Двигатель с нагнетателем: виды, устройство и принцип работы |

Содержание

В погоне за мощностью: Нагнетатели

Нагнетатель как радикальное средство дать пинок под зад своему автомобилю

Александр Грек

Item 1 of 5

1 / 5

Как мы писали в предыдущем номере, увеличить мощность двигателя можно единственным способом — сжигая больше горючей смеси. Этого можно добиться разными способами, но наиболее распространенные — увеличение рабочего объема двигателя или увеличение подачи горючей смеси в цилиндры посредством наддува. Первая схема хорошо известна по американским многолитровым машинам. Очевидный плюс — простота конструкции такого двигателя и, следовательно, более высокий ресурс. Минус — большая масса, что ведет за собой увеличение габаритов и веса автомобиля и, как следствие, ухудшение управляемости.

Наддув обязательно ведет к усложнению конструкции двигателя, что не может не сказываться на надежности, но позволяет достичь большей мощности при меньших размерах и габаритах. Если на Porsche поставить 12-цилиндровый двигатель, мы получим классический американский автомобиль, пускай и с прекрасной разгонной динамикой. Удивительно маневренными немецкие машины делают компактные 6-цилиндровые двигатели, в которых они умудряются снимать с 3,5 л объема мощность в 456 л.с.

Наддувательство

Самым элементарным является инерционный наддув. Принцип его действия действительно прост: на капоте, если двигатель находится впереди, или по бокам или на крыше, если мотор сзади, ставятся дополнительные воздухозаборники, от которых по воздуховоду подводится дополнительный воздух к впускному коллектору. Заметим сразу, что воздухозаборники «ушастого» «Запорожца» никакого отношения к наддуву не имели — они служили для охлаждения двигателя. Точно так же заблуждались владельцы «тюнинговых» «Жигулей», которым умельцы устанавливали такие воздухозаборники на капоте. Дело в том, что инерционный наддув начинает работать только на скорости выше 180 км/ч, которую продукт отечественного автопрома развить не мог ни при каких обстоятельствах. А увидеть действующую систему в Москве можно на нескольких Pontiac Firebird Trans Am, на которые инерционный наддув ставился на заводе.

Реальную же прибавку в мощности можно получить, только установив компрессор. Если он приводится механической передачей от коленвала, то такое устройство чаще всего называют механическим нагнетателем в России, compressor — в Германии, supercharger — в Америке и blower — в Англии. Если же компрессор вращается турбиной, размещенной в выпускном тракте двигателя, то его чаще всего называют турбонагнетателем (turbocharger).

С немецким акцентом

Впервые наддув применил в своих автомобилях легендарный француз Луис Рено. По иронии судьбы сегодня Renault — одна из немногих компаний, не применяющая наддув в своих двигателях для легковых автомобилей. Мировую же известность механическим нагнетателям принесла компания Mercedes-Benz, устанавливающая наддувочные компрессоры в конце 20-х сначала на гоночные, а начиная с 30-х — и на серийные машины. После того, как компрессорные «Мерседесы» полюбили Адольф Гитлер и немецкие кинодивы, мода на наддувные машины перекинулась на Голливуд и оттуда — на весь мир. Золотой век немецких «компрессоров» закончился одновременно с началом Второй мировой войны. Основное применение компрессоров в военное время пришлось на авиацию: наддув использовался для компенсации недостатка кислорода на больших высотах. Особенно в этом преуспели американцы. Поэтому неслучайно в послевоенное время центр производства механических нагнетателей переместился за океан. Даже вновь появившиеся на «Мерседесах» после полувекового перерыва механические нагнетатели для немецкого гиганта поставляет американская компания Eaton, что, впрочем, не очень афишируется.

Но это не значит, что европейцы распрощались с идеей наддува. Ни для кого не секрет, что к мерседесовским нагнетателям в 30-е годы приложил руку небезызвестный конструктор Фердинанд Порше. Но на собственных двигателях он решил ставить турбонагнетатели. Проблема заключалась в том, что они приводятся в действие отработанными газами и должны выдерживать довольно высокие температуры. Долгое время не существовало жаропрочных и прочных материалов и турбокомпрессоры оставались капризными и ненадежными агрегатами. И только сильный прогресс немецкой оборонной промышленности 40-х годов в области авиационных турбореактивных двигателей наконец-то дал технологии и материалы для производства надежных автомобильных турбин. С тех пор лучшие турбомоторы в Европе — у Porsche.

Борьба с ямами

Современный турбокомпрессор конструктивно проще механического нагнетателя, но имеет собственные проблемы — высокую требовательность к качеству масла и, самое главное, медленный отклик на нажатие педали газа, что обусловливается инерцией турбины. С недостатком борются, устанавливая вместо одной большой две маленькие турбины (меньше масса — меньше инерция), по одной на свою сторону двигателя. Такая схема часто называется «битурбо».

Другая проблема, связанная с аэродинамикой турбины, так называемая «турбояма», — практически полное отсутствие наддува до 2500−2800 об./мин. Проблему решают разными способами, включая такую экзотику, как подкрутка турбины высокоскоростным электродвигателем.

Механический нагнетатель, который жестко связан с валом двигателя, имеет линейную зависимость наддува от оборотов: автомобиль практически мгновенно реагирует на нажатие педали акселератора, что особенно ценно при разгоне. Недостаток же данной схемы состоит в меньшем КПД по сравнению с турбонагнетателями: механический нагнетатель отбирает мощность с вала двигателя, а турбина приводится в движение практически дармовыми выхлопными газами.

Недокрутить — пропасть, перекрутить — пропасть

Независимо от схемы привода, собственно воздух нагнетает компрессор. Наибольшее распространение получили две схемы — роторнозубчатая схема Roots, запатентованная в 1866 году братьями Филандером и Фрэнсисом Рутсами, и центробежные нагнетатели.

Достоинство нагнетателей Roots в их простоте. Первоначально рассчитанные для двухтактных двигателей, подобные нагнетатели по сути являются импульсными, что не лучшим образом сказывается на характеристиках двигателей. При такой схеме частота вращения компрессора обычно составляет 0,5−2 частоты оборотов коленвала двигателя. На больших оборотах компрессор может выйти из строя, поэтому на современных нагнетателях применяются специальные центробежные муфты, ограничивающие обороты.

Рабочая частота вращения центробежных нагнетателей составляет 40−90 тыс. об./мин (на некоторых моделях — 90−130). Если перекрутить такой компрессор, поток нагнетаемого воздуха перестает быть ламинарным и возникающая турбулентность начинает тормозить поток — давление падает. Если же недокрутить, то центробежная сила становится недостаточной для создания давления и наддув практически сходит на нет. В итоге получается, что частоту вращения центробежного нагнетателя надо поддерживать в пределах +/- 50%, тогда как во время движения частота работы двигателя меняется в среднем в 7 раз. Все это приводит к установке разнообразных вариаторов и усложнению конструкции.

Другая проблема — в предельном максимальном давлении, которое могут выдержать автомобильные двигатели. Хорошие моторы позволяют поднимать давление во впускном коллекторе в 1,6−1,7 раза, а компрессоры запросто усиливают давление в 2,7 раза. Чтобы избежать повышенного давления, приходится ставить перепускные клапана для ограничения максимального давления.

Само собой разумеется, повышение давления на входе ведет к повышению давления в цилиндрах. Но современные автомобильные двигатели уже подошли к пределу. Степень сжатия в последних моторах Mercedes достигла 10−10,5 раз, а в Porsche — 11−11,5 раз. При большем сжатии даже высокооктановый бензин перестает гореть и начинает детонировать — взрываться. Выход — либо применять специальные гипероктановые топлива, имеющие степень сжатия 17−18, на основе метанола или нитрометана, либо ставить моторы, изначально имеющие низкую степень сжатия — 8−8,5. Это, кстати, объясняет, почему ставить нагнетатели на ультрасовременные двигатели бессмысленно.

Механика ручной сборки

В заводских условиях проще всего ставить именно турбонаддув — больше выигрыш в мощности, менее сложная конструкция, более простая регулировка. В механических нагнетателях добавляются проблемы с размыкателями на холостых оборотах, системами управления компрессора, вариатором и т. д. Хотя некоторых это не пугает — за возможность иметь ровную тягу во всех диапазонах некоторые компании идут на усложнение конструкции и ставят механические нагнетатели — например, Mercedes, Jaguar, Land Rover. Но это, скорее, исключение. Гораздо чаще на мощных машинах можно увидеть слово «Turbo».

Другое дело — тюнинг. Здесь побоку повышенный расход топлива, повышенная токсичность и холостой ход, главное — дополнительная мощность. Тюнинговый наддув двигателей — это царство механических нагнетателей и устаревших многолитровых моторов. И то и другое, само собой разумеется, американское.

