Электрический наддув двигателя своими руками

Усовершенствование двигателя с помощью электрического нагнетателя воздуха

Электрический нагнетатель воздуха

От двигателя внутреннего сгорания отказываться пока рано. По ряду причин. Поэтому многие производители работают над технологиями, которые позволят оптимизировать силовые системы, использующие углеводородное топливо. Одной из таких технологий является электрический нагнетатель воздуха. Немецкие инженеры считают, что электротурбонагнетатель в будущем вытеснит традиционный наддув, и поможет сделать ДВС компактнее, экономичнее, и в тоже время мощнее.

Для начала разберемся, что такое турбонаддув или турбонагнетатель. Как известно, двигатель внутреннего сгорания работает не на самом топливе, а на топливно-воздушной смеси. В случае с бензиновым мотором пропорции должны быть следующими: 1 часть бензина на 13-15 частей воздуха. Еще в конце 19 века знаменитый Готтлиб Даймлер понял, что нужно увеличивать не подачу топлива, а воздуха. Долгое время добиваться этого приходилось за счет увеличения объема цилиндров, из-за чего агрегаты получались большими и прожорливыми. Но в 1905 году швейцарский инженер Альфред Бюхи запатентовал первое в мире устройство нагнетателя воздуха в цилиндры, которое для работы использовало энергию выхлопных газов.

В 90-е годы прошлого столетия инженеры стали использовать турбонаддув не только для увеличения мощности двигателя в легковом автомобиле, но и для экономии топлива и снижения выброса вредных веществ. С тех пор турбонаддув перестал быть частью тюнинга, и стал входить в базовую комплектацию дизельных машин многих брендов.

История электрического турбо-нагнетателя началась совсем недавно. С 2000 года его разработкой занимается британская фирма CPT (Controlled Power Technologies). Спустя 9 лет компания представила турбонаддув, способный работать от бортовой сети с напряжением 12 вольт. Инженерам удалось решить проблему механического нагнетателя – так называемой «турбоямы», то есть низкой способности работать на малых оборотах.

Электрические нагнетатели работают от небольшого электромотора, в отличие от механического турбонаддува, который задействует часть мощности (1-5%) двигателя. Кроме того, устройство CPT само может генерировать энергию: обратное давление, возникающее при сбросе выхлопных газов, крутит лопасти турбины, помогая вырабатывать электричество для зарядки аккумулятора.

Первый прототип автомобиля с электронагнетателем был разработан немецкой фирмой AVL List. Наддув CPT адаптировали для 2-литрового бензомотора с непосредственным впрыском топлива, установленного на VW Passat. Автомобиль выбрасывал в атмосферу на 20% меньше вредных веществ, чем аналоги с механическим нагнетателем.

На данном этапе Controlled Power Technologies координирует свои действия с такими крупными компаниями, как Ford, Valeo и Ricardo. На основе технологии CPT разработан электрический нагнетатель Hyboost, турбину в которой вращает микро-гибридная установка Valeo, получающая энергию от регенеративного торможения.

Ford Focus, оснащенный новым 3-цилиндровым EcoBoost с системой VTES (переменное увеличение крутящего момента) и нагнетателем Hyboost, улучшил экономичность на 30-35%, по сравнению с двигателями, демонстрирующими аналогичные показатели мощности. Стоит отметить, что мотор объемом всего 1 литр выдает 145 лошадиных сил при 240 Нм крутящего момента!

BMW тоже работает над созданием собственного электрического турбонагнетателя. Разработка баварской компании лишена жесткой связи между нагнетателем и ротором – между ними появился дополнительный узел, который включает в себя электромотор и пару фрикционов.

На холостом ходу ротор вращается свободно от нагнетателя, уменьшая нагрузку на двигатель. Электромотор в этот момент тоже работает, подстраивая свои обороты под скорость вращения вала компрессора. При нажатии на педаль газа сцепление между электродвигателем и компрессором замыкается. В этом случае нагнетатель раскручивается только за счет электромотора, что позволяет избежать турбоям.

По слухам, первой BMW с электрическим турбонагнетателем станет M3 нового поколения.

Электронаддув!

