試駕 Magic Fires：壓縮機技術的歷史
在本系列中，我們將討論強制加油和內燃機的發展。
他是汽車改裝著作中的先知。 他是柴油引擎的救星。 多年來，汽油引擎設計者忽視了這種現象，但今天它變得無處不在。 這是一款渦輪增壓器…比以往任何時候都更先進。
它的兄弟機械驅動壓縮機也沒有退出市場的計劃。 此外，他已準備好建立一個能夠實現理想共生的聯盟。 因此，在現代技術競爭的混亂中，史前兩種對立潮流的代表聯合起來，證明了無論意見如何不同，真理始終不變的格言。
消耗量 4500 公升/100 公里和大量氧氣
算術相對簡單，並且完全基於物理定律......假設一輛重約1000 公斤的汽車，在空氣動力阻力無可救藥的情況下，在不到305 秒的時間內從靜止狀態行駛了4,0 米，在賽道上達到了500 公里/小時的最終速度。這輛車的引擎功率必須超過9000馬力。 同樣的計算表明，在橫截面內，轉速為 8400 rpm 的引擎的旋轉曲軸只能旋轉約 560 次，但這並不會阻止 8,2 升引擎吸收約 15 升燃油。 再簡單計算一下，就可以看出，以油耗標準衡量，這款車的平均油耗在4500公升/100公里以上。 總之——四千五百公升。 事實上，這些引擎沒有冷卻系統——它們是透過燃料冷卻的…
這些數字絕非虛構……這些數字很大，但卻是現代飆車世界中非常真實的數字。 將參加頂級加速比賽的汽車歸類為賽車是不太正確的，因為籠罩在藍色煙霧中的超現實四輪生物甚至無法與一級方程式賽車中使用的現代汽車技術的精華相媲美。因此，我們將使用俗稱“賽車手”。 – 毫無疑問，獨特的賽車以自己的方式有趣，為 1 公尺賽道外的車迷和車手帶來獨特的感覺，在 305 g 的快速加速下，他們的大腦可能會採取彩色二維圖像的形式在頭骨的後壁上
這些加速賽車可能是美國最知名、最令人印象深刻的流行賽車運動形式，屬於備受爭議的頂級燃油等級。 這個名字是基於化合物硝基甲烷的極端特性，地獄機器將其用作引擎的燃料。 在這種爆炸性混合物的影響下，引擎在過載模式下工作，在短短幾場比賽中就變成了一堆不必要的金屬，而且由於燃料有不斷爆炸的傾向，它們的運轉聲音就像是歇斯底里的轟鳴聲。一隻野獸在數著你生命的最後時刻。 引擎中的過程只能與絕對無法控制的混亂相比較，接近追求物理上的自我毀滅。 通常，在第一部分結束時，其中一個氣缸會發生故障。 這項瘋狂運動中使用的引擎的功率達到了世界上任何測功機都無法測量的值，而對機器的濫用確實超出了工程極端主義的所有限制...
但讓我們回到故事的重點，仔細看看硝基甲烷燃料（與少量甲醇混合）的特性，毫無疑問，硝基甲烷燃料是任何形式的賽車中使用的最強大的物質。 活動。 其分子（CH3NO2）中的每個碳原子都有兩個氧原子，這意味著燃料攜帶了燃燒所需的大部分氧化劑。 基於同樣的原因，每公升硝基甲烷的能量含量低於每公升汽油，但在引擎吸入燃燒室的新鮮空氣量相同的情況下，硝基甲烷燃燒時將提供明顯更高的總能量。 。 這是可能的，因為它本身含有氧氣，因此可以氧化燃料的大多數碳氫化合物成分（通常在沒有氧氣的情況下不易燃）。 換句話說，硝基甲烷的能量比汽油少3,7倍，但在相同量的空氣中，硝基甲烷可氧化的程度是汽油的8,6倍。
任何熟悉汽車引擎燃燒過程的人都知道，從內燃機中擠出更多動力的真正問題不是增加進入燃燒室的燃油流量 - 強大的液壓泵足以做到這一點。 達到極高的壓力。 真正的挑戰是提供足夠的空氣（或氧氣）來氧化碳氫化合物並確保最大效率的燃燒。 這就是為什麼在高速賽車的燃料中使用硝基乙烷的原因，如果沒有硝基乙烷，使用排氣量為 8,2 升的引擎實現這樣的結果是完全不可想像的。 同時，汽車以相當豐富的混合物運行（在某些條件下，硝基甲烷可以開始氧化），因此一些燃料在排氣管中氧化，並在其上方形成令人印象深刻的神奇燈光。
扭力6750牛頓米