С лучших современных двигателей, например с 2,2-литрового турбодвигателя Porsche, конструкторы умудряются снимать по 160 л.с. с литра. Классический 5,4-литровый двигатель GM выдает 70 л.с. с литра. Добавление дополнительных 50−100 л.с. на литр не приведет к летальным последствиям для такого мотора, в отличие от «европейца». Осталась сущая безделица — найти свободное место под капотом и купить за

$35 тыс. готовый набор для установки нагнетателя.

Приводные нагнетатели — журнал За рулем

«Мото» начинает цикл материалов о наддувных силовых агрегатах. И если с первого взгляда их количество ничтожно мало, то это только с первого. Со второго становится понятно, что мы уже одной ногой в плотном мирке моторов с принудительным кормлением.

000_MOTO_1110_072

К преимуществам центробежников можно отнести простоту конструкции, компактность и малый вес. А также отсутствие жесткой необходимости применения интеркулеров, ибо греют воздух они намного меньше, чем лопастные нагнетатели и турбокомпрессоры.

Идея увеличить мощность мотора, затолкав в него дополнительную порцию воздуха и топлива, стара как мир. И достичь этого можно, если создать на пуске давление больше атмосферного. Именно для этого и применяют нагнетатели. Их множество моделей, но в «Мото» №№ 8 и 9 (Horex и я со своей бешеной «голдой») мы говорили о центробежных. Если кратко, это высокоскоростные вентиляторы, а если образно — «пацанские пылесосы».

Сама идея принудительного нагнетания воздуха в цилиндры была предложена вскоре после изобретения самого ДВС. Уже в 1885 году Готтлиб Даймлер получил немецкий патент на нагнетатель. Идея заключалась в том, что некий внешний вентилятор, насос или компрессор нагнетает в двигатель увеличенный заряд воздуха. В 1902 году во Франции Луи Рено запатентовал проект центробежного нагнетателя. Но после выпуска нескольких автомобилей, все работы в этом направлении свернули — несовершенство технологий и материалов вываливало на чаши весов больше «против», чем «за». Аббревиатура ПЦН (приводной центробежный нагнетатель) укоренилась в обиходе мотористов в 30-е годы ХХ века — правда, только в авиации. Внедрение ПЦН позволило убить сразу двух зайцев: повысить удельную мощность и снизить падение мощности на больших высотах. (С ростом высоты плотность воздуха падает, соответственно, в движок его попадает меньше, и для сохранения мощности приходится загонять окислитель силком.) Все нагнетатели, устанавливаемые на двигатели внутреннего сгорания, по принципу работы можно разделить на две основные группы: центробежные и объемные. А по типу привода — на приводные (с приводом от коленвала) и газотурбинные (использующие энергию отработавших газов).

Что же такое ПЦН? Давайте окунемся в детство и вспомним юлу. Что будет, если на раскрученную юлу сверху плеснуть воды? Правильно, вода разбрызгается по сторонам под действием сил инерции (центробежной силы), а юла останется почти сухой. Так и в центробежном нагнетателе роль юлы выполняет крыльчатка, а роль воды — молекулы воздуха. Думаю, в детстве каждый заглядывал внутрь пылесоса и видел за решеткой отсека пылесборника странный диск с лопастями и гаечкой посередине. Это и есть простейший центробежный нагнетатель, только работает он на отсос, а не создание избыточного давления. А что будет, если подсоединить шланг к пылесосу, но с той стороны, откуда он выдувает воздух? А если его еще и внедрить во впуск двигателя…

Крыльчатка настоящего ЦН имеет довольно сложную конусообразную форму, а лопатки — сложный профиль и изгиб. От их геометрии зависит производительность и эффективность всего нагнетателя. (Скажем, чем больше диаметр крыльчатки, тем большее давление она может дать на тех же оборотах, но в то же время кушает больше мощности; или при увеличении количества лопастей растет давление, но падает производительность.) Воздух, пройдя по воздушному каналу в нагнетатель, попадает на радиальные лопасти крыльчатки. Лопасти отбрасывают его к периферии кожуха через тонкую щель. Там воздух тормозится в улиткообразном диффузоре, его скорость падает, а давление растет.

Фактически ПЦН — половинка уже привычного в мире авто турбокомпрессора, только вместо «горячей» (турбинной) части — механический привод от коленвала. В силу самого принципа работы у центробежного нагнетателя есть один существенный недостаток. Для эффективной работы крыльчатка должна вращаться не просто быстро, а очень быстро. Производимое центробежным компрессором давление пропорционально квадрату скорости крыльчатки. Соответственно, отсюда и основной недостаток центробежников: узкий рабочий диапазон. Но этот теоретический минус на практике оборачивается плюсом. Ведь если нагнетатель будет все время насильно пичкать мотор воздухом, то это приведет к росту тяги во всем диапазоне оборотов, и совладать с таким «фруктом» на низах будет тяжело. Другое дело, если избыток давления во впуске начинает зарождаться на средних оборотах и достигает пика на высоких, когда наполнение цилиндров ухудшается за счет потерь на трение о впускной тракт воздушно-топливной смеси (этим обуславливается заваленный вниз хвостик кривой крутящего момента в области высоких оборотов на многих дино-графиках). Центробежник здорово «наддувает» именно верхи, помогая смеси поступать в цилиндры в должном объеме. Именно поэтому отпадает необходимость отключать нагнетатель на малых оборотах, как это приходится делать с объемными компрессорами.

001_MOTO_1110_072

002_MOTO_1110_072

Чтобы избавить воздушный поток от лишних завихрений на лопастях крыльчатки, на вал часто устанавливают «кок».

003_MOTO_1110_072

Количество лопастей и их профиль подбираются в полной гармонии с частотой вращения на рабочих режимах.

004_MOTO_1110_072

Величина зазора между лопастями крыльчатки и корпуса — основной параметр, влияющий на эффективность компессора.

Все здорово, но неоспоримые недостатки есть и у центробежников. Главный — нужно раскрутить крыльчатку до бешеных оборотов, поэтому приходится применять повышающий редуктор, у которого на выходном валу 50–150 тыс. об/мин (у некоторых ПЦН этот показатель доходит до 250 тысяч!). Редкие подшипники и сальники могут выдержать такое, а потому вопрос ресурса и КПД зачастую оказывается актуальнее прибавки мощности. Да и общая эффективность двигателя снижается за счет того, что нагнетатель отжирает мощность прямо с коленвала. Но из каждой ямы проблем можно выбраться по тонкой веревке технологических решений. Например, BRP на своих спортивных гидроциклах приводит нагнетатель прямо от шестерни маховика коленвала, а от губительных для шестеренок рывков спасается применением фрикционного демпфера на валу нагнетателя. Yamaha приводит «улитку» через промежуточный вал. Если обратить взор на тюнинговые узлы, то видим, что например, в Rotrex (который обожают европейские мототюнингеры, и ваш покорный слуга в их числе) применяют фрикционный роликовый редуктор, в котором вал крыльчатки зажат между сателлитами планетарной передачи и не нуждается в подшипниках. Американцы из ProCharger, выведя на рынок кит для Harley-Davidson, делают упор на точность изготовления редуктора, их коллеги из Powerdyne любят «наддувать» снегоходы и используют в качестве мультипликатора дополнительную ременную передачу.

И снова вспоминаем детство, а также, кто помнит, физику. Когда мы накачивали свои велосипеды, мопеды и мотоциклы насосами типа «качок», помните, как нагревался шланг, идущий к колесу? Правильно, больше давление — выше температура, выше температура — меньше плотность воздуха, а значит, количество молекул кислорода на единицу объема. Чтобы скомпенсировать это уменьшение плотности, сжатый воздух необходимо охладить. Как? Так же, как и антифриз или масло — в радиаторе, а точнее, в интеркулере (по-научному, охладителе наддувочного воздуха). Интеркулеры в основном бывают типа воздух-воздух (на вид простой радиатор с более толстыми каналами) и воздух-жидкость, когда между компрессором и впускным коллектором стоит компактный «радиатор наоборот», который отбирает тепло от сжатого воздуха в жидкость, а потом сбрасывает его в атмосферу через дополнительный радиатор.

