Magic Fires 테스트 드라이브: 컴프레서 기술의 역사

이 시리즈에서 우리는 강제 급유와 내연 기관의 개발에 대해 이야기 할 것입니다.

그는 자동차 튜닝의 경전에 나오는 예언자입니다. 그는 디젤 엔진의 구세주입니다. 수년 동안 가솔린 엔진 설계자들은 이 현상을 무시했지만 오늘날에는 유비쿼터스화되고 있습니다. 터보차저입니다... 그 어느 때보다 좋습니다.

기계식 압축기 인 그의 형도 무대를 떠날 계획이 없다. 더욱이 그는 완벽한 공생으로 이어질 동맹을 준비하고 있습니다. 따라서 현대 기술 경쟁의 혼란 속에서 두 선사 시대의 반대 흐름의 대표자들이 연합하여 견해의 차이에 관계없이 진실은 동일하게 유지된다는 격언을 증명했습니다.

소비량 4500 l / 100km 및 많은 산소

산술은 상대적으로 간단하고 전적으로 물리 법칙에 기초합니다. 무게가 약 1000kg이고 절망적인 공기 저항이 있는 자동차가 정지 상태에서 305초 이내에 4,0m를 이동하고 결국 500km/h의 속도에 도달한다고 가정합니다. 이 차량의 엔진 출력은 9000마력을 초과해야 합니다. 동일한 계산에 따르면 섹션 내에서 8400rpm으로 회전하는 엔진의 회전하는 크랭크축은 약 560회만 회전할 수 있지만 8,2리터 엔진이 약 15리터의 연료를 흡수하는 것을 멈추지는 않습니다. 한 번 더 간단한 계산 결과 표준 연료 소비량 측정에 따르면이 자동차의 평균 소비량이 4500l / 100km 이상이라는 것이 분명해졌습니다. 한마디로 - 사천 오백 리터. 실제로 이러한 엔진에는 냉각 시스템이 없습니다. 연료로 냉각됩니다 ...

이 수치에는 허구가 없습니다 ... 이것들은 크지 만 현대 드래그 레이싱 세계의 실제 가치입니다. 푸른 연기에 싸인 초현실적인 1륜 창조물은 Formula 305에 사용된 현대 자동차 기술의 크림과도 비교할 수 없기 때문에 최대 가속을 위해 경주에 참가하는 자동차를 경주용 자동차라고 부르는 것은 거의 옳지 않습니다. 따라서 우리는 대중적인 이름인 "드래그스터"를 사용하십시오. – 5m 트랙 밖에 있는 팬들과 XNUMXg의 빠른 가속도에서 뇌가 컬러 XNUMX차원 이미지의 형태를 취하는 조종사 모두에게 독특한 감각을 전달하는 독특한 자동차는 의심할 여지 없이 나름대로 흥미롭습니다. 두개골의 뒷면

이 드래그 스터는 논란의 여지가있는 Top Fuel 클래스에 속하는 미국에서 가장 유명하고 가장 인상적인 형태의 모터 스포츠입니다. 이름은 지옥 같은 기계가 엔진의 연료로 사용하는 니트로 메탄 화학 물질의 극한 성능을 기반으로합니다. 이 폭발성 혼합물의 영향으로 엔진은 과부하 모드에서 작동하고 몇 번의 경주에서 불필요한 금속 더미로 변하고 연료가 계속 폭발하는 경향으로 인해 작동 소리는 인생의 마지막 순간을 세는 짐승의 히스테리 포효와 비슷합니다. 엔진의 프로세스는 물리적 자기 파괴 추구에 접한 절대 제어 할 수없는 혼돈과 만 비교할 수 있습니다. 일반적으로 실린더 중 하나가 첫 번째 섹션의 끝에서 실패합니다. 이 미친 스포츠에 사용되는 엔진의 힘은 세계의 어떤 동력계도 측정 할 수없는 값에 도달하며 기계의 남용은 실제로 공학 극단주의의 모든 한계를 초과합니다.

