Компрессор нагнетатель автомобильный для двигателя: Доступ ограничен: проблема с IP

Содержание

Механический нагнетателя для двигателя — какие бывают

Желанию человека довести всё до совершенства – нет предела. Сразу с появлением карбюраторного двигателя началась его доработка и модификация с целью увеличения мощности. Меняли количество цилиндров, их расположение, объём. 

Но одна из простых модификаций – это установка нагнетателя воздуха. Она позволяет получить тот же эффект, но с меньшей трудоёмкостью. Таким образом, увеличивается количество сжигаемой смеси. Возрастают обороты мотора и его мощность. 

Существуют несколько видов механических нагнетателей: 

  • центробежный;
  • объёмный;
  • винтовой;
  • лопастный;
  • спиральный. 

Центробежные нагнетатели воздуха

Ввиду доступности цены и безотказности в работе самый популярный из всех нагнетателей – центробежный. Главной внутренней частью его является крыльчатка, которая находится в похожем на улитку кожухе. Крыльчатка может приводиться в движение разными способами: электрическим, механическим (от коленчатого вала) или турбиной, раскручиваемой выхлопными газами. 

Раскручивая воздух, крыльчатка создаёт центробежную силу, которая создаёт разряжение воздуха в центре «улитки», где находится входное отверстие. Попадая внутрь «улитки», воздух выходит под давлением из выходного отверстия сбоку. 

Есть недостатки у данного способа. Для эффективной работы такого нагнетателя у крыльчатки должны быть нешуточные обороты, и этот способ поддува создаёт много шума. 

Объёмный нагнетатель воздуха

Этот компрессор будто выполнен по образу масляного насоса. Два ротора, похожие на увеличенные шестерни насоса системы смазки, таким же способом качают воздух. Эти два ротора сближаются друг с другом и с корпусом на максимально допустимое расстояние, но не касаются. Они между собой синхронизированы шестернями, что исключает соприкосновения. 

Такой способ намного тише центробежного, но тоже имеет ряд своих недостатков.

Один из существенных – это порог мощности, т.е. при разгоне коленчатым валом до определённых оборотов насос перестаёт подавать необходимое количества воздуха. Также он очень сильно греется. Это происходит не только из-за эффекта сжатия воздуха, но дополнительно из-за «турбулентности». Такие нагнетатели оборудуют дополнительным охлаждением, и это увеличивает их массу. 

Винтовой нагнетатель

Роторы этого нагнетателя выполнены в виде двух винтов с правой нарезкой. Они синхронно крутятся на минимальном расстоянии друг относительно друга, не соприкасаясь. Захватывают порциями воздух и «проталкивают» его. Такие компрессоры требуют точно подогнанных деталей. В результате такой точной калибровки деталей они работают практически без потерь даже на малых оборотах коленчатого вала. Вот только из-за высокой сложности изготовления такой нагнетатель стоит немалых денег и почти не используется на современных машинах. 

Лопастной нагнетатель

Этот нагнетатель имеет сравнительно простое устройство. Корпус выполнен в виде цилиндра. Ротор на четверть меньше корпуса и немного смещён от центра. Лопасти ротора выдвигаются посредством центробежной силы и соприкасаются с корпусом. Захватывая большие порции воздуха двумя лопатками, он переносит воздух к выходному отверстию, создавая давление. Входное и выходное отверстия расположены по краю цилиндрического корпуса, но таким образом, чтобы крыльчатка ротора захватывала больше воздуха. 

Этот компрессор довольно эффективен даже на небольших оборотах коленчатого вала. Такие насосы имеют хороший КПД, и они почти не нагревают воздух. У этих нагнетателей один недостаток – быстрый износ лопастей в результате трения о корпус. 

Спиральный компрессор

В литом корпусе, выполненном изнутри в виде спирали, находится точно повторяющий его изгибы плунжер. Тот приводится в движение эксцентричным механизмом таким образом, чтобы воздух перемещался от краёв корпуса к центру. В центре находится выходное отверстие, в которое воздух буквально выдавливается.

Избыток давления контролируется перепускным клапаном. 

Плюсы и минусы эксплуатации наддува 

Изготовлен такой компрессор преимущественно из алюминиевых сплавов, в составе которых есть магний. Из-за высоких нагрузок трением эти насосы недолговечны – это их существенный минус. 

Использование нагнетателя заметно увеличивает мощность и оборотистость двигателя. Однако использование компрессора, имеющего именно механический привод, неэффективно. При больших оборотах такие устройства дают слабину и начинают забирать мощность на свой привод. Еще данные системы массивны и шумны. 

Основной недостаток любой подобной системы – уменьшение долговечности мотора. При неверных настройках (например, при выходе из строя перепускного клапана) они могут в секунды разрушить двигатель, вызвав эффект детонации. А значит, эти системы требуют повышенного внимания при эксплуатации. 

Похожее

Турбокомпрессор или приводной нагнетатель?

КАКИМ ОБРАЗОМ турбокомпрессоры и приводные нагнетатели поднимают отдачу мотора? Они “заталкивают” в цилиндры дополнительный воздух, создавая положительное давление на впуске. Стремясь приготовить рабочую смесь оптимального состава, система управления двигателем также увеличивает подачу топлива. Поэтому при сгорании такого состава выделяется больше энергии и повышается мощность двигателя.

Турбокомпрессоры

“Турбодопинг” позволил поднять мощность 2,3-литровой “четверки” “Mazda 6 MPS” с базовых 160 до 260 л.с.

Обновленный “BMW X3” может похвастать новейшей трехлитровой дизельной “шестеркой” с двойным последовательным турбонаддувом.

ЭТИ УСТРОЙСТВА очень популярны. Их применяют на самых разных автомобилях, начиная с японских городских микролитражек вроде “Mitsubishi i” или “Subaru R1” и заканчивая такими спортивными монстрами, как “Saleen S7”.

В качестве источника энергии в турбокомпрессорах используются выходящие из цилиндров с большой скоростью и давлением отработавшие газы двигателя. Они вращают турбинное колесо, закрепленное на одном валу с насосным, которое, в свою очередь, нагнетает во впускной коллектор дополнительный воздух.

Турбокомпрессоры просты, относительно недороги и обладают высоким КПД, поскольку они не требуют дополнительного источника энергии. У этого вида нагнетателей есть свои особенности. Например, чем быстрее крутится коленвал, тем больше образуется выхлопных газов. Соответственно растет частота вращения турбины. Поэтому, если не ограничить давление наддува, рано или поздно (в частности, при резком закрытии дроссельной заслонки) произойдет поломка двигателя.

Как правило, роль предохранителя выполняет специальный перепускной клапан. При достижении заданного давления он открывает путь выхлопным газам в обход турбины. Регулируя сжатие пружины, можно выбирать момент срабатывания клапана. На современных двигателях обычно эту заботу берет на себя электроника, которая в зависимости от нагрузки на двигатель, его частоты вращения и множества других параметров управляет работой наддува.

Еще турбокомпрессоры отличаются большой инертностью. При малых оборотах коленвала давления выхлопных газов недостаточно, чтобы раскрутить турбину до необходимой для эффективной работы скорости, поэтому при резком ускорении происходит небольшой провал, так называемая турбояма (или турболаг). И только после 2.500-3.000 об/мин наддув “просыпается” и начинает выполнять свои функции.

На моторе “Porsche 911 Turbo” используются турбонагнетатели с изменяемой геометрией.

“MercedesBenz S65 AMG” оснащен двигателем V12, на каждом ряду цилиндров которого установлен свой турбокомпрессор.

Если же применить турбину небольшого размера, с малой инертностью, то ее производительности не хватит на высоких скоростях. Надо увеличивать частоту вращения. А прочность материалов небезгранична…

Поэтому инженерам приходится идти на компромиссы. К примеру, устанавливать на двигатель последовательно два турбокомпрессора: один маленький, другой побольше. Первый работает на малых оборотах, увеличивая крутящий момент и предотвращая появление турбоямы. Более производительное устройство включается в работу при большей частоте вращения, когда потенциал младшего “напарника” иссякает. Есть и переходный режим, когда обе турбины работают одновременно. Подобную схему можно встретить, скажем, на новом “BMW X3”.

Встречаются также моторы с параллельными небольшими турбонагнетателями. В таком случае каждый из них обслуживает только определенные цилиндры: например, один ряд Vобразного двигателя, как у “Mercedes-Benz S65 AMG”.

Другой способ борьбы с турболагом – компрессоры с изменяемой геометрией. В них направление потока выхлопных газов и сопротивление коллекторов их движению регулируется специальными заслонками или диафрагмами. Электроника управляет ими таким образом, чтобы турбина всегда поддерживала оптимальные рабочие обороты. Такое техническое решение применено, например, на “Porsche 911 Turbo”.

Эти меры удорожают и усложняют конструкцию турбокомпрессоров, но на сегодняшний день они пока популярнее приводных механических нагнетателей. Ведь почти все современные дизели оснащены именно турбонаддувом.

Приводные нагнетатели

Приводные компрессоры “Lysholm” в основном применяются на спорткарах вроде “Ford GT”.

Инженеры “Jaguar” предпочитают увеличивать отдачу моторов с помощью нагнетателей типа “Roots”. На фото – “Jaguar XJR”.

ОНИ ПРИВОДЯТСЯ механической передачей от коленвала двигателя. Соответственно производительность наддува напрямую зависит от частоты вращения мотора. То есть компрессор всегда обеспечивает необходимую подачу воздуха.

Приводные нагнетатели появились больше 100 лет назад, за это время создано множество их типов, но на автомобилях применяются в основном три: роторные (“Roots”), винтовые (“Lysholm”) и центробежные. Первые два подают воздух с помощью двух вращающихся цилиндрических роторов особой формы, а третий – лопатками крыльчатки.

Компрессоры “Roots” просты по конструкции, поэтому широко распространены на легковых машина х от “Mini” до “Jaguar”. Особенно популярны эти нагнетатели у спецов “Mercedes-Benz”, оснащающих ими многие свои модели.. На другой чаше весов – небольшой КПД, шумная работа и сильный нагрев. Поэтому “Roots” используют в основном для создания положительного давления не более 0,5-0,6 бара.

Нагнетатели “Lysholm” высокопроизводительны, компактны, отличаются высокой надежностью и хорошим КПД. Они могут создавать давление до одного бара и даже выше. Этим объясняется их распространенность на мощных скоростных машина х вроде “MercedesBenz SLR McLaren” или “Ford GT”. Но роторы сложной формы дороги в производстве. Кроме того, из-за особенностей конструкции (внутреннее сжатие воздуха) работу нагнетателя сопровождает навязчивый высокочастотный шум.

Центробежные устройства во многом похожи на турбокомпрессоры. Они компактны, недороги и долговечны, но их КПД не очень велик. К тому же на малых оборотах “центробежники” не очень эффективны. На серийных моделях такие устройства используются достаточно редко. Гораздо чаще их применяют тюнинговые ателье и фирмы, производящие эксклюзивные автомобили. Характерный пример – “Koenigsegg”.

Несмотря на определенные преимущества перед турбокомпрессорами, нагнетатели не столь популярны. Главным образом из-за больших размеров (в тесноте подкапотного пространства расположить их непросто), повышенной шумности, а также необходимости специального привода, который забирает часть мощности у двигателя и увеличивает расход топлива.

Последнюю проблему отчасти помогают решить различные муфты, управляемые электроникой. На определенных режимах они отключают коленвал от механического нагнетателя, экономя горючее.

Союз двух схем

Симбиоз приводного нагнетателя и турбонаддува позволил снять с 1,4-литрового мотора “Volkswagen Golf GT” 170 л.с.

Производителям эксклюзивных автомобилей полюбились центробежные нагнетатели. Компания “Koenigsegg”, например, устанавливает такие на модель “CCR”.

ПОКА двигателисты всего мира спорят о преимуществах и недостатках различных схем наддува, “Volkswagen” выпустил “Golf GT”. Мотор этого автомобиля уникален тем, что оснащен как турбонаддувом, так и приводным нагнетателем типа “Roots”.

На малых оборотах двигателя работает “Roots”, позволяя турбине раскрутиться до рабочих частот. Затем нагнетатель автоматически отключается, передавая эстафету турбонаддуву. В результате “четверка” скромного рабочего объема 1,4 л выдает 170 л.с.!

Похоже, будущее за такими “гибридными” системами, позволяющими соединить положительные качества известных конструкций и устранить их негативные свойства.