這些引擎的平均扭力達到6750牛頓米。 您可能已經注意到，所有這些算術都有一些奇怪的地方...事實是，為了達到指定的極限值，以 8400 rpm 轉速運行的發動機每秒吸入的空氣量必須不少於 1,7 立方米新鮮空氣。 只有一種方法可以做到這一點——強制填充。 在這種情況下，一個巨大的經典羅茨機械裝置發揮了主要作用，因此高速賽車引擎（基於史前克萊斯勒半象）歧管中的壓力達到了驚人的 5 巴。
為了更好地理解本例中涉及的負載，我們以機械壓縮機黃金時代的傳奇人物之一——3,0升V12賽車引擎為例。 梅賽德斯-奔馳 W154。 這輛車的功率為468馬力。 s.，但應該考慮到壓縮機驅動器的功率高達 150 馬力。 s.，未達指定的 5 bar。 如果我們現在在帳單上加上 150 萬馬力，我們得出的結論是 W154 在當時確實擁有令人難以置信的 618 匹馬力。 您可以自行判斷頂級燃油等級引擎的實際功率有多少，以及機械壓縮機驅動器吸收了多少功率。 當然，在這種情況下使用渦輪增壓器會更加高效，但其設計無法應對廢氣產生的極端熱負荷。
宮縮開始
在汽車歷史的大部分時間裡，內燃機中強制點火裝置的存在反映了相關發展階段的最新技術。 2005 年的情況就是如此，當時以該雜誌創始人 Paul Pietsch 命名的汽車工業和體育領域技術創新的著名獎項被授予大眾發動機開發負責人魯道夫·克雷布斯 (Rudolf Krebs) 及其開發團隊。 Twincharger技術在1,4升汽油引擎上的應用。 該機組採用同步機械系統和渦輪增壓器聯合對氣缸進行強制充氣，巧妙地將大排氣量自然吸氣發動機的扭矩分佈均勻、功率大的特點與小型發動機的高效、經濟性結合起來。 十一年後，大眾的11 升TSI 引擎（排氣量略有增加，以補償由於使用米勒循環而導致的有效減少）現在採用了更先進的VNT 渦輪增壓器技術，並再次獲得Paul Peach 獎提名。
事實上，第一輛配備汽油引擎和可變幾何渦輪增壓的量產車保時捷 911 Turbo 於 2005 年發布。 這兩款壓縮機均由保時捷研發工程師和大眾博格華納渦輪系統公司的同事共同開發，採用了渦輪柴油機組中眾所周知且長期存在的可變幾何形狀的理念，但由於平均廢氣溫度較高（與柴油相比約200 度）的問題。 為了實現這一目標，氣體導向葉片採用了來自航空航天工業的耐熱複合材料，控制系統中採用了超快速控制演算法。 大眾工程師的成就。
渦輪增壓器的黃金時代
745 年 1986i 停產後，寶馬仍然堅持其汽油引擎的設計理念，其中獲得更多動力的唯一「正統」方法是讓引擎以高轉速運轉。 沒有異端邪說或與梅賽德斯（C 200 Kompressor）或豐田（花冠壓縮機）的機械壓縮機調情，也沒有對大眾或歐寶渦輪增壓器的偏見。 慕尼黑引擎製造商更喜歡高頻充氣和正常大氣壓力、高科技解決方案的使用，以及在極端情況下更大的排氣量。 基於巴伐利亞引擎的壓縮機實驗幾乎完全被與慕尼黑公司關係密切的改裝公司 Alpina 轉移給了「苦行者」。
如今，BMW不再生產自然吸氣汽油發動機，柴油引擎系列現在包括渦輪增壓四缸引擎。 沃爾沃採用機械增壓器和渦輪增壓器的組合充電方式，奧迪製造了電動壓縮機和兩個級聯渦輪增壓器組合的柴油發動機，梅賽德斯製造了電動和渦輪增壓器的汽油發動機。
然而，在我們談論它們之前，我們先回到過去，尋找這項技術轉型的根源。 我們將了解到，在八十年代，美國製造商如何嘗試使用渦輪技術來彌補兩次石油危機導致的引擎銷售下降，以及他們的這些嘗試如何失敗。 我們將討論魯道夫·柴油引擎製造壓縮機引擎的失敗嘗試。 我們將記住20、30年代壓縮機引擎的輝煌時代，以及被遺忘的漫長歲月。 當然，我們不會錯過70年代第一次重大石油危機後渦輪增壓器第一批量產車型的出現。 或用於 Scania Turbo 複合系統。 簡而言之，我們將向您講述壓縮機技術的歷史和演變...
（跟隨）
文字：Georgy Kolev
