กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 7 นาที

ซูเปอร์ชาร์จเจอร์

ในเครื่องยนต์สันดาปภายในซูเปอร์ชาร์จเจอร์เป็นอุปกรณ์ที่อัดก๊าซไอดี บังคับให้อากาศเข้าไปในเครื่องยนต์มากขึ้นเพื่อผลิตกำลังมากขึ้นสำหรับปริมาตรกระบอกสูบ ที่กำหนด...

ซูเปอร์ชาร์จเจอร์

ซูเปอร์ชาร์จเจอร์ (รายการที่ 6) สำหรับเครื่องยนต์ลูกสูบ
ซูเปอร์ชาร์จเจอร์ แบบ Roots-type Eaton M62 (ด้านขวา) ติดตั้งบนเครื่องยนต์ 4 สูบEcotec LSJ ของ Saturn (GM) Ion Redline ปี 2006

ในเครื่องยนต์สันดาปภายในซูเปอร์ชาร์จเจอร์เป็นอุปกรณ์ที่อัดก๊าซไอดี บังคับให้อากาศเข้าไปในเครื่องยนต์มากขึ้นเพื่อผลิตกำลังมากขึ้นสำหรับปริมาตรกระบอกสูบ ที่กำหนด เป็นรูปแบบหนึ่งของการเหนี่ยวนำแบบบังคับ ที่ขับเคลื่อนด้วยกลไก (โดยปกติใช้สายพานจาก เพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์) ซึ่งแตกต่างจากเทอร์โบชาร์จเจอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงานจลน์ของก๊าซไอเสีย[ 1 ]อย่างไรก็ตาม จนถึงกลางศตวรรษที่ 20 เทอร์โบชาร์จเจอร์ถูกเรียกว่า "เทอร์โบซูเปอร์ชาร์จเจอร์" และถือว่าเป็นซูเปอร์ชาร์จเจอร์ประเภทหนึ่ง[ 2 ]

เครื่องยนต์อัดอากาศเครื่องแรกถูกสร้างขึ้นในปี พ.ศ. 2321 [ 3 ]โดยเริ่มใช้ในเครื่องยนต์อากาศยานในช่วงปี พ.ศ. 2453 และเริ่มใช้ในเครื่องยนต์รถยนต์ในช่วงปี พ.ศ. 2463 ในเครื่องยนต์ลูกสูบที่ใช้ในอากาศยาน มักใช้การอัดอากาศเพื่อชดเชยความหนาแน่นของอากาศที่ต่ำลงในระดับความสูงมาก การอัดอากาศเชิงกลไม่ค่อยได้ใช้กันในศตวรรษที่ 21 เนื่องจากผู้ผลิตได้เปลี่ยนไปใช้เทอร์โบชาร์จเจอร์เพื่อลดการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงและเพิ่มกำลังขับ โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับเครื่องยนต์ที่มีปริมาตรกระบอกสูบลดลง เครื่องยนต์ดีเซลเกือบทั้งหมดในปัจจุบันใช้เทอร์โบชาร์จเจอร์

อีกรูปแบบหนึ่งของซูเปอร์ชาร์จเจอร์คือซูเปอร์ชาร์จเจอร์ไฟฟ้าหรือ อี-ซูเปอร์ชาร์จเจอร์ ซึ่งใช้มอเตอร์ไฟฟ้าเป็นแหล่งพลังงานแทนการใช้สายพานขับเคลื่อน

ออกแบบ

ประเภท

ซูเปอร์ชาร์จเจอร์แบ่งออกเป็นสองกลุ่มหลักตามวิธีการถ่ายโอนก๊าซ ได้แก่ซูเปอร์ชาร์จเจอร์แบบปริมาตรคงที่และ ซูเปอร์ชาร์จเจอร์แบบ ไดนามิกซูเปอร์ชาร์จเจอร์แบบปริมาตรคงที่ให้แรงดันบูสต์ที่เพิ่มขึ้นเกือบคงที่ในทุกความเร็วรอบเครื่องยนต์ ในขณะที่ซูเปอร์ชาร์จเจอร์แบบไดนามิกทำให้แรงดันบูสต์เพิ่มขึ้นแบบทวีคูณตามความเร็วรอบเครื่องยนต์ (เหนือเกณฑ์ที่กำหนด) [ 4 ]ซูเปอร์ชาร์จเจอร์อีกกลุ่มหนึ่ง แม้ว่าจะไม่ค่อยได้ใช้ คือ ซูเปอร์ชาร์จ เจอร์ แบบคลื่นแรงดัน

เครื่องเป่าลมแบบ Roots ( แบบ ปั๊มลูกสูบ แบบปริมาตรคงที่ ) มักจะมีประสิทธิภาพเพียง 40–50% ที่ระดับแรงดันสูง ในขณะที่เครื่องอัดอากาศแบบไดนามิกมีประสิทธิภาพ 70–85% ส่วนเครื่องเป่าลมแบบ Lysholm (แบบสกรูหมุน) สามารถมีประสิทธิภาพเกือบเท่ากับเครื่องอัดอากาศแบบไดนามิกในช่วงโหลด/ความเร็ว/แรงดันสูงที่แคบ ซึ่งระบบจะต้องได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะ

