Test Drive Magic Fires: La història de l'enginyeria de compressors II
La segona part de la sèrie: L'era dels compressors - passat i present
“Karl va frenar imperceptiblement i el Buick ens va avançar lentament. Unes ales brillants i amples s’arrossegaven davant nostre. El silenciador va llançar fum blau a les nostres cares. Poc a poc, el Buick va guanyar uns vint metres de plom i, com esperàvem, la cara del propietari va aparèixer a la finestra, somrient triomfalment.
Va creure que havia guanyat ... Ens va donar senyals especialment tranquils, confiats en la seva victòria. En aquell moment, Karl va saltar. El compressor va explotar. I de sobte la mà que onejava des de la finestra va desaparèixer quan Karl va acceptar la invitació i es va acostar. Es va acostar sense control.
1938 Erich Maria Remarque. "Tres camarades". Un amor condemnat, una ànima devastada i el valor d'unes quantes dotzenes de petites coses que ens recorden que apreciem les coses senzilles només quan s'esvaeixen de manera suau i irreversible. Una novel·la sobre el privilegi de viure aquí i ara, remant grapats de les alegries de la vida, una obra mestra sobre immensos valors humans i... Carl és un cotxe amb un ego modest, però amb una ànima sense límits.
Tres companys es va publicar en un moment decisiu de la història de la humanitat el 1938. Pocs mesos després de la publicació, l’1 de setembre de 1939, el dia que els cotxes del Gran Premi van competir en una ferotge cursa pel Gran Premi Iugoslau, els tancs alemanys van creuar la frontera cap a Polònia i van conduir a la humanitat a la seva major caiguda. Aquest dia marca el final d’una era en la indústria de l’automòbil. L’era dels compressors s’acaba.
Fins fa poc, la paraula alemanya meticulosament escrita "Kompressor" era visible en molts models Mercedes. Per descomptat, seria molt més convenient utilitzar una abreviatura simple com CDI o CGI, però l’ortografia escrupolosa de tota la paraula en aquest cas no és casual. Sense ell, gran part de l’impacte comercial s’hauria perdut si sorgís el repte de recordar aquells temps gloriosos de la vida d’un fabricant de vehicles de luxe, quan tot es basava en el lema Kompressor o Nichts (compressor o res).
L'acrònim TSI al capó de plàstic del VW Golf GT l'any 2005 era molt més restringit i no tenia la intenció de construir ponts cap a un patrimoni glamurós. L'excés de modèstia no és sens dubte una de les qualitats de VW, i el fabricant de Wolfsburg no perdria l'oportunitat de recordar alguns dels seus èxits, però en aquest cas, el segell TSI havia de mostrar l'avantguarda tècnica, no la tradició. La fórmula tecnològica utilitzada pels enginyers de VW era tan trivial com una idea, tan complexa com la implementació: un motor petit (en aquest cas, només 1,4 litres) proporciona un rendiment dinàmic excel·lent i una potència impressionant de 170 CV. gràcies al tàndem d'un turbocompressor potent i una petita però eficient unitat mecànica que omple el "forat" arrasat per la gran potència del turbocompressor i actua com una mena de droga contra la fallada inicial del motor. I just quan vam pensar que la idea era un èxit, va entrar en escena una nova línia de motors de dos litres. Volvo, el més potent dels quals té el mateix sistema d'avituallament amb mecànics i turbocompressors. Tot això ens porta a tornar a la història i a recordar els prototips llunyans de les obres mestres de l'enginyeria moderna. Sí, obres mestres, perquè el desenvolupament de Volvo ha tornat a posar a l'agenda una solució tècnica extremadament interessant que es va utilitzar amb èxit en un cotxe de carreres súper car fa dues dècades. Llança Delta S4.
Com ja s’ha esmentat, no hi ha res de complicat ni d’estrany en la idea conceptual dels motors VW i Volvo. Hem viscut durant molt de temps el tema neuràlgic dels alts preus del combustible i el complex conjunt de reptes als quals s’enfronten els moderns dissenyadors d’automòbils en la seva recerca de crear sistemes de transmissió dinàmics i eficients en combustible.
El remolí de l’excitació tecnològica no podia evitar els compressors de les seves dues varietats. A més, actualment els turbocompressors es troben entre els principals protagonistes de la cursa per obtenir la màxima eficiència, afegint combustible nou al foc d’una vella història que es remunta al 1885 ...
Màquines de compressor i dièsel Rudolph
Hi ha una mica del sabor sentimental d'una novel·la de finals del segle XIX sobre els primers automòbils amb motor de combustió interna. No obstant això, els seus creadors no eren només "alquimistes" ambiciosos i ignorants i experimentadors bojos, sinó persones en general altament educades els invents de les quals es basen en una base científica seriosa. És aquesta base de coneixement sòlida la que desperta a la ment de Gottlieb Daimler la idea d'equipar els seus motors de gasolina i querosè amb una màquina de compressor extern. Malauradament, els seus primers intents en aquesta direcció no van tenir èxit i, al final, va abandonar el desenvolupament posterior. Aparentment, en aquell moment, les possibilitats de precomprimir l'aire fresc que entrava als cilindres eren extremadament petites; n'hi ha prou amb dir que Daimler es va dedicar de nou a la investigació activa en aquesta àrea només després del final de la Primera Guerra Mundial. El camí de Rudolf Diesel és semblant. Al mateix temps que intentava executar les seves patents en una important companyia petroliera i les va acabar venent cars i massa cares als germans Nobel suecs que treballaven als camps petroliers russos del Caucas, va dibuixar diagrames i va descobrir com avançar. millora l'eficiència, en principi és un motor tèrmic bastant eficient. Un fet poc conegut avui és que Diesel va instal·lar una unitat de precompressió a la seva segona mostra de laboratori, que treballava a la base de desenvolupament de MAN a Augsburg, i el desembre de 1896 van aparèixer tota una sèrie de motors dièsel equipats amb compressors.
