Test Drive Magic Fires: Storia dell'ingegneria dei compressori II

La seconda parte della serie: L'era dei compressori - passato e presente

“Karl ha frenato impercettibilmente e la Buick ci ha superato lentamente. Larghe ali lucenti strisciavano davanti a noi. La marmitta ha vomitato rumorosamente fumo blu sui nostri volti. A poco a poco, la Buick guadagnò una ventina di metri di vantaggio e poi, come ci aspettavamo, la faccia del proprietario apparve dalla finestra, sorridendo trionfante.

Pensava di aver vinto ... Ci ha dato i segnali con particolare calma, fiducioso nella sua vittoria. In quel momento Karl balzò in piedi. Il compressore è esploso. E improvvisamente la mano che salutava dalla finestra scomparve quando Karl accettò l'invito e si avvicinò. Si avvicinò in modo incontrollabile.

1938 Erich Maria Remarque. "Tre compagni". Un amore condannato, un'anima devastata e il valore di poche decine di piccole cose che ci ricordano che apprezziamo le cose semplici solo quando svaniscono dolcemente e irreversibilmente. Un romanzo sul privilegio di vivere qui e ora, remare manciate delle gioie della vita, un capolavoro sugli immensi valori umani e ... Carl è un'auto con un ego modesto, ma con un'anima sconfinata.

Three Comrades è stato pubblicato in un punto di svolta nella storia umana nel 1938. Pochi mesi dopo la pubblicazione, il 1 ° settembre 1939, il giorno in cui le vetture del Gran Premio gareggiarono in una feroce gara per il Gran Premio della Jugoslavia, i carri armati tedeschi attraversarono il confine con la Polonia e portarono l'umanità alla sua più grande rovina. Questo giorno segna la fine di un'era nell'industria automobilistica. L'era dei compressori sta volgendo al termine.

Fino a poco tempo, la parola tedesca "Kompressor" meticolosamente scritta era visibile su alcuni modelli Mercedes. Certo, sarebbe molto più comodo usare una semplice abbreviazione come CDI o CGI, ma la scrupolosa grafia dell'intera parola non è casuale in questo caso. Senza di essa, gran parte dell'impatto sul marketing sarebbe andato perduto se si fosse lanciata la sfida di ricordare quei tempi gloriosi della vita di una casa automobilistica di lusso, quando tutto si basava sul motto Kompressor oder Nichts (compressore o niente).

L'acronimo TSI sul cofano in plastica della VW Golf GT nel 2005 era molto più sobrio e non intendeva costruire ponti verso un'eredità glamour. L'eccessiva modestia non è sicuramente una delle qualità di VW, e la casa di Wolfsburg non perderebbe l'occasione di ricordare alcuni dei suoi successi, ma in questo caso il marchio TSI doveva mettere in mostra l'avanguardia tecnica, non la tradizione. La formula tecnologica utilizzata dagli ingegneri VW era banale come un'idea, complessa come l'implementazione: un piccolo motore (in questo caso, solo 1,4 litri) offre eccellenti prestazioni dinamiche e una potenza impressionante di 170 CV. grazie al tandem di un potente turbocompressore e di una piccola ma efficiente unità meccanica che riempie il "buco" devastato dalla grande potenza del turbocompressore e agisce come una sorta di toccasana contro l'iniziale avaria del motore. E proprio quando pensavamo che l'idea fosse un successo, è entrata in scena una nuova linea di motori da due litri. Volvo, il più potente dei quali ha lo stesso sistema di rifornimento con meccanica e turbocompressori. Tutto ciò ci spinge a tornare alla storia e ricordare i lontani prototipi dei moderni capolavori di ingegneria. Sì, capolavori, perché lo sviluppo di Volvo ha messo ancora una volta all'ordine del giorno una soluzione tecnica estremamente interessante che è stata utilizzata con successo in un'auto da corsa super costosa due decenni fa. Lancia Delta S4.

