Тест драйв Magic Fires: Історія компресорної техніки II

Друга частина серії: Ера компресорів – минуле та сучасне

«Карл непомітно пригальмував, і« бюїк »повільно нас обігнав. Широкі блискучі крила поповзли мимо нас. Глушник голосно вивергав синій дим нам в обличчя. Поступово «бюїк» набрав близько двадцяти метрів свинцю, і тут, як ми і очікували, в вікні з'явилося обличчя господаря, переможно посміхалися.

Він думав, що виграв ... Він подавав нам сигнали особливо спокійно, впевнений у своїй перемозі. У цей момент Карл підскочив. Компресор вибухнув. І раптом рука, махнувши з вікна, зникла, коли Карл прийняв запрошення і підійшов. Він наближався нестримно.

1938 р. Еріх Марія Ремарк. "Три товарища". Приречене кохання, спустошена душа і цінність кількох десятків дрібниць, що нагадують нам, що ми цінуємо прості речі тільки тоді, коли вони йдуть плавно і необоротно. Роман про привілей жити тут і зараз, веслувати жменями радостей життя, шедевр про безмірні людські цінності і… Карл – автомобіль зі скромним его, але з безмежною душею.

Роман «Три товариші» був опублікований в поворотний момент історії людства в 1938 році. Всього через кілька місяців після публікації 1 вересня 1939 року, в день, коли автомобілі Гран-прі змагалися в лютій гонці за Гран-прі Югославії, німецькі танки перетнули кордон з Польщею і привели людство до його превеликий падіння. Цей день знаменує кінець епохи в автомобільній промисловості. «Ера компресорів» добігає кінця.

До недавнього часу на досить багатьох моделях Mercedes було видно ретельно написане німецьке слово «Kompressor». Звичайно, було б набагато зручніше використовувати просту абревіатуру, таку як CDI або CGI, але скрупульозне написання всього слова в цьому випадку не випадково. Без нього значна частина маркетингового ефекту була б втрачена, якби постало завдання згадати ті славні часи в житті виробника розкішних автомобілів, коли все грунтувалося на девізі Kompressor oder Nichts ( «компресор або нічого»).

Акронім TSI на пластиковому капоті VW Golf GT в 2005 році був набагато стриманішим і зовсім не призначався для наведення мостів до якоїсь гламурної історичної спадщини. Надмірна скромність безумовно не є однією з якостей VW, і виробник з Вольфсбурга не втратив би можливості згадати деякі зі своїх успіхів, але в цьому випадку лейбл TSI повинен був продемонструвати технічний авангард, а не традиції. Технологічна формула, використана інженерами VW, була настільки ж тривіальна як ідея, як складна як реалізація - двигун з невеликим об'ємом (в даному випадку всього 1,4 літра) забезпечує відмінні динамічні характеристики і вражаючу потужність 170 к.с. завдяки тандему з потужного турбонагнітача і невеликого, але ефективного механічного агрегату, що заповнює «дірку», спустошену великою потужністю турбонагнітача, що діє як свого роду допінг проти початкової відмови двигуна. І коли ми подумали, що ця ідея вдалася, на сцені з'явилася нова лінійка дволітрових двигунів. Volvo, найпотужніший з яких має однакову систему заправки з механічним та турбонагнітачем. Все це спонукає повернутися до історії та згадати далекі прототипи сучасних інженерних шедеврів. Так, шедеври, тому що розробка Volvo знову поставила на порядок денний надзвичайно цікаве технічне рішення, яке два десятиліття тому було успішно використане у супердорогому гоночному автомобілі. Спис Delta S4.

Як вже було сказано, в концептуальній ідеї двигунів VW і Volvo немає нічого складного або дивного. Ми давно переживаємо невралгічних тему високих цін на паливо і складний набір завдань, з якими стикаються сучасні автомобільні конструктори в їх прагненні створити як динамічні, так і економічні силові агрегати.

Вихор технологічної ажіотажу не міг обійти компресори в двох їх різновидах. Більш того, сьогодні турбокомпресори є одними з основних учасників перегонів за максимальну ефективність, додаючи нове паливо в вогонь старої історії, яка сходить до 1885 року ...

Рудольф Дизельні і компресорні машини

В розповідях про перші автомобілі з двигуном внутрішнього згоряння є щось від сентиментального смаку роману кінця ХІХ століття. Проте їхні творці були не просто амбітними та неосвіченими «алхіміками» і божевільними експериментаторами, а зазвичай високоосвіченими людьми, винаходи яких засновані на серйозній науковій основі. Саме ця серйозна база знань пробуджує у свідомості Готліба Даймлера ідею оснастити свої бензинові та гасові двигуни зовнішньою компресорною машиною. На жаль, його перші спроби у цьому напрямі виявилися безуспішними, і зрештою він відмовився від подальшого розвитку. Очевидно, у той час шанси на попереднє стиснення свіжого повітря, що надходить у циліндри, були вкрай малі – досить сказати, що Daimler знову зайнявся активними дослідженнями в цій галузі тільки після закінчення Першої світової війни. Шлях Рудольфа Дизеля схожий. У той же час, коли він намагався запустити свої патенти в одній з великих нафтових компаній і зрештою зумів продати їх дорого і надто дорого шведським братам Нобель, які працюють на російських нафтових родовищах Кавказу, він намалював діаграми і з'ясував як для подальшого підвищення ефективності його досить ефективного теплового двигуна у принципі. Маловідомим сьогодні фактом є те, що Diesel встановив блок попереднього стиснення на свій другий лабораторний зразок, який працював на базі розробки MAN в Аугсбурзі, і в грудні 1896 з'явилася ціла серія дизельних двигунів, оснащених компресорами.