Но все-таки почему не турбо? Ведь в мире автомобилей все больше и больше производителей оснащают свои машины турбонаддувом. Увы, «турба» не только поднимает мощность, но и создает сопротивление на выпуске, здорово греет воздух на впуске не только за счет его сжатия, но и за счет близости раскаленного выпускного коллектора; кроме того, у двигателя появляется «турболаг» или «турбояма» (когда крыльчатка, не имея механической связи с коленвалом, не успевает раскручиваться вслед за открытием дросселя, что обуславливает кратковременный провал в тяге — полную антитезу выражения «идти за ручкой»). Из-за всего перечисленного появившиеся было в начале 80-х турбомотоциклы (скажем, Yamaha XJ650 Turbo) дружно потерпели фиаско на рынке, и сейчас ни конструкторы серийных аппаратов, ни тюнингеры не спешат «втыкать улитку» в мотоциклетные моторы. Исключение — драгрейсинговые снаряды и прочие болиды для рекордных заездов по прямой; там «турболаг» обычно компенсируется «антилагом» (системой, позволяющей резко повысить температуру газов перед турбиной — диким варварством, оправданным только полнейшим наплевательством на ресурс). Впрочем, не будем говорить «никогда» — вон, французы из Yam74, наэкспериментировавшись с ПЦН на Tmax, в конце концов все же перешли на «турбу», и небезуспешно. А потому подождем развития событий.

005_MOTO_1110_072

Rotrex применяет планетарный редуктор, только от привычного он отличается тем, что все вращающиеся элементы — гладкие.

006_MOTO_1110_072

Наиболее распостраненная «начинка» приводного центробежника — повышающий редуктор. Однако встречаются и прочие типы.

007_MOTO_1110_072

008_MOTO_1110_072

Rotrex в разборе (сверху) и его масляная система (снизу). Планетарный редуктор с гладкими роликами работает главным образом благодаря специальному маслу, циркулирующему по системе. Поэтому, в отличие от шестеренчатых собратьев, которые смазываются от общей системы смазки мотора, у Rotrex’a свой масляный контур с радиатором и фильтром.

009_MOTO_1110_072

Cамодельный нагнетатель, построенный на базе отечественного турбокомпрессора, у которого «горячую» часть заменил редуктор. Выемка на крыльчатке — следствие балансировки: металл срезали не с лопасти, а оттуда, где выемка не создаст завихрений воздушного потока. Наши «кулибины» применили редуктор «наизнанку» — и компактно и масло само расходится по зубцам за счет центробежной силы. Планшайба соединяет «улитку» и редуктор. В ней же установлен подшипник и сальник вала крыльчатки.

Приводные нагнетатели

«Мото» начинает цикл материалов о наддувных силовых агрегатах. И если с первого взгляда их количество ничтожно мало, то это только с первого. Со второго становится понятно, что мы уже одной ногой в плотном мирке моторов с принудительным кормлением.

Приводные нагнетатели

Нагнетатель воздуха

Одной из основных задач, стоявших перед разработчиками с момента рождения ДВС, являлось повышение его мощности. Решение проблемы в лоб – увеличение количества цилиндров – приводит к росту массы и габаритов двигателя, а также вызывает другие сложности. Тем не менее, ещё на самых первых моторах был определен достаточно простой вариант увеличения мощности до пятидесяти процентов, при сохранении всех прочих характеристик силового агрегата. Добиться этого позволяет нагнетатель, обеспечивающий подачу дополнительного количества воздуха в двигатель авто.

Содержание

Нагнетатель воздуха – зачем он нужен?
Нагнетатель воздуха на авто – не все так просто
Воздушный нагнетатель на авто – каким он бывает
Механический нагнетатель на карбюраторный авто – варианты построения
Турбо нагнетатель воздуха
Электрический нагнетатель для двигателя автомобиля
Нагнетатель на ВАЗ

Нагнетатель воздуха – зачем он нужен?

Для понимания места и роли нагнетателя воздуха необходимо вспомнить основы работы ДВС. В цилиндры двигателя авто поступает топливно-воздушная смесь (ТВС), сгорание которой и обеспечивает работу мотора. Соотношение между бензином и воздухом поддерживается на определенном уровне и зависит от режимов работы и нагрузки двигателя. Количество ТВС в цилиндре при обычных условиях ограничено его объемом, попадает она туда благодаря создаваемому разрежению на такте впуска, тогда мотор авто всасывает необходимое количество смеси.

Вот здесь и скрыта тонкость, позволяющая повысить мощность двигателя. Если в него подавать ТВС под давлением, то в тот же самый объем ее поместится гораздо больше, и значит, в процессе сгорания смеси выделится больше энергии и увеличится мощность, которую способен развивать силовой агрегат. Для увеличения объема воздуха, идущего в цилиндры двигателя авто, используется нагнетатель (компрессор). Так называется механизм для сжатия и подачи газа под давлением.

Дополнительным преимуществом может стать экономия топлива, т. к. необходимой мощности можно добиться от мотора меньшего объема.

Нагнетатель воздуха на авто – не все так просто

Однако использовать нагнетатель воздуха прямо в лоб оказалось достаточно затруднительно. Дело в том, что хотя мощность двигателя при этом увеличилась, но это создало ряд новых проблем, которые требовали своего решения для успешного внедрения наддува на авто. Одной из них явилось выделение значительно большего количества тепла при сгорании ТВС, из-за чего прогорали клапана, поршни, выходила из строя система охлаждения.

Другой особенностью стала повышенная вероятность возникновения детонации бензинового двигателя. Когда нагнетатель осуществляет дополнительную подачу воздуха в мотор, то возникающие в них при сжатии повышенные температура и давление могут вызвать детонацию, вследствие чего возможно разрушение двигателя, или как минимум, его преждевременный значительный износ. Избежать этого поможет использование высокооктановых видов топлива или декомпрессия, так по-другому называется уменьшение степени сжатия.

Новые виды горючего дороги, что увеличивает стоимость эксплуатации авто, а декомпрессия приводит к снижению выдаваемой мощности, т.е. теряется эффект от использования наддува воздуха.

Воздушный нагнетатель на авто – каким он бывает

Подачу воздуха в мотор можно осуществить разными вариантами, при которых используется внешний нагнетатель или складывающиеся условия в процессе движения. Исходя из этого, можно определить такие способы наддува:

механический, когда на авто устанавливается механический нагнетатель, приводимый в действие от коленвала мотора;
турбонаддув, когда предусмотрено использование турбо нагнетателя, приводимого в действие выхлопными газами;
электрический, в этом случае в авто применяется электрический нагнетатель воздуха;
«Comprex», при этом способе отсутствует приводной нагнетатель, а в цилиндры подача воздуха осуществляется с помощью выхлопных газов;
комбинированный, при котором используются несколько различных схем, как правило, совмещают механический нагнетатель и турбонаддув.

Существуют и другие способы, обеспечивающие подачу воздуха в двигатель авто, но выше отмечены наиболее часто применяемые на машинах. На отечественных, кстати, в том числе семейства ВАЗ, подобные устройства серийно не устанавливались.

Механический нагнетатель на карбюраторный авто – варианты построения

Механический нагнетатель был создан одним из первых, почти после появления ДВС. Он связан непосредственно с коленвалом двигателя авто и начинает работать сразу же после его запуска, обеспечивая подачу воздуха пропорционально оборотам мотора. Это является несомненным достоинством, но такой нагнетатель для своей работы отбирает часть мощности двигателя.

Существует несколько самых распространенных вариантов построения подобных устройств, наиболее известные из них показаны на фото. Их конструктивные особенности рассмотрены ниже:

Нагнетатель ROOTS. Первоначально это были две обычные шестеренки, вращающиеся в разные стороны, помещенные в замкнутый корпус. С течением времени они видоизменились до того, что представлено на фото. Работает такой нагнетатель достаточно просто – вращающиеся лопатки ротора создают воздушный поток от входа к выходу. Основной недостаток подобных устройств – подача воздуха осуществляется неравномерно, что приводит к пульсации давления. Кроме того, после прохождения устройства возникающая турбулентность воздуха вызывает его нагрев. К достоинствам надо отнести простоту, компактность, и надежность, низкий уровень шума.
Нагнетатель LYSHOLM. Относится к аппаратам винтового типа. Работает подобное устройство аналогичным образом – воздушный поток создается вращающимися роторами. Благодаря малому зазору между ними, обеспечивается требуемое качество наддува. Главным отличием подобного устройства будет сжатие воздуха внутри корпуса. Однако сложности проектирования и изготовления таких изделий вызывают их высокую стоимость, что ограничивает их применение в массовом производстве авто.
Центробежный нагнетатель. Является наиболее распространенным типом и применяется как самостоятельно, в виде компрессора, так и в составе турбо устройств. Вращающиеся лопатки захватывают воздух и отбрасывают его на периферию корпуса. Двигаясь вдоль корпуса, имеющего улиткообразную форму, воздушный поток на выходе приобретает необходимое давление.

Для того чтобы центробежный нагнетатель работал эффективно, его крыльчатка должна вращаться с высокой скоростью. Обеспечение такого режима работы связано с трудностями смазки подшипников и создания подобных условий. Однако простота и относительно низкая стоимость самих устройств, сделала их наиболее популярными среди других типов нагнетателей. Особенно часто они используются для тюнинга авто, в том числе и семейства ВАЗ.

