Нагнетатель центробежного типа

Центробежный нагнетатель — это специальный тип нагнетателя , который использует центробежную силу для увеличения давления воздуха в коллекторе (MAP). Увеличение MAP позволяет двигателю сжигать больше топлива, что приводит к увеличению выходной мощности. Центробежные нагнетатели обычно крепятся к передней части двигателя посредством ременной или зубчатой передачи от коленчатого вала двигателя.

Типы центробежных нагнетателей

Центробежный нагнетатель используется во многих приложениях, включая, помимо прочего, автомобили, грузовики, морские суда, самолеты, мотоциклы и UTV. Из этих приложений они чаще всего используются для увеличения мощности уличных транспортных средств и гоночных автомобилей. Хотя первый практический центробежный компрессор был разработан в 1899 году, ^{[ 1 ]} Центробежные нагнетатели были разработаны во время Второй мировой войны и использовались в самолетах, где они часто сочетались со своим аналогом с приводом от выхлопных газов - турбокомпрессором . ^{[ 2 ]} Этот термин относится к тому факту, что турбокомпрессоры представляют собой особый тип центробежного нагнетателя, который приводится в движение турбиной.

Недавно ^{[ когда? ]}Центробежные нагнетатели стали очень распространены в современном автомобильном мире. ^{[ 3 ]} Нагнетатели иногда устанавливаются в качестве оригинального оборудования на некоторые автомобили, выпускаемые сегодня. Центробежный наддув создает эффективное, компактное и удобное для использования с интеркулером средство повышения мощности как бензиновых, так и дизельных двигателей для широкого спектра гидроциклов, наземных судов и самолетов.

Автомобильные нагнетатели

Центробежные нагнетатели стали популярны на рынке послепродажного обслуживания в качестве дополнения для повышения производительности. ^{[ 4 ]} По своей конструкции центробежные нагнетатели позволяют легко интегрировать промежуточное охлаждение воздух-воздух или воздух-вода. ^{[ 5 ]} Некоторые компании производят центробежные нагнетатели, а также предлагают их в виде законченных систем, которые могут быть легко установлены механиком или автолюбителем у себя дома.

Нагнетатели для самолетов

Поскольку давление воздуха уменьшается с высотой, сжатие воздуха помогает поддерживать мощность двигателя при наборе высоты.

Стандартный функционал

Компоненты

Четырьмя основными компонентами центробежного нагнетателя являются улитка (корпус компрессора), диффузор, рабочее колесо и трансмиссия. Спирали обычно отливают в форму из алюминия, а не из других металлов, из-за сочетания прочности, веса и устойчивости к коррозии. Затем волюты подвергаются точной обработке в соответствии с конструкцией рабочего колеса. ^{[ 6 ]} Рабочие колеса проектируются во многих конфигурациях, и уравнение Эйлера для насоса и турбины играет важную роль в понимании производительности рабочего колеса. ^{[ 7 ]} Рабочие колеса часто изготавливаются путем литья металлов в форму, а затем подвергаются механической обработке, при этом рабочие колеса высочайшего качества изготавливаются из твердой заготовки.

Трансмиссия обеспечивает повышающее передаточное число от входного вала (приводимого от коленчатого вала двигателя) к выходному валу, к которому крепится крыльчатка (нередко скорость крыльчатки центробежного нагнетателя превышает 100 000 оборотов в минуту). Основными компонентами зубчатой передачи центробежной передачи являются валы, шестерни, подшипники и уплотнения. Из-за высоких скоростей и нагрузок, которые приходится выдерживать трансмиссии, компоненты обрабатываются, шлифуются и собираются с очень жесткими допусками.

