Testovacia jazda Magic Fires: História techniky kompresorov II

Druhý diel série: Éra kompresorov – minulosť a súčasnosť

"Karl nenápadne zabrzdil a Buick nás pomaly predbehol." Okolo nás sa plazili široké lesklé krídla. Tlmič výfuku nám hlasno chrlil do tváre modrý dym. Buick postupne získaval asi dvadsať metrov olova a potom, ako sme očakávali, sa v okne objavila tvár majiteľa a víťazoslávne sa uškrnula.

Myslel si, že vyhral ... Dával nám signály obzvlášť pokojne a sebavedome vo svoje víťazstvo. V tom okamihu Karl vyskočil. Kompresor explodoval. A zrazu mávanie rukou z okna zmizlo, keď Karl prijal pozvanie a priblížil sa. Nekontrolovateľne sa priblížil.

1938 Erich Maria Remarque. "Traja súdruhovia". Láska odsúdená na zánik, zničená duša a hodnota niekoľkých desiatok maličkostí, ktoré nám pripomínajú, že jednoduché veci si vážime až vtedy, keď sa hladko a nenávratne rozplynú. Román o privilégiu žiť tu a teraz, veslovať hrsťami radosti života, majstrovské dielo o nesmiernych ľudských hodnotách a... Carl je auto so skromným egom, no s bezhraničnou dušou.

Traja súdruhovia vyšli v prelome ľudských dejín v roku 1938. Len niekoľko mesiacov po zverejnení, 1. septembra 1939, v deň, keď automobily Grand Prix súťažili v krutých pretekoch o Veľkú cenu Juhoslávie, prekročili nemecké tanky hranice do Poľska a priviedli ľudstvo k najväčšiemu pádu. Týmto dňom sa končí éra automobilového priemyslu. Éra kompresorov sa končí.

Starostlivo napísané nemecké slovo „Kompressor“ bolo donedávna viditeľné na mnohých modeloch Mercedes. Samozrejme, bolo by oveľa pohodlnejšie použiť jednoduchú skratku ako CDI alebo CGI, ale dôkladné prepisovanie celého slova v tomto prípade nie je náhodné. Bez nej by bola veľká časť marketingového vplyvu stratená, keby bolo výzvou pripomenúť si tieto slávne časy v živote výrobcu luxusných automobilov, keď všetko vychádzalo z hesla Kompressor alebo od Nichts („kompresor alebo nič“).

Skratka TSI na plastovej kapote VW Golf GT v roku 2005 bola oveľa zdržanlivejšia a nemala stavať mosty k nejakému očarujúcemu dedičstvu. Prílišná skromnosť rozhodne nepatrí ku kvalitám VW a wolfsburský výrobca by si nenechal ujsť príležitosť pripomenúť niektoré jeho úspechy, no v tomto prípade muselo označenie TSI predviesť technickú avantgardu, nie tradíciu. Technologický vzorec použitý inžiniermi VW bol taký triviálny ako nápad, taký zložitý ako implementácia - malý motor (v tomto prípade len 1,4 litra) poskytuje vynikajúci dynamický výkon a pôsobivý výkon 170 koní. vďaka tandemu výkonného turbodúchadla a malého, ale účinného mechanického agregátu, ktorý vypĺňa „dieru“ spustošenú veľkým výkonom turbodúchadla a pôsobí ako akási droga proti prvotnej poruche motora. A práve keď sme si mysleli, že nápad bol úspešný, vstúpil na scénu nový rad dvojlitrových motorov. Volvo, z ktorých najvýkonnejší má rovnaký systém tankovania s mechanickými a turbodúchadlami. To všetko nás núti vrátiť sa do histórie a pripomenúť si vzdialené prototypy moderných inžinierskych majstrovských diel. Áno, majstrovské diela, pretože vývoj Volva opäť zaradil na program mimoriadne zaujímavé technické riešenie, ktoré sa pred dvoma desaťročiami úspešne uplatnilo v superdrahom pretekárskom aute. Oštep Delta S4.