Турбо нагнетатель воздуха

Такой подход к обеспечению мотора дополнительным количеством воздуха является наиболее популярным. Применяется он и для дизелей, и для бензиновых моторов. Принцип, на котором работает подобный нагнетатель, понятен из приведенного рисунка:

По сути дела, это комбинация двух устройств – турбины, использующей энергию выхлопных газов, и компрессора. Здесь надо сразу отметить, что режим турбо, применяемый для повышения мощности дизелей, применяется гораздо чаще, чем нагнетание воздуха в бензиновых двигателях. В них повышение давления ограничено появлением детонации, и введение режима турбо требует принятия специальных защитных мер.

Использование энергии отработанных газов связано с целым комплексом проблем, в первую очередь с применяемыми материалами. Лопатки турбины должны выдерживать температуру до тысячи градусов, и при этом скорость их вращения зачастую превышает десять тысяч оборотов в минуту. Однако режим турбо, при котором в дизель поступает дополнительный воздух, облегчает его работу.

Исходя из изложенных особенностей, наилучшим образом наддув турбо будет выполняться при высоких оборотах двигателя, когда турбина сильно раскручена. Другой особенностью такого режима является так называемое запаздывание. В момент резкого нажатия педали, пока сработает наддув в режиме турбо, проходит некоторое время, что и вызывает провал в характеристике.

Чтобы его обойти, применяются специальные технические решения. Одним из возможных вариантов будет применение двух нагнетателей турбо, один из которых работает на малых оборотах, а другой на высоких. Каждый из автопроизводителей по-своему решает эту задачу – кто-то использует мощный нагнетатель, обеспечивающий излишний приток воздуха на всех режимах, и при необходимости сбрасывает его излишки, кто-то применяет несколько маленьких нагнетателей вместо одного большого, кто-то реализует различные комбинации двух первых вариантов.

Если говорить о режиме турбо для бензиновых двигателей, то стоит отметить, что он максимально эффективен на впрысковых двигателях. Карбюраторный мотор может работать в режиме турбо, но ему необходима определенная доработка – установка жиклеров большего сечения, изменение уровня поплавковой камеры и ряд других мер. Тогда как для инжекторного двигателя все сведется к использованию новой прошивки.

Тем не менее, режим турбо зачастую реализуют и на старых машинах, в том числе и семейства ВАЗ, правда, в этом случае чаще всего применяют электрический наддув.

Электрический нагнетатель для двигателя автомобиля

Подобные системы, реализующие режим турбо, относятся к комбинированным. В них чаще всего используется электрический мотор, работающий совместно с центробежным нагнетателем. Достоинством такого подхода, когда привод выполнен как электро, является его универсальность. Он не связан напрямую с работой двигателя, как механический наддув, и электрический мотор можно использовать при любых условиях.

Благодаря такому приводу как электро, можно избежать провала в характеристике нагнетателя. На средних и малых оборотах мотора работает электрический нагнетатель, на высоких включается турбина и реализуется обычный режим турбо. Подобные возможности построения наддува с использованием такого привода как электро, привлекают внимание все более широкого круга автопроизводителей.

Стоит отметить, что нагнетатель электро является привлекательным для выполнения тюнинга авто, в том числе и семейства ВАЗ. На этом рынке есть (отличный от уже описанных) осевой электрический нагнетатель. По оси воздуховода ставится вентилятор (электро). Когда он работает, то усиленный поток воздуха направляется во впускной коллектор. Фактически, таким образом вентилятор (электро) обеспечивает наддув.

К достоинствам, которыми обладает подобный электрический нагнетатель, следует отнести простоту его реализации. Для создания такой системы наддува не требуется никаких технически сложных систем и устройств, обычный бытовой вентилятор (электро) зачастую справится с обеспечением подачи нужного дополнительного количества воздуха в цилиндры мотора.

Использование такой техники позволяет без особых затруднений провести тюнинг старых машин, например таких, как ВАЗ ранних годов выпуска.

Нагнетатель на ВАЗ

В данном случае проблему надо рассматривать несколько шире – речь зачастую идет не конкретно о каком-то автомобиле семейства ВАЗ, а вообще об улучшении атмосферного двигателя. Это достаточно сложная проблема, и она не имеет однозначного решения. Конечно, решаясь улучшить характеристики старого автомобиля, например какой-то модели ВАЗ или Москвича, при использовании штатного двигателя его мощность можно увеличить только с помощью наддува.

Однако это далеко не так просто сделать, как кажется с первого взгляда. Повышение мощности мотора ВАЗ, как и любого другого, должно сопровождаться дополнительными изменениями, обеспечивающими правильное использование подобного усовершенствования. В противном случае измененный двигатель очень быстро выйдет из строя.

В то же время благодаря тюнингу двигателя, старый ВАЗ или любой другой подобный автомобиль, может получить новую жизнь, тем более что сделать подобные улучшения достаточно просто и не слишком дорого. Гораздо проще грамотно и правильно поставить на ВАЗ нагнетатель воздуха, что обеспечит прирост порядка тридцати процентов мощности двигателя, чем заниматься полной переделкой мотора в поисках тех же самых тридцати процентов мощности.

Но это уже совсем другая тема, в том числе и в отношении старых автомобилей ВАЗ, и хотя она не менее интересна, ее рассмотрение надо проводить самостоятельно.

Использование дополнительного объема воздуха для обеспечения прироста мощности двигателей, в том числе и семейства ВАЗ, довольно известный и давно освоенный автостроителями прием. Он позволяет решить многие вопросы, связанные с получением большей мощности от сравнительно небольших моторов, правда, при соблюдении ряда правил. Но, тем не менее, этот подход достаточно широко применяется разработчиками различных марок авто.

Нагнетатели для двигателей внутреннего сгорания

Нагнетатели предназначены для увеличения массового расхода воздуха при данных рабочем объеме и частоте вращения коленчатого вала, и тем самым, повышения плотности мощности. Они подразделяются на два типа: нагнетатели с механическим приводом и нагнетатели, использующие волну сжатия газов. Вот о том, какими бывают нагнетатели для двигателей внутреннего сгорания, мы и поговорим в этой статье.

Содержание

Нагнетатели с механическим приводом
- Центробежный нагнетатель с механическим приводом
- Вытеснительный нагнетатель
  - Нагнетатель Рутса
  - Винтовой нагнетатель
  - Спиральный нагнетатель
  - Нагнетатель Ванкеля
Нагнетатели, приводимые волновым давлением газа
- Нагнетатель Comprex
- Нагнетатель Нуртех

Мощность, необходимая для его привода нагнетателя с механическим приводом, отбирается непосредственно от коленчатого вала через ременную или зубчатую передачу, т. е. нагнетатель и двигатель соединены механически.

В случае нагнетателя, использующего волну сжатия газов, мощность сжатия создается отработавшими газами, но для синхронизации нагнетателя требуется дополнительный привод. Это означает, что нагнетатель соединен с приводом одновременно как механически, так и термодинамически.

Нагнетатели с механическим приводом

Нагнетатели с механическим приводом разделяются на две категории: работающие в соответствии с принципом вытеснения и сжимающие воздух в соответствии с принципами потока и момента. Нагнетатели ДВС обычно приводятся посредством ременной передачи (зубчатым или клиновым ремнем). Они приводятся во вращение непосредственно (в случае непрерывной работы) или через муфту. До настоящего времени передаточное отношение остается постоянным во всем диапазоне частоты вращения коленчатого вала. Определенные технические преимущества мог бы дать привод с регулируемой частотой вращения, однако, предыдущие попытки применения такого привода в серийно выпускаемых автомобилях по различным причинам оказались безуспешными.

Центробежный нагнетатель с механическим приводом

Центробежный нагнетатель с механическим приводом в основном состоит из рабочего колеса, закрепленного на вале с ременным шкивом. В целях согласования работы нагнетателя и двигателя в последних разработках были применены вариаторы скорости и отключаемая муфта (система «Turmat», рис. «Схема центробежного нагнетателя с механическим приводом» ). Ведущий шкив вариатора приводится во вращение непосредственно от коленчатого вала двигателя. Усилия пружин шкивов вариатора и натяжения приводного ремня согласованы таким образом, что при низкой частоте вращения коленчатого вала ведомый шкив на компрессоре вращается быстрее, чем ведущий шкив. По мере увеличения частоты вращения коленчатого вала передаточное отношение непрерывно уменьшается.

Компрессор нагнетателя с механическим приводом работает в соответствии с принципом потока. Устройства такого типа очень эффективны и имеют наилучшее соотношение между размерами и производительностью по сравнению с другими нагнетателями с механическим приводом. Достижимая степень повышения давления зависит от окружной скорости рабочего колеса компрессора. Пропускная способность систем воздухозаборника легковых автомобилей ограничивает размеры рабочего колеса компрессора, что вызывает необходимость в увеличении его скорости вращения для получения степени повышения давления, необходимой для эффективного наддува.