Процесс

Центробежный нагнетатель черпает энергию от движения привода, к которому он прикреплен. В этот момент нагнетатель приводит в действие крыльчатку – или небольшое вращающееся колесо. Крыльчатка втягивает воздух в небольшой корпус компрессора (улитку), а центробежная сила направляет воздух в диффузор. В результате получается воздух под высоким давлением, но перемещающийся с низкой скоростью. ^{[ 8 ]} Затем воздух под высоким давлением и на низкой скорости подается в двигатель, где дополнительное давление дает двигателю возможность сжигать больше топлива и иметь более высокий уровень сгорания. В результате автомобиль становится более быстрым и отзывчивым за счет большей объемной эффективности двигателя.

Применение нагнетателей центробежного типа

Личное/развлекательное

Помимо использования в самолетах, что привело к множеству усовершенствований в конструкции центробежных компрессоров, более широкое использование центробежных нагнетателей было в значительной степени ориентировано на рынок послепродажного обслуживания автомобилей. ^{[ 9 ]}

Усовершенствования в конструкции и технологии обработки позволили существенно повысить эффективность компрессоров, а также конструкцию подшипников и уплотнений. Центробежный наддув, являющийся надежным, безопасным и доступным (в долларах за лошадиную силу) вариантом повышения производительности автомобилей, грузовиков, лодок, мотоциклов и UTV, стал жизнеспособным вариантом для энтузиастов производительности в различных областях применения. Благодаря простоте установки и тому факту, что многие системы используют встроенное промежуточное охлаждение, центробежный наддув продолжает набирать популярность в индустрии высоких технологий.

Коммерческий

Технология центробежных нагнетателей также нашла свое применение в промышленности. От очистки сточных вод до противообледенительной обработки самолетов — сжатие воздуха центробежным нагнетателем значительно повысило эффективность и надежность всей системы. Во многих отраслях промышленности пневматическая транспортировка в настоящее время является предпочтительным методом перемещения продуктов или сред внутри предприятия. Традиционно единственным источником воздушного потока такого объема считался компрессор типа Рутса . Благодаря своей эффективной конструкции в настоящее время все большее распространение получает центробежная технология, поскольку она обеспечивает существенную экономию энергии, более низкую температуру нагнетаемого воздуха и более тихую работу. ^{[ 10 ]}

Преимущества нагнетателей центробежного типа

Производительность

Центробежные нагнетатели с приводом от двигателя уступают нагнетателям типа Рутса по созданию низкого крутящего момента в диапазоне оборотов, но превосходят нагнетатели типа Рутса по термодинамической эффективности (при сжатии воздуха выделяется меньше тепла).

Адиабатический КПД

Поскольку центробежные нагнетатели используют центробежные силы для сжатия воздуха, они обеспечивают более высокую эффективность, чем конструкции объемного типа, как с точки зрения энергопотребления, так и с точки зрения производства тепла. «Возможно, центробежный нагнетатель самый простой из всех нагнетателей, но он также может быть наиболее термически эффективным». ^{[ 11 ]} Турбокомпрессоры со стороны компрессора также представляют собой центробежную конструкцию и также отличаются высоким КПД.

Минимальная теплопередача

Центробежные нагнетатели обычно устанавливаются сбоку в передней части двигателя. Расстояние между нагнетателем и двигателем с помощью монтажного кронштейна значительно снижает передачу тепла от двигателя к нагнетателю во время работы. Для сравнения, двухвинтовой вентилятор или нагнетатель Рутса, расположенный в центре (впадине) двигателя, будет поглощать тепло (тепловое поглощение) во время работы за счет теплопередачи от блока двигателя и головок. Повышенные уровни температуры в нагнетателе напрямую влияют на температуру нагнетаемого воздуха, который затем поступает в двигатель. Более высокие температуры воздуха на входе в двигатель приводят к снижению увеличения мощности и увеличению вероятности повреждения двигателя из-за детонации в цилиндрах. См. также промежуточное охлаждение (увеличение плотности наддувочного воздуха).

