Какая значительная разница между нагнетателем и турбокомпрессором?

Оба сжимают воздух, поступающий в двигатель внутреннего сгорания, с целью увеличения количества кислорода, доступного в топливовоздушной смеси, которая поступает в цилиндры, и, таким образом, увеличения количества энергии, доступной для каждого рабочего хода каждого поршня.

Нагнетатель приводится в движение непосредственно от самого двигателя, обычно с помощью зубчатого ремня от карданного вала, но иногда непосредственно от самого карданного вала.

Наиболее распространенной формой является внешнее сжатие или Корни нагнетатель , который использует вращающиеся лопастные «роторы» или шестерни для захвата воздуха (или жидкости, в других целях) к внутренней части корпуса и перемещения его с одной стороны на другую. Объясняя это точная причина, по которой анимированные гифки были изобретены:

Оба сжимают воздух, поступающий в двигатель внутреннего сгорания, с целью увеличения количества кислорода, доступного в топливовоздушной смеси, которая поступает в цилиндры, и, таким образом, увеличения количества энергии, доступной для каждого рабочего хода каждого поршня

Эти GIF-изображения являются двумерными (ну, в общем, три, причем третий - время, а не Z, но ...), наиболее распространенная реализация использует трехлопастные роторы, которые имеют спиральный поворот, чтобы минимизировать пульсацию или «удар» выход. Стоит отметить, что нагнетатель с «внешним сжатием» фактически не сжимает воздух, он просто перекачивает его со стороны низкого (атмосферного) давления на сторону высокого (впускного коллектора), где он сжимается.

Скорость, с которой воздух, который может перемещаться нагнетателем (или «воздуходувкой» в народной среде), зависит от площади поперечного сечения пустоты между лепестками и кожухом, умноженной на длину роторов, умноженную на скорость вращения. Чем больше противодавление, которое вы накачиваете, и чем выше скорость, тем больше крутящего момента требуется для вращения вентилятора. На драгстере с верхним топливом нагнетатель обычно потребляет 1000 лошадиных сил в процессе создания давления в четыре атмосферы, что в четыре раза увеличивает количество топлива (и топливовоздушной смеси), которое может сжигаться внутри цилиндров, давая значительный чистый выигрыш в выходной мощности ,

Эти три фотографии строящихся нагнетателей Roots (любезно предоставлено Приводы вентилятора Al Окленда) дать хорошее представление о том, как выглядит реальная вещь.

Нагнетатели сыграли важную роль в работе высотных двигателей истребителей во время Второй мировой войны и были впервые произведены серийно компанией General Motors для использования на дизельных грузовиках. Их две модели, 4–71 и 6–71, стали фактическими стандартами размеров (что позволило производить взаимозаменяемые запасные части), а затем Фил Вейанд начал выпускать более крупные варианты (8–71, 10–71, 12–71, 14 –71) в 1950-х годах для гонок.

Хотя теоретически вы можете использовать воздуходувку любого размера на двигателе любого размера, регулируя передаточное число между коленчатым валом и роторами, на самом деле есть «слабое место» эффективности, которое диктует более крупные воздуходувки для более крупных двигателей и более мелкие воздуходувки для более мелких. двигатели: чем быстрее вращаются роторы, тем больше тепла вырабатывается и должно рассеиваться. Это нагревает поступающий воздух, что уменьшает его массу на единицу объема и заставляет насос работать неэффективно или контрпродуктивно. На другом конце спектра, чем медленнее вращается воздуходувка Рутса, тем больше утечка между кончиками роторов и стенками корпуса.

Существует два других типа нагнетателей: винтовые и центробежные. Винтовые типа очень похожи на воздуходувки Roots, но используют сжатие с постепенным затягиванием, а не равномерную спиральную спираль, для сжатия воздуха (обратите внимание, что в отличие от воздуходувок Roots, они работают только на газообразной среде, а не на несжимаемой жидкости) внутри воздуходувки; поэтому они также называются нагнетателями с «внутренним сжатием».

Это лучший, более эффективный дизайн, но требует гораздо более жестких допусков, что делает их более привередливыми и намного более сложными в обслуживании; не самые лучшие качества в гоночной машине, где более распространенным выбором является обращение с 14–71 воздуходувками как с попкорном, и просто старайтесь сдерживать поппинг под кевларовым одеялом.

Это лучший, более эффективный дизайн, но требует гораздо более жестких допусков, что делает их более привередливыми и намного более сложными в обслуживании;  не самые лучшие качества в гоночной машине, где более распространенным выбором является обращение с 14–71 воздуходувками как с попкорном, и просто старайтесь сдерживать поппинг под кевларовым одеялом

Затем идут центробежные воздуходувки, которые вращают центрифугу для сжатия воздуха. Они требуют гораздо более высоких скоростей вращения для работы и не так эффективны.

Наконец, мы добрались до турбокомпрессоров, которые представляют собой пару центрифуг, вращающихся вплотную на общем вращающемся валу.

Вход в секцию турбины забирает выхлопной газ, который был сжат с помощью такта выхлопа двигателя, и использует его для вращения турбины, которая вращает вал. Вал в свою очередь вращает центрифугу компрессора, которая втягивает атмосферный воздух и сжимает его во впускной коллектор. С этим связано множество проблем, в частности, «турбо-лаг», который заключается в относительно высокой задержке между нажатием дросселя (сброс топлива), более высоким давлением выхлопа (вращением турбины выхлопа быстрее) и, наконец, большим количеством воздуха. закачивается (для обеспечения большего количества топливно-воздушной смеси). Но они дешевые и их легко интегрировать (потому что все, что им нужно, это воздуховоды, без ремней или валов), поэтому дешевые японские автомобили и их производные, как правило, используют их.

Я уверен, что это вызовет ярость устройство для приготовления овощного пюре тролли на меня, но факты есть факты. Если бы турбины были полезны для производства большего количества лошадиных сил, взрослые, которым действительно нужно больше лошадиных сил, использовали бы их. Вместо этого в гонках и авиакосмической промышленности вы найдете в значительной степени исключительно нагнетатели. В основном корнеплоды