การแทนที่เชิงบวก

ส่วนประกอบภายในของซูเปอร์ชาร์จเจอร์แบบสกรูหมุน (Lysholm)

ปั๊ม แบบปริมาตรคง ที่ (Positive displacement pumps) ส่งอากาศในปริมาณที่เกือบจะคงที่ต่อการหมุนหนึ่งรอบของปั๊ม (ยกเว้นการรั่วไหล ซึ่งโดยทั่วไปจะมีผลกระทบน้อยลงที่ความเร็วรอบเครื่องยนต์สูงขึ้น) ซูเปอร์ชาร์จเจอร์แบบปริมาตรคงที่ที่พบได้บ่อยที่สุดคือ ซูเปอร์ชาร์จเจอร์แบบ Rootsซึ่งเป็นเครื่องเป่าลม ไม่ใช่เครื่องอัดอากาศ เพราะปริมาตรของของเหลวที่ถ่ายโอนต่อการหมุนหนึ่งรอบยังคงที่ระหว่างด้านรับและด้านส่งของปั๊ม ประเภทอื่นๆ ได้แก่ ซูเปอร์ชาร์จ เจอร์ แบบโรตารี่สกรู (Rotary-screw) , ซูเปอร์ชาร์จเจอร์แบบใบพัดเลื่อน (Sliding-vane)และ ซูเปอร์ชาร์จเจอร์ แบบเกลียว (Scroll-type )

ระบบการให้คะแนนสำหรับซูเปอร์ชาร์จเจอร์แบบปริมาตรคงที่มักจะอิงตามความจุต่อรอบการหมุนในกรณีของโบลเวอร์แบบ Roots รูปแบบการให้คะแนน ของ GMCถือเป็นแบบอย่างทั่วไป การให้คะแนนของ GMC ขึ้นอยู่กับจำนวนกระบอกสูบสองจังหวะ – และขนาดของกระบอกสูบเหล่านั้น – ที่ออกแบบมาเพื่อดูดอากาศโดยรุ่นต่างๆ ของ GMC ได้แก่ โบลเวอร์ 2–71, 3–71, 4–71 และ 6–71 ตัวอย่างเช่น โบลเวอร์ 6–71 ออกแบบมาเพื่อดูดอากาศจากกระบอกสูบ 6 กระบอก ขนาด 71 ลูกบาศก์นิ้ว (1.16 ลิตร) แต่ละกระบอก ทำให้เครื่องยนต์มีปริมาตรรวม 426 ลูกบาศก์นิ้ว (7.0 ลิตร) อย่างไรก็ตาม เนื่องจาก 6–71 เป็นการกำหนดชื่อของเครื่องยนต์ ไม่ใช่ชื่อของโบลเวอร์ ปริมาตรที่แท้จริงของโบลเวอร์จึงน้อยกว่า ตัวอย่างเช่น โบลเวอร์ 6–71 ปั๊มอากาศได้ 339 ลูกบาศก์นิ้ว (5.6 ลิตร) ต่อรอบการหมุน ผู้ผลิตซูเปอร์ชาร์จเจอร์รายอื่นๆ ได้ผลิตเครื่องเป่าลมที่มีกำลังตั้งแต่ 16–71 แรงม้า

พลวัต

คอมเพรสเซอร์แบบไดนามิกอาศัยการเร่งความเร็วของอากาศให้สูงขึ้น แล้วจึงเปลี่ยนความเร็วนั้นให้เป็นความดันโดยการกระจายหรือลดความเร็วของอากาศลง

ประเภทหลักของคอมเพรสเซอร์แบบไดนามิก ได้แก่:

ระบบขับเคลื่อน

วิธีการใช้งานซูเปอร์ชาร์จเจอร์โดยทั่วไป ได้แก่:

  • สายพาน (สายพานตัววี, สายพานซิงโครนัส, สายพานแบน)
  • ระบบขับเคลื่อนตรง
  • ระบบขับเคลื่อนเกียร์
  • ระบบขับเคลื่อนด้วยโซ่
  • อัตราส่วนความเร็วแปรผัน, แรงเหวี่ยงแบบปรับอัตราส่วนได้
  • เครื่องเพิ่มกำลังไฟฟ้าใช้มอเตอร์ไฟฟ้าแทนแหล่งพลังงานเชิงกล

ซูเปอร์ชาร์จเจอร์ไฟฟ้า

ซูเปอร์ชาร์จเจอร์ไฟฟ้าใช้มอเตอร์ไฟฟ้าในการอัดอากาศเข้า ทำให้เกิดแรงดันโดยไม่ต้องอาศัยกำลังเชิงกลจากเครื่องยนต์ การออกแบบนี้ให้การตอบสนองคันเร่งทันทีและขจัดอาการเทอร์โบแล็ก ทำให้เป็นประโยชน์ต่อประสิทธิภาพและการประหยัดพลังงาน[ 6 ]

