Top Fuel Dragster

Много интересного из мира моторов.

С этими двигателями не могут сравниться ни японские, ни немецкие, ни американские, ни какие другие сверхфорсированные двигатели серийных легковых автомобилей.

Обычные двигатели можно форсировать до 2000-3000 лс максимум, в то время как средний мотор Top Fuel Dragster имеет максимальную мощность около 8000 лс и такой же крутящий момент.

Стоит отметить, что рабочий объем двигателя Top Fuel по правилам должен быть не больше 8.2 литров, естественно используется максимально возможный литраж 8.2 литра V-образная восьмерка.

Получается, что один цилиндр имеет 1 литр рабочего объема и около 1000 лошадиных сил.

Максимальную мощность измерить сложно, так как не существует диностендов расчитанных на измерения столь высокой мощности с колес, да еще и за столь короткий промежуток времени.

Максимальные обороты которые может выдержать двигатель, обычно не превышают 9500 об/мин при этом минимальные обороты в гонке редко опускаются ниже 7000 об мин. Дело в том что Top Fuel Dragster не имеет коробки передач и ускорение происходит за счет 4-5 ступенчатого сцепления. Двигатель в таком режиме, работает постоянно на пике максимальной мощности.

Двигатель, обладая огромной мощностью, на полностью открытом дросселе, может ее выдержать лишь несколько секунд, такова плата за 1000 лошадей с литра объема.

Весь цикл жизни мотора исчесляется 3 минутами, из них грубо 30 сек на прогрев и тест работоспособности, остальное время занимает подготовка к старту, прогрев шин, постановка на стартовую линию и, собственно, гонка. Гонка драгстеров класса Top Fuel длится не более 5 секунд, за это время болид успевает проехать квотер в 402 метра и разогнаться до 500 + км/час.

Между стартами восьми механикам дается 40 минут на переборку мотора. За это время они полностью перебирают двигатель, заменяя съемные детали имеющие риск повреждения на новые. Позже, после тщательной дефектовки детали могут снова появиться в двигателе для повторного использования.

Блок двигателя Top Fuel Dragster не имеет ни воздушной, ни водяной рубашки охлаждения.
Блок делают из цельного, кованного куска алюминиевого сплава. Деталь вытачивается на станках с ЧПУ. Блок двигателя Top Fuel Dragster имеет пять коренных опор коленчатого вала.
Для большей жесткости блока, каждый бугель (постель) крепиться 4 болтами. Причем два болта притягивают половинку постели, как обычно сверху, а два других сбоку блока цилиндров. В блок впрессованы гильзы из ковкого чугуна.

Головки цилиндров драгстеров так же делают из цельной алюминиевой заготовки на станке с ЧПУ. Водяное охлаждение отсутствует и происходит лишь за счет поступающего воздуха и топлива.
Камера сгорания полусферическая с двумя свечами и двумя клапанами на цилиндр. Впускные клапана делают из титана и имеют диаметр 62.2 мм, максимальный подъем доходит до 27 мм. Выпускные клапана из жаропрочных металлов на основе никеля и хрома, имеют диаметр тарелки 48.9 мм и максимальное открытие до 22 мм.
Прокладка ГБЦ из меди с кольцами из жаропрочной стали.

Распределительный вал с нижним расположением.

Поршни алюминиевые кованные с керамическим или из нитрида титана покрытием юбки для большей термодинамической устойчивости.
Так же, как и в любом двигателе, есть 3 кольца, выполняющих все те-же функции. Диаметр цилиндра 106.4 мм, Ход поршня 114.3 мм.

Шатуны делают из алюминиевого сплава. Они легче, прочнее некоторых сталей, дешевле титана.

Масляная система обычная с маслозаборником в картере, который содержит 16 литров масла. Поддон выполнен из титана или алюминия. Давление масла 11-14 бар.
-----------
Двигатель работает на нитрометане
Нитрометан (СН3NO2) относят к простейшим органическим соединениям алифатического ряда. В промышленности эта немного вязкая бесцветная жидкость с запахом горького миндаля применяется в основном, как растворитель.

Нитрометан также является взрывоопасным веществом – при сжатии он может сдетонировать, а добавление органических аминов превращает этот растворитель в жидкий эквивалент тротила. Но для дрэг-рейсинга гораздо важнее другое его свойство: нитрометану для горения необходимо гораздо меньше кислорода, чем бензину. Если для превращения килограмма бензина в тепловую энергию необходимо 14,6 кг воздуха, то нитрометану хватает всего 1,7 кг. Это означает, что в цилиндре за один такт работы двигателя можно сжечь примерно в 8,7 раза больше нитрометана, чем бензина, получив в 2-3 раза большую мощность.

-----------
Топливный насос на полном газе качает около 5.7 литров топлива в секунду при давлении 38 бар. Если пересчитать в расход на 100 км, то получится 1425 литров. На всю гонку включая прогрев двигателя и колес, уходит в среднем 38 - 40 литров топлива.

Камера сгорания оснащена двумя свечами зажигания. Такая схема используется не только для эффективности работы двигателя, но и как защитный элемент, так как даже пару пропусков зажигания вызовут гидроудар в цилиндре из-за поступления очень большого количества жидкого топлива.

Температура в цилиндрах достигает 4000 градусов по Цельсию. Клапаны моментально раскаляются до более, чем 1000 градусов. Свечи сгорают (выгорают) за 1.5-2 секунды, но воспламенение топливной смеси будет продолжаться благодаря температуре клапанов. Поэтому двигатели дрэгстеров, работающих на нитрометане , глушат отключая топливную систему, а не зажигание.

Нагнетатель создает давление наддува 3.8 - 4.5 бар. Связь компрессора с двигателем осуществляется через очень широкий зубчатый приводной ремень - 75 мм. Роторы вращаются в 2 раза быстрее коленчатого вала. Для безопасности нагнетатель дополнительно скрепляют ремнями из кевлара, так как разрыв его не редкость. Такие меры защищают водителя, механиков и зрителей от разорвавшихся частей компрессора.

Мощность - 8500 лс
Крутящий момент - 8000 н/м
Максимальные обороты - 9500 об/мин
Реактивная тяга выхлопных труб на 8500 лс - 360 кгс
Температура выхлопа 980 град.
Диаметр 8 выхлопных труб 70 мм. Расход топлива - 5.7 литров в секунду
Давление наддува - 3.8-4.5 бар
Давление топлива - 38 бар
Давление масла - 11-14 бар
Расход воздуха - 9.7 кубических метра в секунду
Топливо - нитрометан + метанол
Степень сжатия 6.5 : 1
Диаметр цилиндра 106.4 мм
Ход поршня 114.3мм
Развал блока цилиндров 90 градусов
Масса коленвала 37 кг
Масса двигателя 225 кг

Шины, конечно же, уникальны. Сверхнизкого давления для большего пятна контакта и сцепления с покрытием, но и сверхпрочные, чтобы не взорваться на куски на скорости 500+