Ссылки

^ ["Турбонагнетатель", журнал SAE, октябрь 1931 г.]
^ Пауэлл, Х. (июнь 1941 г.). «Он обуздал торнадо…» Научно-популярный . Компания Бонньер. п. 67.
^ [Жиль, Т. (2012). Автосервис?: Осмотр, Обслуживание, Ремонт. Клифтон-Парк, Нью-Йорк: Дельмар, Cengage Learning.]
^ [Камписано, Джим (2001) «Настройка двигателя Mustang», стр. 178]
^ [Корки Белл, с наддувом! страница 108]
^ Центробежные нагнетатели http://www.procharger.com/centrifugalsupercharger.shtml
^ [Джапиксе, Дэвид. Конструкция и производительность центробежного компрессора.]
^ [Онжер, Рональд Х. (2000). Центробежные компрессоры, стратегия аэродинамического проектирования и анализа.]
^ [Справочник по индивидуальному подбору грузовиков. (2005). Сент-Пол, Миннесота: Motorbooks International.]
^ [Оценка мер по энергосбережению для очистных сооружений, Агентство по охране окружающей среды США, сентябрь 2010 г., EPA 832?R?10?005]
^ [Корки Белл, с наддувом! страница 67]

Внешние ссылки

HowStuffWorks «Центробежные нагнетатели». http://auto.howstuffworks.com/supercharger4.htm

[1] ["Турбонагнетатель", журнал SAE, октябрь 1931 г.]

[2] Пауэлл, Х. (июнь 1941 г.). «Он обуздал торнадо…» Научно-популярный . Компания Бонньер. п. 67.

[3] [Жиль, Т. (2012). Автосервис?: Осмотр, Обслуживание, Ремонт. Клифтон-Парк, Нью-Йорк: Дельмар, Cengage Learning.]

[4] [Камписано, Джим (2001) «Настройка двигателя Mustang», стр. 178]

[5] [Корки Белл, с наддувом! страница 108]

[6] Центробежные нагнетатели http://www.procharger.com/centrifugalsupercharger.shtml

[7] [Джапиксе, Дэвид. Конструкция и производительность центробежного компрессора.]

[8] [Онжер, Рональд Х. (2000). Центробежные компрессоры, стратегия аэродинамического проектирования и анализа.]

[9] [Справочник по индивидуальному подбору грузовиков. (2005). Сент-Пол, Миннесота: Motorbooks International.]

[10] [Оценка мер по энергосбережению для очистных сооружений, Агентство по охране окружающей среды США, сентябрь 2010 г., EPA 832?R?10?005]

[11] [Корки Белл, с наддувом! страница 67]

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

v т и Двигатель внутреннего сгорания
Part of the Automobile series
Engine block and rotating assembly	Balance shaft Block heater Bore Connecting rod Crankcase Crankcase ventilation system (PCV valve) Crankpin Crankshaft Core plug (freeze plug) Cylinder (bank, layout) Displacement Flywheel Firing order Stroke Main bearing Piston Piston ring Starter ring gear
Valvetrain and Cylinder head	Flathead layout Overhead camshaft layout Overhead valve (pushrod) layout Tappet / lifter Camshaft Chest Combustion chamber Compression ratio Head gasket Rocker arm Timing belt Valve
Forced induction	Blowoff valve Boost controller Intercooler Supercharger Turbocharger
Fuel system	Diesel engine Petrol engine Carburetor Fuel filter Fuel injection Fuel pump Fuel tank
Ignition	Magneto Compression ignition Coil-on-plug Distributor Glow plug Ignition coil Spark plug Spark plug wires
Engine management	Engine control unit (ECU)
Electrical system	Alternator Battery Dynamo Starter motor
Intake system	Airbox Air filter Idle air control actuator Inlet manifold MAP sensor MAF sensor Throttle Throttle position sensor
Exhaust system	Catalytic converter Diesel particulate filter EGT sensor Exhaust manifold Muffler Oxygen sensor
Cooling system	Air cooling Water cooling Electric fan Radiator Thermostat Viscous fan (fan clutch)
Lubrication	Oil Oil filter Oil pump Sump (Wet sump, Dry sump)
Other	Knocking / pinging Power band Redline Stratified charge Top dead centre
Portal Category