Deje de engañarse. Estas “tecnologías negras” de los automóviles se desarrollaron hace cien años 丨Análisis tecnológico.

Hace algún tiempo, en un evento de prueba de manejo para un automóvil nuevo de una determinada marca, un ingeniero habló sobre la tecnología de inyección de sodio por válvula durante más de diez minutos. Pensé que era gracioso, ¿cómo podría valer la pena alardear de una tecnología tan antigua?

De hecho, las llamadas tecnologías negras que muchas empresas automotrices están promoviendo ahora, como la inyección directa en cilindro, la tecnología de inyección de agua, etc., se remontan a hace 100 años como mínimo. , y nacieron a más tardar durante la Segunda Guerra Mundial .

Esta historia comienza con la invención del avión. Antes de entrar en la era del jet, no existía una diferencia esencial entre los motores de avión y los de automóvil. Los pistones, las bielas y los cigüeñales todavía estaban dispuestos de forma diferente. Después de la invención del avión, el alcance de las actividades humanas se expandió desde la tierra y el océano hasta el cielo, y uno tras otro surgieron varios desafíos más elevados, más rápidos y más lejanos.

Especialmente durante la Primera Guerra Mundial, todos los países descubrieron que los aviones eran algo bueno: no solo podían detectar tropas enemigas, sino también llevar ametralladoras y bombas para causar daños directamente. Entonces, después de la Primera Guerra Mundial, los aviones entraron en una etapa de rápido desarrollo. La gente continuó exprimiendo los límites de los aviones y surgieron varias tecnologías extremas.

Rolls-Royce es solo una marca extremadamente especializada en el campo de la automoción, pero es una marca de renombre en el campo de la aviación. En otras palabras, los motores de aviación son el negocio principal de Rolls-Royce, pero algo de tecnología. se puede aplicar a los automóviles, así que construyamos un automóvil. En la era de los aviones, Rolls-Royce simplemente vendió su negocio de automóviles a BMW. Obtuvo más dinero procedente de motores aeronáuticos y turbinas de gas.

Como actor número uno en la industria de motores aeronáuticos, Rolls-Royce participó naturalmente en la carrera armamentista de motores aeronáuticos después de la Primera Guerra Mundial. En aquella época había una competición de hidroaviones, la Copa Schneider, que era un poco como la F1 y los Juegos Olímpicos de hoy. Se celebraba cada dos años en forma de equipos nacionales para competir en la velocidad de los aviones. Era un escenario para todos. poderes de la aviación para lucir sus músculos.

El líder mundial en ese momento seguía siendo el Reino Unido. Por supuesto, no se perderían la Copa Schneider y también tenían que ganarse la cara. Para prepararse para la competición de 1929, Rolls-Royce necesitaba preparar un motor más potente, por lo que los ingenieros lanzaron el motor "tipo R" basado en el motor V12 "tipo H" refrigerado por líquido. El diámetro es de 152,4 mm, la carrera es de 167,6 mm (la cilindrada total es de aproximadamente 36 litros) y tiene un sistema de turbocompresor, con una potencia máxima que alcanza la asombrosa cifra de 1.900 caballos. Con su poderosa potencia, el Supermarine S6 ganó la Copa Schneider de 1929 a una velocidad de 528,89 km/h.

Aunque el motor "tipo R" es potente, ha llegado a su límite y es difícil exprimir más potencia. Sin embargo, de cara a la competición de 1931, los 1.900 caballos de fuerza obviamente no eran lo suficientemente fiables y la potencia debía mejorarse aún más. De hecho, los ingenieros también saben que solo hay dos formas de aumentar la potencia, ya sea aumentar la velocidad o aumentar el valor de impulso, pero pase lo que pase, se encontrarán con un muro alto insuperable: la detonación. En artículos anteriores se ha analizado en detalle el problema del detonación. La razón fundamental que impide el desarrollo de los motores de gasolina es la detonación.

La solución que se les ocurrió a los ingenieros de Rolls-Royce fue añadir metanol y tetraetilo de plomo al combustible. El principio del primero es el mismo que el del sistema de inyección de agua del BMW M4GTS. el efecto de calor latente de la vaporización para enfriar el cilindro. Reducir los golpes. Este último es un agente antidisturbios muy famoso que alguna vez se usó ampliamente hasta que la gente se dio cuenta del problema de la contaminación por plomo y fue prohibido.