Ako už bolo spomenuté, na koncepčnej myšlienke motorov VW a Volvo nie je nič zložité ani čudné. Dlho sme prežívali neuralgickú tému vysokých cien pohonných hmôt a zložitého súboru výziev, ktorým čelia moderní automobiloví dizajnéri v ich úsilí o vytvorenie dynamických a palivovo úsporných pohonných jednotiek.

Vír technologického vzrušenia nemohol obísť kompresory v ich dvoch variantoch. Navyše dnes sú turbodúchadlá jedným z hlavných hráčov v pretekoch o maximálnu účinnosť, ktoré dodávajú nové palivo do ohňa starého príbehu z roku 1885 ...

Dieselové a kompresorové stroje Rudolf

Je tu niečo zo sentimentálnej príchute románu z konca 1896. storočia o prvých automobiloch so spaľovacím motorom. Ich tvorcami však neboli len ambiciózni a nevedomí „alchymisti“ a blázniví experimentátori, ale spravidla vysoko vzdelaní ľudia, ktorých vynálezy sú založené na serióznom vedeckom základe. Je to táto solídna vedomostná základňa, ktorá prebúdza v mysli Gottlieba Daimlera myšlienku vybaviť jeho benzínové a petrolejové motory externým kompresorovým strojom. Žiaľ, jeho prvé pokusy v tomto smere boli neúspešné a nakoniec od ďalšieho vývoja upustil. V tom čase boli šance na predbežné stlačenie čerstvého vzduchu vstupujúceho do tlakových fliaš mimoriadne malé – stačí povedať, že Daimler sa opäť aktívnemu výskumu v tejto oblasti venoval až po skončení prvej svetovej vojny. Cesta Rudolfa Diesela je podobná. V rovnakom čase, keď sa pokúšal prevádzkovať svoje patenty vo veľkej ropnej spoločnosti a nakoniec ich predal draho a príliš draho švédskym bratom Nobelovým pracujúcim na ruských ropných poliach na Kaukaze, nakreslil diagramy a prišiel na to, ako ďalej zlepšiť účinnosť, v princípe ide o pomerne účinný tepelný motor. Dnes málo známy fakt je, že Diesel nainštaloval na svoju druhú laboratórnu vzorku, pracujúcu vo vývojovej základni MAN v Augsburgu, predkompresnú jednotku a v decembri XNUMX sa objavila celá séria dieselových motorov vybavených kompresormi.

Oveľa neskôr bude úlohu hlavného pomocníka naftového motora hrať výfukové turbodúchadlo, vďaka ktorému vynález Rudolfa Diesela stúpne do súčasnej úrovne. Prvé experimentálne dieselové motory Rudolf s mechanickým kompresorom zaznamenali očakávané výrazné zvýšenie výkonu, ale z hľadiska efektívnosti to nebolo také ružové. Nafta, pre ktorú má prvoradý význam hospodárnosť motora, hodnotí výsledky vlastných experimentov negatívne. Pre vynikajúceho inžiniera sa stávajú absolútnou a nerozpustnou záhadou, a to aj napriek jeho známym termodynamickým zákonom. Po dokončení svojich experimentov v tejto oblasti si do svojho zošita zapísal toto: „Experiment uskutočnený 28. januára 1897 a porovnanie s predchádzajúcimi experimentmi 12. januára nastolil otázku účinku predlisovania. Je zrejmé, že je to mimoriadne škodlivé, takže od tejto chvíle musíme od tejto myšlienky upustiť a zamerať sa na konvenčný štvorvalcový motor s priamym prívodom čerstvého vzduchu z atmosféry v súčasnej podobe. ““ Vďakabohu, geniálny Diesel sa tu hlboko mýli! Neskôr sa ukázalo, že nesprávna nebola myšlienka núteného plnenia, ale spôsob jej implementácie ....