Британская компания Controlled Power Technologies (CPT) представила компрессор для усиления подачи воздуха в мотор, который работает не от оборотов двигателя, а от электричества, сообщает Motor Authority. Современные компрессоры и нагнетатели отбирают часть произведенной работы мотора, в результате чего растет потребление топлива. Разработанный британцами электрический компрессор работает от аккумулятора и не отбирает мощность у двигателя. Как показали предварительные тесты, 1,2-литровый бензиновый двигатель с электрическим компрессором развивал мощность, сравнимую с 2,0-литровым аналогом. Расход топлива при этом не увеличивался.

Компания CPT заключила договор с производителем систем турбонаддува Switched Reluctance Drives о серийном выпуск электрических компрессоров. http://autorambler.ru/journal/news/25.09.2008/560942617/
—————————
Пару лет назад в сборнике маленьких хитростей я прочел, как можно кулер от компа приделать к воздухозаборнику. Это вызвало улыбку. Эта крутилка посерьезнее будет.

не ну отбор мощности от мотора хоть как будет, пусть даже опосредованно через аккумулятор, если только эта байда не будет питаться как троллейбус от рогов.
Но я такую байду ВСЕ РАВНО ХОЧУ!

ну да.
основной вопрос давление наддува, которое можно задавать программно(либо привязать его хитрым образом к газу), и исключить ЛЮБЫЕ турбоямы!

«. Пару лет назад в сборнике маленьких хитростей я прочел, как можно кулер от компа приделать к воздухозаборнику. Это вызвало улыбку. Эта крутилка посерьезнее будет. «

В прошлом году я выкладывал здесь картинку с подобным трубонаддувом, рекламу из мурзилки «за рублём» — гофрированная труба, с одной стороны заборник воздуха с крыльчаткой ажно из кевлара, а с другой воздуховыпускник 😊, приставляемый к к штатному заборнику воздуха. Стоило это чудо трубо техники какие-то смешные тыщи рублей. Я аж ошалел тогда о наплевательском отношении мурзилки к своим читателям и подмоченной репутации серьёзного автомобильного журнала.

ASv
«. Пару лет назад в сборнике маленьких хитростей я прочел, как можно кулер от компа приделать к воздухозаборнику. Это вызвало улыбку. Эта крутилка посерьезнее будет. «

Читать еще: Шевроле авео т250 стук двигателя

Вот только то изделие не позиционировалось как «универсальный полиуретановый фильтр», а представлялось как трубогенератор.

Самое главное в турбине не только наддув, а ещё и холодный(. ) воздух, которого можно закачать в цилиндр по объёму больше, чем расширенного горячего. Поэтому к вентилятору ещё и холодильник должен прилагаться.

Meandr
Современные компрессоры и нагнетатели отбирают часть произведенной работы мотора, в результате чего растет потребление топлива. Разработанный британцами электрический компрессор работает от аккумулятора и не отбирает мощность у двигателя.

ASv
Самое главное в турбине не только наддув, а ещё и холодный(. ) воздух, которого можно закачать в цилиндр по объёму больше, чем расширенного горячего. Поэтому к вентилятору ещё и холодильник должен прилагаться.

Соглашусь. Но я читал про мощнявые турбины, они с холодильником.

Наддув

Наддув — принудительное повышение давления воздуха выше текущего уровня атмосферного в системе впуска двигателя внутреннего сгорания, приводящее к увеличению плотности и массы воздуха в камере сгорания перед тактом рабочего хода, что, согласно правилу стехиометрической горючей смеси для конкретного типа мотора, позволяет сжечь больше топлива, а значит увеличить крутящий момент (и мощность, соответственно) при сравнимой частоте вращения. В широком смысле, повышение удельной/литровой мощности ДВС при текущем уровне атмосферного давления и есть основная цель наддува. Буквальным следствием этой технической особенности стало одно из ранних применений наддува для компенсации высотного падения мощности в авиационных маршевых ДВС.

Также, наддув есть любого рода создание повышенного давления в принципе. Существуют понятия наддува кабин высотных и космических летательных аппаратов для создания подходящих для людей условий, наддува баков гидросистем для предотвращения вспенивания рабочей жидкости и т. д.

Возможен агрегатный наддув и безагрегатный наддув.