ผลกระทบของค่าออกเทนน้ำมันเชื้อเพลิง

เชื้อเพลิงที่มีค่าออกเทน สูงกว่า จะต้านทานการติดไฟเองและการระเบิด ได้ดีกว่า ส่งผลให้สามารถเพิ่มแรงดันบูสต์จากซูเปอร์ชาร์จเจอร์ได้ ทำให้กำลังเครื่องยนต์เพิ่มขึ้น การพัฒนาเชื้อเพลิงการบินที่มีค่าออกเทน 100 ซึ่งริเริ่มในสหรัฐอเมริกาในช่วงทศวรรษ 1930 ทำให้สามารถใช้แรงดันบูสต์ที่สูงขึ้นกับเครื่องยนต์การบินสมรรถสูงได้ และถูกนำมาใช้เพื่อเพิ่มกำลังขับให้กับเครื่องบินที่ทำลายสถิติความเร็วหลายลำอย่างมหาศาล

การใช้เชื้อเพลิงออกเทนสูงในทางการทหารเริ่มขึ้นในช่วงต้นปี 1940 เมื่อมีการส่งมอบเชื้อเพลิงออกเทน 100 ให้กับกองทัพอากาศ อังกฤษ ที่กำลังต่อสู้ในสงครามโลกครั้งที่ 2 [ 7 ]กองทัพอากาศเยอรมัน (Luftwaffe) ก็มีเชื้อเพลิงประเภทเดียวกันนี้ เช่นกัน [ 8 ] [ 9 ]การเพิ่มค่าออกเทนกลายเป็นจุดสนใจหลักของการพัฒนาเครื่องยนต์อากาศยานในช่วงที่เหลือของสงคราม โดยเชื้อเพลิงรุ่นหลังๆ มีค่าออกเทนสูงถึง 150 เมื่อใช้เชื้อเพลิงดังกล่าว เครื่องยนต์อากาศยานเช่นRolls-Royce Merlin 66และDaimler-Benz DB 605 DCสามารถผลิตกำลังได้สูงถึง 2,000 แรงม้า (1,500 กิโลวัตต์) [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]

การทำความร้อนอากาศขาเข้า

ข้อเสียอย่างหนึ่งของการอัดอากาศ (เช่น ซูเปอร์ชาร์จเจอร์หรือเทอร์โบชาร์จเจอร์) คือ การอัดอากาศเข้าสู่เครื่องยนต์จะทำให้อุณหภูมิของอากาศสูงขึ้น สำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายใน อุณหภูมิของอากาศที่เข้าสู่เครื่องยนต์จะกลายเป็นปัจจัยจำกัดประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ อุณหภูมิที่สูงเกินไปอาจทำให้เกิดการจุดระเบิดก่อนกำหนดหรือการน็อคซึ่งจะลดประสิทธิภาพและอาจทำให้เครื่องยนต์เสียหายได้ ความเสี่ยงของการจุดระเบิดก่อนกำหนด/การน็อคจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิอากาศโดยรอบที่สูงขึ้นและระดับแรงดันที่สูงขึ้น

เปรียบเทียบกับระบบเทอร์โบชาร์จ

เครื่องยนต์ เทอร์โบชาร์จใช้พลังงานจากก๊าซไอเสียที่ปกติจะถูกทิ้งไปโดยเปล่าประโยชน์ ต่างจากซูเปอร์ชาร์จเจอร์ที่ดึงพลังงานจากเครื่องยนต์ด้วยกลไก ดังนั้นเครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จจึงมักให้กำลังมากกว่าและประหยัดน้ำมันกว่าเครื่องยนต์ซูเปอร์ชาร์จ อย่างไรก็ตาม เทอร์โบชาร์จเจอร์อาจประสบปัญหาเทอร์โบแล็ก (โดยเฉพาะที่รอบต่ำ) ซึ่งเกิดจากปริมาณก๊าซไอเสียที่ไหลเข้ามาไม่เพียงพอที่จะหมุนเทอร์โบชาร์จเจอร์และสร้างแรงดันบูสต์ตามที่ต้องการ ทำให้การตอบสนองของคันเร่ง ล่าช้า ซึ่งมักเกิดจากเทอร์โบชาร์จเจอร์ที่มีขนาดใหญ่เกินไปสำหรับปริมาตรกระบอกสูบของเครื่องยนต์ ด้วยเหตุนี้ เครื่องยนต์ซูเปอร์ชาร์จจึงนิยมใช้ในงานที่การตอบสนองของคันเร่งเป็นสิ่งสำคัญ เช่นการแข่งรถแดร็กและการแข่งขัน ดึงรถแทรกเตอร์

