И водители, и производители автомобилей заботятся о мощности. С тех пор, как появился современный двигатель внутреннего сгорания, инженеры искали способы увеличить мощность двигателя. «Нагнетатель» — распространенный автомобильный термин, который вы наверняка встретите, — это устройство, которое делает именно это. Что это такое и как работает нагнетатель?
Турбокомпрессор — еще одно устройство, предназначенное для той же цели. Читайте дальше, чтобы понять этот важный компонент вашего автомобиля:как работает нагнетатель и чем нагнетатель отличается от турбонагнетателя.
Чтобы ответить на вопрос «как работает нагнетатель?» Чтобы сделать двигатель автомобиля более мощным, сначала следует понять, как работает двигатель внутреннего сгорания.
Двигатель внутреннего сгорания вырабатывает энергию для движения автомобиля, при этом на входе используется смесь воздуха и топлива. Воздух и топливо в определенном соотношении попадают в камеру сгорания двигателя, сжимаются и воспламеняются, вызывая сгорание или взрыв.
Это сгорание вырабатывает энергию, которую двигатель посылает всем необходимым частям для запуска автомобиля. Вот почему современный двигатель называется «двигатель внутреннего сгорания».
Можно видеть, что воздух играет жизненно важную роль в процессе создания энергии. Скорость потока воздуха в камеру двигателя влияет на то, сколько энергии может быть создано, то есть на мощность двигателя.
Нагнетание большего количества воздуха в двигатель внутреннего сгорания делает его более эффективным, и для этой цели создается нагнетатель. Этот метод более подходит для увеличения мощности двигателя по сравнению с увеличением двигателя, что сделает автомобиль более тяжелым и громоздким.
ПОДРОБНЕЕ
Чтобы помочь двигателю генерировать больше мощности, необходимы две вещи:больше воздуха и больше топлива, всасываемого в камеру сгорания двигателя. Следует отметить, что для работы двигателя требуется определенное соотношение:14 частей воздуха на одну часть топлива.
Воздух, нагнетаемый в камеру сгорания, представляет собой обычный воздух при атмосферном давлении. Сжатие происходит позже при работе поршня, который движется вверх, сжимая воздушно-топливную смесь, тем самым создавая «вакуум».
Нагнетатель увеличивает потребление воздуха, просто сжимая воздух под давлением выше атмосферного перед подачей в камеру сгорания. Чем больше воздухозаборник, тем больше топлива можно закачать в камеру сгорания, чтобы двигатель сгорел и выработал больше энергии.
Нагнетатель может добавить в среднем на 46 % больше лошадиных сил (измерение, с которым мы все знакомы), и на 31 % больше крутящего момента, вращательной или крутящей мощности автомобиля (в отличие от линейной мощности, такой как толчок или тяга).
После того, как воздух сжат нагнетателем, он нагревается и, следовательно, становится менее плотным. Это означает, что он не может так сильно расширяться во время сгорания в камере сгорания двигателя после зажигания свечи зажигания в камере.
Поэтому, чтобы нагнетатель создавал оптимальный воздух, чтобы двигатель мог генерировать наибольшую мощность, сжатый воздух, выходящий из нагнетателя, должен быть охлажден, прежде чем он попадет в двигатель через впускной коллектор.
Нагнетатель соединен с коленчатым валом двигателя, вращающимся валом, соединенным с поршнями двигателя, вспомогательным ремнем. Этот ремень в свою очередь наматывается на шкив. Мощность передается от коленчатого вала через вспомогательный ремень для вращения шкива.
Это приводит во вращение ведущую шестерню, соединенную со шкивом. Ведущая шестерня, в свою очередь, вращает шестерню компрессора. Эта шестерня компрессора сжимает воздух, а затем охлаждается промежуточным охладителем для увеличения плотности воздуха. Затем сжатый плотный воздух выпускается во впускной коллектор двигателя.
Существует два типа интеркулеров:воздух-воздух и воздух-вода. Более холодный воздух или вода проходят через систему трубок. Нагретый сжатый воздух будет охлаждаться после контакта с этими охлаждающими трубками.