그러나 우리 이야기의 핵심으로 돌아가서 모든 형태의 자동차 경주에 사용되는 가장 강력한 물질 인 니트로 메탄 연료 (몇 퍼센트 균형 메탄올과 혼합)의 특성을 자세히 살펴 보겠습니다. 활동. 분자 (CH3NO2)의 각 탄소 원자에는 두 개의 산소 원자가 있으며 이는 연료가 연소에 필요한 대부분의 산화제를 운반한다는 것을 의미합니다. 같은 이유로, 니트로 메탄 3,7 리터당 에너지 함량은 가솔린 8,6 리터당보다 낮지 만 엔진이 연소실로 흡입 할 수있는 동일한 양의 신선한 공기를 사용하면 니트로 메탄이 연소 중에 훨씬 더 많은 총 에너지를 제공합니다. ... 이는 그 자체가 산소를 포함하고있어 대부분의 탄화수소 연료 성분을 산화시킬 수 있기 때문에 가능합니다 (일반적으로 산소가 없을 경우 불연성). 즉, 니트로 메탄은 가솔린보다 XNUMX 배 적은 에너지를 가지고 있지만 같은 양의 공기로 가솔린보다 XNUMX 배 더 많은 니트로 메탄을 산화시킬 수 있습니다.

자동차 엔진의 연소 과정에 익숙한 사람이라면 누구나 내연 기관에서 더 많은 전력을 "압축"하는 실제 문제는 챔버로의 연료 흐름을 증가시키는 것이 아니라 강력한 유압 펌프로 충분하다는 것을 알고 있습니다. 매우 높은 압력에 도달합니다. 진정한 도전은 탄화수소를 산화시키고 가능한 가장 효율적인 연소를 보장하기에 충분한 공기(또는 산소)를 제공하는 것입니다. 이것이 바로 드래그스터 연료가 니트로게탄을 사용하는 이유입니다. 니트로게탄 없이는 배기량 8,2리터의 엔진으로 이 주문의 결과를 달성하는 것은 완전히 상상할 수 없습니다. 동시에 자동차는 상당히 풍부한 혼합물로 작동합니다 (특정 조건에서 니트로 메탄이 산화되기 시작할 수 있음). 이로 인해 일부 연료가 배기관에서 산화되어 그 위에 인상적인 마법의 빛을 형성합니다.

6750 뉴턴 미터 토크

이 엔진의 평균 토크는 6750Nm에 이릅니다. 이 모든 산술에 이상한 점이 있다는 것을 이미 눈치 챘을 것입니다 ... 사실 표시된 한계 값에 도달하려면 매초 8400rpm으로 작동하는 엔진이 1,7 입방 미터 이상을 빨아 들여야합니다. 맑은 공기. 이를 수행하는 유일한 방법은 강제 채우기입니다. 이 경우의 주요 역할은 드래그스터 엔진 매니폴드(선사 시대 Chrysler Hemi Elephant에서 영감을 받음)의 압력이 엄청난 5bar에 도달하는 덕분에 거대한 고전적인 Roots 유형 기계 장치에 의해 수행됩니다.

이 경우 어떤 부하가 관련되어 있는지 더 잘 이해하기 위해 기계식 컴프레서 황금기의 전설 중 하나인 3,0리터 레이싱 V12를 예로 들어 보겠습니다. 메르세데스-벤츠 W154. 이 기계의 힘은 468 마력이었습니다. with., 그러나 컴프레서 드라이브는 무려 150 마력이 걸렸다는 점을 명심해야합니다. with., 지정된 5 bar에 도달하지 않습니다. 이제 계정에 150을 추가하면 W154가 그 당시에 실제로 놀라운 618 마력을 가졌다는 결론에 도달하게 될 것입니다. Top Fuel 등급의 엔진이 얼마나 많은 실제 출력을 달성하고 기계식 컴프레서 드라이브에 흡수되는지 직접 판단할 수 있습니다. 물론이 경우 터보 차저를 사용하는 것이 훨씬 더 효율적이지만 그 설계는 배기 가스의 극심한 열 부하에 대처할 수 없습니다.