ในด้านการออกแบบ ซูเปอร์ชาร์จเจอร์มีระบบท่อที่ค่อนข้างเรียบง่าย โดยเริ่มจากช่องรับอากาศ ผ่านซูเปอร์ชาร์จเจอร์ และเข้าสู่เครื่องยนต์ ในขณะที่เทอร์โบชาร์จเจอร์มีระบบท่อที่ซับซ้อนกว่า โดยช่องรับอากาศทำงานเหมือนกับซูเปอร์ชาร์จเจอร์ แต่ไอเสียก็ต้องผ่านเทอร์โบชาร์จเจอร์ด้วย ทำให้ท่อรับอากาศและท่อไอเสียต้องอยู่ใกล้กันในห้องเครื่องที่มักจะคับแคบ นอกจากนี้ เครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จเจอร์ยังเสี่ยงต่อการเกิดความร้อนสะสมในอากาศที่เข้าสู่ระบบไอดีมากกว่า เนื่องจากไอเสียและชิ้นส่วนเทอร์โบที่ร้อนจัดอยู่ติดกับระบบรับอากาศโดยตรง แม้ว่าปัญหานี้จะสามารถแก้ไขได้โดยการใช้อินเตอร์คูลเลอร์ ก็ตาม ด้วยเหตุนี้ เครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จเจอร์จึงใช้อินเตอร์คูลเลอร์บ่อยกว่าเครื่องยนต์ซูเปอร์ชาร์จเจอร์

การเปรียบเทียบเครื่องยนต์อากาศยาน

เครื่องยนต์อากาศยานส่วนใหญ่ที่ใช้ในสงครามโลกครั้งที่สองใช้ซูเปอร์ชาร์จเจอร์แบบขับเคลื่อนด้วยกลไก เนื่องจากมีข้อได้เปรียบด้านการผลิตที่สำคัญกว่าเทอร์โบชาร์จเจอร์ อย่างไรก็ตาม เครื่องบินของอเมริกาให้ความสำคัญกับประโยชน์ในด้านระยะปฏิบัติการมากกว่า เนื่องจากความต้องการระยะปฏิบัติการที่คาดเดาได้ยากกว่า และต้องเดินทางไกลจากฐานทัพ ดังนั้น เทอร์โบชาร์จเจอร์จึงถูกนำมาใช้เป็นหลักในเครื่องยนต์อากาศยานของอเมริกา เช่นAllison V-1710และPratt & Whitney R-2800 ซึ่งมีน้ำหนักมากกว่าเมื่อติดตั้งเทอร์โบชาร์จเจอร์ และต้องใช้ท่อเพิ่มเติมที่ทำจาก โลหะผสมทนความร้อนสูงราคาแพงในกังหันก๊าซและส่วนก่อนกังหันของระบบไอเสีย ขนาดของท่อเพียงอย่างเดียวก็เป็นปัจจัยสำคัญในการออกแบบแล้ว ตัวอย่างเช่น ทั้งF4U CorsairและP-47 Thunderbolt ใช้ เครื่องยนต์แบบเรเดียลเดียวกันแต่ลำตัวทรงกระบอกขนาดใหญ่ของ P-47 ที่ติดตั้งเทอร์โบชาร์จเจอร์นั้นจำเป็นเนื่องจากปริมาณท่อที่เชื่อมต่อกับเทอร์โบชาร์จเจอร์ที่ด้านหลังของเครื่องบิน เครื่องบิน F4U ใช้ซูเปอร์ชาร์จเจอร์แบบสองขั้นตอนพร้อมระบบระบายความร้อนด้วยอากาศที่มีขนาดกะทัดรัดกว่า อย่างไรก็ตาม เทอร์โบชาร์จเจอร์ก็มีประโยชน์ในเครื่องบินทิ้งระเบิดที่ บินในระดับความสูง และเครื่องบินขับไล่บางรุ่น เนื่องจากช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและระยะทำการบินในระดับความสูงที่สูงขึ้น

เครื่องยนต์ลูกสูบเทอร์โบชาร์จก็อยู่ภายใต้ข้อจำกัดการใช้งานหลายอย่างเช่นเดียวกับเครื่องยนต์กังหันแก๊ส นอกจากนี้ เครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จยังต้องการการตรวจสอบเทอร์โบชาร์จเจอร์และระบบไอเสียอย่างสม่ำเสมอ เพื่อค้นหาความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นจากความร้อนและความดันสูงของเทอร์โบชาร์จเจอร์ ความเสียหายดังกล่าวเป็นปัญหาสำคัญในเครื่องบินทิ้งระเบิดระดับสูง รุ่นแรกๆ ของ โบอิ้ง บี-29 ซูเปอร์ฟอร์เทรสที่ใช้ในเขตปฏิบัติการแปซิฟิกในช่วงปี 1944-1945

เครื่องยนต์ลูกสูบเทอร์โบชาร์จยังคงถูกนำมาใช้ในเครื่องบินจำนวนมากหลังสงคราม เช่นB-50 Superfortress , KC-97 Stratofreighter , Boeing 377 Stratocruiser , Lockheed ConstellationและC-124 Globemaster II