Существует три типа нагнетателей, которые различаются способом подачи воздуха во впускной коллектор двигателя. В зависимости от того, какой прирост мощности вы хотите придать своему автомобилю, вы можете выбрать один из размеров каждого типа нагнетателя.
Нагнетатель Рутса — старейшая конструкция, датируемая 1860 годом и названная в честь изобретателей Филандера и Фрэнсиса Рутса.
Нагнетатели Рутса технически представляют собой воздуходувки. Воздух поступает в нагнетатель и попадает в систему зацепляющихся лопастей. Сцепляющиеся лепестки вращаются, чтобы «накопить» воздух напротив впускного коллектора двигателя, чтобы сжать его, который затем перемещается во впускной коллектор.
Из-за такой конструкции зацепляющихся лопастей нагнетатель Рутса большой и тяжелый и будет торчать из-под капота автомобиля. Эта конструкция также делает ее наименее эффективной, поскольку процесс не может создать непрерывный поток сжатого и плотного воздуха в двигатель. То, как воздух «скапливается» на впускном коллекторе двигателя за счет вращения зацепляющихся лепестков для создания дополнительного давления, создает только дискретные выбросы воздуха.
Двухвинтовой нагнетатель втягивает воздух через пару зацепляющихся лопастей, которые напоминают набор червячных передач. Этот комплект спроектирован и изготовлен с высокой точностью и является более сложным, чем зацепляющие кулачки нагнетателя Рутса.
Воздух сжимается внутри двухвинтового нагнетателя, поэтому он явно более эффективен, чем Roots, поскольку может обеспечить непрерывный поток сжатого воздуха в двигатель. Из-за своей конструкции он намного дороже в производстве.
Центробежный нагнетатель вращает рабочее колесо с очень высокой скоростью, от 50 000 до 60 000 об/мин, чтобы всасывать воздух в небольшой корпус компрессора. Он разработан с дополнительными деталями, которые лучше обеспечивают эффективное и надежное сжатие воздуха.
Центробежные нагнетатели на сегодняшний день являются наиболее эффективными. Они также меньше и легче, плюс они расположены перед двигателем, поэтому они не выступают из-под капота. Эти преимущества делают их наиболее часто используемыми нагнетателями.
Турбокомпрессор выполняет ту же работу, что и нагнетатель. На самом деле, «турбокомпрессор» или «турбо» на самом деле являются сокращением от «турбо-нагнетатель». Насколько они разные?
Основное различие заключается в том, откуда они получают энергию для работы. Нагнетатель получает мощность от коленчатого вала двигателя автомобиля для питания компрессора, а турбокомпрессор получает мощность от выхлопных газов, образующихся при сгорании в камере двигателя. Другими словами, турбокомпрессор напрямую не связан с двигателем.
Эта разница создает разрыв в скорости их вращения. Нагнетатели будут вращаться со скоростью до 50 000 об/мин или оборотов в минуту.
Турбокомпрессоры могут вращаться намного быстрее, поскольку их скорость не зависит от движения коленчатого вала двигателя. Они могут развивать скорость до 150 000 об/мин, что в три раза превышает скорость нагнетателей.
Еще одно отличие, которое делает турбонаддув более экологичным, чем нагнетатель, заключается в том, что у турбонагнетателя есть модифицирующее оборудование, снижающее выбросы углерода при выбросах.
В целом турбо работает тише. Однако нагнетатель менее сложен, что делает его более стабильным, а обслуживание проще.
ПОДРОБНЕЕ
Теперь, когда вы узнали все необходимое об основах двигателя вашего автомобиля и о том, как работает нагнетатель, хотите узнать больше о двигателе вашего автомобиля и о том, как поддерживать его в отличной форме? Возможно, вас заинтересует наш путеводитель «Масло для двигателя автомобиля с большим пробегом:стоит ли оно дополнительных затрат?» и полезные советы по обслуживанию из нашей обширной библиотеки.
Как работает прокладка в моей машине?
Как работает защита от ржавчины?
Что такое дизельный двигатель и как он работает?
Что такое автомобильный двигатель? | Как работает автомобильный двигатель?
Как работает автомобильный термостат? (и как это проверить)