Автор
Юрий УРЮКОВ
Издание
Клаксон №23 2007 год
Фото
фото фирм-производителей

Электрический турбонагнетатель KAMANN — альтернатива для атмосферных двигателей

Покупая автомобиль, Вы прежде всего обращаете внимание на безопасность и надежность, красоту и функциональность, а также на мощность и крутящий момент. Максимальные скоростные характеристики, полученные при использовании дополнительной аэродинамики, не могут помочь в получении качественного ускорения на многих автомобилях. Классический способ улучшить ускорение состоит в том, чтобы использовать двигатель большего объема, что в свою очередь увеличивает потребление топлива и количество отработанных газов.
После многих лет научных исследований, специалисты из Германии разработали признанную во всей Европе и доступную идею нагнетания воздуха с минимальными затратами. Новый, и существенно эффективный, способ улучшить нагнетание воздуха в двигатель, предлагает компания KAMANN с использованием мини-турбины, установленной во впускной системе. Изобретенный в Германии ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТУРБОНАГНЕТАТЕЛЬ является мини-турбиной, электрической системой нагнетания воздуха в подкапотном пространстве. Такая установка увеличивает крутящий момент двигателя, что в свою очередь, способствует уменьшению расхода топлива, улучшает качество выхлопных газов, снижая показатели CО и продлевая срок службы катализаторов, и улучшает динамические характеристики автомобиля в целом

БОЛЬШЕ МОЩНОСТИ, МЕНЬШЕ ОТРАБОТАННЫХ ГАЗОВ
Большинство обычных двигателей внутреннего сгорания, оснащенных турбинами для получения большей мощности и хорошего ускорения, потребляют меньше топлива и порождают меньшее количество выхлопных газов и СО при увеличенной производительности, по сравнению с аналогичным двигателем без нагнетателя или компрессора. Все это хорошо производит впечатление в теории, на практике же, складывается другая ситуация. Высокий крутящий момент часто имеется в распоряжении только в относительно узком диапазоне числа оборотов. В частности, у некоторых турбо-дизельных двигателей наблюдается очень плохой показатель ускорения, когда в ответ на изменение положения педали газа двигателю необходимо какое-то время, чтобы увеличить мощность и ускориться. Такое явление получило название «турбо-яма»

БЫСТРЫЙ ОТВЕТ И ЭКОНОМИЯ
Проанализировав рынок современных автомобилей, KAMANN утверждает, что к 2010-2012 году доля автомобилей, оснащенных турбо-нагнетателями, будет составлять 60-70 % от общего количества проданных авто. Тщательно рассмотрев все существующие турбо-системы, специалисты KAMANN разработали прибор, помогающий быстрее реагировать на изменение положения педали газа и в то же самое время экономичен. Эти требования пока не могут быть реализованы в двигателе, оснащенном обычной турбо-системой. Двигатели с турбо-системой от выхлопных газов эффективны только в пределах определенного диапазона оборотов двигателя. Неоспоримым преимуществом электрических турбо-систем является эффективность нагнетания воздуха во всем диапазоне оборотов двигателя, даже когда двигатель только запустился — нагнетаемый воздух уже присутствует во впускном коллекторе. Нагнетая воздух при запуске двигателя, ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТУРБО-НАГНЕТАТЕЛЬ дает мгновенный ответ на нажатие педали газа, даже на небольшой скорости. Плюс, нагнетая воздух во время переключения передач, Вы все равно непрерывно получаете дополнительную энергию для движения и ускорения.


ТУРБО-НАГНЕТАТЕЛЬ ДОПОЛНЯЕТ ТУРБО-СИСТЕМЫ
Также Электрический Турбо-Нагнетатель от KAMANN способен дополнить уже существующие системы подачи воздуха в бензиновых/дизельных турбо-двигателях, ускорение такого автомобиля только улучшится. Большинство турбин начинает эффективно работать только свыше 2000-3000 об/мин, что означает — крутящий момент ниже этого значения не увеличивается, что делает Ваш автомобиль не динамичным, а двигатель — слабым. Такая особенность работы двигателей с классической турбо-системой уходит в прошлое. С установкой ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТУРБО-НАГНЕТАТЕЛЯ уже при 1200-1500 об/мин и спустя 1 секунду после нажатия на педаль акселератора, Ваш двигатель получает в распоряжение больше чистого воздуха, не затрачивая при этом ценную энергию. Крутящий момент увеличивается при этом на 10-12% по сравнению с классическим способом всасывания воздуха двигателем!

УВЕЛИЧИВАЕМ МОЩНОСТЬ — И ЭКОНОМИМ
Главное преимущество после установки ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТУРБО-НАГНЕТАТЕЛЯ — получение для двигателя непрерывного крутящего момента и быстрое ускорение автомобиля. KAMANN AUTOSPORT сравнил автомобиль с бензиновым двигателем 1,4, но с установленным ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТУРБО-НАГНЕТАТЕЛЕМ, и автомобиль той же марки с бензиновым двигателем 1,6 и без нагнетателя, и получил результат: у обоих автомобилей примерно одна и та же мощность и крутящий момент (динамика разгона), и это при почти неизменном потреблении топлива! Значит, двигатель 1,4 имеет ту же мощность, что и двигатель 1,6, но при этом потребляет меньше топлива. Владелец такого автомобиля экономит при движении до 10% топлива! Теперь у Вас действительно будут Мощность и Экономия топлива в одном!

Справка
Электрический турбонагнетатель КАМАНН (KAMANN) в Украине можно приобрести в компании ATLAS Tuning Technologies.

Суперчарджер | Тюнинг ателье VC-TUNING

Автомобилестроительный концерн Daimler (Германия) впервые запатентовал систему автоматического наддува для двигателя внутреннего сгорания в 1900 году. Первый суперчарджер (нагнетатель) по внешнему виду походил на двухроторный воздушный насос. Он был изобретен и запатентован американцем Френсисом Рутсом (компрессор Рутса). Первые автомобили, оснащенные компрессором, сошли с конвейеров компаний Mercedes и Bentley в 1920-х. Их примеру последовали многие производители, пополнив линейный ряд новыми автомобилями с системой автоматического наддува. Двигатели усовершенствовались, появлялись более современные. Это дало толчок для развития новой отрасли, производства запчастей и аксессуаров для тюнинга.


Устройство и принцип работы компрессора
Суперчарджеры, способствуют увеличению мощности двигателя за счет дополнительного воздуха (кислорода), нагнетаемого под давлением. При этом возрастает расход топлива. Приток кислорода обеспечивает лучшую реакцию горения смеси в клапанах, что создает дополнительный импульс, и мощность увеличивается. Механические компрессоры приводятся в действие двигателем, посредством ремня от шестерней и вала, либо цепью от коленчатого вала. Ременной привод позволяет компрессору вращаться со скоростью до 50 000 оборотов в минуту, что способствует увеличению наддува.

Компрессоры бывают объемные и динамические. Разница в том, что объемные поддерживают постоянное давление наддува, а динамические нет. В динамических компрессорах давление нагнетателя возрастает по мере ускорения вращения двигателя. Они устроены немного сложнее, чем объемные компрессоры.

Установка и настройка
Установка компрессора – ответственный процесс, требующий четких и последовательных действий. Оптимальное соотношение топлива и воздуха, которого стоит придерживаться – 14:1, то есть 14 частей воздуха на 1 часть бензина.

Перед установкой компрессоров (также как и турбонагнетателей) нужно проверить исправность зажигания, уровень компрессии, подачу топлива и многое другое.

Нагнетаемый воздух обладает высокой температурой. Чтобы его охладить и повысить плотность для лучшего горения смеси в цилиндрах, нужен интеркулер.

Важно отметить, что если поступающий воздух слишком горячий, давление наддува слишком высокое, зажигание выставлено на опережение, и при этом используется бензин с низким октановым числом, может произойти детонация двигателя. Детонация – это самопроизвольное возгорание рабочей смеси в цилиндре (бензин и воздух), в результате которой образуется ударная волна, способная вывести из строя двигатель. Большинство мастеров знают, как обойти этот неприятный эффект. Один из способов – использовать бензин с высоким октановым числом.

Механическому нагнетателю не нужно время чтобы остыть, поскольку он не смазывается маслом во время работы. То есть можно сразу глушить мотор, а не оставлять его работать на холостых оборотах. Однако в подшипниках (в компрессоре) есть некоторое количество масла для смазки, поэтому нагнетатель лучше запускать, когда двигатель прогрет.

Виды механических нагнетателей
Центробежный нагнетатель
В центробежном компрессоре крыльчатка вращается на высоких оборотах и загоняет воздух в воздухосборник. Воздух всасывается в центральной части рабочего колеса, а затем выталкивается наружу центробежной силой. Вокруг крыльчатки имеются стабилизаторы, которые уменьшают давление скоростного воздушного потока. Центробежные компрессоры весьма эффективны. Они обладают малым весом, компактны и просты в установке (крепятся к передней части двигателя). Во время вращения создают специфический шум.

Компрессор Рутса
Компрессор Рутса считается самой старой моделью нагнетателя. Принцип работы прост: две прямозубые шестерни вращаются в разных направлениях, перекачивая воздух от впускного к выпускному коллектору. Таким образом, воздух буквально вдувается (воздуходув) во впускной коллектор. 

Винтовой нагнетатель
Принцип работы винтового нагнетателя точно такой же, как и у компрессора Рутса. Воздух захватывается двумя смежными роторами и проталкивается в воздушные карманы. Благодаря конической форме роторов, воздух сжимается на пути к выпускному отверстию. Винтовые нагнетатели также эффективны, но их настройка и установка обойдется дороже. Во время работы создают примечательный шум/свист.

Автомобили, выпускаемые с суперчарджерами:
Есть две причины, по которым производители устанавливают на автомобили механические нагнетатели. Во-первых, потому что это самый простой способ повысить мощность, а во-вторых, обеспечить хорошую производительность автомобилей даже с небольшим объемом двигателя.

Преимущества и недостатки механического нагнетателя.

Преимущества:

Приводные нагнетатели — журнал За рулем

«Мото» начинает цикл материалов о наддувных силовых агрегатах. И если с первого взгляда их количество ничтожно мало, то это только с первого. Со второго становится понятно, что мы уже одной ногой в плотном мирке моторов с принудительным кормлением.

000_MOTO_1110_072

К преимуществам центробежников можно отнести простоту конструкции, компактность и малый вес. А также отсутствие жесткой необходимости применения интеркулеров, ибо греют воздух они намного меньше, чем лопастные нагнетатели и турбокомпрессоры.

К преимуществам центробежников можно отнести простоту конструкции, компактность и малый вес. А также отсутствие жесткой необходимости применения интеркулеров, ибо греют воздух они намного меньше, чем лопастные нагнетатели и турбокомпрессоры.

Идея увеличить мощность мотора, затолкав в него дополнительную порцию воздуха и топлива, стара как мир. И достичь этого можно, если создать на пуске давление больше атмосферного. Именно для этого и применяют нагнетатели. Их множество моделей, но в «Мото» №№ 8 и 9 (Horex и я со своей бешеной «голдой») мы говорили о центробежных. Если кратко, это высокоскоростные вентиляторы, а если образно — «пацанские пылесосы».

Сама идея принудительного нагнетания воздуха в цилиндры была предложена вскоре после изобретения самого ДВС. Уже в 1885 году Готтлиб Даймлер получил немецкий патент на нагнетатель. Идея заключалась в том, что некий внешний вентилятор, насос или компрессор нагнетает в двигатель увеличенный заряд воздуха. В 1902 году во Франции Луи Рено запатентовал проект центробежного нагнетателя. Но после выпуска нескольких автомобилей, все работы в этом направлении свернули — несовершенство технологий и материалов вываливало на чаши весов больше «против», чем «за». Аббревиатура ПЦН (приводной центробежный нагнетатель) укоренилась в обиходе мотористов в 30-е годы ХХ века — правда, только в авиации. Внедрение ПЦН позволило убить сразу двух зайцев: повысить удельную мощность и снизить падение мощности на больших высотах. (С ростом высоты плотность воздуха падает, соответственно, в движок его попадает меньше, и для сохранения мощности приходится загонять окислитель силком.) Все нагнетатели, устанавливаемые на двигатели внутреннего сгорания, по принципу работы можно разделить на две основные группы: центробежные и объемные. А по типу привода — на приводные (с приводом от коленвала) и газотурбинные (использующие энергию отработавших газов).