การชาร์จคู่

ในการแข่งขันแรลลี่ชิงแชมป์โลกปี 1985 และ 1986 Lancia ใช้รถDelta S4ซึ่งรวมเอาทั้งซูเปอร์ชาร์จเจอร์แบบขับเคลื่อนด้วยสายพานและเทอร์โบชาร์จเจอร์แบบขับเคลื่อนด้วยไอเสียเข้าไว้ด้วยกัน การออกแบบใช้ชุดวาล์วบายพาสที่ซับซ้อนในระบบไอดีและไอเสีย รวมถึงคลัตช์แม่เหล็กไฟฟ้า เพื่อให้ที่ความเร็วรอบเครื่องยนต์ต่ำ แรงดันจะมาจากซูเปอร์ชาร์จเจอร์ ในช่วงรอบเครื่องยนต์กลาง แรงดันจะมาจากทั้งสองระบบ ในขณะที่รอบเครื่องยนต์สูงสุด ระบบจะตัดการขับเคลื่อนจากซูเปอร์ชาร์จเจอร์และแยกท่อที่เกี่ยวข้องออก[ 14 ]การดำเนินการนี้ทำขึ้นเพื่อพยายามใช้ประโยชน์จากข้อดีของแต่ละระบบการชาร์จในขณะที่กำจัดข้อเสีย ในทางกลับกัน แนวทางนี้ทำให้มีความซับซ้อนมากขึ้นและส่งผลต่อความน่าเชื่อถือของรถในการแข่งขัน WRC รวมถึงเพิ่มน้ำหนักของอุปกรณ์เสริมเครื่องยนต์ในการออกแบบขั้นสุดท้ายด้วย

เครื่องยนต์แบบทวินชาร์จถูกนำมาใช้ในรถยนต์ที่ผลิตออกจำหน่ายบ้างเป็นครั้งคราว เช่น เครื่องยนต์1.4 ลิตรของ Volkswagen ในช่วงปี 2005–2013 และเครื่องยนต์สี่สูบ 2.0 ลิตรของ Volvo รุ่น B4204T บางรุ่นตั้งแต่ปี 2014 จนถึงปัจจุบัน

ประวัติศาสตร์

ในปี พ.ศ. 2392 G. Jones แห่งเบอร์มิงแฮม ประเทศอังกฤษ เริ่มผลิต คอมเพรสเซอร์ ปั๊มแบบกลีบเพื่อใช้ในการระบายอากาศสำหรับเหมืองถ่านหิน[ 15 ]ในปี พ.ศ. 2403 บริษัท Roots Blower Company (ก่อตั้งโดยพี่น้อง Philander และ Francis Marion Roots) ในสหรัฐอเมริกา ได้จดสิทธิบัตรการออกแบบเครื่องเคลื่อนย้ายอากาศสำหรับใช้ในเตาหลอมเหล็กและงานอุตสาหกรรมอื่นๆ เครื่องเคลื่อนย้ายอากาศนี้และคอมเพรสเซอร์ระบายอากาศของเบอร์มิงแฮมต่างก็ใช้การออกแบบที่คล้ายคลึงกับซูเปอร์ชาร์จเจอร์แบบ Roots ใน ภายหลัง

ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2421 วิศวกรชาวเยอรมัน Heinrich Krigar ได้รับสิทธิบัตรฉบับแรกสำหรับคอมเพรสเซอร์แบบสกรู[ 16 ]การออกแบบเป็นชุดโรเตอร์สองแฉกที่มีโรเตอร์รูปร่างเหมือนกัน อย่างไรก็ตาม การออกแบบนี้ไม่ได้เข้าสู่กระบวนการผลิต

นอกจากนี้ ในปี พ.ศ. 2421 วิศวกรชาวสก็อตแลนด์Dugald Clerkได้ออกแบบซูเปอร์ชาร์จเจอร์ตัวแรกที่ใช้กับเครื่องยนต์[ 17 ]ซูเปอร์ชาร์จเจอร์นี้ใช้กับเครื่องยนต์แก๊สสองจังหวะ[ 18 ] Gottlieb Daimlerได้รับสิทธิบัตรของเยอรมนีสำหรับซูเปอร์ชาร์จเจอร์เครื่องยนต์สันดาปภายในในปี พ.ศ. 2428 [ 19 ] Louis Renaultจดสิทธิบัตรซูเปอร์ชาร์จเจอร์แบบแรงเหวี่ยงในฝรั่งเศสในปี พ.ศ. 2445 [ 20 ] [ 21 ]

การใช้งานในรถยนต์

รถเบนท์ลีย์รุ่น Blowerปี 1929 ที่มีซูเปอร์ชาร์จเจอร์ ("blower") ติดตั้งอยู่ด้านหน้าหม้อน้ำ

รถยนต์ที่ผลิตเป็นชุดแรกของโลก[ 22 ] ที่มีซูเปอร์ชาร์จเจอร์คือ Mercedes 6/25 hpขนาด 1.6 ลิตรและMercedes 10/40 hp ขนาด 2.6 ลิตร ซึ่งทั้งสองรุ่นเริ่มผลิตในปี พ.ศ. 2466 [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]พวกมันถูกวางจำหน่ายในชื่อ รุ่น Kompressorซึ่งเป็นคำที่ใช้กับรุ่นต่างๆ จนถึงปี พ.ศ. 2555

