Test Drive Magic Fires: The History of Compressor Engineering II

Den andre delen av serien: Kompressorenes æra – fortid og nåtid

“Karl bremset umerkelig, og Buick gikk forbi oss sakte. Brede blanke vinger kryp forbi oss. Lyddemperen kastet blå røyk høyt i ansiktene våre. Etter hvert fikk Buick rundt tjue meter bly, og da, som vi forventet, dukket eierens ansikt opp i vinduet, glisende triumferende.

Han trodde han vant ... Han ga oss signaler spesielt rolig, trygg på sin seier. I det øyeblikket hoppet Karl opp. Kompressoren eksploderte. Og plutselig forsvant hånden som vinket fra vinduet da Karl godtok invitasjonen og nærmet seg. Han nærmet seg ukontrollert.

1938 Erich Maria Remarque. "Tre kamerater". En dødsdømt kjærlighet, en ødelagt sjel og verdien av noen få dusin småting som minner oss om at vi bare setter pris på enkle ting når de forsvinner jevnt og ugjenkallelig. En roman om privilegiet å leve her og nå, roende håndfuller av livets gleder, et mesterverk om enorme menneskelige verdier​og ... Carl er en bil med et beskjedent ego, men med en grenseløs sjel.

Tre kamerater ble utgitt ved et vendepunkt i menneskets historie i 1938. Bare måneder etter publisering, 1. september 1939, dagen da Grand Prix-biler konkurrerte i et hardt løp om den jugoslaviske Grand Prix, krysset tyske stridsvogner grensen til Polen og førte menneskeheten til sitt største fall. Denne dagen markerer slutten på en æra i bilindustrien. Era med kompressorer nærmer seg slutten.

Inntil nylig var det nøye stavede tyske ordet "Kompressor" synlig på ganske mange Mercedes -modeller. Selvfølgelig ville det være mye mer praktisk å bruke en enkel forkortelse som CDI eller CGI, men den nøye stavemåten for hele ordet i dette tilfellet er ikke tilfeldig. Uten den ville mye av markedsføringseffekten ha gått tapt hvis utfordringen dukket opp for å huske de strålende tider i en luksusbilprodusent, da alt var basert på mottoet Kompressor oder Nichts (kompressor eller ingenting).

Akronymet TSI på plastdekselet til VW Golf GT i 2005 var mye mer behersket og ikke ment å bygge broer til en eller annen glamorøs arv. Overdreven beskjedenhet er definitivt ikke en av egenskapene til VW, og Wolfsburg-produsenten ville ikke gå glipp av muligheten til å minne om noen av suksessene, men i dette tilfellet måtte TSI-merket vise frem den tekniske avantgarden, ikke tradisjonen. Den teknologiske formelen brukt av VW-ingeniører var like triviell som en idé, like kompleks som implementering - en liten motor (i dette tilfellet kun 1,4 liter) gir utmerket dynamisk ytelse og en imponerende effekt på 170 hk. takket være tandem av en kraftig turbolader og en liten, men effektiv mekanisk enhet som fyller "hullet" herjet av turboladerens store kraft og fungerer som en slags dop mot den første motorhavariet. Og akkurat da vi trodde ideen var en suksess, entret en ny serie med to-liters motorer. Volvo, den kraftigste av dem har samme tanksystem med mekaniske og turboladere. Alt dette ber oss om å gå tilbake til historien og huske de fjerne prototypene til moderne ingeniørmesterverk. Ja, mesterverk, for utviklingen av Volvo har igjen satt på dagsorden en ekstremt interessant teknisk løsning som ble brukt med hell i en superdyr racerbil for to tiår siden. Spear Delta S4.

Som allerede nevnt er det ingenting komplisert eller rart ved den konseptuelle ideen til VW- og Volvo-motorer. Vi har lenge levd gjennom det nevralgiske temaet høye drivstoffpriser og det komplekse settet med utfordringer som moderne bildesignere står overfor i deres søken etter å skape både dynamiske og drivstoffeffektive drivlinjer.

Virvelvinden av teknologisk spenning kunne ikke omgå kompressorer i sine to varianter. Dessuten er turboladere i dag blant de viktigste aktørene i løpet av maksimal effektivitet, og tilfører nytt drivstoff til ilden til en gammel historie som dateres tilbake til 1885 ...

Rudolph Diesel og kompressormaskiner

Det er noe av den sentimentale smaken av en roman fra slutten av 1896-tallet om de første forbrenningsmotorbilene. Skaperne deres var imidlertid ikke bare ambisiøse og uvitende "alkymister" og gale eksperimenter, men vanligvis høyt utdannede mennesker hvis oppfinnelser er basert på et seriøst vitenskapelig grunnlag. Det er denne solide kunnskapsbasen som vekker i tankene til Gottlieb Daimler ideen om å utstyre bensin- og parafinmotorene hans med en ekstern kompressormaskin. Dessverre mislyktes hans første forsøk i denne retningen, og til slutt forlot han videre utvikling. Tilsynelatende på den tiden var sjansene for å forhåndskomprimere den friske luften som kom inn i sylindrene ekstremt små - det er nok å si at Daimler igjen engasjerte seg i aktiv forskning på dette området først etter slutten av første verdenskrig. Rudolf Diesels vei er lik. Samtidig som han prøvde å drive patentene sine i et stort oljeselskap og endte opp med å selge dem dyrt og for dyrt til de svenske Nobel-brødrene som jobbet i de russiske oljefeltene i Kaukasus, tegnet han diagrammer og fant ut hvordan han kunne gå videre. forbedre effektiviteten, det er en ganske effektiv varmemotor i prinsippet. Et faktum lite kjent i dag er at Diesel installerte en forkompresjonsenhet på sin andre laboratorieprøve, som jobbet ved MAN-utviklingsbasen i Augsburg, og i desember XNUMX dukket det opp en hel serie dieselmotorer utstyrt med kompressorer.