Molt més tard, el paper de l’assistent principal del motor dièsel el jugarà el turbocompressor d’escapament, gràcies al qual la invenció de Rudolf Diesel ascendirà al seu rang actual. Els primers motors experimentals Rudolf Diesel amb un compressor mecànic van assenyalar l’augment significatiu esperat de potència, però, en termes d’eficiència, les coses no eren tan rosades. El dièsel, per al qual l’economia del motor és de suma importància, valora els resultats dels seus propis experiments com a negatius. Per a un enginyer brillant, es converteixen en un enigma absolut i insoluble, contràriament a les seves conegudes lleis de la termodinàmica. Després d’haver completat els seus experiments en aquesta àrea, va escriure al seu quadern el següent: “Un experiment realitzat el 28 de gener de 1897 i la comparació amb experiments anteriors el 12 de gener van plantejar la qüestió de l’efecte de la precompressió. Viouslybviament, això és extremadament perjudicial, de manera que a partir d’ara hem d’abandonar aquesta idea i centrar-nos en un motor convencional de quatre cilindres amb entrada directa d’aire fresc de l’atmosfera en la seva forma actual ". Gràcies a Déu, el geni Diesel s’equivoca profundament aquí. Més tard, va resultar que no era errònia la idea del farciment forçat, sinó la forma de la seva implementació ...
Motors dièsel de compressors als vaixells
Després d'una sèrie d'experiments infructuosos de Rudolf Diesel i les conclusions errònies que els van seguir, els dissenyadors van abandonar durant molt de temps l'ús d'aquest dispositiu per al subministrament forçat d'aire fresc addicional, basant-se únicament en la pressió atmosfèrica natural. L'única manera ortodoxa i provada d'aconseguir més potència en aquell moment era augmentar el nivell de desplaçament i velocitat, ja que aquesta última és tecnològicament viable. La boira dels deliris va perdurar durant dues dècades, fins que la tecnologia va assolir el nivell requerit i l'empresa de motors MAN de la ciutat alemanya d'Augsburg va tornar a posar aquesta idea a l'ordre del dia. Com a resultat del treball intens de l'empresa a principis dels anys 20 del segle passat, van aparèixer les primeres unitats dièsel produïdes en massa amb recàrrega forçada amb un compressor mecànic. L'any 1924 ja hi havia vaixells amb motors dièsel de compressor, entre els quals es pot trobar una solució tecnològica interessant en què els compressors no s'accionen directament des del cigonyal, sinó des de motors elèctrics especialment adaptats (vau notar l'analogia amb el dièsel V8 d'Audi) , com a resultat que augmenta la seva potència de l'estàndard de 900 a 1200 CV. Per descomptat, en tots aquests casos estem parlant d'unitats d'accionament mecànic, tot i que a principis de segle es va patentar la idea del compressor de gas, en el moment en què s'implanti en models en sèrie, serà un llarg temps. . El desenvolupament extremadament lent de la tecnologia del compressor es deu a dues raons principals: una mala consciència del comportament de les gasolines amb la seva tendència inherent a cops i la incertesa sobre l'eficiència de diversos tipus d'unitats de compressor.
El farciment de motors de gasolina va començar el 1901, quan Sir Dugald Clerk (per cert, un dels pioners dels motors de dos temps) va decidir utilitzar una bomba per forçar aire fresc addicional a les cambres de combustió. motor amb una cilindrada enorme. L’empleat es pren seriosament i científicament els problemes del motor tèrmic i, amb aquest dispositiu, intenta augmentar deliberadament l’eficiència termodinàmica del motor. No obstant això, al final, ell, com Diesel abans que ell, només va aconseguir augmentar el seu poder.
Els compressors Roots més utilitzats avui en dia es basen en un dispositiu de bombament patentat per Frank i Philander Roots d'Indiana a la dècada de 1907. El principi de funcionament de la unitat Roots és manllevat de la bomba d'engranatges inventada al segle 100 per Johannes Kepler, i els primers experiments de Gottlieb Daimler i el seu enginyer cap Wilhelm Maybach es basaven en compressors Roots. El resultat més impressionant del farciment mecànic positiu, però, prové de l’americà Lee Chadwick, que el 80 va instal·lar un compressor a l’enorme motor de sis cilindres del seu cotxe, la velocitat de treball del qual és nou vegades la velocitat del cigonyal. Així, Chadwick va aconseguir un monstruós augment de potència i el seu cotxe es va convertir en el primer del món a assolir la velocitat registrada oficialment de milles per hora XNUMX. Per descomptat, als primers temps d’aquesta tecnologia, molts dissenyadors van experimentar amb diversos altres tipus de dispositius de compressors, com ara centrífugs i paletes. Entre les sol·licituds de patents es pot trobar el predecessor del compressor de pistó rotatiu, àmpliament utilitzat en les XNUMX-ies del segle passat per diverses empreses, així com el compressor de pales d'Arnold Theodor Zoller.
Com a resultat, l’ompliment forçat justifica l’augment esperat de la capacitat del litre i resulta ser una eina ideal per millorar els paràmetres dinàmics de les unitats ja dissenyades.
Però els cotxes no eren els únics partidaris d'això: ja l'any 1913, ja existien motors de locomotores amb compressor i durant la Primera Guerra Mundial, la càrrega forçada es va convertir en un mitjà ideal per compensar l'aire enrarit dels avions a gran altitud.
(seguir)
Text: Georgy Kolev