Поскольку скорость вращения ведомого шкива (при передаточном отношении относительно ведущего шкива 2:1) недостаточна для работы центробежного нагнетателя, для достижения требуемой окружной скорости рабочего колеса используется дополнительный повышающий редуктор с передаточным отношением 15:1 или более. Кроме того, этот редуктор должен быть снабжен высокоэффективным регулятором скорости вращения для обеспечения относительно неизменной степени повышения давления в широком диапазоне частоты вращения коленчатого вала и создания высокого давления наддува уже при низких частотах вращения.

Область применения центробежных нагнетателей с механическим приводом ограничивается технически высокими требуемыми скоростями вращения и доступной мощностью привода и экономически — сравнительно высокими затратами. Они устанавливаются в небольших количествах на автомобилях, ориентированных исключительно на высокие рабочие характеристики.

Вытеснительный нагнетатель

Было предложено относительно большое количество конструкций устройств, работающих в соответствии с принципом вытеснения, но только несколько из них нашли применение в серийном производстве автомобилей. Вытеснительные нагнетатели могут работать с внутренним сжатием или без него. К нагнетателям с внутренним сжатием относятся поршневые, винтовые и роторно-поршневые компрессоры. Примером нагнетателя без внутреннего сжатия воздуха является нагнетатель Рутса (Roots). Все эти нагнетатели вытеснительного типа имеют примерно одинаковые характеристики, показанные здесь на примере нагнетателя Рутса (см. рис. «График рабочих характеристик нагнетателя Рутса» ).

Кривые частоты вращения вала при n_сом = const на диаграмме р₂/р₁-V очень крутые, т. е. объемный расход V очень незначительно снижается по мере увеличения степени повышения давления р₂/р_1. Снижение объемного расхода в основном определяется качеством уплотнения зазора (потерями на противоток) и является функцией отношения р₂/р₁ и времени, но не зависит от скорости вращения вала компрессора.

Отношение давлений р₂/р₁ не зависит от частоты вращения. То есть высокие значения этого отношения могут быть получены и при низких объемных расходах.

Объемный расход V не зависит от степени повышения давления и, грубо говоря, прямо пропорционален скорости вращения.

Производительность нагнетателя остается неизменной во всем его рабочем диапазоне. Компрессор вытеснительного типа работает во всех точках диаграммы р₂/р₁-V, как определено размерами нагнетателя.

Для создания данного объемного расхода размеры объемных нагнетателей с механическим приводом в общем случае должны быть значительно больше размеров центробежных нагнетателей.

Нагнетатель Рутса

Нагнетатель Рутса представляет собой роторно-поршневую машину с поршнями, вращающимися в противоположных направлениях, установленными в роликовых подшипниках и синхронизированными при помощи зубчатых колес. Вращающиеся поршни имеют одинаковую скорость вращения и не контактируют друг с другом в корпусе (см. рис. «Поперечный разрез нагнетателя Рутса» ). Эффективность машины в основном определяется величиной зазоров между этими компонентами.

Нагнетатели Рутса работают без внутреннего сжатия. Для снижения уровня шума на сторонах всасывания и нагнетания обычно устанавливаются глушители. Они ограничивают достижимые степени повышения давления до уровня не более 2. Повысить эффективность позволило нанесение покрытий на функциональные компоненты. В настоящее время ведутся исследования целесообразности установки редукторов с регулируемой скоростью вращения на стороне привода.

Винтовой нагнетатель

Конструкция винтового нагнетателя (рис. «Нагнетатель винтового типа» ) сходна с конструкцией нагнетателя Рутса, т.е. он является роторно-поршневой машиной с двумя вращающимися в противоположных направлениях валами. Однако, он отличается от нагнетателя Рутса тем, что работает без внутреннего сжатия. Он может давать более высокие степени повышения давления, чем нагнетатель Рутса. На стороне всасывания (впуска) вовремя вращения поршней открывается профильное пространство, которое заполняется всасываемым воздухом. По мере того как роторы продолжают вращаться, пространство непрерывно сокращается в объеме до тех пор, пока оно не достигает краев выпускного объема. На этой стадии внутреннее сжатие завершается, и сжатый объем вытесняется на сторону нагнетания (выпуска). Для сведения к минимуму утечек необходимо строго соблюдать допуски зазоров между роторами и стенками. Рассматриваются меры по повышению эффективности нагнетателя этого типа, аналогичные описанным выше для нагнетателя Рутса.

Спиральный нагнетатель

Спиральный нагнетатель (рис. «Поперечный разрез нагнетателя спирального типа» ) представляет собой компрессор, в котором ротор со спиральными лопастями описывает эксцентричную траекторию в корпусе, также снабженный спиральными лопастями. В спиральном нагнетателе используются циркуляционные вытеснительные элементы. При этом последовательно осуществляются следующие операции: рабочие камеры открываются и в них поступает воздух; отсекается подача воздуха; рабочие камеры открываются снова для выпуска сжатого воздуха через центральное окно.

Примером нагнетателя этого типа является G-нагнетатель. Ротор нагнетателя эксцентрично приводится во вращение кулачком, установленным на главном центральном вале. Вспомогательный вал, приводимый во вращение через ременную передачу, обеспечивает равномерное эксцентричное вращение ротора. Смазка приводного вала осуществляется из контура системы смазки двигателя. Эффективность нагнетателя зависит от соблюдения очень строгих допусков размеров и качества уплотнений. Радиальное уплотнение обеспечивается за счет минимально возможных зазоров, а осевое уплотнение – за счет уплотнительных полос, устанавливаемых на торцевых поверхностях. Эти уплотнительные полосы являются изнашиваемыми компонентами и при необходимости подлежат замене во время выполнения регулярного технического обслуживания автомобиля. Внутреннее сжатие может быть достигнуто за счет надлежащей конфигурации спиралей.

Последние разработки направлены на упрощение конструкции (исключение вспомогательного вала) и применение отключаемой муфты.

Нагнетатель Ванкеля

Нагнетатель Ванкеля (рис. «Поперечный разрез нагнетателя Ванкеля» ) представляет собой роторно-поршневую машину, работающую на внутренней оси. Внутренний ротор приводится во вращение по эксцентриковой траектории в цилиндре, где размещаются наружные роторы. Передаточное отношение между роторами составляет 2:3 или 3:4. Роторы вращаются в противоположных направлениях, не контактируя друг с другом или с корпусом. Вращение ротора-поршня по эксцентриковой траектории позволяет нагнетателю впускать максимально возможный объем воздуха для сжатия (камера I) и выпускать его (камера III). Степень сжатия определяется положением кромки А выпускного окна.

Для синхронизации движения внутреннего ротора-поршня и наружных роторов используется шестеренчатая передача с внутренним зацеплением. Для смазки шестерен и роликовых подшипников применяется консистентная смазка. Внутренний и наружный роторы имеют уплотнения зазоров и определенной формы покрытие. Поршневые кольца служат в качестве уплотнения между рабочей камерой и корпусом шестеренчатой передачи.

Нагнетатели, приводимые волновым давлением газа

Нагнетатель, приводимый волновым давлением газа (рис. «Нагнетатель, использующий волновое давление газов» ) представляет собой газодинамическую машину, основным компонентом которой является ротор с открытыми каналами, расположенными коаксиально по его окружности («секционное колесо» или «ротор»). Через отверстия для впуска и выпуска свежего воздуха и отработавших газов и торцевые поверхности ротора осуществляется повышение давления в каналах. Свежий воздух сжимается в каналах ротора в ходе газодинамических процессов. В ходе этого процесса свежий газ и отработавшие газы кратковременно вступают в контакт друг с другом. Существенно важным для функционирования является тот физический факт, что процесс газодинамического сжатия происходит в течение значительно более короткого периода времени, чем время смешивания двух газовых потоков.

Принцип действия нагнетателя, приводимого в действие волновым давлением газа, основан на том, что волна давления на открытом конце отражается, как волна разрежения, а на закрытом конце — как волна давления; это также относится к отражению волны разрежения. Для контроля и поддержания этого

процесса отверстия каналов должны проходить через «открытые концы» и «закрытые концы», т.е. секционный ротор должен вращаться. Мощность привода используется просто для компенсации потерь в подшипниках ротора и потерь на вентиляцию и для ускорения ротора в случае внезапного увеличения нагрузки. Путем соответствующего конфигурирования тракта прохождения газа в корпусе можно обеспечить достаточно равномерное распределение температуры в роторе с целью обеспечения достаточно малых зазоров. Акустические характеристики могут быть улучшены путем соответствующего конфигурирования секций.