รถแข่งซูเปอร์ชาร์จเจอร์ในช่วงเวลานี้ ได้แก่Fiat 805-405 ปี 1923 (คันแรกที่ทำผลงานได้ดีและชนะการแข่งขันกรังด์ปรีซ์) [ 26 ] Miller 122ปี 1923 [ 27 ] Alfa Romeo P2ปี1924 รถ ประจำฤดูกาลกรังด์ปรีซ์ปี 1924 จาก Sunbeam [ 28 ] Delage ปี 1925 [ 29 ] และ Bugatti Type 35C ปี 1926

หนึ่งในรถยนต์ซูเปอร์ชาร์จที่มีชื่อเสียงที่สุดคือBentley 4½ Litre ("Blower Bentley") ซึ่งเปิดตัวในปี 1929

ในปี พ.ศ. 2478 การพัฒนาซูเปอร์ชาร์จเจอร์แบบสกรูได้ก้าวไปสู่จุดสำคัญเมื่อวิศวกรชาวสวีเดนAlf Lysholmจดสิทธิบัตรการออกแบบคอมเพรสเซอร์แบบสกรูหมุนที่มีโรเตอร์ตัวเมีย 5 ตัวและตัวผู้ 4 ตัว[ 16 ]

ในศตวรรษที่ 21 เครื่องยนต์ซูเปอร์ชาร์จในรถยนต์ที่ผลิตเพื่อจำหน่ายทั่วไปเริ่มไม่เป็นที่นิยม เนื่องจากผู้ผลิตหันมาใช้ระบบเทอร์โบชาร์จเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการประหยัดน้ำมันและกำลังขับเคลื่อน ตัวอย่างเช่น เครื่องยนต์ Kompressor ของ Mercedes-Benz ในช่วงต้นทศวรรษ 2000 (เช่น เครื่องยนต์สี่สูบเรียงC 230 Kompressor , เครื่องยนต์ V6 C 32 AMGและ เครื่องยนต์ V8 CL 55 AMG ) ถูกแทนที่ด้วยเครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จในรุ่นต่างๆ เช่นC 250และCL 65 AMG ในช่วงประมาณปี 2010 อย่างไรก็ตาม ก็มีข้อยกเว้น เช่น เครื่องยนต์ V6 ซูเปอร์ชาร์จ Audi 3.0 TFSI (เปิดตัวในปี 2009) และ เครื่องยนต์ V8 ซูเปอร์ชาร์จ Jaguar AJ-V8 (ได้รับการอัพเกรดเป็น รุ่น Gen IIIในปี 2009)

การใช้งานในเครื่องบิน

ซูเปอร์ชาร์จเจอร์แบบแรงเหวี่ยงสำหรับเครื่องยนต์เรเดียลBristol Centaurus

ในช่วงทศวรรษ 1930 มีการพัฒนาระบบขับเคลื่อนสองความเร็วสำหรับซูเปอร์ชาร์จเจอร์ของเครื่องยนต์อากาศยาน ทำให้การทำงานของเครื่องบินมีความยืดหยุ่นมากขึ้น อย่างไรก็ตาม การจัดเรียงแบบนี้ก็ทำให้การผลิตและการบำรุงรักษามีความซับซ้อนมากขึ้นเช่นกัน เกียร์จะเชื่อมต่อซูเปอร์ชาร์จเจอร์เข้ากับเครื่องยนต์โดยใช้ระบบคลัตช์ไฮดรอลิก ซึ่งในตอนแรกนักบินจะควบคุมด้วยตนเองโดยใช้ปุ่มควบคุมในห้องนักบิน ที่ระดับความสูงต่ำ จะใช้เกียร์ความเร็วต่ำเพื่อป้องกันระดับแรงดันบูสต์ที่สูงเกินไป ที่ระดับความสูงที่สูงขึ้น สามารถเปลี่ยนซูเปอร์ชาร์จเจอร์ไปใช้เกียร์ที่สูงกว่าเพื่อชดเชยความหนาแน่นของอากาศที่เข้าสู่เครื่องยนต์ที่ลดลง ในยุทธการแห่งบริเตนเครื่องบินสปิตไฟร์และเฮอริเคนซึ่งใช้ เครื่องยนต์ โรลส์-รอยซ์ เมอร์ลินส่วนใหญ่ติดตั้งซูเปอร์ชาร์จเจอร์แบบขั้นตอนเดียวและความเร็วเดียว[ 30 ] [ 31 ]