Что же такое ПЦН? Давайте окунемся в детство и вспомним юлу. Что будет, если на раскрученную юлу сверху плеснуть воды? Правильно, вода разбрызгается по сторонам под действием сил инерции (центробежной силы), а юла останется почти сухой. Так и в центробежном нагнетателе роль юлы выполняет крыльчатка, а роль воды — молекулы воздуха. Думаю, в детстве каждый заглядывал внутрь пылесоса и видел за решеткой отсека пылесборника странный диск с лопастями и гаечкой посередине. Это и есть простейший центробежный нагнетатель, только работает он на отсос, а не создание избыточного давления. А что будет, если подсоединить шланг к пылесосу, но с той стороны, откуда он выдувает воздух? А если его еще и внедрить во впуск двигателя…

Крыльчатка настоящего ЦН имеет довольно сложную конусообразную форму, а лопатки — сложный профиль и изгиб. От их геометрии зависит производительность и эффективность всего нагнетателя. (Скажем, чем больше диаметр крыльчатки, тем большее давление она может дать на тех же оборотах, но в то же время кушает больше мощности; или при увеличении количества лопастей растет давление, но падает производительность.) Воздух, пройдя по воздушному каналу в нагнетатель, попадает на радиальные лопасти крыльчатки. Лопасти отбрасывают его к периферии кожуха через тонкую щель. Там воздух тормозится в улиткообразном диффузоре, его скорость падает, а давление растет.

Фактически ПЦН — половинка уже привычного в мире авто турбокомпрессора, только вместо «горячей» (турбинной) части — механический привод от коленвала. В силу самого принципа работы у центробежного нагнетателя есть один существенный недостаток. Для эффективной работы крыльчатка должна вращаться не просто быстро, а очень быстро. Производимое центробежным компрессором давление пропорционально квадрату скорости крыльчатки. Соответственно, отсюда и основной недостаток центробежников: узкий рабочий диапазон. Но этот теоретический минус на практике оборачивается плюсом. Ведь если нагнетатель будет все время насильно пичкать мотор воздухом, то это приведет к росту тяги во всем диапазоне оборотов, и совладать с таким «фруктом» на низах будет тяжело. Другое дело, если избыток давления во впуске начинает зарождаться на средних оборотах и достигает пика на высоких, когда наполнение цилиндров ухудшается за счет потерь на трение о впускной тракт воздушно-топливной смеси (этим обуславливается заваленный вниз хвостик кривой крутящего момента в области высоких оборотов на многих дино-графиках). Центробежник здорово «наддувает» именно верхи, помогая смеси поступать в цилиндры в должном объеме. Именно поэтому отпадает необходимость отключать нагнетатель на малых оборотах, как это приходится делать с объемными компрессорами.

001_MOTO_1110_072

002_MOTO_1110_072

Чтобы избавить воздушный поток от лишних завихрений на лопастях крыльчатки, на вал часто устанавливают «кок».

Чтобы избавить воздушный поток от лишних завихрений на лопастях крыльчатки, на вал часто устанавливают «кок».

003_MOTO_1110_072

Количество лопастей и их профиль подбираются в полной гармонии с частотой вращения на рабочих режимах.

Количество лопастей и их профиль подбираются в полной гармонии с частотой вращения на рабочих режимах.

004_MOTO_1110_072

Величина зазора между лопастями крыльчатки и корпуса — основной параметр, влияющий на эффективность компессора.

Величина зазора между лопастями крыльчатки и корпуса — основной параметр, влияющий на эффективность компессора.

Все здорово, но неоспоримые недостатки есть и у центробежников. Главный — нужно раскрутить крыльчатку до бешеных оборотов, поэтому приходится применять повышающий редуктор, у которого на выходном валу 50–150 тыс. об/мин (у некоторых ПЦН этот показатель доходит до 250 тысяч!). Редкие подшипники и сальники могут выдержать такое, а потому вопрос ресурса и КПД зачастую оказывается актуальнее прибавки мощности. Да и общая эффективность двигателя снижается за счет того, что нагнетатель отжирает мощность прямо с коленвала. Но из каждой ямы проблем можно выбраться по тонкой веревке технологических решений. Например, BRP на своих спортивных гидроциклах приводит нагнетатель прямо от шестерни маховика коленвала, а от губительных для шестеренок рывков спасается применением фрикционного демпфера на валу нагнетателя. Yamaha приводит «улитку» через промежуточный вал. Если обратить взор на тюнинговые узлы, то видим, что например, в Rotrex (который обожают европейские мототюнингеры, и ваш покорный слуга в их числе) применяют фрикционный роликовый редуктор, в котором вал крыльчатки зажат между сателлитами планетарной передачи и не нуждается в подшипниках. Американцы из ProCharger, выведя на рынок кит для Harley-Davidson, делают упор на точность изготовления редуктора, их коллеги из Powerdyne любят «наддувать» снегоходы и используют в качестве мультипликатора дополнительную ременную передачу.

И снова вспоминаем детство, а также, кто помнит, физику. Когда мы накачивали свои велосипеды, мопеды и мотоциклы насосами типа «качок», помните, как нагревался шланг, идущий к колесу? Правильно, больше давление — выше температура, выше температура — меньше плотность воздуха, а значит, количество молекул кислорода на единицу объема. Чтобы скомпенсировать это уменьшение плотности, сжатый воздух необходимо охладить. Как? Так же, как и антифриз или масло — в радиаторе, а точнее, в интеркулере (по-научному, охладителе наддувочного воздуха). Интеркулеры в основном бывают типа воздух-воздух (на вид простой радиатор с более толстыми каналами) и воздух-жидкость, когда между компрессором и впускным коллектором стоит компактный «радиатор наоборот», который отбирает тепло от сжатого воздуха в жидкость, а потом сбрасывает его в атмосферу через дополнительный радиатор.

Но все-таки почему не турбо? Ведь в мире автомобилей все больше и больше производителей оснащают свои машины турбонаддувом. Увы, «турба» не только поднимает мощность, но и создает сопротивление на выпуске, здорово греет воздух на впуске не только за счет его сжатия, но и за счет близости раскаленного выпускного коллектора; кроме того, у двигателя появляется «турболаг» или «турбояма» (когда крыльчатка, не имея механической связи с коленвалом, не успевает раскручиваться вслед за открытием дросселя, что обуславливает кратковременный провал в тяге — полную антитезу выражения «идти за ручкой»). Из-за всего перечисленного появившиеся было в начале 80-х турбомотоциклы (скажем, Yamaha XJ650 Turbo) дружно потерпели фиаско на рынке, и сейчас ни конструкторы серийных аппаратов, ни тюнингеры не спешат «втыкать улитку» в мотоциклетные моторы. Исключение — драгрейсинговые снаряды и прочие болиды для рекордных заездов по прямой; там «турболаг» обычно компенсируется «антилагом» (системой, позволяющей резко повысить температуру газов перед турбиной — диким варварством, оправданным только полнейшим наплевательством на ресурс). Впрочем, не будем говорить «никогда» — вон, французы из Yam74, наэкспериментировавшись с ПЦН на Tmax, в конце концов все же перешли на «турбу», и небезуспешно. А потому подождем развития событий.

005_MOTO_1110_072

Rotrex применяет планетарный редуктор, только от привычного он отличается тем, что все вращающиеся элементы — гладкие.

Rotrex применяет планетарный редуктор, только от привычного он отличается тем, что все вращающиеся элементы — гладкие.

006_MOTO_1110_072

Наиболее распостраненная «начинка» приводного центробежника — повышающий редуктор. Однако встречаются и прочие типы.

Наиболее распостраненная «начинка» приводного центробежника — повышающий редуктор. Однако встречаются и прочие типы.

007_MOTO_1110_072

008_MOTO_1110_072

Rotrex в разборе (сверху) и его масляная система (снизу). Планетарный редуктор с гладкими роликами работает главным образом благодаря специальному маслу, циркулирующему по системе. Поэтому, в отличие от шестеренчатых собратьев, которые смазываются от общей системы смазки мотора, у Rotrex’a свой масляный контур с радиатором и фильтром.

Rotrex в разборе (сверху) и его масляная система (снизу). Планетарный редуктор с гладкими роликами работает главным образом благодаря специальному маслу, циркулирующему по системе. Поэтому, в отличие от шестеренчатых собратьев, которые смазываются от общей системы смазки мотора, у Rotrex’a свой масляный контур с радиатором и фильтром.

009_MOTO_1110_072

Cамодельный нагнетатель, построенный на базе отечественного турбокомпрессора, у которого «горячую» часть заменил редуктор. Выемка на крыльчатке — следствие балансировки: металл срезали не с лопасти, а оттуда, где выемка не создаст завихрений воздушного потока. Наши «кулибины» применили редуктор «наизнанку» — и компактно и масло само расходится по зубцам за счет центробежной силы. Планшайба соединяет «улитку» и редуктор. В ней же установлен подшипник и сальник вала крыльчатки.

Cамодельный нагнетатель, построенный на базе отечественного турбокомпрессора, у которого «горячую» часть заменил редуктор. Выемка на крыльчатке — следствие балансировки: металл срезали не с лопасти, а оттуда, где выемка не создаст завихрений воздушного потока. Наши «кулибины» применили редуктор «наизнанку» — и компактно и масло само расходится по зубцам за счет центробежной силы. Планшайба соединяет «улитку» и редуктор. В ней же установлен подшипник и сальник вала крыльчатки.

Как работает нагнетатель | I4CAR

Инженеры автомобильной отрасли с давних времен ломают голову над задачей по увеличению мощности двигателя. Причем данный вопрос всегда беспокоил не только инженеров конкретных производителей автомобилей, но и простых автолюбителей, а в особенности специалистов занимающихся разработками и усовершенствованиями машин предназначенных для различного вида гонок. Конечно, вы можете увеличить мощность агрегата за счет увеличения его внутренних размеров (объема), что конечно же подразумевает и увеличение общих его габаритов. Размеры, вес, стоимость производства, последующее его обслуживание – минусы, которые не в каждом случае можно назвать  оправданными.

Есть и иные пути достижения поставленных целей связанных с увеличением мощности двигателя внутреннего сгорания, без существенного увеличения его размеров. Например, можно увеличить количество воздуха подаваемого в камеру сгорания. Благодаря этому, становится возможным увеличение подачи топлива в цилиндр, что в свою очередь поспособствует увеличению силы взрыва и соответственно мощности. Установка компрессора позволит усилить эту самую подачу воздуха. Дальше, мы постараемся более подробно описать само устройство и его работу. Также попробуем объяснить разницу между компрессором (нагнетатель) и турбокомпрессором(турбонаддув).

Советы: Как увеличить мощность автомобильного двигателя?

Вообще, компрессорами можно называть любые устройства, которые способны в результате своей работы выдавать давление превышающие атмосферное. Турбокомпрессор также может это делать, на что в принципе и намекает его официальное название — «турбонагнетатель».

Главным отличием между этими устройствами является то, как они получают энергию. Источником энергии для турбонагнетателя служат выхлопные газы, которые заставляют вращаться его турбину. Компрессор приводится в действие по иному принципу: коленчатый вал мотора, используя в качестве привода цепь или ремень, механическим способом снабжает необходимой энергией нагнетатель. Далее мы более детально разберем принцип работы компрессора.

Основная информация о работе компрессора

В четырехтактных ДВС воздух впускается во время одного из тактов, который можно разбить на три этапа:

  • движение поршня вниз
  • создается разрежение
  • атмосферное давление способствует засасыванию воздуха в камеру сгорания

Когда воздух попадает в мотор, должно происходить его смешивание с топливом, в результате чего будет сформирован некий заряд. Такой заряд служит своеобразной «дозой», которая на данным момент является лишь потенциальной энергией. Преобразовать такой вид энергии в кинетическую можно использую известную химическую реакцию – воспламенение. Данная реакция инициируется благодаря свечам зажигания. Во время реакции окисления топлива, происходит формирование огромного количества энергии. Благодаря моментальному выделению такого количества энергии, поршень направляется вниз, что в результате приводит к возникновению возвратно-поступательного движения, передаваемого в последствии на колеса автомобиля.

Чем больше такой смеси будет сконцентрировано в заряде, тем сильнее будут взрывы, соответственно возрастет и количество высвобождаемой энергии. К сожалению, простое увеличение количества подаваемого топлива не возможно, так как для его сжигания нужно подавать и кислород, объем которого определен пропорцией по отношению к данному объему горючего. 14 к 1 – насколько известно, является наиболее оптимальным соотношением количества воздуха к топливу, что в результате позволяет двигателю работать эффективно. Вывод: для увеличения сжигаемого топлива, нужно увеличивать и объем подаваемого воздуха.

