Какво представлява двигателя на един TOP FUEL драгстер:

Попаднах случайно на една много интересна и изчерпателна статия, в която много подробно са описани двигателите, които задвижват най-сериозните американски драгстери. Реших да я преведа и да я пусна тук, за да може всички да се запознаят с някои доста интересни и малко известни факти

Заповядайте:

Част I



Свръх-горивните състезания представляват клас от драг състезанията, в който колите работят на максимум от 85% нитрометан и около 15% метанол (известен още като състезателен алкохол) вместо бензин. В САЩ нитрометана използван да захрани двигателите на свръх-горивните драгстери струва около 8 Долара на Литър. Драгстерите изразходват между 38 и 45 литра гориво за едно пълно минаване на пистата, което включва загряването на гумите (BURNOUT), връщането назад до стартовата линия и самия 400 метров пробег. Тези двигатели генерират около 3.4 пъти повече мощност в сравнение със двигател със същия обем, работещ на бензин.
Тези коли се състезават на отсечка дълга ¼ миля (0.4км) и я изминават за по-малко от 4.5 секунди, при терминална скорост близо до 530км/ч. Един свръх-горивен драгстер ускорява от 0 до 160 км/ч за по-малко от 0.8 секунди, като шофиора се подлага на натоварване равно на 5.7 пъти собственото му тегло. Това ускоряване отнема по-малко от една десета от времето нобходимо на заводско Порше 911 Турбо да достигне същата скорост. Драгстерите могат да надвишат 450км/ч за само 200 метра, а пълната дължина на отсечката е два пъти по толко.



Двигателя, който задвижва свръх-горивните драгстери произлиза от второто поколение мотори ХЕМИ 426 или така наречения „Слонски двигател” на Крайслер, който се произвежда през 1964-71г. Въпреки че двигателя на всеки драгстер е сглобен предимно от специализирани компоненти, той до голяма степен се придържа към оригиналната конфигурация със два клапана на цилиндър, отваряни чрез удължители от централно разположен (един) разпределителен вал. Двигателя има полусферични горивни камери и 90 градусов, 8 цилиндров V образен блок.

Според правилата за участие (на NHRA) обема на моторите е ограничен до 8193,5сс. Най-честите измерения са 106мм диаметър на буталото и 114,3мм ход на буталото. Практиката показва, че използването на бутала с по-голям диаметър сериозно отслабва цилиндровия блок. Компресията е 6.5:1, което е и най-често прилаганата стойност за двигатели, при които компресора се задвижва с по-голяма скорост от коляновия вал.




Цилиндровия блок е машинно изработен от солидно парче кован алуминии. В него се пресоват ризи от ковка стомана. В блока няма водни магистрали, което допринася допълнително за здравината на двигателя. Както и оригиналния Хеми мотор, така и състезателния вариант има дълга пола, за да се намали „люлеенето” на буталата, когато се намират в най-ниската точка при движанието им. Коляновия вал се държи на пет главни аксиални лагера, които са прикрепени с шпилки от стандартна авиационна стомана, допълнителни подсилени шпилки и странични болтове. В САЩ има три лицензирани производители на тези специални цилиндрови блокове и всички отбори трява да си изберат от някой от тях.

Цилиндровите глави са също машинно изработени от солидни блокове алуминии. Те също нямат водни магистрали и разчитат изцяло на постъпващата въздушно-горивна смес, за да се охлаждат.
Спазва се оригиналния замисъл на Крайслер за два големи клапана на цилиндър. Всмукателния клапан е направен от солиден титан, а изпускателния клапан е направен от никелова супер-сплав (Nimonic 80A или подобна). Леглата на клапаните са от ковко желязо. За целта успешно се използва и берилиева мед, но приложението и е силно ограничено поради високата и цена. Размерите на клапаните са около 62.2мм за всмукетелните и 48,9мм за изпускателните. В смукателните портове са интегрирани тръби, в които се двиат удължителите, които предаат движението от разпределителния вал на клапаните. Главите са запечатани към блока чрез медни гарнитури и „О” пръстени от неръждаема стомана. Затягането на главите става с болтове от авиационна стомана.

Част II

Разпределителния вал е от солидна стомана, направен от въглеродна стомана 8620 или подобна. Върти се в пет лагера смазвани с масло под налягане и се задвижва от зъбни колела в предната част на двигателя. Механични ролкови повдигачи, стоманени удължители и кобилици, предават движението на вала към клапаните.
При всмукателните клапани кобилиците са ролкови.



