Test Drive Magic Fires: Историята на компресорното инженерство II

Втора част от поредицата: Ерата на компресорите - минало и настояще

„Карл неусетно спира и Buick бавно ни изпреварва. Широки лъскави крила пропълзяха покрай нас. Ауспухът бълваше силен дим силно в лицата ни. Постепенно Buick набра около двадесет метра олово и след това, както очаквахме, лицето на собственика се появи на прозореца, ухилено победоносно.

Смяташе, че е спечелил ... Даде ни сигнали особено спокойно, уверен в победата си. В този момент Карл скочи. Компресорът експлодира. И изведнъж ръката, която махна от прозореца, изчезна, когато Карл прие поканата и се приближи. Той се приближи неконтролируемо.

1938 Ерих Мария Ремарк. "Трима другари". Една обречена любов, една опустошена душа и стойността на няколко дузини дребни неща, които ни напомнят, че оценяваме простите неща, едва когато изчезнат плавно и безвъзвратно. Роман за привилегията да живееш тук и сега, гребейки с пълни шепи радостите на живота, шедьовър за огромните човешки ценности и... Карл е кола със скромно его, но с безгранична душа.

„Три другари“ е публикуван в повратна точка в човешката история през 1938 година. Само месеци след публикуването, на 1 септември 1939 г., денят, в който автомобилите от Гран При се състезават в ожесточена надпревара за Гран При на Югославия, германските танкове преминават границата с Полша и водят човечеството до най-големия му крах. Този ден бележи края на една ера в автомобилната индустрия. Ерата на компресорите приключва.

Доскоро щателно изписаната немска дума „Kompressor“ се виждаше на доста модели Mercedes. Разбира се, би било много по -удобно да се използва проста абревиатура като CDI или CGI, но скрупулираното изписване на цялата дума не е случайно в този случай. Без него голяма част от маркетинговото въздействие щеше да бъде загубено, ако предизвикателството беше да си припомним онези славни времена в живота на производител на луксозни автомобили, когато всичко се основаваше на мотото Kompressor oder Nichts („компресор или нищо“).

Акронимът TSI на пластмасовия капак на VW Golf GT през 2005 г. беше много по-сдържан и не беше предназначен да изгражда мостове към някакво бляскаво наследство. Прекалената скромност определено не е сред качествата на VW и производителят от Волфсбург не би пропуснал възможността да припомни някои от успехите си, но в случая етикетът TSI трябваше да демонстрира техническия авангард, а не традицията. Технологичната формула, използвана от инженерите на VW, е тривиална като идея, толкова сложна като изпълнение - малък двигател (в случая само 1,4 литра) осигурява отлични динамични характеристики и впечатляваща мощност от 170 к.с. благодарение на тандем от мощен турбокомпресор и малък, но ефективен механичен агрегат, който запълва "дупката", опустошена от голямата мощност на турбокомпресора и действа като вид допинг срещу първоначалния отказ на двигателя. И точно когато смятахме, че идеята е успешна, на сцената се появи нова линия от двулитрови двигатели. Volvo, най-мощният от които има същата система за зареждане с механични и турбокомпресори. Всичко това ни кара да се върнем към историята и да си припомним далечните прототипи на съвременните инженерни шедьоври. Да, шедьоври, защото разработката на Volvo отново постави на дневен ред изключително интересно техническо решение, което беше успешно използвано в супер скъп състезателен автомобил преди две десетилетия. Копие Delta S4.

Както вече споменахме, няма нищо сложно или странно в концептуалната идея на двигателите VW и Volvo. Отдавна сме преживели невралгичната тема за високите цени на горивата и сложния набор от предизвикателства, пред които са изправени съвременните автомобилни дизайнери в стремежа си да създадат както динамични, така и ефективни двигатели.

Вихърът на технологичното вълнение не може да заобиколи компресорите в двете им разновидности. Нещо повече, днес турбокомпресорите са сред основните играчи в надпреварата за максимална ефективност, добавяйки ново масло в огъня на една стара история, датираща от 1885 г. ...

Рудолф Дизел и компресорни машини

Има нещо от сантименталния привкус на роман от края на 1896-ти век за първите автомобили с двигател с вътрешно горене. Техните създатели обаче не са били просто амбициозни и невежи „алхимици“ и луди експериментатори, а обикновено високообразовани хора, чиито изобретения са базирани на сериозна научна основа. Това е тази солидна база от знания, която събужда в съзнанието на Готлиб Даймлер идеята да оборудва своите бензинови и керосинови двигатели с външен компресор. За съжаление първите му опити в тази посока са неуспешни и в крайна сметка той се отказва от по-нататъшното развитие. Очевидно по това време шансовете за предварително компресиране на свежия въздух, постъпващ в цилиндрите, са били изключително малки - достатъчно е да се каже, че Daimler отново се ангажира с активни изследвания в тази област едва след края на Първата световна война. Подобен е и пътят на Рудолф Дизел. По същото време, когато се опитваше да управлява патентите си в голяма петролна компания и в крайна сметка ги продаде скъпо и твърде скъпо на шведските братя Нобел, работещи в руските петролни полета в Кавказ, той начерта диаграми и измисли как да продължи подобри ефективността. По принцип това е доста ефективен топлинен двигател. Малко известен днес факт е, че Diesel е инсталирал устройство за предварителна компресия на втория си лабораторен образец, работещ в развойната база на MAN в Аугсбург, а през декември XNUMX г. се появява цяла серия от дизелови двигатели, оборудвани с компресори.