Вот конкретно для этой цели и нужен компрессор. С его помощью, перед тем как попасть в двигатель, воздух сжимается до образования давления превышающего атмосферное. В результате чего, в мотор поступает больше воздуха и давление увеличивается. А в соответствии с необходимой пропорцией воздуха и топлива, с добавление воздуха, появляется возможность и даже необходимость, увеличения количества подаваемого топлива. Увеличение количества смеси, конечно же, ведет за собой и прирост в мощности. Если смотреть на цифры, то использование компрессора помогает добавить приблизительно 46% мощности, и поднять значение крутящего момента на 31%. Сказывается на работе двигателя и окружающая среда. Например, со значительным увеличением высоты местности над уровнем моря (дороги в горах), уменьшается показатель мощности мотора. Происходит это из-за понижения давления и плотности воздуха. Тут компрессор будет выполнять роль некого «компенсатора», что будет позволять работать двигателю в «нормальном» режиме.

Разновидности компрессоров

Как упоминалось выше, турбонагнетатели получают необходимую для работы энергию от отработанных газов, точнее от их выброса, а вот компрессоры, чтобы ее получить, используют коленчатый вал мотора. Чаще всего для привода они используют приводной ремень, работающий со шкивом, подключенным к ведущей шестерне. Шестерня компрессора вращается, благодаря воздействию на нее данной ведущей шестерни. Конструкции роторов могут отличатся друг от друга, но в конечном итоге принцип их работы остается неизменным: сначала происходит захват воздуха, дальше он сжимается в небольшом пространстве, и в таком виде он должен быть направлен в камеру сгорания. Чтобы обеспечивать необходимое давление, количество оборотов в компрессоре должно превышать количество оборотов в двигателе. Если ведущая шестерня по размерам больше, чем компрессорная, то последняя будет вращаться быстрее. Количество оборотов компрессора может достигать 50 – 60 тысяч об./минуту. Если количество оборотов компрессора равно 50 тыс. об/минуту, давление должно увеличится на 50% (с 6 до 9 дюймов на квадратный дюйм или с 6 до 9 фунтов на квадратный дюйм).

Советы: Почему гидрокомпенсаторы стучат

Существует небольшой нюанс касающийся сжатого воздуха. Температура при сжатии воздуха повышается, в следствии с чем можно сделать вывод, что его плотность понижается, а значит он немного потеряет в своих расширительных способностях при взрыве. Отсюда следует вывод, что высвобождаемая энергия от воспламенения холодной и более теплой смеси, отличаются в пользу первой. Значит, для повышения эффективности работы компрессора, при выходе из него воздух должен охлаждаться, перед тем как он попадет в двигатель. Тут нам на выручку приходит интеркулер, который отвечает за охлаждение выходящего из компрессора воздуха. Интеркуллеры могут быть с различным конструктивным решением: «воздух-жидкость» или «воздух-воздух». Но несмотря на эти различия, по принципу работы он схожи с радиатором, а разница между этими двумя типами заключается лишь в том, что в первом случае в системе циркулирует жидкость, а во втором — воздух более низкой температуры. Выходящий из компрессора воздух, перед попаданием в коллектор, прогоняется через трубки и тем самым проходит процесс охлаждения в интеркуллере. Когда температура воздуха падает, заряд уплотняется (плотность воздуха растет). Так как компрессоры бывают различных типов, рассмотрим некоторые из них.

Роторные компрессоры Roots

На сегодняшний день нам известно о трех видах компрессоров:

  • роторный;
  • центробежный;
  • двухвинтовой;

Отличаются они между собой способом направления сжатого воздуха в коллектор мотора. В центробежных компрессорах, для этого процесса применяется крыльчатка, а в двухвинтовом и роторном компрессорах – кулачковые валы, причем не одинаковые, а разных типов. Цель применения у всех видов конструкций одинаковая, но вот эффективность довольно таки разная. Любой из выше упомянутых видов компрессоров, имеет широкий диапазон размеров, и выбор должен исходить из потребности и цели установки. Одно дело просто увеличить количество «лошадок» и поднять крутящий момент, а другое профессиональная подготовка автомобиля для гонок.

Роторный нагнетатель

Первый роторный вариант компрессора, на самом деле, начал применятся уже очень давно. Еще в 1860, благодаря работе братьев Френсиса и Филандера был изобретен и запатентован компрессор, который имел вид машины, предназначением которой было обеспечение вентиляции и в шахтах. В автомобильной отрасли, первым кто применил роторный нагнетатель в автомобилях, был Готтлиб Вильгельм Даймлер, а случилось это в 1900 году.

В результате вращения кулачковых валов, воздух перемещается из области находящейся между кулачками, в область между сторонами напора и наполнения. Из-за скопления значительного объема воздуха в коллекторе, чем и способствует возникновению положительного давления. Такая работа невольно наталкивает на мысль, что это все, больше похоже на работу объемного нагнетателя, чем на компрессор. Тем не менее, даже сегодня довольно часто можно услышать, как любой из компрессоров называют «нагнетателем».

Как правило, роторный компрессор, всегда выпускался с внушительными габаритами и устанавливался над двигателем. Очень часто использовались в драгстерах и роддерах, где не помещались под капот и выступали над ним. По эффективности, такие компрессоры проигрывают своим «братьям», в первую очередь из-за:

  • значительной прибавки к весу автомобиля;
  • неравномерности и прерывности потока воздуха создаваемого ими, а для оптимальной работы должно быть наоборот;

Двухвинтовой компрессор

Из названия данного вида компрессора, можно сделать вывод, что в работе по продвижению воздуха принимают участие два элемента, а не один. Этими двумя элементами являются роторы, по принципу работы напоминающие червячные передачи. Расстояние от одной лопасти до другой служит своего рода контейнером для воздуха. Но в отличии от роторного компрессора, сжатие воздуха происходит непосредственно внутри роторов. Такой процесс возможен, из-за специфической формы роторов, напоминающей конус. Получается, что внутренний объем уменьшается, по направлению от места «входа» воздушных потоков к напорной стороне. За счет такого изменения во внутреннем объеме, воздух сжимается.

Такая работа в конечном итоге является более эффективной, но тут есть один существенный недостаток – стоимость. Производство таких компрессоров дороже, чем простых роторных, по причине усложнения технологии изготовлении винтовых роторов. В первую очередь эти усложнения связаны с особыми требованиями к точности.

Двухвинтовой компрессор

Среди различных вариантов компрессоров рассматриваемого типа, есть и те, которые должны устанавливаться над двигателем, как и роторный нагнетатель Roots. Причем, по шумовым показателям, также не сильно отличаются от него. Выход воздуха под давлением наружу, сопровождается сильным свистом. Уменьшить силу шума, можно применив один из методов шумопоглощения.

Советы: Устройство и принцип работы ШРУСа

Центробежный компрессор

Основным элементом центробежного компрессора можно назвать крыльчатку, которая похожа на ротор, вращающаяся с довольно большой скоростью и направляющая поток воздуха внутрь компрессора. Число оборотов крыльчатки доходит до 50-60 тысяч в минуту. Когда воздух в крыльчатке доходит до центральной ее части, он перенаправляется центробежной силой к краям. На выходе давление не высокое, а вот скорость довольно большая. Для преобразования воздушного потока имеющего большую скорость и низкое давление, в поток с абсолютно противоположными свойствами (высокое давление и не большая скорость) используется диффузор, который представляет их собой расположенные вокруг крыльчатки лопатки. Получается, что когда воздух тормозится лопатками диффузора, его давление увеличивается, но скорость естественно уменьшается.

Центробежный компрессор

Такой тип компрессора является самым эффективным и наиболее распространенным среди всех остальных устройств предназначенных для увеличения давления. У них не большие габариты и не большой вес, что позволяет устанавливать их перед двигателем, а не над ним. При возрастании числа оборотов мотора, работа таких компрессоров тоже сопровождается свистом, который заставляет обратить на себя внимание случайных прохожих.

Компрессоры могут входить в комплектацию автомобиля сразу (определенные модели) или выступать как дополнительная опция для установки, при выборе типа комплектации. Например, среди модельного ряда автомобилей Mini-Cooper S есть такие, в которых уже по умолчанию есть компрессор. В большинстве случаев, компрессор может быть установлен дополнительно, по желанию покупателя. Есть компании, предлагающие компрессоры с полным комплектом деталей, позволяющим произвести установку самостоятельно. Такой апгрейд является важной составляющей для спортивных автомобилей. Дальше попытаемся разобраться, в чем же все-таки заключаются преимущества компрессоров, и стоит ли вообще тратиться на такие дополнительные опции.

Пневматический наддув

В мире высоких характеристик очень мало новых идей. Но с помощью современных технологий мы часто можем вернуться к неуклюжей, старой идее и сделать ее более эффективной. Так обстоит дело с наддувом сжатым воздухом. Идея достаточно проста. Сожмите и сохраните большой объем воздуха в баллоне высокого давления. Используйте регулятор давления, чтобы контролировать воздух, выходящий из бака, и понизьте его до традиционного давления наддува. Подавайте воздух по требованию, и у вас есть потрясающий нагнетатель, который не создает паразитных потерь, потому что двигатель не использует мощность для его привода.Звучит достаточно просто, так в чем же загвоздка?

Дейл Вазнаян и Карл Стаггемейр работали над усовершенствованием концепции наддува сжатым воздухом, чтобы добиться невероятной мощности и сделать ее практичной для использования на драгстрипе или даже на улице. Эта концепция, как и большинство хороших идей, проста и основана на фундаментальной физике. Если мы воспользуемся отдельным устройством, таким как воздушный компрессор магазина акваланга, чтобы сжать воздух на 3300 фунтов на квадратный дюйм в воздушный бак, а затем выпустить этот сжатый воздух в двигатель, выпущенный воздух будет намного холоднее. И все мы знаем, что холодный воздух более плотный и производит больше лошадиных сил, чем горячий воздух. Любой хотроддер, который когда-либо использовал воздушный компрессор для привода высокоскоростной шлифовальной машины, знает, что сжатый воздух нагревает его, потому что воздух в резервуаре обычно довольно горячий. Но воздух, выходящий из выпускного отверстия пистолета, очень холодный.

Возьмите эту идею и теперь представьте, что мы выпускаем воздух, сжатый до 3300 фунтов на квадратный дюйм. Сказать, что этот нагнетаемый воздух будет холодным, будет большим преуменьшением.Стэггемейр сообщает нам, что воздух, выходящий из клапана баллона, теоретически выходит при температуре около 200 градусов по Фаренгейту, а они фактически измерили его при 140 градусах! Поскольку мы знаем, что холодный воздух плотнее горячего, вы начинаете видеть в этом потенциал. Добавьте к этому уравнению давление (наддув), и мы получим феноменальный случай для получения действительно большой мощности. Это именно то, что намеревались производить компрессоры сжатого воздуха (CAS). Стаггемейр и Вазнаян начали поиски этой системы более 10 лет назад.Попутно им пришлось спроектировать и построить почти все компоненты, потому что необходимых деталей не существовало.

Давайте рассмотрим, как работает система CAS, а затем мы покажем вам, что показали наши испытания в Westech с этой системой на малоблочном Chevy мощностью 420 л.с. Будьте готовы удивиться.

Нагнетатель сжатого воздуха

Начнем с баллона, который представляет собой большой 30-фунтовый алюминиевый контейнер, который выглядит как акваланг. Каждая бутылка оснащена специальной задвижкой CAS с внутренним диаметром 58 дюймов и потенциалом потока 1000 кубических футов в минуту.Клапан баллона подсоединяется к шлангу -20 AN и фитингам, что является самым большим практическим диаметром шланга, который может использовать компания. Фитинги предназначены для максимального увеличения потока и минимизации потерь давления. Помните, что двигатель будет дышать только воздухом из бака, поэтому важно минимизировать потери потока. Шланг подключается к регулятору давления большого размера, расположенному рядом с резервуаром. Этот механический регулятор давления работает как обычный регулятор давления топлива в том смысле, что он снижает давление в баке до рабочего давления, выбранного для системы.