Naftové motory s kompresorom na lodiach

Po sérii neúspešných experimentov Rudolfa Diesela a chybných záveroch, ktoré po nich nasledovali, konštruktéri na dlhý čas upustili od používania takéhoto zariadenia na nútený prísun ďalšieho čerstvého vzduchu, spoliehajúc sa výlučne na prirodzený atmosférický tlak. Jediným ortodoxným a osvedčeným spôsobom, ako v tom čase dosiahnuť väčší výkon, bolo zvýšenie zdvihového objemu a úrovne rýchlosti, keďže tá druhá je technologicky realizovateľná. Hmla bludov sa ťahala dve desaťročia, kým technika nedosiahla požadovanú úroveň a motorárska spoločnosť MAN z nemeckého mesta Augsburg túto myšlienku opäť zaradila do programu. V dôsledku intenzívnej práce spoločnosti začiatkom 20. rokov minulého storočia sa objavili prvé sériovo vyrábané dieselové agregáty s núteným tankovaním pomocou mechanického kompresora. V roku 1924 už existovali lode s kompresorovými dieselovými motormi, medzi ktorými možno nájsť zaujímavé technologické riešenie, v ktorom kompresory nie sú poháňané priamo z kľukového hriadeľa, ale zo špeciálne upravených elektromotorov (na Audi ste si všimli analógiu s dnešným V8 dieselom) , v dôsledku čoho sa ich výkon zvyšuje zo štandardných 900 na 1200 koní. Samozrejme, vo všetkých týchto prípadoch hovoríme o mechanicky poháňaných jednotkách - hoci na začiatku storočia bola myšlienka plynového kompresora patentovaná, v čase, keď sa implementuje do sériových modelov, bude dlho. . Extrémne pomalý vývoj kompresorovej technológie je spôsobený dvoma hlavnými dôvodmi - slabou informovanosťou o správaní benzínov s ich prirodzenou tendenciou klepať a neistotou o účinnosti rôznych typov kompresorových jednotiek.

Plnenie benzínových motorov sa začalo v roku 1901, keď sa sir Dugald Clerk (ktorý bol mimochodom jedným z priekopníkov dvojtaktného motora) rozhodol použiť čerpadlo na prívod čerstvého vzduchu do spaľovacích komôr. motor s obrovským zdvihovým objemom. Úradník berie problémy tepelných motorov vážne a vedecky a týmto prístrojom sa snaží zámerne zlepšiť termodynamickú účinnosť motora. Nakoniec sa mu však rovnako ako Dieselovi pred ním podarilo iba zvýšiť výkon.

Najčastejšie používané kompresory Roots dnes sú založené na čerpacom zariadení patentovanom spoločnosťou Frank and Philander Roots z Indiany v sedemdesiatych rokoch 1907. storočia. Princíp činnosti jednotky Roots si vypožičal zubové čerpadlo, ktoré v 100. storočí vynašiel Johannes Kepler. Prvé experimenty Gottlieba Daimlera a jeho hlavného inžiniera Wilhelma Maybacha boli založené na kompresoroch Roots. Najpôsobivejší výsledok mechanického pozitívneho plnenia však pochádza od Američana Lee Chadwicka, ktorý v roku 80 nainštaloval kompresor na obrovský šesťvalcový motor svojho automobilu, ktorého pracovná rýchlosť je deväťkrát vyššia ako rýchlosť kľukového hriadeľa. Chadwick tak dosiahol obludný nárast výkonu a jeho auto ako prvé na svete dosiahlo oficiálne registrovanú rýchlosť XNUMX míľ za hodinu. V počiatkoch tejto technológie samozrejme mnoho dizajnérov experimentovalo s rôznymi inými typmi kompresorových zariadení, ako sú napríklad odstredivé a lopatkové. Medzi patentovými prihláškami možno nájsť predchodcu kompresora s rotačnými piestami, ktorý v XNUMX rokoch minulého storočia široko používa niekoľko spoločností, a tiež lamelového kompresora Arnolda Theodora Zollera.

Vďaka tomu nútené plnenie ospravedlňuje očakávané zvýšenie objemu litra a ukazuje sa ako ideálny nástroj na zlepšenie dynamických parametrov už navrhnutých jednotiek.

No autá neboli jedinými jeho zástancami – už v roku 1913 existovali rušňové motory s kompresorom a počas prvej svetovej vojny sa nútené nabíjanie stalo ideálnym prostriedkom na kompenzáciu riedkeho vzduchu vo výškových lietadlách.

(nasledovať)

Text: Georgy Kolev