Come già accennato, non c'è nulla di complicato o strano nell'idea concettuale dei motori VW e Volvo. Abbiamo vissuto a lungo il tema nevralgico dei prezzi elevati del carburante e la complessa serie di sfide che i moderni progettisti automobilistici devono affrontare nella loro ricerca di creare propulsori dinamici ed efficienti nei consumi.

Il vortice dell'eccitazione tecnologica non poteva bypassare i compressori nelle loro due varietà. Inoltre, oggi i turbocompressori sono tra i principali attori nella corsa alla massima efficienza, aggiungendo nuovo carburante al fuoco di una vecchia storia che risale al 1885 ...

Rudolph Diesel e compressori

C'è qualcosa del sapore sentimentale di un romanzo di fine Ottocento sulle prime automobili con motore a combustione interna. Tuttavia, i loro creatori non erano solo "alchimisti" ambiziosi e ignoranti e pazzi sperimentatori, ma di solito persone altamente istruite le cui invenzioni si basano su una seria base scientifica. È questa solida base di conoscenze che risveglia nella mente di Gottlieb Daimler l'idea di dotare i suoi motori a benzina e cherosene di un compressore esterno. Sfortunatamente, i suoi primi tentativi in ​​\u1896b\uXNUMXbquesta direzione non hanno avuto successo e alla fine ha abbandonato ulteriori sviluppi. Apparentemente, a quel tempo, le possibilità di precomprimere l'aria fresca che entrava nei cilindri erano estremamente ridotte - basti pensare che Daimler si dedicò nuovamente alla ricerca attiva in quest'area solo dopo la fine della prima guerra mondiale. Il percorso di Rudolf Diesel è simile. Nello stesso momento in cui stava cercando di far funzionare i suoi brevetti in una grande compagnia petrolifera e finì per venderli costosi e troppo costosi ai fratelli Nobel svedesi che lavoravano nei giacimenti petroliferi russi del Caucaso, disegnò diagrammi e scoprì come procedere ulteriormente migliorare l'efficienza è un motore termico abbastanza efficiente in linea di principio. Un fatto poco noto oggi è che Diesel installò un'unità di precompressione sul suo secondo campione di laboratorio, lavorando presso la base di sviluppo MAN ad Augsburg, e nel dicembre XNUMX apparve un'intera serie di motori diesel dotati di compressori.

Molto più tardi, il ruolo dell'assistente principale del motore diesel sarà svolto dal turbocompressore di scarico, grazie al quale l'invenzione di Rudolf Diesel salirà al suo rango attuale. I primi motori Rudolf Diesel sperimentali con compressore meccanico hanno notato il previsto aumento significativo della potenza, ma dal punto di vista dell'efficienza le cose non erano così rosee. Il diesel, per il quale l'economia del motore è di fondamentale importanza, valuta i risultati dei propri esperimenti come negativi. Per un brillante ingegnere, diventano un enigma assoluto e insolubile, nonostante le sue ben note leggi della termodinamica. Dopo aver completato i suoi esperimenti in quest'area, scrisse nel suo taccuino quanto segue: “L'esperimento condotto il 28 gennaio 1897, e il suo confronto con gli esperimenti precedenti il ​​12 gennaio, sollevava la questione dell'effetto della precompressione. Ovviamente, questo è estremamente dannoso, quindi d'ora in poi dobbiamo abbandonare questa idea e concentrarci su un motore a quattro cilindri convenzionale con aspirazione diretta di aria fresca dall'atmosfera nella sua forma attuale ". Grazie a Dio, il genio Diesel qui si sbaglia profondamente! Successivamente è apparso chiaro che non era l'idea del riempimento forzato a essere sbagliato, ma il modo in cui era attuato….

Motori diesel del compressore sulle navi

Dopo una serie di esperimenti infruttuosi di Rudolf Diesel e le conclusioni errate che ne seguirono, i progettisti abbandonarono per lungo tempo l'uso di un tale dispositivo per la fornitura forzata di aria fresca aggiuntiva, basandosi esclusivamente sulla pressione atmosferica naturale. L'unico modo ortodosso e collaudato per ottenere più potenza in quel momento era aumentare la cilindrata e il livello di velocità, poiché quest'ultimo è tecnologicamente fattibile. La nebbia delle delusioni è rimasta per due decenni, fino a quando la tecnologia non ha raggiunto il livello richiesto e la società di motori MAN della città tedesca di Augsburg ha nuovamente inserito questa idea all'ordine del giorno. Come risultato dell'intenso lavoro dell'azienda nei primi anni '20 del secolo scorso, apparvero le prime unità diesel prodotte in serie con rifornimento forzato mediante un compressore meccanico. Nel 1924 esistevano già navi con motori diesel a compressore, tra le quali si può trovare un'interessante soluzione tecnologica in cui i compressori non sono azionati direttamente dall'albero motore, ma da motori elettrici appositamente adattati (hai notato l'analogia con l'odierno V8 diesel su Audi) , di conseguenza che aumenta la loro potenza dallo standard 900 a 1200 CV. Naturalmente, in tutti questi casi si tratta di unità ad azionamento meccanico - sebbene all'inizio del secolo l'idea del compressore del gas fosse stata brevettata, quando sarà implementata nei modelli seriali, sarà un a lungo. . Lo sviluppo estremamente lento della tecnologia dei compressori è dovuto a due ragioni principali: scarsa consapevolezza del comportamento delle benzine con la loro intrinseca tendenza a detonare e incertezza sull'efficienza dei vari tipi di unità di compressione.

Il rifornimento di motori a benzina iniziò nel 1901 quando Sir Dugald Clerk (che tra l'altro era uno dei pionieri nel motore a due tempi) decise di utilizzare una pompa per forzare ulteriore aria fresca nelle camere di combustione. motore di enorme cilindrata. L'impiegato prende seriamente e scientificamente i problemi dei motori termici e con questo dispositivo cerca di migliorare deliberatamente l'efficienza termodinamica del motore. Tuttavia, alla fine, come Diesel prima di lui, è riuscito solo ad aumentare il suo potere.

I compressori Roots più comunemente utilizzati oggi si basano su un dispositivo di pompaggio brevettato da Frank e Philander Roots of Indiana negli anni '1907. Il principio di funzionamento dell'unità Roots è preso in prestito dalla pompa a ingranaggi inventata nel 100 ° secolo da Johannes Kepler, ei primi esperimenti di Gottlieb Daimler e del suo ingegnere capo Wilhelm Maybach erano basati sui compressori Roots. Il risultato più impressionante del riempimento meccanico positivo, tuttavia, viene dall'americano Lee Chadwick, che nel 80 installò un compressore sul suo enorme motore a sei cilindri con una velocità di lavoro nove volte superiore a quella dell'albero motore. Così, Chadwick ottenne un mostruoso aumento di potenza e la sua auto divenne la prima al mondo a raggiungere la velocità ufficialmente registrata di XNUMX miglia all'ora. Ovviamente, all'inizio di questa tecnologia, molti progettisti hanno sperimentato vari altri tipi di dispositivi di compressione come il centrifugo e la ventola. Tra le domande di brevetto si può trovare il predecessore del compressore a pistone rotante, ampiamente utilizzato negli XNUMX-i del secolo scorso da diverse aziende, nonché il compressore a palette di Arnold Theodor Zoller.

Di conseguenza, il riempimento forzato giustifica il previsto aumento della capacità dei litri e risulta essere uno strumento ideale per migliorare i parametri dinamici delle unità già progettate.

Ma le auto non ne erano le uniche sostenitrici: già nel 1913 esistevano già motori di locomotive con compressore e durante la prima guerra mondiale la carica forzata divenne un mezzo ideale per compensare l'aria rarefatta negli aerei ad alta quota.

(da seguire)

Testo: Georgy Kolev