Посмотреть все 6 фото

Следующий компонент на очереди — электронный предохранительный клапан. Линия -20 AN входит в этот электронный запорный клапан, создавая давление в системе. Сразу за этим запорным клапаном находится 40-миллиметровая электронная дроссельная заслонка Bosch, которая выполняет функцию изменения скорости, которая является важной частью системы. Это означает, что CAS полностью программируется электронным способом для увеличения мощности в зависимости от времени или других определяемых пользователем функций, таких как число оборотов в минуту или скорость автомобиля. Это позволяет пользователю построить сложную линейную кривую мощности в отличие от упрощенного переключателя включения / выключения. Предохранительный клапан и дроссельная заслонка Bosch направляют сжатый воздух в то, что Стаггемейр называет «эжекторным клапаном». Это более крупный клапан, расположенный на линии впускного тракта без наддува. Внутри этого воздуховода находится 3,5-дюймовый клапан, который закрывается при подаче наддува. Это необходимо, потому что без этого клапана наддува будет потеряна в атмосфере. Когда этот большой клапан закрывается, весь сжатый воздух из бака направляется прямо в двигатель.

Это очень элементарное объяснение того, как работает система наддува сжатым воздухом.Если вы изучите прилагаемые фотографии, это станет менее запутанным. Самое приятное то, что система CAS снижает серьезную мощность.

Посмотреть все 6 фотографий

The Test

Мы решили, что использование базового двигателя Chevy с системой впрыска топлива поможет упростить усвоение всей этой программы. У Вазнаяна был малый блок 355ci, построенный DNE Motorsports с железным блоком Dart, кривошипом Eagle из кованой стали, 5,7-дюймовыми шатунами Eagle, коваными поршнями JE размером 0,030 мм, масляным насосом и поддоном Milodon для смазки. Головки представляют собой набор алюминиевых литых деталей впускного порта объемом 180 куб. См Racing Head Service с клапанами 2,02 / 1,60 дюйма и камерой сгорания объемом 64 куб. Степень статического сжатия составила 9,2: 1. В качестве распределительного вала Вазнаян выбрал распределительный вал Comp Cams с роликовыми гидрораспределителями с продолжительностью 236/248 градусов при 0,050 с подъемом клапана 0,520 / 0,540 дюйма с роликовыми коромыслами 1,5: 1. Кулачок также имеет немного более широкий угол разделения лепестков (LSA), составляющий 113 градусов, чтобы помочь управлять наддувом, чтобы давление не выбивало выхлоп во время перекрытия.Сверху Дейл выбрал многоточечную систему EFI Edelbrock Pro Flo для управления потоком топлива. Одноплоскостной заборник Edelbrock использует стандартный корпус дроссельной заслонки на 4 барреля, подающий воздух к восьми форсункам мощностью 44 фунта / час. Давление топлива обеспечивалось топливным насосом Aeromotive и регулятором давления наддува, который добавлял 1 фунт / кв. дюйм давления топлива на каждые 1 фунт / кв.дюйм давления наддува. Подняв давление топлива до 60 фунтов на квадратный дюйм, они создали поток топлива, достаточный для питания двигателя на максимальной мощности. Размер форсунок ограничивал количество энергии, которую они могли безопасно производить.С более крупными форсунками они теоретически могут передавать еще большую мощность.

Посмотреть все 6 фото

Микки Томсон попробовал

Это не первая попытка использования сжатого воздуха для увеличения мощности в дрэг-рейсинге. В 1971 году Микки Томпсон экспериментировал с довольно сложной системой с механическим управлением на одном из своих Веселых машинок, и другие гонщики также пробовали эти системы, которые, по всей видимости, были работой инженера по имени Боб Кин, который владел компанией Keane Engineering.История HOT ROD появилась в номере за декабрь ’71 под названием «Mickey’s Bottle Baby».

Основы плотности заряда

Это ключ к системе CAS. Основная концепция, которая существует уже несколько десятилетий, заключается в том, что если вы снизите температуру воздуха на входе на 10 градусов, это будет стоить 1 процента мощности. Классические приложения с нагнетателем показывают, что если наш форсированный двигатель развивает 600 л.с. и мы понижаем температуру воздуха на входе с помощью промежуточного охладителя с 200 до 140 градусов, изменение температуры на 60 градусов должно стоить 6 процентов мощности.При 600 л.с. до понижения мощность нашего двигателя теперь должна составлять 636 л.с., что является небольшим приростом. Используя сжатый воздух, поскольку эта система радикально снижает температуру воздуха на входе до 0 градусов, формула говорит нам, что мы должны получить огромную выгоду. В приведенном выше примере снижение температуры воздуха на впуске до 0 градусов — это резкое изменение на 200 градусов, что означает, что двигатель увеличивает мощность на 20 процентов. Это эквивалентно увеличению 120 л.с. при общем пиковом количестве 720 л. с.

Таблица плотности заряда

Следующая диаграмма показывает увеличение плотности воздуха в коллекторе в нескольких различных конфигурациях.В первом столбце указано давление наддува, которое будет отображаться на манометре (фунт / кв. Дюйм) без дополнительного охлаждения. Эти числа рассчитаны на основе адиабатического КПД компрессора 70 процентов, что является хорошим средним значением для центробежного или турбонагнетателя. Воздуходувки Рутса обычно ниже. Более высокие уровни повышения также обычно приводят к более низким числам. Основная идея здесь заключается в том, что концепция компрессора со сжатым воздухом может обеспечить гораздо более высокие показатели плотности. Это создает гораздо более высокие значения давления в цилиндрах и, следовательно, большую мощность и крутящий момент, поскольку повышенная плотность обеспечивает более холодный воздух, что соответствует большему количеству кислорода в цилиндрах.

. hdr {
цвет: #FFFFFF;
шрифт: полужирный 20px verdana, arial, helvetica;
цвет фона: # 000000;
}
.hdr1 {
цвет: #FFFFFF;
шрифт: жирный 14px verdana, arial, helvetica;
цвет фона: # 000000;
}
.hdr2 {
цвет: # 000000;
шрифт: 12px verdana, arial, helvetica;
цвет фона: #dddddd;
}
.hdr3 {
цвет: # 000000;
шрифт: 12px verdana, arial, helvetica;
цвет фона: #FFFFFF;
}

Увеличение плотности
Повышение уровня Без доохлаждения Охлаждение до 110 градусов
Сжатый воздух при 0 градусах
6 фунтов на кв. Дюйм 1.22 1,28 1,59
10 фунтов на кв. Дюйм 1,35 1,54 1,91
15 фунтов на кв. Дюйм 1,51 1,87 2,32
20 фунтов на кв. Дюйм 1,67 2,20 2,73
25 фунтов на кв. Дюйм 1,83 2,53 3,14
Показать все

Baseline

Прямо из коробки маленький 355ci V8 выдавал 422 лошадиных силы без наддува при 6100 об / мин.Это приличная мощность в пределах разумного для небольшого блока. Единственное, что было необычным, заключалось в том, что для достижения этой мощности требовалось 42 градуса полного угла опережения зажигания. После завершения базовой линии мы ничего не меняли в малом блоке, кроме подключения газоразрядной трубки из системы CAS и добавления гоночного бензина Rockett Racing Brand с октановым числом 114, чтобы двигатель 9,2: 1 не мог детонация. Стэггемейр попробовал пару запусков с низким давлением 5 фунтов на квадратный дюйм. Процедура тестирования была очень похожа на то, как мы тестируем с закисью азота.Мы стабилизировали двигатель на максимальной мощности при 6100 об / мин, а затем нажали кнопку нагнетателя сжатого воздуха и позволили дино стабилизироваться, пока мы фиксировали числа. Затем мы записали лучшее число при наддуве и сравнили его с числом, полученным в результате лучшего испытания без наддува. Этот первый запуск при давлении наддува 5 фунтов на квадратный дюйм выдал 655 скорректированных лошадиных сил по сравнению с базовыми 422 л.с. при 6100 об / мин. Это увеличение на 232 л.с. или почти на 55% увеличение мощности. Помните, что давление наддува всего 5 фунтов на квадратный дюйм уже обеспечивает увеличение мощности более чем на 55 процентов.

После небольшой настройки мы повысили давление воздуха до 8 фунтов на квадратный дюйм для нашего финального теста. Стив Брюл из Westech разогнал двигатель до 6100 об / мин, Стаггемейр нажал кнопку, и двигатель немедленно отреагировал на наддув 8 фунтов на квадратный дюйм с 836 л.с. при 6100 об / мин. Это впечатляющий прирост в 414 л.с. — увеличение мощности на 98 процентов — и это было с системой CAS, работающей со скоростью 1000 кубических футов в минуту.

Что мы узнали

Ни для кого не удивительно, что сочетание температуры воздуха на впуске с низкой температурой замерзания и умеренного наддува дает большую мощность в лошадиных силах. Частично это объясняется тем, что двигатель не использует мощность для привода нагнетателя. Даже небольшой вентилятор может потребовать от 40 до 50 л.с. для создания наддува 8 фунтов на квадратный дюйм, и мы, по сути, получали наддув бесплатно с системой CAS.

Наше тестирование также показало, что нам не нужно замедлять угол опережения зажигания, чтобы получить 836 л.с. Фактически, мы пытались замедлить время с 42 до 36 градусов, но это привело к потере 50 лошадиных сил. Вполне возможно, что дополнительное время могло привести к увеличению мощности.Мы поговорили с Тимом Вусом из Rockett Racing Brand, и он сказал, что одним из возможных объяснений выбора времени было то, что чрезвычайно плотный холодный воздух будет снижать способность топлива испаряться. Это означает, что может потребоваться большее время зажигания, чтобы дать топливу в камере дополнительное время для испарения и полного сгорания. Еще одно потенциальное преимущество более низкой температуры воздуха на входе заключается в том, что октан может быть не таким критическим фактором, как для нагретого воздуха от нагнетателя.

Посмотреть все 6 фотографий

Также важно отметить, что это была почти производственная система, но CAS еще предстоит проделать большую работу, прежде чем полный комплект будет готов для установки в автомобиле.На фотографиях система выглядит громоздкой, но блок управления системой, расположенный рядом с двигателем, можно легко упаковать в коробку на внутреннем крыле крыльев большинства маслкаров. Единственное, что нужно сделать, это соединить 3-дюймовый впускной канал CAS с впускной трубкой свежего воздуха. Конечно, вашему двигателю понадобится система подачи топлива с полным наддувом и, желательно, многоточечный EFI с большими форсунками для подачи необходимого топлива.

Вазнаян и Стаггемейр работают над кузовом Camaro 1968 года с малым блоком и системой CAS, так что мы можем вернуться через несколько месяцев, чтобы сообщить об испытаниях автомобиля и системы на драгстрипе.Один вопрос, на который должна ответить эта система в автомобиле, — выдержит ли одна бутылка пробег на четверть мили. По словам Стэггемейра, емкости из углеродного волокна достаточно для подачи воздуха на 500 л.с. в течение 13 секунд или на 1000 л.с. в течение 6,5 секунд.

Так сколько же все это будет стоить? У Vaznaian и Staggemeir пока нет розничной цены, но они ожидают, что система мощностью 800 л.с. в комплекте с одной бутылкой будет продаваться примерно за 6000 долларов. CAS ожидает, что полная производственная система будет готова к выпуску на рынок к зиме 2014 года.Ожидайте услышать гораздо больше о наддуве сжатым воздухом в наступающем году.

Почему воздух такой холодный?

Вот где основы физики объяснят, почему сжатый воздух вырабатывает больше мощности при том же количестве наддува. Держитесь с этим, и мы не обещаем никакой математики. Начнем с некоторых очевидных моментов. Важное правило термодинамики состоит в том, что энергия не может быть создана или уничтожена — ее можно только преобразовать во что-то еще. Обычно в процессе работы выделяется тепло. Чем выше давление, тем больше тепла в воздухе. Вы можете себе представить, насколько горячим становится воздух и баллончик, когда местный магазин акваланга сжимает воздух до 3300 фунтов на квадратный дюйм. В этом процессе используется внешнее устройство (насос) для передачи энергии (работы) в воздух. После заполнения бутылки даем ей остыть до температуры окружающего воздуха. Это означает, что тепло, попадающее в воздух, теперь рассеялось, но у нас будет кинетическая или накопленная энергия, потому что у нас есть баллон с давлением 3300 фунтов на квадратный дюйм.