ในปี พ.ศ. 2485 ระบบอัดอากาศแบบสองความเร็วสองขั้นตอนพร้อมระบบระบายความร้อนหลังการอัดอากาศถูกนำมาใช้กับ เครื่องยนต์อากาศยาน Rolls Royce Merlin 61ประสิทธิภาพที่ได้รับการปรับปรุงทำให้เครื่องบินที่ใช้เครื่องยนต์นี้สามารถรักษาความได้เปรียบที่สำคัญเหนือเครื่องบินเยอรมันที่พวกเขาเผชิญหน้าตลอดสงครามโลกครั้งที่สอง แม้ว่าเครื่องยนต์ของเยอรมันจะมีปริมาตรกระบอกสูบที่ใหญ่กว่ามากก็ตาม[ 32 ] [ 31 ] ระบบอัดอากาศแบบสองขั้นตอนยังเป็นแบบสองความเร็วเสมอ หลังจากที่อากาศถูกอัดในขั้นตอนความดันต่ำอากาศจะไหลผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (" อินเตอร์คูลเลอร์ ") ซึ่งจะถูกทำให้เย็นลงก่อนที่จะถูกอัดอีกครั้งโดยขั้นตอนความดันสูงและอาจมี การระบายความร้อน หลังการอัด อากาศ ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนอีกเครื่องหนึ่ง ด้วย

แม้ว่าซูเปอร์ชาร์จเจอร์จะถูกใช้อย่างแพร่หลายในช่วงกลางทศวรรษ 1900 และในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2แต่ปัจจุบันได้เลิกใช้ไปมากในเครื่องบินขับเคลื่อนด้วยลูกสูบ สมัยใหม่ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นผลมาจากอุณหภูมิที่สูงขึ้นและโลหะผสมที่เบากว่าทำให้เทอร์โบชาร์จเจอร์มีประสิทธิภาพมากกว่าซูเปอร์ชาร์จเจอร์ รวมถึงการบำรุงรักษาที่ต่ำกว่าเนื่องจากมีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวน้อยกว่า[ 33 ]

ใช้ในเครื่องยนต์อากาศยาน

ผลกระทบจากระดับความสูง

เนื่องจากความหนาแน่นของอากาศลดลงที่ระดับความสูงที่สูงขึ้น จึงมักใช้ระบบอัดอากาศและเทอร์โบชาร์จในเครื่องยนต์ของเครื่องบิน ตัวอย่างเช่น ความหนาแน่นของอากาศที่ระดับความสูง 30,000 ฟุต (9,100 เมตร) อยู่ที่ 1/3 ของความหนาแน่นที่ระดับน้ำทะเล ส่งผลให้สามารถเผาไหม้เชื้อเพลิงได้เพียง 1/3 ในเครื่องยนต์แบบดูดอากาศตามธรรมชาติ ดังนั้นกำลังขับจึงลดลงอย่างมาก[ 34 ] ระบบอัดอากาศ /เทอร์โบชาร์จสามารถคิดได้ว่าเป็นการเพิ่มความหนาแน่นของอากาศโดยการอัดอากาศ หรือเป็นการบังคับอากาศมากกว่าปกติเข้าไปในกระบอกสูบทุกครั้งที่ลูกสูบเคลื่อนลงในจังหวะดูด[ 34 ]

เนื่องจากซูเปอร์ชาร์จเจอร์มักถูกออกแบบมาเพื่อสร้างแรงดันบูสต์ในปริมาณที่กำหนด ณ ระดับความสูงสูง (ซึ่งความหนาแน่นของอากาศต่ำกว่า) ดังนั้นซูเปอร์ชาร์จเจอร์จึงมักมีขนาดใหญ่เกินไปสำหรับระดับความสูงต่ำ เพื่อป้องกันแรงดันบูสต์ที่สูงเกินไป จึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องตรวจสอบแรงดันในท่อไอดี ณ ระดับความสูงต่ำ เมื่อเครื่องบินไต่ระดับขึ้นและความหนาแน่นของอากาศลดลง สามารถค่อยๆ เปิดคันเร่งเพื่อให้ได้กำลังสูงสุดที่ปลอดภัยสำหรับระดับความสูงที่กำหนด ระดับความสูงที่คันเร่งเปิดเต็มที่และเครื่องยนต์ยังคงผลิตกำลังเต็มพิกัดเรียกว่าระดับความสูงวิกฤตเหนือระดับความสูงวิกฤต กำลังของเครื่องยนต์จะลดลงเนื่องจากซูเปอร์ชาร์จเจอร์ไม่สามารถชดเชยความหนาแน่นของอากาศที่ลดลงได้อย่างเต็มที่อีกต่อไป

อีกปัญหาหนึ่งที่พบในระดับความสูงต่ำ (เช่น ระดับพื้นดิน) คืออากาศที่ดูดเข้าจะมีอุณหภูมิสูงกว่าในระดับความสูงที่สูงขึ้น อากาศที่อุ่นขึ้นจะลดเกณฑ์ที่ทำให้ เกิด การน็อคของเครื่องยนต์ได้ โดยเฉพาะในเครื่องยนต์ที่มีระบบอัดอากาศหรือเทอร์โบชาร์จเจอร์ วิธีการลดอุณหภูมิของอากาศที่ดูดเข้าในระดับพื้นดิน ได้แก่อินเตอร์คูลเลอร์/อาฟเตอร์คูลเลอร์การฉีดสารป้องกันการน็อคระบบอัดอากาศแบบสองความเร็ว และระบบอัดอากาศแบบสองขั้นตอน

การแช่แข็งขาเข้า

ในเครื่องยนต์ซูเปอร์ชาร์จที่ใช้คาร์บูเรเตอร์การเปิดลิ้นปีกผีเสื้อ เพียงบางส่วน จะลดแรงดันอากาศภายในคาร์บูเรเตอร์ ในสภาพอากาศหนาวเย็น อากาศที่มีแรงดันต่ำนี้อาจทำให้เกิดน้ำแข็งเกาะที่ลิ้นปีกผีเสื้อได้ น้ำแข็งปริมาณมากอาจทำให้เครื่องยนต์เสียหายได้ แม้ว่าเครื่องยนต์จะทำงานเต็มกำลังตามที่กำหนดไว้ร่วมกับซูเปอร์ชาร์จเจอร์ LSA ก็ตาม

ดูเพิ่มเติม

  • "เทอร์โบซูเปอร์ชาร์จเจอร์และระบบขับเคลื่อนของเครื่องบิน"สหรัฐอเมริกา: เจเนอรัลอิเล็กทริก มกราคม 1943 สืบค้นเมื่อ23 มิถุนายน 2025 – ผ่านเว็บไซต์ประวัติศาสตร์การบินของแรนดี้ วิลสัน
  • เพียร์ซ, วิลเลียม (12 พฤศจิกายน 2018). "เครื่องยนต์เครื่องบิน, หนังสือ, สงครามโลกครั้งที่ 2" . สำนักพิมพ์โอลด์แมชชีนเพรส. สืบค้นเมื่อ23 มิถุนายน 2025 .
  • "เรื่องราวของเครื่องบิน B-17 – เทอร์โบซูเปอร์ชาร์จเจอร์"การบินในสงครามโลกครั้งที่สองรัสเซียสืบค้นเมื่อ23 มิถุนายน 2025
  • "ซูเปอร์ชาร์จเจอร์ เครื่องยนต์ และเครื่องบิน B-17" . Aero Vintage Books . 2024-07-17 . สืบค้นเมื่อ2025-06-23 .
  • Nabors, Andrew (14 ธันวาคม 2021). "เทอร์โบชาร์จเจอร์ช่วยให้ฝ่ายสัมพันธมิตรชนะสงครามโลกครั้งที่สองได้อย่างไร" . autoevolution . โรมาเนีย. สืบค้นเมื่อ23 มิถุนายน 2025 .
  • McCutcheon, Kimble D. "ภาพรวมโดยสังเขปของการพัฒนาเครื่องยนต์อากาศยาน" . Pilot Friend . สืบค้นเมื่อ2025-06-23 .
  • "การอัดอากาศแบบซูเปอร์ชาร์จและเทอร์โบชาร์จ" สืบค้นเมื่อ23 มิถุนายน 2025 – ผ่านทาง Slide Player
  • คำอธิบายเกี่ยวกับซูเปอร์ชาร์จเจอร์ | ซูเปอร์ชาร์จเจอร์ประเภทต่างๆ ทำงานอย่างไร The Engineer's Post. 13 พฤศจิกายน 2022.สืบค้นเมื่อ23 มิถุนายน 2025 – ผ่านทาง YouTube
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Supercharger&oldid=1359551621 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ซูเปอร์ชาร์จเจอร์

ในเครื่องยนต์สันดาปภายในซูเปอร์ชาร์จเจอร์เป็นอุปกรณ์ที่อัดก๊าซไอดี บังคับให้อากาศเข้าไปในเครื่องยนต์มากขึ้นเพื่อผลิตกำลังมากขึ้นสำหรับปริมาตรกระบอกสูบ ที่กำหนด...

ประเภท

ซูเปอร์ชาร์จเจอร์แบ่งออกเป็นสองกลุ่มหลักตามวิธีการถ่ายโอนก๊าซ ได้แก่ ซูเปอร์ชาร์จเจอร์แบบปริมาตรคงที่ และ ซูเปอร์ชาร์จเจอร์แบบ ไดนามิก ซูเปอร์ชาร์จเจอร์แบบปริมาตรคงที่ให้แรงดันบูสต์ที่เพิ่มขึ้นเกือบคงที่ในทุกความเร็วรอบเครื่องยนต์...

ระบบขับเคลื่อน

วิธีการใช้งานซูเปอร์ชาร์จเจอร์โดยทั่วไป ได้แก่:

ซูเปอร์ชาร์จเจอร์ไฟฟ้า

ซูเปอร์ชาร์จเจอร์ไฟฟ้าใช้มอเตอร์ไฟฟ้าในการอัดอากาศเข้า ทำให้เกิดแรงดันโดยไม่ต้องอาศัยกำลังเชิงกลจากเครื่องยนต์ การออกแบบนี้ให้การตอบสนองคันเร่งทันทีและขจัดอาการเทอร์โบแล็ก ทำให้เป็นประโยชน์ต่อประสิทธิภาพและการประหยัดพลังงาน [ 6 ]