При изпускателните клапани високото налягане на газовете пречи да се използват кобилици с ролки.
Там се използват солидни кобилици.



Ролковите кобилици се движат в/у стоманени ролкови лагери.



Солидните кобилици се движат в/у титаниев вал, като всяка има бронзов водач.
Ролковите кобилици се изработват от солидно парче стомана, а солидните се изливат във съответната форма.
Двойните пружини на клапаните са от коаксиален тип и се изработват от титаний. Тарелките също са титаниеви, както и капаците на главите.

Коляновия вал се изработва от солидно парче стомана. Винаги е с 90 градусов профил и се движи в пет обикновени лагера. Правени са опити с колянови валове с нормален 180 градусов профил. С тях се постига по-голяма мощност, пък и са с около 10кг. по-леки от тези с 90 градусов профил. Проблема при тях, обаче, е че причиняват доста повече вибрации.
При настоящия си дизайн коляновия вал на Свръх-Горивните драгстери е толкова здрав, че при един инцидент, когато двигателя се пръска, блока се разцепва на две и изхвръква от колата, коляновия вал заедно с осемте биели и бутала остава на мястото си, закрепен за съединителя.

Буталата са от кована алуминиева сплав 2618. Имат три сегмента, а алуминиеви капачки придържат дългите 8,38см стоманени бутални болтове с диаметър 2,94см
Буталата са анодизирани и с тефлоново покритие, за да се предотврати нараняването на повърхността им при работа във високи температури.
Най-горния сегмент е L образен Дайкс сегмент, който спомага за по-доброто уплътняване при възпламеняването на сместа. Втори сегмент обаче трябва да се използва за да пречи на маслото да навлезе в горивната камера по време на всмукателния такт, тъй-като Дайкс сегментите не образуват оптимално газово уплътнение при изпускателния такт.



Третия сегмент е масления сегмент. Неговата функция се спомага от втория сегмент.
Биелите са от кован алуминий. Те притъпяват голяма част от вибрациите. Това е и причината да се използва алуминий за биелите а не титан. Титаниевите биели биха били по-здрави, но в същото време не поемат вибрациите и предават сериозна част от импулса при възпламеняването на сместа към биелните лагери. По този начин се застрашава твърде много здравината на лагерите, коляновия вал и блока.
Всяка биела се захваща към вала с два болта. По вала биелата се движи на биелен лагер, докато при буталото, буталния болт преминава директно през нея.


Следва продължение

III Част

Механичният компресорът е роторен от тип 14-71. Има два въртящи се вала, чието напречно сечение прилича на витло.



Компресора е леко изместен на зад за да се постигне по-равномерно разпределение на въздуха. Абсолютното налягане във всмукателния колектор е най-често м/у 3.8 и 4.5 Bar-а, но е възможно да се достигне и до 5 Bar-а. Колектора е снабден с плоча за аварийно разтоварване, която се отваря при 14 Bar-а.

Тези компресори са наследници на компресорите на General Motors, които са се прилагали в техните двутактови дизелови двигатели. Били са адаптирани за автомобилните двигатели още в ранните дни на спорта. Името на модела на тези компресори говори и за техния размер. Някога най-сериозно разпространените модели – 6-71 и 4-71 са били специално проектирани за дизеловите мотори на GM с 6 и 4 цилиндъра по 71 кубически инча всеки (71in³ = 1163.481cm³), така че модела 14-71 който се използва в момента, можем да го приемем като сериозно увеличение на мощността спрямо възможностите на ранните модели.



Правилата за безопасност налагат използването на одеала от кевлар, с които да се покрие корпуса на компресора, заради знчителната опасност от експлозия на компресора при сериозното натоварване. Отсъствието на такова одеало би изложило шофьора, екипа и зрителите на порой от шрапнели в случай на проблем свързан с възпламеняването на сместа, структорната цялост или дори освобождаването от отработените газове (всеки от които може да доведе до експлозията на компресора)



Мазителната система е с мокър картер, който побира 15 литра SAE 70 минерално или синтетично масло за състезателни приложения.
Картера се прави от титан или алуминий. Титана може да се използва за да се предотвратят маслени разливи в случай на счупена биела. Налягането на маслото е някъде м/у 72 и 78 кг по време на пробега, а при разпалването на мотора е около 90кг. При повечето отбори тези цифри са различни.

при пълна мощност компресора дава 12 bar