Посмотреть все 6 фотографий

Теперь, когда воздух в бутылке выпускается, энергия, вложенная в бутылку, также высвобождается.Поскольку воздух охладился, но энергия не может быть создана или уничтожена, воздух теперь будет вытягивать тепло из окружающей среды. Вот почему температура нагнетания такая низкая, потому что он забирает тепло из окружающей среды, пытаясь сбалансировать количество энергии, вложенной в воздух при его сжатии. Как мы уже упоминали, Стэггемейр говорит, что они измерили температуру нагнетаемого воздуха в баллоне на уровне 140 градусов, но к тому времени, когда воздух проходит через линию 20 AN и все фитинги, клапаны и воздуховоды в двигатель, воздух имеет нагревается примерно до 0 градусов.Это все еще очень плотный воздух, поэтому двигатель реагирует таким огромным увеличением мощности. По мере того, как давление в баллоне падает, эффект уменьшается в точке слива, но в то же время воздух внутри баллона охлаждается, что помогает поддерживать очень низкую температуру нагнетания. Одним из чистых эффектов движения низкотемпературного воздуха через систему является то, что в течение короткого периода времени температура клапанов и шлангов падает, поэтому температура воздуха на входе в двигатель начинает снижаться, поскольку система начинает стабилизироваться.Все это происходит очень быстро и непостоянно, но все эти действия в совокупности приводят к увеличению мощности, которое мы наблюдали при тестировании.

Как работают нагнетатели | HowStuffWorks

В обычном четырехтактном двигателе один такт используется для впуска воздуха. Во время этого процесса происходят три вещи:

  1. Поршень движется вниз.
  2. Это создает вакуум внутри цилиндра.
  3. Вакуум вызывает засасывание воздуха атмосферного давления в камеру сгорания.

Как только воздух втягивается в двигатель, его необходимо объединить с топливом для образования заряда — пакета потенциальной энергии, который можно превратить в полезную кинетическую энергию посредством химической реакции, известной как сгорание . Свеча зажигания инициирует эту химическую реакцию, воспламеняя заряд. Когда топливо подвергается окислению, выделяется много энергии. Сила этого взрыва, сосредоточенная над головкой блока цилиндров, толкает поршень вниз. Движение, создаваемое движением поршня, в конечном итоге передается на колеса.

Если добавить в заряд больше топлива, взрыв будет более мощным. Но вы не можете просто закачать больше топлива в двигатель, потому что вам нужно точное количество кислорода, чтобы сжечь определенное количество топлива. На холостом ходу или при движении с постоянной скоростью смесь составляет 14,7 частей воздуха на 1 часть топлива. Когда вам нужно больше мощности, например, для ускорения, чтобы проехать по шоссе, соотношение воздух-топливо больше похоже на 12: 1. Однако если вы хотите установить рекорды на дистанции в четверть мили, вам нужно добавить больше воздуха, чтобы вы могли добавить больше топлива.

Это работа нагнетателя. Нагнетатели увеличивают потребление за счет сжатия воздуха выше атмосферного без создания вакуума. Это нагнетает больше воздуха в двигатель, обеспечивая наддув. С помощью дополнительного воздуха в заряд можно добавить больше топлива и увеличить мощность двигателя. Наддув добавляет в среднем на 46 процентов больше лошадиных сил и на 31 процент больше крутящего момента. В условиях большой высоты, когда характеристики двигателя ухудшаются из-за низкой плотности и давления воздуха, нагнетатель подает в двигатель воздух с более высоким давлением, чтобы он мог работать оптимально.

В отличие от турбонагнетателей, в которых выхлопные газы, образующиеся при сгорании, используются для питания компрессора, нагнетатели получают энергию непосредственно от коленчатого вала. Большинство из них приводится в движение дополнительным ремнем, который оборачивается вокруг шкива, соединенного с ведущей шестерней. Приводная шестерня, в свою очередь, вращает шестерню компрессора. Ротор компрессора может иметь различную конструкцию, но его работа заключается в том, чтобы втягивать воздух, сжимать его в меньшее пространство и выпускать его во впускной коллектор.

Чтобы нагнетать воздух, нагнетатель должен вращаться быстро — быстрее, чем сам двигатель.Если приводная шестерня больше шестерни компрессора, компрессор будет вращаться быстрее. Нагнетатели могут вращаться со скоростью от 50 000 до 65 000 оборотов в минуту (об / мин).

Компрессор, вращающийся со скоростью 50 000 об / мин, дает наддув от 6 до 9 фунтов на квадратный дюйм (psi). Это на 6–9 фунтов на квадратный дюйм больше атмосферного давления на определенной высоте. Атмосферное давление на уровне моря составляет 14,7 фунтов на квадратный дюйм, поэтому при обычном наддуве от нагнетателя в двигатель попадает примерно на 50 процентов больше воздуха.

По мере сжатия воздух становится горячее. Более горячий воздух менее плотен и не может расширяться во время взрыва так сильно, как более холодный воздух. Это означает, что он не может создать столько энергии, когда воспламеняется свечой зажигания. Чтобы нагнетатель работал с максимальной эффективностью, сжатый воздух, выходящий из нагнетательного агрегата, должен быть охлажден до того, как он попадет во впускной коллектор. За этот процесс охлаждения отвечает интеркулер. Интеркулеры бывают двух основных типов: промежуточные охладители воздух-воздух и промежуточные охладители воздух-вода.Оба работают как радиатор, с более холодным воздухом или водой, направляемыми по системе трубок. Когда горячий воздух, выходящий из нагнетателя, встречает охлаждающие трубы, он также охлаждается. Снижение температуры воздуха увеличивает плотность воздуха, что приводит к более плотному входу заряда в камеру сгорания.

Далее мы рассмотрим различные типы нагнетателей.

Как работают нагнетатели | HowStuffWorks

В обычном четырехтактном двигателе один такт используется для впуска воздуха.Во время этого процесса происходят три вещи:

  1. Поршень движется вниз.
  2. Это создает вакуум внутри цилиндра.
  3. Вакуум вызывает засасывание воздуха атмосферного давления в камеру сгорания.

Как только воздух втягивается в двигатель, его необходимо объединить с топливом для образования заряда — пакета потенциальной энергии, который можно превратить в полезную кинетическую энергию посредством химической реакции, известной как сгорание . Свеча зажигания инициирует эту химическую реакцию, воспламеняя заряд.Когда топливо подвергается окислению, выделяется много энергии. Сила этого взрыва, сосредоточенная над головкой блока цилиндров, толкает поршень вниз. Движение, создаваемое движением поршня, в конечном итоге передается на колеса.

Если добавить в заряд больше топлива, взрыв будет более мощным. Но вы не можете просто закачать больше топлива в двигатель, потому что вам нужно точное количество кислорода, чтобы сжечь определенное количество топлива. На холостом ходу или крейсерском режиме на постоянной скорости смесь 14.7 частей воздуха на 1 часть топлива. Когда вам нужно больше мощности, например, для ускорения, чтобы проехать по шоссе, соотношение воздух-топливо больше похоже на 12: 1. Однако если вы хотите установить рекорды на дистанции в четверть мили, вам нужно добавить больше воздуха, чтобы вы могли добавить больше топлива.

Это работа нагнетателя. Нагнетатели увеличивают потребление за счет сжатия воздуха выше атмосферного без создания вакуума. Это нагнетает больше воздуха в двигатель, обеспечивая наддув. С помощью дополнительного воздуха в заряд можно добавить больше топлива и увеличить мощность двигателя.Наддув добавляет в среднем на 46 процентов больше лошадиных сил и на 31 процент больше крутящего момента. В условиях большой высоты, когда характеристики двигателя ухудшаются из-за низкой плотности и давления воздуха, нагнетатель подает в двигатель воздух с более высоким давлением, чтобы он мог работать оптимально.

В отличие от турбонагнетателей, в которых выхлопные газы, образующиеся при сгорании, используются для питания компрессора, нагнетатели получают энергию непосредственно от коленчатого вала. Большинство из них приводится в движение дополнительным ремнем, который оборачивается вокруг шкива, соединенного с ведущей шестерней.Приводная шестерня, в свою очередь, вращает шестерню компрессора. Ротор компрессора может иметь различную конструкцию, но его работа заключается в том, чтобы втягивать воздух, сжимать его в меньшее пространство и выпускать его во впускной коллектор.

Чтобы нагнетать воздух, нагнетатель должен вращаться быстро — быстрее, чем сам двигатель. Если приводная шестерня больше шестерни компрессора, компрессор будет вращаться быстрее. Нагнетатели могут вращаться со скоростью от 50 000 до 65 000 оборотов в минуту (об / мин).

Компрессор, вращающийся со скоростью 50 000 об / мин, дает наддув от 6 до 9 фунтов на квадратный дюйм (psi). Это на 6–9 фунтов на квадратный дюйм больше атмосферного давления на определенной высоте. Атмосферное давление на уровне моря составляет 14,7 фунтов на квадратный дюйм, поэтому при обычном наддуве от нагнетателя в двигатель попадает примерно на 50 процентов больше воздуха.

По мере сжатия воздух становится горячее. Более горячий воздух менее плотен и не может расширяться во время взрыва так сильно, как более холодный воздух. Это означает, что он не может создать столько энергии, когда воспламеняется свечой зажигания.Чтобы нагнетатель работал с максимальной эффективностью, сжатый воздух, выходящий из нагнетательного агрегата, должен быть охлажден до того, как он попадет во впускной коллектор. За этот процесс охлаждения отвечает интеркулер. Интеркулеры бывают двух основных типов: промежуточные охладители воздух-воздух и промежуточные охладители воздух-вода. Оба работают как радиатор, с более холодным воздухом или водой, направляемыми по системе трубок. Когда горячий воздух, выходящий из нагнетателя, встречает охлаждающие трубы, он также охлаждается. Снижение температуры воздуха увеличивает плотность воздуха, что приводит к более плотному входу заряда в камеру сгорания.

Далее мы рассмотрим различные типы нагнетателей.

Работа корней, двухвинтовые, центробежные, нагнетатели и преимущества!

Мы вернулись с интересной темой от Automobile Engineering, которая будет актуальна для многих людей. Мы всегда слышали термины «турбонаддув» и «наддув». По сути, это методы принудительной индукции, которые позволяют большему количеству воздуха проникать в двигатель, чтобы генерировать больше мощности и крутящего момента. Как обычно, мы постараемся объяснить эту сложную тему простым и понятным языком.Если вы хотите быть в курсе последних новостей из мира автомобильной промышленности, обязательно следите за Car Blog India. Если вы хотите узнать о различных технологиях из автомобильной инженерии простым языком, обязательно загляните в раздел «Автомобильные технологии» на веб-сайте.

Также прочтите: Как работают функции ADAS (Advanced Driver Assistance System) — экстренное торможение, система помощи при движении с полосы движения и многое другое!

Что такое нагнетатели?

С незапамятных времен люди хотели увеличить мощность и крутящий момент в своих автомобилях. Независимо от того, какой мощностью и крутящим моментом обладают автомобили, у людей есть привычка стремиться к большей производительности. Чтобы сделать это, большинство современных автомобилей уже имеют ту или иную форму принудительной индукции. В большинстве случаев это может быть турбонаддув. Однако есть некоторые автопроизводители, которые также оснащают свои автомобили нагнетателями. Нагнетатели — это воздушные компрессоры, которые могут сжимать воздух, повышать его давление, что позволяет двигателю всасывать больше воздуха. Это потому, что сжатый воздух имеет меньший объем.Когда в двигатель поступает больше воздуха, в двигатель можно впрыснуть больше топлива. Результатом этого будет увеличение выходной мощности и крутящего момента транспортного средства. Компании, занимающиеся улучшением автомобильных характеристик, также могут модернизировать нагнетатели в ваших автомобилях. Они предлагают полный комплект для установки нового нагнетателя в ваш автомобиль вместе со всеми необходимыми компонентами.

Читайте также: Рулевой механизм — гидравлический, электрический, электрогидравлический усилитель рулевого управления!

Нагнетатели и турбокомпрессоры

Разница между турбонагнетателем и нагнетателем заключается в том, как они получают мощность для работы.В то время как турбонагнетатели используют массу выхлопных газов для вращения турбины, которая, в свою очередь, вращает компрессор, нагнетатель приводится в движение мощностью двигателя. Он соединен с коленчатым валом двигателя через шкив и приводит в действие компрессор нагнетателя. Это обеспечивает мгновенный отклик даже при низких оборотах двигателя, поскольку компрессору не нужно ждать, пока большое количество выхлопных газов наберет обороты. Следовательно, низкочастотный отклик значительно улучшается за счет использования нагнетателя.Однако скорость компрессора постоянна и остается постоянной даже при средних и высоких оборотах двигателя. Это называется нагнетателем прямого вытеснения. Отсутствие турбонаддува и двигатель, приводящий в движение компрессор, — два основных различия между турбонагнетателями и нагнетателями. Давайте обсудим типы нагнетателей, доступных на рынке.

Также прочтите: Что такое EGR (рециркуляция выхлопных газов) — работа и преимущества!