Mye senere vil rollen som dieselmotorens hovedassistent spilles av turboladeren, takket være at oppfinnelsen til Rudolf Diesel vil stige til sin nåværende rang. De første eksperimentelle Rudolf Diesel-motorene med en mekanisk kompressor bemerket den forventede betydelige økningen i kraft, men fra et effektivitetssynspunkt var ting ikke så rosenrødt. Diesel, som motorens økonomi er av største betydning for, vurderer resultatene av egne eksperimenter som negative. For en strålende ingeniør blir de en absolutt og uoppløselig gåte, i strid med hans velkjente termodynamiske lover. Etter å ha fullført eksperimentene sine på dette området, skrev han følgende i notatboken: “Et eksperiment utført 28. januar 1897, og sammenligning med tidligere eksperimenter 12. januar, reiste spørsmålet om effekten av forhåndskompresjon. Dette er åpenbart ekstremt skadelig, så fra nå av må vi forlate denne ideen og fokusere på en konvensjonell firesylindret motor med direkte inntak av frisk luft fra atmosfæren i sin nåværende form. " Takk Gud, geni Diesel tar feil feil her! Senere ble det klart at det ikke var tanken på tvungen fylling som var feil, men måten å implementere den på ...

Kompressordieselmotorer på skip

Etter en serie mislykkede eksperimenter av Rudolf Diesel og de feilaktige konklusjonene som fulgte dem, forlot designerne i lang tid bruken av en slik enhet for tvungen tilførsel av ekstra frisk luft, utelukkende avhengig av naturlig atmosfærisk trykk. Den eneste ortodokse og velprøvde måten å oppnå mer kraft på den tiden var å øke forskyvningen og hastighetsnivået, siden sistnevnte er teknologisk mulig. Tåken av vrangforestillinger varte i to tiår, helt til teknologien nådde det nødvendige nivået, og MAN-motorfirmaet fra den tyske byen Augsburg igjen satte denne ideen på dagsorden. Som et resultat av selskapets intensive arbeid på begynnelsen av 20-tallet av forrige århundre, dukket de første masseproduserte dieselenhetene opp med tvangsfylling ved hjelp av en mekanisk kompressor. I 1924 fantes det allerede skip med kompressordieselmotorer, blant dem kan man finne en interessant teknologisk løsning der kompressorene ikke drives direkte fra veivakselen, men fra spesialtilpassede elektriske motorer (du la merke til analogien med dagens V8-diesel på Audi) , som et resultat som øker deres kraft fra standard 900 til 1200 hk. Selvfølgelig, i alle disse tilfellene snakker vi om mekanisk drevne enheter - selv om ideen om gasskompressoren ble patentert på begynnelsen av århundret, vil den være en lang tid. . Den ekstremt langsomme utviklingen av kompressorteknologi skyldes to hovedårsaker - dårlig bevissthet om oppførselen til bensiner med deres iboende tendens til å banke og usikkerhet om effektiviteten til ulike typer kompressorenheter.

Fyllingen av bensinmotorer begynte i 1901, da Sir Dugald Clerk (som for øvrig var en av pionerene i totaktsmotorer) bestemte seg for å bruke en pumpe for å tvinge ekstra frisk luft inn i forbrenningskamrene. motor med enormt slagvolum. Kontorist tar problemene med varmemotorer på alvor og vitenskapelig, og prøver med denne enheten å bevisst forbedre motorens termodynamiske effektivitet. Men til slutt klarte han, som Diesel før ham, bare å øke kraften.

De mest brukte Roots-kompressorene i dag er basert på en pumpeenhet patentert av Frank og Philander Roots fra Indiana på 1907-tallet. Prinsippet om drift av Roots-enheten er lånt fra girpumpen oppfunnet på 100-tallet av Johannes Kepler, og de første eksperimentene til Gottlieb Daimler og hans sjefingeniør Wilhelm Maybach var basert på Roots-kompressorer. Det mest imponerende resultatet av mekanisk tvungen fylling kommer imidlertid fra amerikaneren Lee Chadwick, som i 80 installerte en kompressor på sin enorme seks-sylindrede motor med en arbeidshastighet ni ganger veivakselen. Dermed oppnådde Chadwick en enorm økning i kraft, og bilen hans ble den første i verden som nådde den offisielt registrerte hastigheten på XNUMX miles per time. Selvfølgelig, i begynnelsen av denne teknologien, eksperimenterte mange designere med forskjellige andre typer kompressorenheter som sentrifugal og ving. Blant patentsøknadene kan man finne forgjengeren til den roterende stempelkompressoren, mye brukt i XNUMX-årene fra forrige århundre av flere selskaper, samt vingekompressor av Arnold Theodor Zoller.

Som et resultat begrunner tvungen fylling den forventede økningen i liter kapasitet og viser seg å være et ideelt verktøy for å forbedre de dynamiske parametrene til allerede utformede enheter.

Men biler var ikke de eneste tilhengerne av det – allerede i 1913 eksisterte lokomotivmotorer med kompressor, og under første verdenskrig ble tvangslading et ideelt middel for å kompensere for fortært luft i fly i stor høyde.

(å følge)

Tekst: Georgy Kolev