Новости

Nov 07, 2023

Как работают нагнетатели

С момента изобретения двигателя внутреннего сгорания инженеры-автомобилестроители, любители скорости и конструкторы гоночных автомобилей искали способы увеличить его мощность. Один из способов увеличить мощность – построить

С момента изобретения двигателя внутреннего сгорания инженеры-автомобилестроители, любители скорости и конструкторы гоночных автомобилей искали способы увеличить его мощность. Один из способов увеличить мощность — построить двигатель большего размера. Но более крупные двигатели, которые больше весят, требуют больше затрат на изготовление и обслуживание, не всегда лучше.

Другой способ увеличить мощность — сделать двигатель обычного размера более эффективным. Этого можно добиться, нагнетая больше воздуха в камеру сгорания. Больше воздуха означает, что можно добавить больше топлива, а больше топлива означает больший взрыв и большую мощность. Добавление нагнетателя — отличный способ добиться принудительной подачи воздуха. В этой статье мы объясним, что такое нагнетатели, как они работают и чем они отличаются от турбокомпрессоров.

Реклама

Нагнетатель — это любое устройство, которое создает давление в воздухозаборнике выше атмосферного давления. Это делают как нагнетатели, так и турбокомпрессоры. Фактически, термин «турбокомпрессор» — это сокращенная версия официального названия «турбонагнетатель».

Разница между двумя устройствами заключается в их источнике энергии. Турбокомпрессоры приводятся в действие выхлопными газами, приводящими в движение турбину. Нагнетатели приводятся в действие механически посредством ременной или цепной передачи, соединенной с коленчатым валом двигателя.

В следующем разделе мы рассмотрим, как нагнетатель выполняет свою работу.

Примечание. Эта статья, очевидно, посвящена нагнетателям в бензиновых двигателях. Речь идет не о фирменных станциях зарядки электромобилей Tesla, которые действительно называются Supercharger.

Реклама

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

Как только воздух попадает в двигатель, он должен объединиться с топливом, чтобы сформировать заряд — пакет 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, сконцентрированная над головкой блока цилиндров, толкает поршень вниз. Движение, создаваемое движением поршня, в конечном итоге передается на колеса.

Реклама

Добавление большего количества топлива в заряд приведет к более мощному взрыву. Но вы не можете просто закачать больше топлива в двигатель, потому что вам нужно точное количество кислорода, сжигающее 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 при движении по шоссе, соотношение воздух-топливо примерно равно 12:1. Однако если вы хотите установить рекорды на четверть мили, вам нужно будет добавить больше воздуха, чтобы вы могли добавить больше топлива.

Это работа нагнетателя. Нагнетатели увеличивают впуск, сжимая воздух выше атмосферного давления, не создавая вакуума. Это нагнетает больше воздуха в двигатель, обеспечивая наддув. За счет дополнительного воздуха в заряд можно добавить больше топлива и увеличить мощность двигателя. Наддув добавляет в среднем на 46 процентов больше мощности и на 31 процент больше крутящего момента. В условиях высокогорья, когда производительность двигателя ухудшается из-за низкой плотности и давления воздуха, нагнетатель подает в двигатель воздух под более высоким давлением, чтобы он мог работать оптимально.

В отличие от турбокомпрессоров, которые используют выхлопные газы, образующиеся при сгорании, для питания компрессора, нагнетатели получают мощность непосредственно от коленчатого вала. Большинство из них приводятся в движение вспомогательным ремнем, который наматывается на шкив, соединенный с приводной шестерней. Ведущая шестерня, в свою очередь, вращает шестерню компрессора. Ротор компрессора может иметь различную конструкцию, но его задача — втягивать воздух, сжимать его в меньшее пространство и выбрасывать во впускной коллектор.

Чтобы создать давление в воздухе, нагнетатель должен вращаться быстро – быстрее, чем сам двигатель. Если ведущая шестерня больше шестерни компрессора, компрессор будет вращаться быстрее. Нагнетатели могут вращаться со скоростью от 50 000 до 65 000 оборотов в минуту (об/мин).