Нагнетатель Рутса

Самым популярным типом нагнетателя, используемым в большинстве автомобилей, является нагнетатель Рутса.Нагнетатель Рутса состоит из двух идентичных роторов, которые направляют всасываемый воздух и позволяют подавать больше воздуха в цилиндр двигателя. По сути, они устанавливаются непосредственно на впускной коллектор и приводятся в действие мощностью двигателя. Они не сжимают воздух, а изолируют воздух, чтобы не позволить ему вернуться в атмосферу, поэтому используются герметизирующие материалы. Роторы постоянно контактируют с корпусом нагнетателя и, следовательно, требуют большего ухода и регулярного обслуживания по сравнению с другими типами нагнетателей.Традиционно роторы состояли из 3-х лопастей, но современные роторы используют 4-х лопастные, что повышает общую эффективность нагнетателя. Современные нагнетатели Рутса также имеют перепускные клапаны, чтобы гарантировать, что нагнетатели не работают постоянно, даже когда дополнительная мощность не требуется. Это положительно влияет на эффективность. Обратной стороной одного из таких нагнетателей является размер и упаковка двигателя.

Также прочтите: Что такое пневматическая подвеска — использование жестких и мягких пружин!

Двухвинтовые нагнетатели

Двухвинтовые нагнетатели используют два ротора разной формы, которые удерживают воздух между роторами.Следовательно, воздух фактически сжимается внутри самого нагнетателя. Затем воздух проходит через интеркулер и попадает в цилиндр. Отличие от нагнетателя Рутса в том, что воздух сжимается нагнетателем. Перепускной клапан чрезвычайно важен в двухвинтовых нагнетателях, потому что сжатие воздуха происходит постоянно. Это не требуется в обычных условиях движения или движения по городу и поэтому неэффективно. Как и в случае с нагнетателями Root, основная проблема с двухвинтовым нагнетателем — это упаковка и расположение.Для обеспечения эффективности они должны устанавливаться непосредственно на двигателе и приводиться в движение шкивом, который соединен с коленчатым валом транспортного средства. Нагнетатели вырабатывают мощность во всем диапазоне оборотов двигателя, хотя для этого им нужна энергия от самого двигателя.

Также прочтите: Что такое торможение двигателем — как работает система охлаждения?

Центробежные нагнетатели

Центробежные нагнетатели по конструкции аналогичны турбонагнетателям. К двигателю подсоединен узел турбины и компрессора.Основное различие между центробежным нагнетателем и двухвинтовыми нагнетателями Рутса заключается в том, что для установки требуется меньше места. Центробежный нагнетатель представляет собой компактный компонент, и пространство, необходимое для размещения нагнетателя в двигателе, невелико. Это также гарантирует, что двигатель не станет слишком тяжелым. Мощность центробежного нагнетателя отличается от нагнетателя Рутса или двухвинтового нагнетателя. Кривая крутящего момента аналогична кривой турбонагнетателя. При низких оборотах двигателя наблюдается турбо-задержка, когда турбина еще недостаточно намотана, а при более высоких оборотах компрессия выше.Когда к транспортному средству присоединяется электродвигатель с помощью гибридной системы 48 В, энергия, используемая для привода центробежного нагнетателя, поступает от двигателя, а не двигателя. Двигатель подает энергию на генератор переменного тока, который питает аккумулятор, который, в свою очередь, приводит в действие электродвигатель. Электродвигатель приводит в движение нагнетатель, чтобы втягивать больше воздуха и генерировать больше мощности и крутящего момента.

Также прочтите: Что такое каталитические преобразователи — как они сокращают выбросы?

Источник изображения: Car Throttle

Нагнетатель (воздушный компрессор) для двигателей мотоциклов, мотоциклов, скутеров и небольших автомобилей

Резюме:
Supercharger значительно улучшает (до 75%) характеристики двигателя внутреннего сгорания, используемого для мотоциклов, мопедов, скутеров и небольших автомобилей с рабочим объемом от 50 до 1500 куб. См.Supercharger — это простой в изготовлении поршневой воздушный насос прямого вытеснения. Этот недорогой «настоящий» воздушный компрессор отличается простой конструкцией, приемлемой надежностью и небольшим весом.

Полное описание:
Путем подачи сжатого свежего воздуха предлагаемый нагнетатель значительно улучшает характеристики двигателя внутреннего сгорания, используемого для мотоциклов, мотоциклов (обезьяноподобных и обезьяноподобных), скутеров и даже небольших автомобилей.

Нагнетатель представляет собой поршневой насос прямого вытеснения.Этот «настоящий компрессор» имеет простую конструкцию, приемлемую надежность и небольшой вес. Простое в изготовлении, массовое производство устройства создает недорогой воздушный насос, который обеспечивает повышение мощности и крутящего момента до 75%. Двигатели мотоциклов и небольших автомобилей с рабочим объемом от 50 до 1 500 куб. См получают наибольшую выгоду от нагнетателя, работающего со скоростью от 500 до 12 000 об / мин. Оптимальное преимущество — это двигатели объемом 50–350 куб. См — для непрерывного использования и двигатели объемом 400–1500 куб. См — для краткосрочного использования, например, для уличных гонок.Также нагнетатель может использоваться для улучшения характеристик некоторых двухтактных двигателей.

Отличительные особенности техники:
1. Двигатели, оснащенные этим нагнетателем, имеют более высокий (от 40% до 75%) крутящий момент при более низких оборотах.

2. Стоимость производства в 5-10 раз ниже аналогичной продукции, представленной на рынке.
3. Нагнетатель легко адаптируется к широкому спектру конструкций силовых агрегатов, требуя простой установки для обеспечения оптимальной подачи свежего воздуха.

Для обеспечения работоспособности предложенной технологии нагнетателя был построен и испытан прототип со следующими техническими характеристиками:
o Габаритные размеры 185x160x110 мм делают нагнетатель максимально компактным при заданных выходных параметрах
o Вес 3,4 кг
o Производительность на оборот составляет 190 см3
o Максимальная поддерживаемая скорость 6000 об / мин
o Степень сжатия 1,35
o Нормальная производительность при 6000 об / мин составляет 1,05 м3 / мин, 1,01 м3 / мин, 0. 92 м3 / мин и 0,75 м3 / мин при давлении наддува 0,0 бар, 0,2 бар, 0,4 бар и 0,6 бар соответственно — см. Прилагаемую диаграмму.

Также есть два нагнетателя рабочих моделей объемом 50 куб. См (версии «R» и «C», см. Фотографии) для 4-тактных газовых двигателей объемом 50 куб.

Файл Supercharge_Engine_Voice.wmv содержит короткий отрывок (~ 8 Мб) работающего 4-тактного двигателя объемом 50 куб. См Z50 / AB27, оснащенного комплектом Supercharger.
Вы можете увидеть приборную панель мотоцикла (включая манометр) и услышать голос работающего 50-кубового двигателя, оснащенного нагнетателем.
Также обратите внимание на манометр, показывающий фактическое дополнительное давление до 1 бара (1 бар ~ 1 атм ~ 15 фунтов на кв. Дюйм).

Никакой дополнительной смазки не требуется из-за остаточных частиц масла в данном двигателе и из-за материалов, используемых для повышения эффективности этой конструкции нагнетателя.

В технологический пакет для продажи входят:
1. Готовые к подаче заявки на патенты (как PPA, так и FPA)
2. Система расчета основных характеристик целевого двигателя после его модификации
3.SolidWorks модель
4. Полный набор чертежей AutoCAD
5. Физический прототип с доказанной работоспособностью
6. Результаты тестирования.

Дополнительная информация и данные, поясняющие технологию и подходы, доступны по запросу.

Проблема, с которой связана эта идея / изобретение:
Мотоциклетная промышленность.
Производители мотоциклов, скутеров, мопедов, небольших автомобилей, частные лица, владельцы гоночных команд и т. Д.

Вспомогательные продукты или услуги для продажи:
Бизнес-план, прототипы, список клиентов.

Прикрепленные файлы:




Supercharge_Engine_Voice.wmv

Запрашиваемая цена: [СВЯЗАТЬСЯ С ПРОДАВЦОМ]
Доступны для консультации? Да

№ изобретения 10900
Дата публикации: 2008-07-14


«Больше изобретений в области транспорта
« Больше инженерных разработок — изобретений в области машиностроения
«Больше изобретений в автомобильной промышленности

Чем отличается турбокомпрессор от нагнетателя

  1. Смазочные материалы Mobil ™
  2. Для личного автотранспорта
  3. Все о моторных маслах
  4. Чем отличаются турбокомпрессоры и нагнетатели

Все функции веб-сайта могут быть недоступны в зависимости от вашего согласия на использование файлов cookie. Щелкните здесь, чтобы обновить настройки.

Чем отличается турбокомпрессор от нагнетателя

Турбокомпрессоры и нагнетатели иногда можно перепутать. Если в названии есть «зарядные устройства», то турбокомпрессоры и нагнетатели легко принять за однозначные устройства двигателя. Однако есть несколько существенных отличий, которые ставят их на противоположные края автомобильного спектра.

Турбокомпрессоры и нагнетатели: функция индукционная

Прежде чем обсуждать их различия, полезно понять, что связывает турбокомпрессоры и нагнетатели с инженерной точки зрения.Турбокомпрессоры и нагнетатели представляют собой системы с принудительной индукцией. Эти системы используют компрессоры для подачи сжатого воздуха в двигатель. Сжатый воздух позволяет дополнительному количеству кислорода достигать двигателя, что помогает создать дополнительный прирост мощности.

Основное отличие турбокомпрессоров от нагнетателей — это их источник энергии. Турбокомпрессоры используют выхлопные газы автомобиля; два вентилятора — турбинный и компрессорный — вращаются от выхлопных газов. Напротив, нагнетатели питаются непосредственно от двигателя; ременной шкив приводит в движение шестерни, которые вызывают вращение вентилятора компрессора.

Турбокомпрессоры нашли новое предназначение в современных двигателях

Турбокомпрессоры и нагнетатели, наиболее известные из-за их использования в высокопроизводительных автомобилях и гоночных автомобилях, могут потреблять от двигателей гораздо больше мощности. Однако только турбокомпрессоры недавно добились массового успеха и теперь используются крупными автопроизводителями для экономии топлива. Все, от седанов до легких грузовиков, оснащено опциями турбонаддува, что позволяет водителям получать много лошадиных сил от экономичного двигателя.

Хотя нагнетатели по-прежнему актуальны в автомобильной промышленности, они не являются частью последнего отраслевого внимания к экономии топлива. Нагнетатели в первую очередь устанавливаются для увеличения мощности. Независимо от области применения турбокомпрессоры и нагнетатели создают экстремальные условия эксплуатации, увеличивая нагрузку на моторное масло. Полностью синтетическое моторное масло Mobil 1 ™ с улучшенными характеристиками доказало свою эффективность в самых тяжелых условиях. Вот почему автопроизводители со знаменитыми двигателями с турбонаддувом (например,g., Mercedes-AMG, Porsche) и двигатели с наддувом (например, Corvette) используют моторное масло Mobil 1 в качестве масла для заводской заливки в некоторые модели своих автомобилей.

Руководство по преимуществам и недостаткам комплектов нагнетателя

«Заряди меня супер».

Нагнетатели

обещают существенный прирост мощности с очень небольшими недостатками. Итак, давайте посмотрим на растущую популярность комплектов нагнетателя и разберемся, в чем их суть.

Нагнетатель — это просто воздушный компрессор, который помогает нагнетать больше воздуха в двигатель.

Они приводятся в движение ремнем двигателя, эффективно создавая тяговое усилие на двигатель, снижая до 30% мощности двигателя.

По этой причине нагнетатели не так эффективны, как турбонагнетатели, которые работают за счет «резервной» энергии, взятой из отработанных выхлопных газов.

Чтобы получить советы по установке нагнетателя в автомобиль, вам понадобится эта статья.

Преимущества нагнетателя

Большим преимуществом нагнетателей является то, что они вырабатывают дополнительную мощность на гораздо более низких оборотах двигателя и не страдают от присущего турбонагнетателям запаздывания.

Поскольку они напрямую приводятся в действие кривошипом двигателя, по мере увеличения числа оборотов двигателя оно также увеличивается и в нагнетателе. Преимущества нагнетателя — отсутствие низкой задержки при спуске и линейная подача наддува.

Plus они не нуждаются в подаче масла (обычно) и требуют меньше трубопроводов, чем турбокомпрессоры, так как вы имеете дело только с впускной трубкой наддува.

