Test Drive Magic Fires: The History of Compressor Engineering II

Anden del af serien: Kompressorernes æra - fortid og nutid

”Karl bremsede umærkeligt, og Buick overhalede os langsomt. Brede skinnende vinger kravlede forbi os. Lydpotten udspydte blå røg højt i vores ansigter. Efterhånden fik Buick cirka tyve meter bly, og da, som vi forventede, dukkede ejerens ansigt op i vinduet og grinede triumferende.

Han troede, at han vandt ... Han gav os signaler især roligt, med tillid til sin sejr. I det øjeblik sprang Karl op. Kompressoren eksploderede. Og pludselig forsvandt hånden, der vinkede fra vinduet, da Karl accepterede invitationen og kom op. Han nærmede sig ukontrollabelt.

1938 Erich Maria Remarque. "Tre Kammerater". En dødsdømt kærlighed, en ødelagt sjæl og værdien af ​​et par dusin små ting, der minder os om, at vi kun værdsætter simple ting, når de forsvinder jævnt og uigenkaldeligt. En roman om privilegiet at leve her og nu, ro håndfulde af livets glæder, et mesterværk om enorme menneskelige værdier​​og ... Carl er en bil med et beskedent ego, men med en grænseløs sjæl.

Tre kammerater blev offentliggjort på et vendepunkt i menneskets historie i 1938. Bare måneder efter offentliggørelsen, den 1. september 1939, dagen Grand Prix-bilerne konkurrerede i et hårdt løb om den jugoslaviske Grand Prix, krydsede tyske kampvogne grænsen til Polen og førte menneskeheden til sit største undergang. Denne dag markerer afslutningen på en æra i bilindustrien. Eraen med kompressorer nærmer sig slutningen.

Indtil for nylig var det omhyggeligt stavede tyske ord "Kompressor" synligt på ganske få Mercedes -modeller. Selvfølgelig ville det være meget mere bekvemt at bruge en simpel forkortelse som CDI eller CGI, men den omhyggelige stavning af hele ordet i dette tilfælde er ikke tilfældig. Uden den ville meget af marketingeffekten være gået tabt, hvis udfordringen var at huske de herlige tider i en luksusbilfabrikants liv, hvor alt var baseret på mottoet Kompressor oder Nichts ("kompressor eller ingenting").

Akronymet TSI på plastikhætten på VW Golf GT i 2005 var meget mere behersket og ikke beregnet til at bygge broer til en glamourøs arv. Overdreven beskedenhed er bestemt ikke en af ​​VW's kvaliteter, og Wolfsburg-producenten ville ikke gå glip af muligheden for at genkalde nogle af sine succeser, men i dette tilfælde skulle TSI-mærket fremvise den tekniske avantgarde, ikke traditionen. Den teknologiske formel brugt af VW-ingeniører var lige så triviel som en idé, lige så kompleks som implementering - en lille motor (i dette tilfælde kun 1,4 liter) giver fremragende dynamisk ydeevne og en imponerende effekt på 170 hk. takket være tandem af en kraftig turbolader og en lille, men effektiv mekanisk enhed, der fylder "hullet", der er hærget af turboladerens store kraft og fungerer som en slags dope mod det indledende motorfejl. Og lige da vi troede, at ideen var en succes, kom en ny serie af to-liters motorer på banen. Volvo, hvoraf den kraftigste har samme tankningssystem med mekaniske og turboladere. Alt dette får os til at vende tilbage til historien og huske de fjerne prototyper af moderne ingeniørmesterværker. Ja, mesterværker, for udviklingen af ​​Volvo har igen sat en yderst interessant teknisk løsning på dagsordenen, som med succes blev brugt i en superdyr racerbil for to årtier siden. Spear Delta S4.

Som allerede nævnt er der intet kompliceret eller underligt ved den konceptuelle idé med VW- og Volvo-motorer. Vi har længe levet gennem det neuralgiske tema om høje brændstofpriser og det komplekse sæt udfordringer, som moderne bildesignere står over for i deres søgen efter at skabe både dynamiske og brændstofeffektive drivlinjer.

Virvelvinden af ​​teknologisk spænding kunne ikke omgå kompressorer i deres to varianter. Desuden er turboladere i dag blandt de vigtigste aktører i løbet af maksimal effektivitet og tilføjer nyt brændstof til ilden til en gammel historie, der går tilbage til 1885 ...

Rudolph Diesel og kompressormaskiner

Der er noget af den sentimentale smag af en roman fra det sene 1896. århundrede om de første biler med forbrændingsmotor. Deres skabere var dog ikke bare ambitiøse og uvidende "alkymister" og skøre eksperimenter, men som regel højtuddannede mennesker, hvis opfindelser er baseret på et seriøst videnskabeligt grundlag. Det er denne solide vidensbase, der vækker i Gottlieb Daimlers sind tanken om at udstyre sine benzin- og petroleumsmotorer med en ekstern kompressormaskine. Desværre var hans første forsøg i denne retning mislykkede, og til sidst opgav han yderligere udvikling. Tilsyneladende på det tidspunkt var chancerne for at forkomprimere den friske luft, der kom ind i cylindrene, ekstremt små - det er tilstrækkeligt at sige, at Daimler igen engagerede sig i aktiv forskning på dette område først efter afslutningen af ​​Første Verdenskrig. Rudolf Diesels vej er den samme. Samtidig med at han forsøgte at køre sine patenter i et større olieselskab og endte med at sælge dem dyrt og for dyrt til de svenske Nobel-brødre, der arbejdede i de russiske oliefelter i Kaukasus, tegnede han diagrammer og fandt ud af, hvordan han kunne komme videre. forbedre effektiviteten, det er i princippet en ret effektiv varmemotor. En kendsgerning, der ikke er kendt i dag, er, at Diesel installerede en forkompressionsenhed på sin anden laboratorieprøve, der arbejdede på MAN-udviklingsbasen i Augsburg, og i december XNUMX dukkede en hel serie af dieselmotorer udstyret med kompressorer op.