Набагато пізніше роль головного помічника дизельного двигуна буде виконувати турбонагнетатель вихлопних газів, завдяки якому винахід Рудольфа Дизеля підніметься до нинішнього рангу. Перші експериментальні двигуни Рудольфа Дизеля з механічним компресором відзначили очікуване значне збільшення потужності, але з точки зору ефективності все виявилося не так райдужно. Дизель, для якого економія двигуна є першорядним фактором, оцінює результати власних експериментів як негативні. Для геніального інженера вони стають абсолютною і нерозв'язною загадкою, всупереч його добре відомим законам термодинаміки. Завершивши свої експерименти в цій області, він написав в своєму записнику наступне: «Експеримент, проведений 28 січня 1897 року, і порівняння його з попередніми експериментами від 12 січня підняли питання про ефект попереднього стиснення. Очевидно, що це вкрай шкідливо, тому відтепер ми повинні відмовитися від цієї ідеї і зосередитися на звичайному чотирициліндровому двигуні з прямим всмоктуванням свіжого повітря з атмосфери в його нинішньому вигляді ». Слава богу, тут глибоко помиляється геній Дизель! Згодом з'ясувалося, що помилялася не як така ідея примусової заливки, а спосіб її реалізації ....

Компресорні дизелі на кораблях

Після серії невдалих експериментів Рудольфа Дизеля і помилкових висновків, що послідували за ними, конструктори на довгий час відмовилися від використання такого пристрою для примусової подачі додаткового свіжого повітря, покладаючись виключно на природний атмосферний тиск. Єдиним ортодоксальним та перевіреним способом досягнення більшої потужності на той момент залишається збільшення робочого обсягу та рівня оборотів, оскільки останнє технологічно здійсненне. Туман оман тримався два десятиліття, поки технології не досягли необхідного рівня, і компанія з виробництва двигунів MAN з німецького міста Аугсбург знову поставила цю ідею на порядок денний. Внаслідок інтенсивної роботи компанії на початку 20-х років минулого століття з'явилися перші серійні дизельні агрегати із примусовою заправкою за допомогою механічного компресора. У 1924 році вже були кораблі з компресорними дизельними двигунами, серед яких можна знайти цікаве технологічне рішення, в якому компресори наводяться в рух не безпосередньо від колінчастого валу, а від спеціально адаптованих електродвигунів (ви помітили аналогію з сьогоднішнім V8 дизель на Audi), в результаті чого їх потужність збільшується зі штатних 900 до 1200 к.с. Звичайно, у всіх цих випадках йдеться про агрегати з механічним приводом - хоча ще на початку століття ідея газового компресора була запатентована, до того часу, коли її буде реалізовано в серійних моделях, це буде довго. . Надзвичайно повільний розвиток компресорних технологій пов'язаний із двома основними причинами – поганою поінформованістю про поведінку бензинів з їхньою вродженою схильністю до детонації та невпевненістю в ефективності різних типів компресорних агрегатів.

Наповнення бензинових двигунів почалося в 1901 році, коли сер Дугальд Клерк (до речі, він був одним з піонерів в області двотактних двигунів) вирішив використовувати насос, щоб нагнітати додатковий свіже повітря в камери згоряння. двигун з величезним робочим об'ємом. Клерк серйозно і з наукової точки зору відноситься до проблем теплових двигунів і за допомогою цього пристрою прагне свідомо підвищити термодинамічний ККД двигуна. Проте врешті-решт йому, як і Дизелю до нього, вдалося тільки збільшити свою потужність.

Найбільш часто використовувані компресори Рутса сьогодні засновані на насосному пристрої, запатентованому Френком і Філандером рутс з Індіани в 1907-х роках. Принцип роботи агрегату Рутса запозичений у шестеренчатого насоса, винайденого в 100 столітті Іоганном Кеплером, а перші експерименти Готліба Даймлера і його головного інженера Вільгельма Майбаха були засновані на компресорах Рутса. Однак самий вражаючий результат застосування механічного примусового заповнення належить американцеві Лі Чедвік, який в 80 році поставив на величезний шестициліндровий двигун своєї машини компресор, робоча швидкість якого в дев'ять разів перевищує швидкість колінчастого вала. Таким чином, Чедвік домігся жахливого збільшення потужності, і його машина стала першою в світі, яка досягла офіційно зареєстрованої швидкості XNUMX миль в годину. Звичайно, на зорі цієї технології багато конструктори експериментували з різними іншими типами компресорних пристроїв, такими як відцентрові і лопатеві. Серед патентних заявок можна знайти попередника роторно-поршневих компресорів, широко використовуваних в XNUMX-х роках минулого століття декількома компаніями, а також лопатевої компресор Арнольда Теодора Цоллера.

В результаті примусове наповнення виправдовує очікуване збільшення літрової ємності і виявляється ідеальним інструментом для поліпшення динамічних параметрів вже спроектованих агрегатів.

Але автомобілі не залишилися єдиними його прихильниками - ще 1913 року вже існували паровозні двигуни з компресором, а під час Першої світової війни примусова зарядка стала ідеальним засобом компенсації розрідженості повітря у висотних літаках.

(прямувати)

Текст: Георгій Колев