Типы нагнетателей

Существует два основных типа нагнетателя: нагнетатель прямого вытеснения, который обеспечивает довольно постоянный уровень наддува, что значительно упрощает настройку, и динамические компрессоры, которые обеспечивают наддув пропорционально частоте вращения двигателя.

Нагнетатели Рутса

Это самые старые нагнетатели с двумя роторами, которые приводятся в движение коленчатым валом через ремень.

Роторы вращаются в противоположных направлениях, поэтому воздух, поступающий в нагнетатель Рутса, выталкивается в сторону корпуса, в то время как роторы сцепляются вместе, чтобы предотвратить возврат воздуха.

Плюсы

Лучшая особенность нагнетателей Рутса — их большой крутящий момент на низких оборотах и ​​простота установки. Кроме того, это самые дешевые нагнетатели.

Минусы

Их пиковая мощность не может сравниться с центробежным нагнетателем. Кроме того, они не так эффективны, как двухвинтовые нагнетатели.

Центробежные нагнетатели

Это наиболее распространенный тип нагнетателя в модифицированных автомобилях. Очень ограниченное количество автомобилей поставлялось с установленными на заводе центробежными нагнетателями.

Такие нагнетатели работают по принципу, согласно которому рабочее колесо вращается с высокой скоростью, чтобы втягивать воздух в крошечный корпус компрессора.

Высокоскоростной воздух имеет низкое давление, которое проходит через диффузор, который полностью изменяет свойства воздуха, уменьшая его скорость и увеличивая давление.

Плюсы

Самым большим преимуществом центробежного нагнетателя является то, что это самый простой нагнетатель для работы с промежуточным охладителем.

Центробежные нагнетатели предлагают более высокую максимальную мощность, чем компрессоры Рутса и двухвинтовые нагнетатели.

Такие нагнетатели особенно полезны из-за их линейной подачи мощности.Следовательно, с увеличением числа оборотов повышается и давление наддува.

Минусы

Центробежные нагнетатели более сложны, чем другие типы, и поэтому их ремонт и обслуживание очень сложны. Кроме того, они обладают действительно низким крутящим моментом при низких оборотах.

Они лучше всего подходят для систем с впрыском топлива и дают хороший прирост при правильной настройке, но могут быть проблематичными для установки на более старые двигатели с карбюраторным питанием.

Двухвинтовые нагнетатели

В двухвинтовом нагнетателе оба ротора имеют разные стили и формы, поэтому один ротор входит в зацепление с другим, таким образом сжимая воздух.Затем этот воздух покидает точку выхода нагнетателя.

Плюсы

Уникальная конструкция двухвинтовых нагнетателей обеспечивает огромный крутящий момент на низких оборотах, что означает улучшенное ускорение автомобиля.

Кроме того, этот тип очень прост в установке, но при этом намного более эффективен, чем нагнетатель Рутса.

Минусы

Повышенная производительность достигается за счет затрат, и поэтому двухвинтовые нагнетатели дороже, чем нагнетатели Рутса.

Также стоит отметить, что пиковая мощность этого типа нагнетателя намного меньше, чем у центробежных нагнетателей — это компромисс для экономии мощности на низком уровне.

Нагнетатель прямого вытеснения

Нагнетатель прямого вытеснения поддерживает количество воздуха или жидкости, которое он перекачивает за каждый оборот.

Это означает, что если количество вещества, поступающего в нагнетатель, составляет один литр, выходная мощность также будет равна одному литру, в отличие от нагнетателя с переменной производительностью, в котором выходная мощность зависит от скорости.Такие нагнетатели перемещают больший объем на более высоких скоростях и меньший объем на более низких скоростях.

Нагнетатели прямого вытеснения имеют широкую кривую крутящего момента, что означает, что эффективный наддув обеспечивается в широком диапазоне оборотов.

Рутс и двухвинтовые нагнетатели являются примерами нагнетателей прямого вытеснения.

Динамические компрессоры

Компрессоры

Dynamic, также известные как турбокомпрессоры, отличаются большой мощностью.

Доступны в радиальном и осевом исполнении.Динамические компрессоры, имеющие радиальную конструкцию, известны как центробежные компрессоры.

Компрессоры

Dynamic работают при постоянном давлении, что отличает их от поршневых компрессоров, которые работают с постоянным расходом.

Выбор нагнетателя для вашего проекта

Хотя выбор нагнетателя зависит от цели и намерений вашего проекта, вот несколько важных аспектов, которые вам необходимо учитывать при принятии решения.

Цена

Центробежные нагнетатели являются самыми дешевыми, тогда как цены на двухвинтовые нагнетатели и нагнетатели Рутса обычно выше из-за дорогих нагнетателей.

Если у вас ограниченный бюджет, подумайте о приобретении нагнетателя Roots.

Street Legal or Not

The Roads supercharger — лучший вариант, если вам нужен автомобиль для уличного движения.

Шумный характер двухвинтовых нагнетателей делает их непригодными для повседневного использования и, следовательно, не может быть разрешен для уличного использования во всех областях.

Поэтому, если вы беспокоитесь о долговечности деталей вашего автомобиля, постарайтесь не использовать двухвинтовой нагнетатель.

Износ и разрыв

Центробежный нагнетатель — лучший вариант, если вы хотите минимизировать нагрузку на трансмиссию вашего автомобиля и другие компоненты для увеличения их срока службы.

Этот нагнетатель также больше всего подходит для уличных автомобилей, поскольку он не обладает высокой мощностью при низких оборотах, что обеспечивает дополнительный контроль над автомобилем.

Экономия топлива

И Рутал, и двухвинтовой нагнетатели имеют перепускные клапаны, которые обеспечивают альтернативный путь воздуха для обхода роторов во время работы с низкой нагрузкой.

Это улучшает экономию топлива, когда нагнетатель не требуется, например, при движении по шоссе.

Это означает, что вы можете выбрать режим работы с низкой нагрузкой как с корневым, так и с двухшнековым нагнетателем.

Благодаря тому, что они производят больше наддува, двухвинтовые нагнетатели более эффективны, чем нагнетатели Рутса.

Количество произведенного тепла

Еще один важный фактор, который следует учитывать при выборе нагнетателя, заключается в том, что если в вашем двухвинтовом нагнетателе отсутствует перепускной клапан, он всегда будет сжимать воздух, выделяя больше тепла и чаще повреждая детали.

Этого не происходит с нагнетателем Рутса, который не сжимает воздух изнутри, а скорее сдавливает воздух во впускное отверстие.

Размер

И корневые, и двухвинтовые нагнетатели являются крупными компонентами, поэтому на рассматриваемом автомобиле должно быть достаточно места, если вы хотите установить один из них.

Если в вашем автомобиле не так много места, старайтесь избегать их, потому что вы не сможете разместить их в своем автомобиле.

Что должен включать в себя хороший комплект нагнетателя?

Знание того, что должен иметь хороший комплект нагнетателя, может означать разницу между успешным завершением проекта или полным отказом от него.

Итак, здесь мы обсуждаем все, что есть или, по крайней мере, должно быть включено в хороший комплект нагнетателя.

  • Цилиндрические шестерни, снижающие шум;
  • Основной кронштейн заготовки изготовлен из алюминия для уменьшения общего веса комплекта;
  • Ручной программатор с предварительно загруженной мелодией;
  • Массовый расширитель воздуха;
  • Шкив коленчатый;
  • Интеркулер для понижения температуры сжатого воздуха;
  • Дополнительный топливный насос;
  • Перепускной клапан, позволяющий сбросить избыточное давление;
  • Зарядный трубопровод для подачи воздуха от нагнетателя в интеркулер, а затем обратно.
  • Установка нагнетателя

Любое сжатие воздуха приведет к повышению температуры воздуха, поэтому добавьте промежуточный охладитель, чтобы воздух оставался прохладным.

Лучше установить нагнетатель на двигатель без наддува, чем на двигатель с турбонаддувом, потому что у вас будет гораздо больше контроля над мощностью, и она будет поставляться более последовательным образом, создав хорошую основу для настройки ЭБУ , чтобы полностью преимущество власти.

Если добавить принудительную индукцию к стандартному безнаддувному двигателю, сделайте небольшое предупреждение о детонации двигателя.

Это то место, где давление в двигателе вызывает преждевременное воспламенение воздуха / топлива, вызывая серьезное повреждение двигателя.

Как и в случае с турбонаддувом, вам необходимо снизить степень сжатия двигателя по отношению к величине наддува, который вы вводите в двигатель.

В идеале вы хотите снизить компрессию двигателя примерно до 8: 1, чтобы обеспечить разумный уровень наддува, хотя он варьируется от приложения к приложению, и с впрыском воды его можно безопасно превысить.Использование топлива с более высоким октановым числом также поможет снизить риск детонации.

Обычно производство нагнетателей дороже, чем турбонагнетателей. По мере роста спроса эти затраты в конечном итоге снизятся до доступного уровня, и для большинства популярных двигателей будут доступны послепродажные комплекты.

Другим преимуществом нагнетателя является то, что температура заряда существенно ниже, чем в эквивалентном турбо-режиме, а более холодный воздух несет больше кислорода, что означает, что можно сжечь больше топлива, что приведет к высвобождению большей мощности.

Любая форма сжатия воздуха вызывает повышение температуры, поэтому промежуточный охладитель по-прежнему является хорошей идеей для двигателя с наддувом. Вам также нужно будет увеличить количество топлива.

Установки Twincharged с турбинами и нагнетателями

Производители теперь производят двойные системы принудительной индукции. Это хороший компромисс между малым наддувом и максимальной мощностью.

Предложения

, такие как двигатель Volkswagens 1.4 с двойным нагнетателем, могут производить огромные 168 л.с. и 177 фунт-фут крутящего момента, при этом расход топлива в обратном направлении составляет около 40 миль на галлон.Меньший двигатель также легче и меньше, поэтому эти двигатели могут оснащаться довольно небольшими автомобилями, обеспечивающими очень хорошие характеристики.

Имейте в виду, что двойная зарядка увеличивает выигрыш в мощности, поэтому (10psi Turbo + 10psi Supercharger будет пропускать чуть менее 30psi наддува!)

Это связано с тем, что вторая ступень сжатия выполняется уже сжатым воздухом, поэтому вы получаете гораздо большее повышение конечного давления и, как следствие, повышение температуры.

Поскольку современные двигатели так хорошо сконструированы, есть много возможностей для добавления принудительной подачи воздуха без значительного снижения надежности.

Нагнетатель также является более легким в модернизации по сравнению с турбонаддувом.

Есть также несколько интересных проектов, связанных с добавлением нагнетателей в автомобили с турбонаддувом, чтобы обеспечить лучшее из обоих миров.

Присоединяйтесь к нам на нашем форуме, чтобы узнать, какие модификации оценивают наши участники, и обмениваться идеями и планами для вашего тюнингового проекта. TorqueCars — это дружелюбный форум, и приветствуются все марки и модели, а также все уровни технической подготовки. Присоединяйтесь.

ПОЖАЛУЙСТА, ПОМОГИТЕ: МНЕ НУЖНЫ ВАШИ ПОЖЕРТВОВАНИЯ, ЧТОБЫ ПОКРЫТЬ РАСХОДЫ НА РАБОТУ ЭТОГО САЙТА И ПОДДЕРЖАНИЕ ЕГО РАБОТЫ.Я не взимаю плату с за доступ к этому веб-сайту, и это экономит большинство читателей TorqueCars 100 долларов каждый год — , но мы НЕ ПРИБЫЛЬНЫ и даже не покрываем наши расходы. Чтобы мы продолжали работать, ПОЖАЛУЙСТА, Пожертвуйте здесь

Эта статья написана мной, Уэйнном Смитом, основателем TorqueCars, и я ценю ваши отзывы и предложения. Эта запись была подано в принудительную индукцию, настройку. Вы можете оставить отзыв ниже или присоединиться к нашему форуму, чтобы подробно обсудить эту статью и модификацию автомобиля с нашими участниками.

Если вам понравилась эта страница , поделитесь ею с друзьями, напишите ссылку на своем любимом форуме или используйте параметры закладок, чтобы сохранить ее в своем профиле в социальной сети.

Пожалуйста, посмотрите это видео на нашем новом канале YouTube.

Обратная связь

Пожалуйста, используйте наш форум , если вы хотите задать вопрос о настройке , и обратите внимание, что мы не продаем запчасти или услуги, мы просто интернет-журнал.

Помогите нам улучшить, оставьте предложение или дайте чаевые

.

Author:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *