Увеличение мощности в современных двигателях чаще всего реализуют за счет наддува. Многие думают, что для этого используются только турбины, но есть разные варианты и одним из самых надежных и практичных является механический нагнетатель. Он обеспечивает хороший прирост мощности. При этом узел достаточно надежен за счет простой конструкции и дает хорошие результаты во всем диапазоне оборотов.
Что такое механический нагнетатель
В этом варианте наддува мотора основным узлом является нагнетающий узел. Он отличается от турбины тем, что механизм приводится в движение не за счет давления выхлопных газов, а за счет двигателя, для этого используется привод. Основные названия этого варианта – компрессор (этот термин можно встретить во многих спортивных моделях Мерседесов) или суперчарджер (применяют в основном в Северной Америке). Подобные решения бывают двух основных типов:
- Центробежный нагнетатель.
- Механический объемного типа.
Независимо от разновидности принцип работы нагнетателей примерно одинаков. Но при этом за образец всегда берутся варианты объемного типа. Как показали исследования инженеров многих концернов, производящих автомобили, установка компрессора не сильно влияет на ресурс мотора и уменьшает его незначительно.
А если применять модели нагнетателей, повышающие обороты двигателя в нижнем и среднем диапазонах, то мотор, будет служить на порядок дольше, чем без тюнинга. Конечно, очень важно правильно подобрать модель компрессора и установить его по рекомендациям производителя, чтобы добиться максимальной эффективности.
[info]К сведению!
При установке нагнетателя зачастую приходится менять поршни и шатуны на кованые, а также дорабатывать ряд других деталей. Это связано с тем, что с ростом мощности повышается нагрузка на узлы мотора, увеличивается давление в камере сгорания, и перепады температур становятся на порядок больше.[/info]
Как устроен наддув
Кроме основного элемента в систему входят и другие узлы. Поэтому при модернизации двигателя приходится устанавливать ряд элементов. Конструкция имеет такие составляющие:
- Центробежный или объемный нагнетатель.
- Один или несколько датчиков температуры воздуха.
- Интеркулер.
- Фильтр очистки воздуха.
- Заслонка в перепускном трубопроводе и дроссельная заслонка.
- Датчик давления воздуха.
Главный управляющий узел компрессора – дроссельная заслонка. При больших нагрузках она открыта до конца, а заслонка трубопровода закрыта, чтобы весь воздух подавался непосредственно во впуск.
На малых оборотах заслонка открывается частично, а клапан перепускного трубопровода открыт, чтобы возвращать неиспользуемый воздух обратно. Обычно в системе расположен интеркулер, позволяющий охлаждать проходящий воздух. А это увеличивает степень сжатия: чем воздух холоднее, тем он плотнее.
[info]К сведению!
В некоторых системах интеркулер не используется, это существенно упрощает их.[/info]
Механический наддув всегда работает от коленвала, но привод может быть реализован по-разному. Основные варианты:
- Прямой привод, в этом случае компрессор устанавливают на фланцы коленчатого вала. Эффективность высокая, но если мотор изначально не был рассчитан на данный узел, то реализовать проект сложно.
- Шестеренчатый вариант работает за счет системы шестерней. Это достаточно простое и очень надежное решение, но при работе такой привод издает очень много шума, поэтому его не используют те, кто ценит комфорт.
- Ременная передача – самая популярная и распространенная благодаря простоте конструкции и минимальному уровню шума. Могут использоваться разные типы ремней – клиновидные, зубчатые либо плоские. Нужно постоянно проверять натяжение и менять ремень. При износе он начинает проскальзывать на высоких нагрузках.
- Привод от цепи тоже относится к надежным, но его сложно устанавливать и необходимо постоянно обслуживать для нормальной работы. По уровню шума он уступает только ременной передаче.
Система достаточно проста, разобраться в устройстве механического нагнетателя несложно, гораздо труднее установить его на машину и настроить так, чтобы обеспечить максимальную эффективность. Лучше всего подобрать узлы от одного производителя, тогда точно не возникнет вопросов с совместимостью.
Особенности нагнетателей объемного типа
Системы нагнетания этого вида отличаются тем, что объемный КПД у них всегда на одном уровне. Чем быстрее вращается коленвал, тем больше обороты на компрессоре и тем выше эффективность работы системы. Такие варианты дают хороший прирост мощности во всем диапазоне оборотов. Если классифицировать компрессоры наддува по приводу и конструктивным отличиям, можно выделить несколько основных разновидностей:
- Винтовые.
- Спиральные.
- Роторно-пластинчатые.
- Поршневые.
- Поршневые с меняющимся рабочим объемом.