Содержание

1 Агрегатный наддув
2 Безагрегатный наддув
3 См. также
4 Ссылки

Агрегатный наддув [ править | править код ]

Под агрегатным подразумевается наддув, создание которого обеспечивается неким агрегатом. Фактически, таковых агрегатов в технике всего три — турбонагнетатель, приводной нагнетатель, нагнетатель с электрическим приводом. Первый работает от энергии выхлопных газов и состоит из газовой турбины и компрессора. Второй работает от непосредственного привода с коленвала двигателя и состоит из механической передачи и компрессора. Третий работает от электропривода и состоит из высокооборотного электромотора и компрессора. Вообще, компрессор входит в состав любого агрегата наддува, вследствие чего, такие термины как турбокомпрессор, приводной компрессор и компрессор с электрическим приводом являются синонимами вышеупомянутым трём и правомерны к использованию. Конструкция компрессора может быть универсальна для любого агрегата, хотя обычно в турбонагнетателе и нагнетателе с электрическим приводом используются лопастные центробежные компрессоры, а в приводном нагнетателе — роторные компрессоры. Сам термин «агрегатный наддув» практически никогда не используется, и таковым в речевом обиходе применительно к
ДВС считается просто любой наддув, если иное не оговорено особо.

Особенность и преимущества агрегатного наддува (турбонаддува, в первую очередь) в том, что таковой позволяет получать сверхвысокие давления на впуске в ДВС — вплоть до 5 Бар — что даёт в итоге примерно кратное давлению наддува повышение удельной мощности на отдельных режимах работы. Всережимного увеличения мощности посредством одного типа агрегата наддува достичь сложно в силу разных причин (либо для этого требуется сильное механическое усложнение конструкции нагнетателя) поэтому часто на ДВС применяются комбинированные системы, состоящие, например, из турбонагнетателя и приводного нагнетателя, или турбонагнетателя и нагнетателя с электрическим приводом.

Также в авиации для компенсации высотного падения мощности маршевых поршневых двигателей на многомоторных самолётах были исторические попытки применения группового агрегатного наддува, обеспечивающего дополнительное снабжение маршевых двигателей воздухом на больших высотах. Основой этой системы был отдельный мотор-компрессор, состоявший из одного двигателя, аналогичного маршевому, и объёмного компрессора, дополненный системой воздуховодов к каждому маршевому двигателю. Пример — тяжёлый бомбардировщик Пе-8.

Агрегатный наддув применяется как на четырёхтактных ДВС, так и на двухтактных ДВС, поршневых и роторно-поршневых, работающих практически по любому термодинамическому циклу (циклу Отто, циклу Дизеля, прочих). Однако к газотурбинным двигателям термин «агрегатного наддува» в русскоязычном инженерно-техническом лексиконе обычно не применяется, несмотря на обязательное наличие компрессора в составе таких двигателей. Важным следствием применения агрегатного наддува является снижение удельного расхода топлива (в граммах на л. с. за час).

Безагрегатный наддув [ править | править код ]

К безагрегатному наддуву относят:

динамический (ранее называемый инерционным, резонансным, акустическим), при котором эффект достигается за счёт колебательных явлений во впускном и/или выпускном трубопроводах;
скоростной, применяемый на поршневых авиационных двигателях на высотах больше расчётной и при скоростях более 500 км/ч;
рефрижерационный, достигаемый испарением в поступающем воздухе топлива или какой-либо другой горючей жидкости с низкой температурой кипения и большой теплотой парообразования.

На транспортных двигателях внутреннего сгорания используется динамический наддув, который при несущественных изменениях в конструкции трубопроводов приводит к повышению коэффициента наполнения до η v = 0 , 92 − 0 , 96 =0,92-0,96> в широком диапазоне изменения частоты вращения двигателя. Увеличение η v > при наддуве позволяет форсировать дизель по энергетическим показателям в случае одновременного увеличения цикловой подачи топлива или улучшить экономические показатели при сохранении мощностных (при той же цикловой подаче топлива). Динамический наддув повышает долговечность деталей цилиндро-поршневой группы благодаря более низким тепловым режимам при работе на бедных смесях.

Читать еще: Асинхронный двигатель при работе от ибп

Как выбрать и установить дымосос для твердотопливного котла или камина

Раньше тяговые и дутьевые вентиляторы применялись только в промышленных котельных установках. Первые ставятся внутри дымоходного канала и создают разрежение, вторые – нагнетают воздух в топку. Постепенно агрегаты перекочевали в бытовую сферу – производители начали оснащать турбинами отопители с закрытой камерой сгорания. Идею подхватили домашние умельцы, ведь дымосос для котла помогает решить проблему плохой тяги в трубе дымохода. Давайте разберемся, всегда ли необходима принудительная вытяжка продуктов горения.

1 Конструкция и принцип действия
2 Разновидности тяговых вентиляторов
3 Когда нужен дымосос
4 Что лучше – дымосос или нагнетатель?
5 Как сделать вытяжной агрегат
6 Заключение

Конструкция и принцип действия

Вытяжной дымосос для котла заводского изготовления включает следующие элементы (устройство показано на схеме, позиции совпадают с пунктами):

Металлическая жаростойкая крыльчатка с лопатками, загнутыми под 90° относительно рабочего колеса.
Крепежная плита.
Электродвигатель малой производительности (20…50 Вт).
Разъем питающего кабеля.
Пульт с органами управления и контроля.
Колба и капиллярная трубка температурного датчика, соединенного с аварийным термостатом.
Сетевой провод с вилкой.

Примечание. В качестве примера взят котловой дымосос DM-01 фирмы Kalvis. Конструкция других типов вентиляторов отличается формой корпуса – улитка, короб, полусферическая посадочная площадка. Набор деталей аналогичный.

Агрегат крепится к специальному коробу, расположенному на задней панели бытового ТТ-котла рядом с патрубком дымохода. Колба датчика температуры вставляется в погружную гильзу водяной рубашки, пульт размещается отдельно.

Принцип работы дымососа заключается в принудительном отводе высокотемпературных газов из жаротрубного теплообменника котла в дымоход. Алгоритм выглядит так:

Топливник заполняется дровами, производится розжиг.
Загрузочная дверца запирается, поддувальная – открывается. Вентилятор включается клавишей на пульте, затем настраивается производительность.
Когда отопительная установка и дымовая труба прогреется, скорость крыльчатки вручную снижается до минимума. Если теплогенератору хватает естественной тяги, дымосос рекомендуется отключить.
При нагреве теплоносителя до критической температуры 100 °С и более по команде датчика срабатывает аварийный термостат, отключающий вентилятор автоматически.

Схема работы котлового дымососа

Справка. На ТТ-котлах, укомплектованных автоматическим регулятором тяги, дверку зольника распахивать не нужно. Термостат посредством цепочки откроет заслонку подачи воздуха на требуемый угол.

Большая или малая производительность тягового вентилятора выставляется индивидуально в зависимости от качества твердого топлива, режима горения и степени прогрева дымохода. Главное, — избежать скапливания и просачивания дыма в помещение.

Перебарщивать с оборотами тоже нельзя – львиная доля теплоты уйдет в трубу. Перед открыванием дверцы и дозагрузкой скорость вращения лучше увеличить до максимума.

Готовый вентиляторный блок известного российского бренда Zota монтируется на дровяные отопители с задним выходом газов

Разновидности тяговых вентиляторов

Для котлов на твердом топливе и дровяных каминов продается несколько типов дымососов:

котловой (конструкция рассмотрена выше);
центробежный канальный;
накладной;
каминный / печной (он же – крышный).

Не следует относить к дымососам различные насадки, улучшающие естественную тягу, — дефлекторы, круглые ротационные элементы и вращающиеся флюгеры. Эффективность этих колпаков зависит от скорости ветра, которая меняется вместе с погодой.

Канальный вентилятор отличается собственным корпусом с двумя присоединительными фланцами или патрубками. Агрегат устанавливается вертикально либо горизонтально в разрыв дымоходного канала. Устройство и принцип действия аналогичен работе котловому дымососу.

Накладной дымосос для бытового котла снабжен полукруглой площадкой и фиксаторами–стяжками. Монтаж производится на вертикальный участок дымохода (неутепленного):

По бумажному шаблону в трубе вырезается проем.
Рабочее колесо тяговой машины вставляется в отверстие, площадка с электромотором прижимается к поверхности фиксаторами.
Соединение уплотняется асбестовым шнуром, приклеенным к внутренней стороне монтажной площадки дымососа.

Примечание. Накладной элемент подбирается по диаметру газоходной трубы. Процесс установки демонстрируется на видео.

Электрические вытяжки для каминов насаживаются на оголовок кирпичного дымохода и крепятся распорными болтами. Кабель питания прокладывается по трубе и вводится в помещение рядом с домашней печью.

Чтобы выбрать тяговую машину, нужно ориентироваться по 3 критериям:

мощность теплогенератора, модели дымососов рассчитаны на производительность котлов до 20, 30, 50 и 100 кВт;
точка монтажа – на самом котле, трубе или оголовке;
для накладных моделей – диаметр неутепленного газохода.

Накладной (слева) и крышный дымосос (справа)

Когда нужен дымосос

Производители отопительной техники комплектуют свои изделия тяговыми вентиляторами из-за повышенного сопротивления теплообменника, где газы несколько раз меняют направление движения по жаровым трубам. Цель – отобрать у продуктов горения максимум теплоты и повысить КПД котельной установки.

Нюанс: работа дымососа в котле заводской комплектации согласована с процессом горения и управляется электронным блоком. При монтаже вентиляторного агрегата на «безмозглый» отопитель подобная согласованность исключена, нужно покупать блок автоматики либо регулировать обороты вручную.

Организуйте приточную вентиляцию в котельной, а уж потом размышляйте об установке дымососа

Перечислим ситуации, когда дымосос поможет улучшить работу и обслуживание твердотопливного теплогенератора:

проблемы с тягой – задувание ветром, воздушные пробки в газоходе, много поворотов, заужение диаметра;
из-за особенностей конструкции котел дымит в помещение при открывании дверцы;
высота дымохода недостаточна либо срез трубы попал в зону ветрового подпора за коньком крыши или другим зданием;
в кирпичной трубе появились трещины, откуда просачивается дым.

Важный момент. Ни один вентилятор не спасет положение, если в котельной отсутствует приток с улицы. Поначалу работающая крыльчатка создаст небольшое разрежение, но потом лопатки станут перемешивать воздух на месте. Приточная вентиляция – обязательное условие нормальной работы любого отопителя.

Некоторые конструкции дровяных котлов (например, шахтного типа) склонны выбрасывать дым через открытый загрузочный люк. Аналогичная картина наблюдается в теплогенераторах с трехходовым жаротрубным теплообменником повышенного сопротивления. Решение проблемы – установка тяговой либо дутьевой машины, управляемой контроллером.

Читать еще: Ваз 2115 двигатель тарахтит как

Усиление природной тяги с помощью дымососа имеет и обратную сторону. Если после прогрева трубы естественная вытяжка не восстановилась, агрегат выключать нельзя – можно угореть. Теперь представьте, что среди ночи прекратилась подача электроэнергии, вентилятор остановился. Пока цепной термостат прикроет заслонку, дым заполнит котельную.

Рекомендация. Дымосос не должен стать панацеей. Обязательно примите меры по восстановлению тяги — отремонтируйте либо переделайте газоход согласно требованиям, прописанным в инструкции котла.

Что лучше – дымосос или нагнетатель?

Когда тяговая турбина интегрирована в теплогенератор производителем, подобных вопросов не возникает. Другое дело – добавление вытяжного вентилятора к обычному котлу прямого горения. Надо понимать, что в данном случае дымосос решает только 1 задачу – создание разрежения в топке и усиление тяги. Здесь кроется ряд негативных моментов:

Без электронного блока управления производительность придется регулировать вручную. Автоматическое поддержание температуры теплоносителя исключено.
При подаче воздуха через открытую дверцу зольной камеры вентилятор заставит котел работать на максимуме. Настроить режим длительного сжигания будет непросто.
В случае аварийной остановки крыльчатки горение топлива не прекратится, поскольку газы свободно проходят через улитку или корпус дымососа. В топку проникает воздух, вероятность перегрева повышается.
Рабочее колесо и внутренние поверхности агрегата покрываются сажей, которую необходимо удалять. Скорость залипания зависит от влажности и смолистости древесины.

Замечание. Мы не упоминаем о потреблении вентилятором электроэнергии. Расход относительно невелик и не окажет существенного влияния на общую стоимость отопления.

Недостатки, описанные в пунктах 1 и 2, устраняются путем коммутации дымососа с контроллером, управляющим оборотами крыльчатки и температурой водяной рубашки. Электронные блоки можно купить по цене 50—100 у. е.

Дутьевые машины всегда работают совместно с контроллером, поэтому перечисленные выше проблемы отсутствуют:

нагнетатель меняет производительность и выключается по команде блока управления, теплоноситель греется до заданной температуры;
в процессе горения дверца зольника герметично закрыта, воздух подается по отдельному каналу;
при отключении электроэнергии воздушный канал автоматически перекрывается гравитационной заслонкой;
лопасти крыльчатки не контактируют с горячим дымом и сажей.

Справка. В пиролизных котлах наддув применяется всегда, поскольку работа данного вида отопителей построена на принудительном нагнетании воздуха.

Теперь сравним стоимость тягового и дутьевого вентилятора, не учитывая цену контроллера. Дымосос для ТТ-котла до 30 кВт обойдется в 90 у. е., нагнетатель – 60—65 у. е. Разница обусловлена конструктивными особенностями вытяжного агрегата – раскаленные газы не должны перегревать электродвигатель плюс крыльчатка делается из металла (при наддуве – из пластика).

За монтажным фланцем агрегата стоит малая крыльчатка, призванная охлаждать электродвигатель

По сложности инсталляции агрегаты примерно одинаковы. Монтаж нагнетающей улитки подразумевает выпиливание проема в дверце зольника, дымососа – разборку либо вырезание трубы. Крышную вытяжку поставить проще, но придется тянуть длинный кабель.

Краткий вывод: ставьте дымосос только в случае необходимости, а лучше – исправьте ошибки, допущенные при строительстве газохода. Турбонаддув с электронным управлением добавляйте по желанию – система позволит автоматизировать и обезопасить процесс горения.

Как сделать вытяжной агрегат

Основная трудность при сборке дымососа своими руками – изготовление сбалансированной крыльчатки, остальные детали не представляют сложности для домашнего умельца, владеющего сваркой. Если лопатки рабочего колеса будут разниться по весу, обычный шум вентилятора превратится в грохот из-за вибрации.

Помимо лопастей вам понадобятся такие элементы:

двигатель электрический мощностью до 150 Вт, максимальные обороты вала – 1400 об/мин;
улитка или самодельный короб, показанный на чертеже;
вал с вентиляционными отверстиями либо дополнительной охлаждающей крыльчаткой;
шпильки с гайками М8 и остальной крепеж;
кабель питания.

Рядовым домовладельцам мы предлагаем наименее тернистый путь – купить заводской электромотор с рабочим колесом и охладительной крыльчаткой, сварить короб и собрать вполне работоспособный канальный дымосос для ТТ-котла. Как это правильно сделать, смотрите на видео.

Заключение

Создание искусственного разрежения с помощью дымососа нечасто практикуется в бытовых твердотопливных котлах. Техническое решение ведет к удорожанию конструкции и создает проблемы в эксплуатации. Прежде чем ставить тяговый вентилятор на дымоход, вспомните, какое топливо вы использовали ранее. Если планируется жечь влажную древесину, сельскохозяйственные отходы либо низкокачественные брикеты, забудьте о дымососе для котла, чистить крыльчатку придется еженедельно. Лучше установите нагнетатель с блоком управления.

2 Replies to “Как выбрать и установить дымосос для твердотопливного котла или камина”

У меня в деревне (Пермский край) стоит труба Ø159 мм 9 метров, от котла идет колено 1,5 метра в трубу. Когда я начинаю чистить, вся космическая пыль летит в котельную. Дверца 60 см, подскажите вариант. Заранее СПАСИБО.

Я так понимаю, что главная проблема – сажа, которая летит в котельную? Конечно, не видя котла и конструкции дымохода, ответить сложно. Попробуйте чистить трубу при закрытой дверце и работающем котле, когда хорошая тяга. И еще: перед чисткой прогоните его на высокой температуре, чтобы просушить деготь в дымовом канале.

голоса

Рейтинг статьи