Este combustible puede aumentar la potencia del motor hasta los 2.350 caballos, pero también trae dos efectos secundarios graves. Una es corrosiva, conocida como "cerveza blanda", el combustible puede disolver el metal, pero aún así está bien para algunas carreras. El segundo es el problema de la disipación de calor. La disipación de calor del cilindro es fácil de resolver. Simplemente mejora la potencia del sistema de disipación de calor. Sin embargo, la válvula es un punto débil, los gases de escape calientes derretirán la válvula de escape. Rolls-Royce pensó en la tecnología de llenado de sodio con válvula en ese momento. El sodio líquido es un líquido con un calor específico alto y se utiliza como medio para eliminar el exceso de calor.

El motor "tipo R" supone un gran paso adelante para Rolls-Royce en motores refrigerados por líquido, dominando tecnologías de vanguardia como el llenado de válvulas con sodio y el sistema antidetonación. Sobre esta base nació el mundialmente famoso motor "Merlin", que fue el pilar de la Fuerza Aérea Británica en la Segunda Guerra Mundial.

Cuando se trata del "Merlin", tenemos que mencionar a su oponente directo y el primero en adoptar la tecnología de inyección directa en el cilindro: la serie DB601/DB605 de Messerschmitt, que está equipada en varios modelos del caza BF109. chorros.

¿Por qué utilizar la tecnología de inyección directa en el cilindro? Es muy simple si lo piensas bien. Cuando los aviones de combate compiten en "peleas de perros", su maniobrabilidad es lo más importante, especialmente en el combate aéreo. Segunda Guerra, no hay misiles ni nada por el estilo. Depende de quién pueda ganar. El avión es impresionante. Cuanto mayor sea la amplitud de la maniobra, mayor será el valor G generado. Si el combustible lo suministra un carburador, definitivamente no podrá ejercer fuerza en algún momento, como por ejemplo volar boca abajo.

Desde niño siempre he tenido curiosidad, ¿por qué los aviones de combate pueden volar boca abajo? Más tarde aprendí que la dificultad en el vuelo invertido no es la aerodinámica, pero tener un sistema de suministro de combustible que admita el vuelo invertido es la clave para los aviones con motor de pistón, la tecnología de inyección directa en el cilindro es necesaria para soportar el vuelo invertido. Es sorprendente pensar que esa tecnología estaba disponible a principios de la década de 1940, cuando aún no existían los sistemas de control electrónico.

Hablando de los motores de las series DB601/DB605, hay otra tecnología que se ve a menudo en el círculo de modificación y en los juegos de coches: el N2O (óxido nitroso). El principio es muy simple cuando se precalienta el N2O, se descompondrá en nitrógeno y el oxígeno puede reducir la temperatura en el cilindro y reducir el golpe, mientras que el oxígeno puede lograr el efecto de favorecer la combustión. ¿Por qué no utilizar oxígeno puro? Eso definitivamente hará estallar a mi amigo.

La estructura del DB605 de primera generación en aquel momento era muy similar a la del anterior DB601E, salvo que se aumentó la cilindrada y se mejoró el sistema de sobrealimentación. Aunque se aumentó la potencia máxima hasta los 1475 caballos. El peso también aumentó y la relación empuje-peso siguió siendo la misma. No es ideal. Inyectar N2O en el cilindro es un método simple y tosco, que puede aumentar la potencia a 1.700 caballos de fuerza en poco tiempo, lo que es un poco como usar postcombustión en los aviones de combate actuales. En un campo de batalla de vida o muerte, este aumento instantáneo de poder realmente puede salvarle la vida.

Si analizamos la historia del desarrollo de los motores de pistón, muchas de las llamadas nuevas tecnologías son sólo copias de tecnologías antiguas. En otras palabras, en el camino para exprimir el potencial del motor, los métodos y medios que se pueden utilizar han sido utilizados por sus predecesores, pero los objetivos son diferentes.

Los motores de combustión interna modernos prestan atención a la alta eficiencia. Tomando como ejemplo la inyección directa en el cilindro, no es necesario conducir el automóvil "en reversa", por lo que los ingenieros han utilizado la tecnología de inyección directa en el cilindro. Nuevamente, el propósito es controlar el volumen de inyección de combustible con mayor precisión, mejorando así la eficiencia térmica del motor. Esto también será así en el futuro, y los motores de combustión interna tomarán un camino más eficiente.

Este artículo proviene del autor de Autohome Chejiahao y no representa los puntos de vista ni las posiciones de Autohome.