Диаграммы газовых потоков и состояний (рис. «Схема потоков газов и диаграмма состояний нагнетателя, использующего волновое давление газов» ) иллюстрируют процессы в базовом нагнетателе, приводимом в действие волновым давлением газа при полностью открытом дросселе и умеренной частоте вращения коленчатого вала. Энергообмен в каналах происходит со скоростью звука, и благодаря используемым принципам действия нагнетатель очень быстро реагирует на изменение потребности двигателя, причем фактическое время реакции определяется процессами наддува в воздуховодах и выпускных трубах. Скорость звука, а также физические характеристики являются функцией температуры, что означает, что они в основном зависят от величины крутящего момента двигателя, а не от частоты вращения коленчатого вала.

Пример HTML-страницы

Нагнетатель Comprex

Если передаточное отношение между двигателем и секционным ротором постоянно, что и имеет место для приводимого при помощи ременной передачи нагнетателя, волновой процесс оптимален только в определенной рабочей точке. Для устранения этого недостатка в передней части кожухов размещают специальные «карманы», позволяющие получить высокую производительность нагнетателя и оптимальную кривую наддува в относительно широком диапазоне рабочих режимов.

Ротор нагнетателя Comprex имеет постоянную смазку, а подшипник ротора расположен со стороны подвода и отвода воздуха. Воздушный кожух изготовлен из алюминия, а для газа — кожух из материала NiResist. Ротор с осевыми ячейками изготовлен методом литья по выплавляемой модели. Давление наддува регулируется в соответствии с потребностью двигателя при помощи перепускного клапана.

Нагнетатель Нуртех

дальнейшим развитием нагнетателя Comprex является нагнетатель Нургех, который пока что не поступил в серийное производство, но рассматривается возможность его применения на автомобилях с бензиновыми двигателями малого рабочего объема. Ротор нагнетателя Нургех приводится во вращение независимым электродвигателем, благодаря чему нагнетатель может быть лучше адаптирован к рабочему состоянию двигателя.

В дополнение к другим модификациям, улучшающим пуск холодного двигателя, асимметричное расположение секций позволило улучшить акустические характеристики. Газовые карманы переменного объема позволяют повысить эффективность в нижнем диапазоне частоты вращения коленчатого вала с соответствующим увеличением давления наддува. Применение нагнетателя Нургех требует наличия современной электронной системы управления двигателем.

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ:

Пример HTML-страницы

Supercharger — нагнетатель воздуха для автомобиля

Supercharger – это по сути воздушный компрессор, который подаёт больше воздуха в двигатель, чтобы тот смог выдавать больше мощности. Но разве турбокомпрессоры не делаю тоже самое? Делают! Технически, турбокомпрессор — это просто другой тип суперчарджера. Так если турбокомпрессор и суперчарджер делают одно и то же, то тогда в чём разница?

Турбокомпрессор приводится в движение выхлопными газами двигателя, в то время как supercharger, он же нагнетатель воздуха, приводится в движение механически через ремень, раскручиваемый двигателем. Оба типа считаются динамическими компрессорами, в которых воздух разгоняется на большой скорости, а потом замедляется для увеличения давления. Воздух всасывается крыльчаткой и центробежной силой выбрасывается об корпус компрессора, где скорость преобразовывается в высокое давление. Больше воздуха, больше топлива, больше взрыв!

Типы механических нагнетателей

Есть три типа суперчарджеров:

Центробежный
Двух винтовой, типа Lysholm
Кулачковый, типа Roots

Центробежный нагнетатель воздуха

Центробежные нагнетатели воздуха маленькие и относительно просты в установке, но прирост мощности пикообразный. Когда он раскручивается, центробежная сила значительно возрастает и supercharger может перекачивать воздух удивительно быстро. Так как этот тип механического нагнетателя работает также, как и турбокомпрессор, то у него есть те же проблемы. Требуется немного времени чтобы раскрутиться, и они не так хорошо работают на низких оборотах.

2-х винтовой нагнетатель типа Lysholm

2-х винтовой нагнетатель воздуха, иногда его называют Lysholm, перекачивает одинаковое количество воздуха за оборот, вне зависимости от того, как быстро все вращается. Это значит вы получаете моментальный и постоянный прирост мощности на любых оборотах, даже прямо со старта.

Внутри 2-х винтового суперчарджера находятся два больших винта. Они представляют собой слегка конические роторы. Один из них папа, второй мама и они взаимосмыкаются по ходу своего вращения. В процессе его работы всасывается воздух через впускное отверстие сзади суперчарджера. Воздух сжимается, проходя по ротору с впадинами, которые в свою очередь постепенно сужаются ближе к переду и оттуда попадает во впуск. Когда воздух попадает во впуск, он уже более плотный. Больше воздуха в том же объеме, может сжечь больше топлива.

Кулачковый нагнетатель типа Roots

Третий тип приводного нагнетателя является на сегодняшний день наиболее популярным – это supercharger типа Roots и он может достигать больших размеров. Дизайн суперчарджера типа Roots был уникальным и оригинальным. Впервые был запатентован братьями Филандером и Фрэнсисом Рутс в 1860 году. Они изобрели его, чтобы помочь вентилировать доменные печи и шахтные колодцы. Позже Готтлиб Даймлер запатентовал его для использования на двигателях внутреннего сгорания.

Первыми автомобилями с приводными нагнетателя типа Roots были модели Mercedes-Benz Kompressor, вышедшие в продажу в 1923 году.

Внутри нагнетателя воздуха типа Roots находятся два вращающихся ротора с сомкнутыми кулачками, но в отличие от 2-х винтового, эти роторы одинаковые и симметричные. Воздух попадает в пространство между кулачками вращающихся роторов, которые перемещают его вдоль стенок из отверстия сверху на дно суперчарджера. Помимо формы роторов, самое большое отличие между нагнетателем типа Lysholm и нагнетателем типа Roots – это то, что в воздух не сжимается внутри, он просто задувается роторами во внутрь двигателя.

Отличия турбокомпрессора от нагнетателя

Сжатый воздух нагревается и это заставляет его стремится к расширению. Турбокомпрессоры обычно направляют сжатый воздух через интеркулер, чтобы его охладить, но нагнетатель воздуха обычно прикручен прямо над впуском двигателя, поэтому их интеркуллер обычно находится прям там же. В интеркулер подается охлаждающая жидкость, чтобы сжатый воздух охлаждался прямо перед тем, как попасть в двигатель.

Так как supercharger приводится в движение коленвалом, то воздух прокачивается постоянно. В итоге, огромное количество воздуха собирается в коллекторе, вне зависимости от скорости на которой вы движетесь. Приводные нагнетатели воздуха как и Lysholm, так и Roots успешно делают работу двигателя такой, будто у него большой объем. То есть, отклик на педаль газа такой же, какой вы ожидаете от атмосферного двигателя. Это значит отсутствие задержки – турбо ямы, как на турбовом двигателе.

Supercharger отремонтировать проще чем турбину и он не нуждается в постоянной подачи масла. Слабые места у приводных нагнетателей это в основном муфта и подшипники, больше собственно ломаться там нечему.

Так как вы не можете просто задуть больше воздуха внутрь двигателя и на этом закончить. Компании по улучшению производительности, которые производят суперчарджеры, также поставляют их с готовым комплектом для установки на двигатель. Обычно такой набор включает в себя и другие запчасти, которые вам понадобится, чтобы помочь этим механическим нагнетателям делать свою работу, при этом ничего не испортив. Помимо самого суперчарджера, в него входит алюминиевый верхний и нижний коллектор, воздушно-жидкостный интеркулер и обновление ЭБУ. Из-за того, что при его установки вы меняете много переменных, эти компоненты спроектированы и разработаны чтобы работать безукоризненно. Ну а лучшее во всем этом, это то, что суперчарджер выдает очень много дополнительной мощности.

Наддув, нагнетатели и немного истории

Автор: Владимир Егоров
Источник: icarbio.ru

62064 9

Готтлиб Даймлер

Наддув начал использоваться на практике, как только конструкторы определили
важнейший автомобильный приоритет – высокую удельную мощность при возможно
меньших габаритах мотора. Первым нагнетателем, появившемся на автомобильном
двигателе (если не считать самых ранних поршневых компрессоров), стал
принудительный или механический нагнетатель типа «Рутс» («Roots»), хорошо
зарекомендовавший себя в промышленности. Это произошло в 1885 году [1], когда Готтлиб Даймлер запатентовал нагнетатель собственной конструкции, работавший по принципу нагнетателя
братьев Рутс. В 1902 г. во Франции Луис Рено запатентовал проект центробежного
нагнетателя, а уже в 1911 г. принцип действия турбонагнетателя, работающего
на энергии выхлопных газов, впервые описал и запатентовал швейцарский изобретатель Альфред Бюхи.

