu viipyi kaksi vuosikymmentä, kunnes tekniikka saavutti vaaditun tason, ja Saksan Augsburgin kaupungin moottoriyhtiö MAN otti tämän ajatuksen jälleen asialistalle. Yrityksen intensiivisen työn seurauksena viime vuosisadan 20-luvun alussa ilmestyivät ensimmäiset massatuotetut dieselyksiköt, joissa oli pakkotankkaus mekaanisella kompressorilla. Vuonna 1924 oli jo kompressoridieselmoottoreilla varustettuja aluksia, joista löytyy kiinnostava teknologinen ratkaisu, jossa kompressoreita ei käytetä suoraan kampiakselilta, vaan erityisesti sovitetuista sähkömoottoreista (huomasit analogian Audin nykyisen V8-dieselin kanssa) , minkä seurauksena niiden teho kasvaa normaalista 900:sta 1200 hv:iin. Tietenkin kaikissa näissä tapauksissa puhumme mekaanisesti ohjatuista yksiköistä - vaikka vuosisadan alussa idea kaasukompressorista patentoitiin, siihen mennessä, kun se toteutetaan sarjamalleissa, se on pitkä aika. . Kompressoritekniikan äärimmäisen hidas kehitys johtuu kahdesta pääasiallisesta syystä - huonosta tietoisuudesta bensiinien käyttäytymisestä ja niiden luontaisesta taipumuksesta nakuttaa ja epävarmuudesta erityyppisten kompressoriyksiköiden tehokkuudesta.

Bensiinimoottoreiden täyttäminen alkoi vuonna 1901, jolloin Sir Dugald Clerk (joka oli muuten yksi kaksitahtimoottoreiden edelläkävijöistä) päätti käyttää pumppua pakottaakseen lisää raitista ilmaa palotiloihin. moottori, jolla on valtava iskutilavuus. Virkailija ottaa lämpömoottoriongelmat vakavasti ja tieteellisesti ja pyrkii tällä laitteella tarkoituksella lisäämään moottorin termodynaamista hyötysuhdetta. Loppujen lopuksi hän, kuten Diesel ennen häntä, onnistui vain lisäämään voimaansa.

Nykyään yleisimmin käytetyt juurikompressorit perustuvat Frankin ja Philander Rootsin Indianasta 1907-luvulla patentoimaan pumppauslaitteeseen. Roots-yksikön toimintaperiaate on lainattu Johannes Keplerin 100-luvulla keksimästä vaihdepumpusta, ja Gottlieb Daimlerin ja hänen pääinsinöörinsä Wilhelm Maybachin ensimmäiset kokeet perustuivat Roots-kompressoreihin. Vaikuttavin mekaanisen positiivisen täytön tulos on kuitenkin amerikkalainen Lee Chadwick, joka vuonna 80 asensi valtavaan kuusisylinteriseen moottoriinsa kompressorin, jonka työskentelynopeus oli yhdeksän kertaa kampiakselin nopeus. Siten Chadwick saavutti valtavan voiman kasvun, ja hänen autostaan ​​tuli ensimmäisenä maailmassa virallisesti rekisteröity XNUMX-mailin nopeus tunnissa. Tietenkin tämän tekniikan alkuaikoina monet suunnittelijat kokeilivat erilaisia ​​muita kompressorilaitteita, kuten keskipakoa ja siipiä. Patenttihakemuksista löytyy edeltäjänsä kiertomännäkompressori, jota useat yritykset käyttivät laajasti viime vuosisadan XNUMX-luvuilla, samoin kuin Arnold Theodor Zollerin siipikompressori.

Tämän seurauksena pakotettu täyttö oikeuttaa odotetun litran tilavuuden kasvun ja osoittautuu ihanteelliseksi työkaluksi jo suunniteltujen yksiköiden dynaamisten parametrien parantamiseksi.

Mutta autot eivät olleet sen ainoita kannattajia - jo vuonna 1913 oli jo olemassa kompressorilla varustettuja veturin moottoreita, ja ensimmäisen maailmansodan aikana pakkolatauksesta tuli ihanteellinen tapa kompensoida korkean lentokoneen ilmaa.

(seurata)

Teksti: Georgy Kolev