В качестве примера разберем тип изделий Roots как самый популярный и доступный по стоимости для обычных автолюбителей. Главным элементом конструкции являются два ротора особой конфигурации, связанные между собой шестернями. Этот вариант отличает то, что воздух сжимается не в основном тракте, а в нагнетательной части, из-за чего данный тип относят к системам со внешним сжатием.
Вращение роторов провоцирует формирование области с пониженным давлением, которая становится больше с ростом оборотов. За счет этого забор воздуха существенно увеличивается, а когда он проходит через роторы, то сжимается и подается во впуск. Но за счет особенностей конструкции при повышении оборотов возникает турбулентность и часть воздуха теряется, что негативно сказывается на КПД узла.
Из-за турбулентности корпус компрессора для нагнетания воздуха сильно разогревается при езде на высоких оборотах, поэтому система всегда включает в себя интеркулер, чтобы снижать температуру.
Второй вариант подобного компрессора – механический нагнетатель воздуха Lysholm, названный по фамилии шведского инженера, разработавшего его в 30-х годах прошлого века. Роторы точно подогнаны друг к другу, на их поверхности сделано множество канавок, через которые воздух проталкивается во впуск. За счет массивности винтов этот вариант эффективно работает под большой нагрузкой и при этом не перегревается. Но размеры и вес намного больше, а сложность производства делает этот тип востребованным только в премиум-сегменте.
[good]К сведению!
Турбины Лисхольм обеспечивают отличный КПД на любых оборотах, поэтому их используют в гоночных авто.[/good]
Устройство центробежных нагнетателей
Центробежные компрессоры на авто больше всего распространены на сегодняшний день в силу простоты конструкции и дешевизны. Эту разновидность иногда называют Vortech, что неправильно, так как это название самого популярного производителя, но подобные варианты делают и другие компании. Они появились одними из первых, их главное отличие – огромная скорость крыльчатки. При пиковых нагрузках достигающая 60 тысяч оборотов в минуту.
Конструкция состоит из так называемой «улитки», кожуха и крыльчатки. В процессе подачи воздуха во впускной тракт не создается очень большое давление, но и этого достаточно для того, чтобы на порядок увеличить мощностные показатели двигателя. При этом нельзя устанавливать эту разновидность напрямую, в конструкции всегда есть редуктор.
Чтобы подавать больше воздуха, крыльчатке необходимо вращаться быстрее. При работе на больших оборотах возникает характерный шум, который может быть и достаточно сильным. Автолюбители выбирают это решение из-за простоты монтажа и неприхотливости в плане обслуживания.
Что лучше выбрать
В первую очередь стоит определиться, чем лучше оборудовать мотор – нагнетателем или турбиной. Очень часто автомобилисты отдают предпочтения второму варианту, так как он больше распространен, известен своим хорошим ресурсом, простым обслуживанием и прибавкой в мощности, особенно на высоких оборотах. Двигатель с нагнетателем имеет такие преимущества:
- Объем горючей смеси возрастает до показателей, обеспечивающих максимальную отдачу двигателя.
- При монтаже не нужно покупать дорогой коллектор и вносить ряд изменений в систему подачи воздуха, доработки намного проще.
- При наличии определенного набора инструментов и навыков ремонта авто можно поставить компрессор самостоятельно. Или сделать все в сервисе, с такой работой справится практически любая мастерская.
[info]Важно!
При росте мощности КПД почти у всех нагнетателей снижается, в то время как у турбин он растет. Турбина способствует экономии топлива, в то время как компрессор на расход не влияет.[/info]
Если принято решение использовать механический вариант, то необходимо продумать, какой результат требуется от нагнетателя.
При выборе следует учитывать такие рекомендации:
- Если будет использоваться объемный нагнетатель, лучше отдать предпочтение модификациям с переменным объемом ввиду их универсальности и удобной конфигурации.
- Винтовой нагнетатель работает эффективно с холостых оборотов, поэтому он отлично подойдет для тяжелого транспорта и грузовиков. При этом стоит учитывать его размер — корпус заметно крупнее других разновидностей.
- Центробежный вариант обеспечивает неплохой прирост мощностных показателей, но особенно он эффективен на высоких оборотах. Его конструкция может создать определенные проблемы при установке на двигатель из-за высокого профиля, но можно сместить агрегат в подходящее место подкапотного пространства.
Если необходима прибавка мощности на низких и средних оборотах, лучше отдать предпочтение объемным разновидностям. А если важнее всего показатели на высоких оборотах, лучше подойдет центробежный вариант.
Механические нагнетатели – неплохое решение для увеличения мощности двигателя за счет того, что установить их намного проще, чем турбину. Их главное преимущество – хороший прирост показателей во всем диапазоне оборотов. Это позволяет использовать компрессоры не только там, где важна скорость, но и для машин, где на первое место выходит мощность на низких оборотах.