Наддув: Повышение давления воздуха при впуске в двигатель внутреннего сгорания
с целью увеличения количества подаваемого топлива и, соответственно,
мощности снимаемой с единицы объёма двигателя.
Нагнетатель (компрессор): Механизм для сжатия и подачи газов под давлением.

Однако быстрое решение задачи (литровая мощность действительно заметно
увеличилась) оказалось не таким удачным, как представлялось вначале. Существенно
возросший приток тепла, который несли отработавшие газы, преждевременно выводил
из строя выпускные клапаны, поршни и систему охлаждения. Несоответствие
конструкции и применявшихся материалов задержало развитие наддува на автомобиле.

Истребитель «SPAD» S.XIII»

Следующий шаг сделали авиационные двигателисты. Первым авиационным двигателем
с механическим наддувом считается двухтактный ротативный двигатель
«Мюррей-Вильята», на самолёте с которым в 1910 г. был установлен рекорд высоты
в 5200 м. В 1918 г., на один из истребителей «SPAD» S.XIIIC» был
установлен турбонаддувный агрегат «Рато» («Rateau»), который не дал преимуществ
самолёту (в связи с недостатками его конструкции и недостаточной для привода
турбины мощностью авиадвигателя первых модификаций «Испано-Сюиза» 8-й серии).
Но уже в том же году турбонаддувным агрегатом «Рато» был оснащен более мощный
чем «Испано-Сюиза» двигатель «Либерти» L-12», а в 1920 г.
биплан «Lepere» с этим двигателем поднялся на рекордную по тем временам высоту -
10092 м. Важные исследования, проведенные совместно с металлургами,
позволили наладить выпуск поршней, клапанов и подшипников, отвечавших более
жестким требованиям. В итоге, наддув всерьез и надолго прижился в авиации.

Внедрению систем наддува не в небесах, а на земле помог автомобильный спорт,
где требовались мощные и легкие моторы. Первыми разработали спортивные двигатели
с наддувом «Daimler» (1921 г.), «Sunbeam» и «FIAT» (1922 г.). Именно итальянский
гоночный «FIAT», выиграв в 1923 г. Большой приз Европы, открыл список побед системы-новинки.
В следующем, 1924 г. компрессорные «Alfa Romeo» и «Daimler» завоевали, соответственно,
Большой приз автомобильного клуба Франции и первое место в гонках Тарга Флорио в
Италии. Уже первые нагнетатели повышали мощность на 50-70%. Например, у
2-литрового двигателя «Delage» после введения наддува мощность возросла со 125
до 190 л.с., т.е. на 52%!

Рассмотрим явление наддува подробнее. Так как подача необходимого количества
топлива технических затруднений не вызывает, то мощность двигателя зависит,
главным образом, от поступающей в цилиндры за единицу времени массы воздуха.
Этот показатель, в свою очередь, связан с рабочим объемом мотора, частотой
вращения коленчатого вала (предел здесь — допустимое значение средней скорости
поршня) и объемным КПД (коэффициентом наполнения). Стало быть, при заданных
условиях увеличить массу воздуха, проходящего через цилиндры, можно только через
наддув. Нагнетая воздух в цилиндр принудительно, на современном двигателе можно
без особых проблем получить 25%-ную прибавку к мощности, а с интеркулером
мощность можно удвоить.

Высокая температура и давление подаваемого в цилиндры воздуха может привести
к тому, что в конце такта сжатия, когда поршень спрессует в цилиндре и так уже
сжатую топливо-воздушную смесь, ее температура и давление могут оказаться
настолько высокими, что это вызовет преждевременную ее детонацию – это явление
очень опасно для бензинового двигателя, так как ведёт к его катастрофическому
износу. Дабы избежать подобных проблем, можно перейти на более высокооктановые
сорта топлива, но чаще всего этого оказывается мало. При достаточно больших
значениях давления приходится производить декомпрессию, т.е. снижать степень
сжатия.

«Mercedes-Benz» 540K»

Сниженная же степень сжатия отрицательно влияла на КПД и экономичность. В
итоге приводные нагнетатели рекомендовались лишь для крайних случаев. В
инструкции 1937 г. для легкового автомобиля «Mercedes-Benz» 540K»
(на этой модели, кстати, карбюратор дополняли специальные клапаны, включавшиеся
одновременно с компрессором) говорилось: «Включайте компрессор (при 1000
оборотов в минуту) только в случае острой необходимости, например, для быстрого
проезда перекрестков, ускоренных разгонов, преодоления коротких крутых подъемов
и т.д. Продолжительность работы мотора с компрессором не должна превышать
1 минуту, а при достижении 3400 об/мин отключите систему немедленно».

Несмотря на попытки «Lancia», «Volkswagen», «General Motors»
в 70-80-е годы усовершенствовать нагнетатели, приводные
компрессоры постепенно сошли со сцены. Сейчас они применяются в основном
различными тюнинг-ателье и гаражными «умельцами» для форсирования двигателей и
очень редко стоят на серийных автомобилях. Крупные автопроизодителям используют
нагнетатели в том случае, когда необходимо создать ряд двигателей разной
мощности без существенной переделки конструкции базового двигателя.

Самая современная система с принудительным нагнетателем, установленная на
моделях «Mercedes-Benz» С- и Е-класса практически не отличается от
распространённых в 20-30-е годы роторно-шестеренчатых компрессоров типа «Рутс».
Двигатель рабочим объемом 2,3 л комплектуется механическим компрессором фирмы
«Eaton», усовершенствованной версией «Рутс» — винтообразных лопастей уже не две,
а три или четыре. Привод осуществляется поликлиновыми ремнями от коленчатого
вала двигателя. Особое покрытие лопастей, уменьшив трение, значительно улучшило
КПД механизма. Подключается компрессор уже не водителем, а специальным
электромагнитным сцеплением и только тогда, когда требуется резкое увеличение
мощности. Степень сжатия уменьшена до 8,8. Четырехцилиндровый двигатель рабочим
объемом 2,3 л развивает с компрессором 193 л.с. вместо 150 л.с.
при 5400-5500 об/мин. Крутящий момент увеличивается с 220 до 270 Нм
при 3750-3800 об/мин.

У нас в стране опыт применения механических нагнетателей на легковых
автомобилях ограничился единичными экземплярами гоночных машин в 40-50-е годы.

Значительно более широкое распространение в мире получил наддув с
турбонагнетателем, т.е. нагнетателем, приводимым турбиной, действующей на
отработавших газах.

Ниже приведена классификация видов наддува ДВС.

Агрегатный наддув осуществляется с помощью нагнетателя. Он подразделяется на:

механический наддув, где используется компрессор, приводимый в действие от коленчатого вала двигателя;

турбонаддув, где компрессор (обычно центробежный) приводится турбиной, вращаемой выхлопными газами двигателя;

наддув «Comprex», заключающийся в использовании давления отработавших газов, действующих непосредственно на поток воздуха, подаваемого в двигатель;

электрический наддув, где используется нагнетатель, вращаемый электродвигателем;

комбинированный наддув объединяет несколько схем, как правило, речь идет о совмещении механического и турбонаддува.

Безагрегатный наддув. К нему относят:

резонансный наддув (иногда называемый инерционным или акустическим), реализуемый за счёт колебательных явлений в трубопроводах;

динамический наддув (скоростной или пассивный наддув) увеличивает давление во впускном коллекторе за счет воздухозаборников особой формы при движении с высокой скоростью;

рефрижерационный наддув достигается испарением в поступающем воздухе топлива или какой-либо другой горючей жидкости с низкой температурой кипения и большой теплотой парообразования, на автомобильных двигателях не применяется.

Отметим, что существуют некоторые разногласия в понятиях, и резонансный наддув иногда называют динамическим. В данной статье мы под динамическим наддувом будем понимать только увеличение давления на впуске за счет воздухозаборников особой формы.

Механический наддув

Механический наддув позволяет легко поднять мощность двигателя. Основным элементом в такой системе является нагнетатель, приводимый непосредственно от коленчатого вала двигателя. Механический нагнетатель способен закачивать воздух в цилиндры при минимальных оборотах и без задержки, увеличивая давления наддува строго пропорционально оборотам двигателя, что является важным преимуществом подобной схемы. Однако механический наддув имеет и существенный недостаток – он отбирает на свою работу часть мощности двигателя.

На видео ниже экстремальный трицикл «Rocket 2» с механическим наддувом.

Все виды механических нагнетателей можно подразделить на объемные («Рутс», «Лисхольм» и др.) и центробежные.