Langt senere vil rollen som dieselmotorens hovedassistent blive spillet af udstødningsturboladeren, takket være hvilken opfindelsen af ​​Rudolf Diesel vil stige til sin nuværende rang. De første eksperimentelle Rudolf Dieselmotorer med en mekanisk kompressor bemærkede den forventede betydelige forøgelse af kraften, men fra et effektivitetssynspunkt var tingene ikke så rosenrøde. Diesel, hvor motorens økonomi er af største betydning, vurderer resultaterne af sine egne eksperimenter som negative. For en strålende ingeniør bliver de en absolut og uopløselig gåde på trods af hans velkendte termodynamiske love. Efter at have afsluttet sine eksperimenter på dette område skrev han følgende i sin notesbog: ”Eksperimentet udført den 28. januar 1897 og dets sammenligning med tidligere eksperimenter den 12. januar rejste spørgsmålet om effekten af ​​forkomprimering. Dette er åbenlyst ekstremt skadeligt, så fra nu af må vi opgive denne idé og fokusere på en konventionel firecylindret motor med direkte indtag af frisk luft fra atmosfæren i sin nuværende form. " Gudskelov, geni Diesel tager dybt fejl her! Senere blev det klart, at det ikke var tanken om tvungen udfyldning, der var forkert, men vejen for dens implementering….

Kompressordieselmotorer på skibe

Efter en række mislykkede eksperimenter af Rudolf Diesel og de fejlagtige konklusioner, der fulgte dem, opgav designerne i lang tid brugen af ​​en sådan enhed til tvungen tilførsel af ekstra frisk luft, udelukkende baseret på naturligt atmosfærisk tryk. Den eneste ortodokse og gennemprøvede måde at opnå mere kraft på dengang var at øge forskydningen og hastighedsniveauet, da sidstnævnte er teknologisk muligt. Tågen af ​​vrangforestillinger varede i to årtier, indtil teknologien nåede det krævede niveau, og motorfirmaet MAN fra den tyske by Augsburg igen satte denne idé på dagsordenen. Som et resultat af virksomhedens intensive arbejde i begyndelsen af ​​20'erne af forrige århundrede dukkede de første masseproducerede dieselenheder op med tvungen tankning ved hjælp af en mekanisk kompressor. I 1924 var der allerede skibe med kompressordieselmotorer, blandt hvilke man kan finde en interessant teknologisk løsning, hvor kompressorerne ikke drives direkte fra krumtapakslen, men fra specialtilpassede elmotorer (du lagde mærke til analogien med nutidens V8 diesel på Audi) , som et resultat, hvilket øger deres effekt fra standard 900 til 1200 hk. Selvfølgelig taler vi i alle disse tilfælde om mekanisk drevne enheder - selv om tanken om gaskompressoren i begyndelsen af ​​århundredet blev patenteret, vil den, når den er implementeret i seriemodeller, være en lang tid. . Den ekstremt langsomme udvikling af kompressorteknologi skyldes to hovedårsager - dårlig bevidsthed om benziners adfærd med deres iboende tendens til at banke og usikkerhed om effektiviteten af ​​forskellige typer kompressorenheder.

Påfyldning af benzinmotorer begyndte i 1901, da Sir Dugald Clerk (som forresten var en af ​​pionererne i totaktsmotoren) besluttede at bruge en pumpe til at tvinge ekstra frisk luft ind i forbrændingskamrene. motor med en enorm forskydning. Kontoristen tager problemerne med varmemotorer alvorligt og videnskabeligt og forsøger med denne enhed bevidst at forbedre motorens termodynamiske effektivitet. I sidste ende formåede han imidlertid, ligesom Diesel før ham, kun at øge sin magt.

De mest almindeligt anvendte rodkompressorer i dag er baseret på en pumpeenhed patenteret af Frank og Philander Roots fra Indiana i 1907'erne. Princippet om driften af ​​Roots-enheden blev lånt fra gearpumpen, der blev opfundet i det 100. århundrede af Johannes Kepler, og de første eksperimenter med Gottlieb Daimler og hans chefingeniør Wilhelm Maybach var baseret på Roots-kompressorer. Det mest imponerende resultat af mekanisk positiv påfyldning kommer imidlertid fra amerikaneren Lee Chadwick, som i 80 installerede en kompressor på sin enorme sekscylindrede motor med en arbejdshastighed ni gange krumtapakslens hastighed. Således opnåede Chadwick en uhyrlig forøgelse af kraften, og hans bil blev den første i verden til at nå den officielt registrerede hastighed på XNUMX miles i timen. Selvfølgelig i de tidlige dage af denne teknologi eksperimenterede mange designere med forskellige andre typer kompressorenheder såsom centrifugal og vinge. Blandt patentansøgningerne kan findes forgængeren til den roterende stempelkompressor, der i vid udstrækning er brugt i XNUMX-erne fra det sidste århundrede af flere virksomheder såvel som vinge-kompressoren af ​​Arnold Theodor Zoller.

Som et resultat retfærdiggør tvungen påfyldning den forventede stigning i liter kapacitet og viser sig at være et ideelt værktøj til forbedring af de dynamiske parametre for allerede designet enheder.

Men biler var ikke de eneste tilhængere af det – allerede i 1913 eksisterede der allerede lokomotivmotorer med kompressor, og under Første Verdenskrig blev tvangsopladning et ideelt middel til at kompensere for fortærnet luft i højhøjdefly.

(at følge)

Tekst: Georgy Kolev