Много по-късно ролята на главен асистент на дизеловия двигател ще играе изпускателният турбокомпресор, благодарение на който изобретението на Рудолф Дизел ще се издигне до сегашния си ранг. Първите експериментални двигатели Rudolf Diesel с механичен компресор отбелязаха очакваното значително увеличение на мощността, но по отношение на ефективността нещата не бяха толкова розови. Дизелът, за който икономичността на двигателя е от първостепенно значение, оценява резултатите от собствените си експерименти като отрицателни. За брилянтен инженер те се превръщат в абсолютна и неразтворима загадка, въпреки добре познатите му закони на термодинамиката. След като завърши експериментите си в тази област, той написа следното в тетрадката си: „Експериментът, проведен на 28 януари 1897 г. и сравнението му с предишни експерименти на 12 януари, повдигна въпроса за ефекта от предварително компресиране. Очевидно това е изключително вредно, така че отсега нататък трябва да се откажем от тази идея и да се съсредоточим върху конвенционален четирицилиндров двигател с директно вкарване на свеж въздух от атмосферата в сегашния му вид. " Слава Богу, гениалният Дизел дълбоко греши тук! По-късно стана ясно, че не идеята за принудително пълнене е погрешна, а начинът на нейното изпълнение ...

Компресорни дизелови двигатели на кораби

След поредица от неуспешни експерименти на Рудолф Дизел и последвалите ги погрешни заключения, конструкторите за дълго време се отказаха от използването на подобно устройство за принудително подаване на допълнителен свеж въздух, разчитайки единствено на естественото атмосферно налягане. Единственият ортодоксален и доказан начин за постигане на повече мощност по това време е да се увеличи обемът и нивото на скоростта, тъй като последното е технологично осъществимо. Мъглата от заблуди витаеше две десетилетия, докато технологията достигна необходимото ниво и компанията за двигатели MAN от германския град Аугсбург отново постави тази идея на дневен ред. В резултат на интензивната работа на компанията в началото на 20-те години на миналия век се появиха първите масово произвеждани дизелови агрегати с принудително зареждане с помощта на механичен компресор. През 1924 г. вече има кораби с компресорни дизелови двигатели, сред които може да се намери интересно технологично решение, при което компресорите не се задвижват директно от коляновия вал, а от специално пригодени електрически двигатели (забелязахте аналогията с днешния V8 дизел на Audi) , в резултат на което мощността им се повишава от стандартните 900 на 1200 к.с. Разбира се, във всички тези случаи говорим за агрегати с механично задвижване - въпреки че в началото на века идеята за газовия компресор беше патентована, докато бъде внедрена в серийните модели, тя ще бъде дълго време. . Изключително бавното развитие на компресорната технология се дължи на две основни причини - слабата информираност за поведението на бензините с присъщата им склонност към тропане и несигурността относно ефективността на различните видове компресорни агрегати.

Пълненето на бензинови двигатели започва през 1901 г., когато сър Дугалд Клерк (който между другото е един от пионерите в двутактовия двигател) решава да използва помпа, за да накара допълнителен чист въздух в горивните камери. двигател с огромен работен обем. Служителят се отнася сериозно и научно към проблемите с топлинните двигатели и с това устройство се стреми умишлено да подобри термодинамичната ефективност на двигателя. В крайна сметка обаче той, както и Дизел преди него, успя само да увеличи силата си.

Най-често използваните компресори Roots днес са базирани на помпено устройство, патентовано от Франк и Филандер Roots от Индиана през 1907-те. Принципът на работа на агрегата Roots е заимстван от зъбната помпа, измислена през 100-ти век от Йоханес Кеплер, а първите експерименти на Готлиб Даймлер и неговия главен инженер Вилхелм Майбах са базирани на компресори Roots. Най-впечатляващият резултат от механично принудително пълнене обаче идва от американеца Лий Чадуик, който през 80 г. монтира компресор на огромния си шестцилиндров двигател с работна скорост, девет пъти по-голяма от тази на коляновия вал. Така Чадуик постигна чудовищно увеличение на мощността и колата му стана първата в света, която достигна официално регистрираната скорост от XNUMX мили в час. Разбира се, в ранните дни на тази технология много дизайнери експериментираха с различни други видове компресорни устройства като центробежни и лопатки. Сред заявките за патент може да се намери предшественикът на ротационния бутален компресор, широко използван в XNUMX-те години на миналия век от няколко компании, както и лопатечният компресор от Арнолд Теодор Золер.

В резултат принудителното пълнене оправдава очакваното увеличение на литровия капацитет и се оказва идеален инструмент за подобряване на динамичните параметри на вече проектираните агрегати.

Но автомобилите не са единствените му поддръжници - още през 1913 г. вече съществуват локомотивни двигатели с компресор, а по време на Първата световна война принудителното зареждане се превръща в идеално средство за компенсиране на разредения въздух в самолетите за голяма височина.

(да последвам)

Текст: Георги Колев