수축 시작

자동차 역사의 대부분 동안 내연 기관에 강제 점화 장치가 있다는 것은 해당 개발 단계에 대한 최신 기술을 반영한 것입니다. 이것은 2005 년에 잡지 창립자 인 Paul Peach의 이름을 딴 자동차 산업 및 스포츠의 기술 혁신에 대한 권위있는 상이 VW 엔진 개발 책임자 인 Rudolf Krebs와 그의 개발 팀에게 수여 된 경우입니다. 1,4 리터 가솔린 엔진에 트윈 차저 기술 적용. 기계와 터보 차저의 동기식 시스템을 사용하여 실린더를 강제 충진 한 덕분에이 장치는 토크의 균일 한 분배와 자연 흡기 엔진의 전형적인 고출력과 소형 엔진의 경제성 및 경제성을 능숙하게 결합합니다. 11 년 후, VW의 XNUMX 리터 TSI 엔진 (밀러 사이클 사용으로 인한 효율적인 수축을 보상하기 위해 변위가 약간 증가 함)은 이제 훨씬 더 진보 된 VNT 터보 차저 기술을 갖추고 있으며 다시 Paul Peach Award에 후보로 올랐습니다.

실제로 가솔린 엔진과 터보차저 가변 지오메트리를 갖춘 최초의 양산 차량인 포르쉐 911 터보는 2005년에 출시되었습니다. 두 압축기는 Porsche R&D 엔지니어와 Borg Warner Turbo Systems, VW의 동료가 공동으로 개발한 것으로, 문제로 인해 가솔린 엔진에 구현되지 않은 터보디젤 장치의 가변 형상이라는 잘 알려져 있고 오랫동안 정립된 아이디어를 사용합니다. 더 높은(디젤에 비해 약 200도) 평균 배기 가스 온도. 이를 위해 항공 우주 산업의 내열 복합 재료를 가스 가이드 베인과 제어 시스템의 초고속 제어 알고리즘에 사용했습니다. VW 엔지니어의 성취.

터보 차저의 황금기

745년 1986i가 단종된 이후로 BMW는 가솔린 엔진에 대한 자체 설계 철학을 오랫동안 옹호해 왔으며, 이에 따라 더 많은 출력을 달성하는 유일한 "정통적인" 방법은 엔진을 높은 회전수로 돌리는 것이었습니다. Mercedes(C 200 Kompressor) 또는 Toyota(Corolla Compressor)와 같은 기계식 압축기를 사용하는 이단 및 유혹이 없으며 VW 또는 Opel 터보차저에 대한 편견이 없습니다. 뮌헨 엔진 제작자는 고주파 충전 및 정상 대기압, 첨단 솔루션 사용, 극단적인 경우 더 큰 배기량을 선호했습니다. 바이에른 엔진을 기반으로 한 압축기 실험은 뮌헨 문제에 가까운 튜닝 회사 Alpina에 의해 "fakirs"로 거의 완전히 이전되었습니다.

오늘날 BMW는 더 이상 자연 흡기 가솔린 엔진을 생산하지 않으며 디젤 엔진 라인업에는 이미 XNUMX기통 터보차저 엔진이 포함되어 있습니다. 볼보는 기계식 및 터보차저와 급유 조합을 사용하고, 아우디는 전기 압축기와 XNUMX개의 캐스케이드 터보차저가 결합된 디젤 엔진을 만들었으며, 메르세데스는 전기 및 터보차저가 있는 가솔린 엔진을 사용합니다.

그러나 그들에 대해 이야기하기 전에 우리는 이 기술 전환의 뿌리를 찾기 위해 시간을 거슬러 올라갈 것입니다. 우리는 미국 제조업체들이 20년대 두 차례의 오일 파동으로 인한 엔진 크기 감소를 보상하기 위해 터보 기술을 사용하려고 시도한 방법과 이러한 시도가 실패한 방법을 배울 것입니다. 압축기 엔진을 만들려는 Rudolf Diesel의 실패한 시도에 대해 이야기하겠습니다. 우리는 30~70년대 압축기 엔진의 영광스러운 시대와 망각의 기나긴 세월을 기억할 것입니다. 물론 XNUMX년대 XNUMX차 오일쇼크 이후 터보차저의 첫 양산모델의 등장도 놓칠 수 없다. 또는 Scania 터보 컴파운드 시스템의 경우. 요컨대 압축기 기술의 역사와 진화에 대해 알려 드리겠습니다 ...

(따라)

텍스트 : Georgy Kolev