Нагнетатель типа «Рутс»/«Итон»

Схема работы нагнетателя типа «Рутс»/«Итон»

Братья Рутс разработали свой нагнетатель еще в 1859 г. Он относится к
объёмным роторным шестерённым машинам для подачи газовых сред. Первоначально он
использовался как вентилятор для проветривания промышленных помещений.
Конструкция его была очень проста: две вращающиеся в противоположных направлениях
прямозубые «шестерни», помещенные в общий кожух, перекачивают объемы воздуха от
впускного коллектора до выпускного в пространстве между своими зубьями и
внутренней стенкой корпуса.

В 1949 году другой американский изобретатель – Итон (Eaton) –
усовершенствовал конструкцию: прямозубые «шестерни» превратились в косозубые
роторы, а воздух стал перемещаться не поперек их осей вращения, а вдоль. Принцип
работы при этом не изменился — воздух внутри агрегата не сжимается, а просто
перекачивается в другой объем, отсюда и название — объемный нагнетатель.

Нагнетатель «TVS»

В настоящее время совершенствование нагнетателей данного типа идёт по пути
увеличения количества зубьев-лопаток, если первоначально в нагнетателе Итона
было по две лопатки на роторе, то сегодня их число достигло четырёх – «Eaton»
TVS» [2]. Увеличение числа лопаток позволяет сгладить
основной недостаток нагнетателей типа «Рутс» – неравномерность подачи воздуха,
создающую пульсацию давления. Кроме того, для тех же целей впускное и выпускное
окно компрессора делают треугольным. Эти конструктивные ухищрения позволяют
добиться того, что такие компрессоры работают достаточно тихо и равномерно.
Компрессоры подобного типа имеют ещё один существенный недостаток. При
выдавливании несжатого воздуха в сжатый в нагнетательном трубопроводе создается
турбулентность, способствующая росту температуры воздушного заряда, поэтому
наряду с обычным ростом температуры от непосредственно повышения давления
происходит дополнительный нагрев. В этой связи современные нагнетатели данного
типа в обязательном порядке оснащаются интеркулерами.

Механический наддув c нагнетателем «Рутс»/«Итон»

Сегодня современные технологические возможности вывели подобные компрессоры
на очень высокий уровень производительности. Основные преимущества нагнетателей
«Рутс» заключаются в простоте конструкции (малое количество деталей и малая
скорость вращения роторов делают такие нагнетатели очень долговечными),
компактности, эффективности на малых и средних оборотах двигателя, низком уровне
шума по сравнению с центробежными компрессорами.

Центробежный нагнетатель

Центробежный нагнетатель

Подобные нагнетатели получили в настоящее время наибольшее распространение,
как в виде отдельного приводного компрессора, так и главным образом в составе
турбонаддува.

Основная деталь центробежного нагнетателя – рабочее колесо, или крыльчатка.
Она имеет довольно сложную конусообразную форму. Лопатки крыльчатки играют самую
главную роль. От того, насколько правильно они спроектированы и изготовлены,
зависит результирующая эффективность всего нагнетателя. Итак, воздух, пройдя по
сужающемуся воздушному каналу в нагнетатель, попадает на радиальные лопасти
крыльчатки. Лопасти закручивают и отбрасывают его центробежной силой к периферии
кожуха, где имеется диффузор. Зачастую диффузор имеет лопатки (порой с
регулировкой угла атаки), призванные снизить потери давления. Далее воздух
выталкивается в окружной воздушный туннель (воздухосборник), который чаще всего
имеет улиткообразную форму (воздухосборник, описывая окружность, постепенно
расширяется в диаметре). Такая конструкция создает необходимое давление
воздушного потока на выходе из нагнетателя. Дело в том, что внутри кольца воздух
поначалу движется быстро, и его давление мало. Однако в конце улитки русло
расширяется, скорость воздушного потока понижается, а давление увеличивается.

В силу самого принципа работы у центробежного нагнетателя есть один
существенный недостаток. Для эффективной работы крыльчатка должна вращаться не
просто быстро, а очень быстро. Фактически производимое центробежным компрессором
давление пропорционально квадрату скорости крыльчатки. Скорости могут быть 40
тыс. об/мин и более, а для высоконапорных компрессоров дизелей они приближаются
к 200 тыс. об/мин. И в том случае если привод осуществляется от двигателя
посредством ременной передачи на шкив турбины, шум от такого устройства довольно
сильный. Проблема шумности и ресурса элементов привода частично снимается
введением дополнительного мультипликатора, который снижает КПД механического
нагнетателя.

Высокие рабочие обороты накладывают особые требования на качество
используемых материалов и точность изготовления (учитывая огромные нагрузки от
центробежных сил). К минусам самого принципа нагнетания можно также отнести
некоторую задержку в срабатывании. Как правило, центробежный нагнетатель дает
прибавку в мощности на довольно высоких оборотах двигателя. Сначала давление
нарастает медленно, но затем, с увеличением оборотов, довольно резко возрастает.
Эта особенность делает центробежные нагнетатели наиболее пригодными для тех
случаев, когда более важно поддержание высоких скоростей, а не интенсивность
разгона.

Центробежные нагнетатели очень популярны: сравнительно низкая цена и простота
установки способствовали тому, что компрессоры этого типа почти вытеснили
другие, более дорогие и сложные типы, особенно в сфере тюнинга. Недостатки
данного типа нагнетателей известны: повышенные шум и износ, эффективная прибавка
мощности только на высоких оборотах.

Нагнетатели типа «Лисхольм»

Схема нагнетателя типа «Лисхольм»

Следует также рассказать о винтовом нагнетателе или нагнетателе типа
«Лисхольм» («Lysholm»). Компрессоры данного типа иногда используются для
увеличения мощности двигателя. Первый в мире винтовой нагнетатель был изготовлен
и запатентован шведским инженером Альфом Лисхольмом в 1936 г. Он также как и
«Рутс» относится к роторным объёмным нагнетателям. Два ротора с
взаимодополняющими профилями захватывая поступающий воздух, начинают взаимное
встречное вращение. Порция воздуха проталкивается вперед вдоль роторов. Роторы
имеют между собой чрезвычайно малые зазоры — это обеспечивает высокую
эффективность и довольно малые потери. Основное отличие винтового компрессора от
объемных роторно-шестеренчатых нагнетателей – наличие внутреннего сжатия,
следовательно, не возникает дополнительной турбулентности как у
рутс-компрессоров. Это обеспечивает им высокую эффективность нагнетания
практически на всей шкале оборотов двигателя. Для достижения больших значений
давления может потребоваться охлаждение корпуса компрессора.

Нагнетатель типа «Лисхольм»

Основные плюсы нагнетателей типа «Лисхольм»: высокая эффективность (КПД
порядка 70%), надежность и компактная конструкция. Кроме того, винтовые
компрессоры довольно тихие при правильном проектировании и изготовлении. Здесь и
кроется единственный их минус. Дело в том, что роторы этих компрессоров имеют
очень сложную форму и, как следствие, дороги. По этой причине нагнетатели
«Лисхольм» практически не встречаются в массовом автомобильном производстве. По
той же причине и компаний, производящих эти прогрессивные нагнетатели, не так
много.

Прочие типы нагнетателей

В 80-х годах прошлого столетия компания «Volkswagen» экспериментировала с
довольно необычными спиральными нагнетателями. В автомобильном применении они
более известны как «G-Lader». Сейчас это направление компанией VW свернуто. Идея
спирального одноосевого нагнетателя также очень стара. В 1905 году изобретатель
Леон Креукс подал заявку на патент. Первоначально предусмотренный в качестве
паровой машины, такой нагнетатель имел два спиральных витка, расположенных один
в другом. В течение десятилетий он совершенствовался и, в конце концов,
превратился из первоначальной четырехструйной машины в восьмиструйную, которая
была оснащена двумя камерами — внутренней и внешней — по обеим сторонам с углом
разворота 180 градусов относительно друг друга. Но тогда о массовом производстве
таких нагнетателей можно было только мечтать, потому что в то время еще
отсутствовали соответствующее технологии и оборудование. Сложность производства
заключалась также в том, что изготовление деталей должно было быть максимально
точным, так как любое отклонение в структуре или качестве поверхности могло
привести к значительному снижению КПД. Поэтому в качестве нагнетательного
аппарата для автомобильного двигателя спиральный нагнетатель стал использоваться
очень поздно. С середины восьмидесятых до 1992 года его серийно использовал лишь
«Volkswagen» в моделях «Polo», «Corrado», «Golf» и «Passat». Однако ряд фирм
(преимущественно немецких) продолжают производить такие компрессоры и сегодня.

Также спиральный нагнетатель имеет важные преимущества: высокий КПД (75,9% у
прототипов) и низкий уровень шума, хорошее уплотнение (благодаря чему наличие
давления наддува проявлялось уже на малых оборотах) и малые потери на трение.

Поршневые нагнетатели, самая распространенная схема обычных воздушных
компрессоров в настоящее время, в автомобилях не прижились совсем. А вот на
судовых моторах они использовались достаточно широко. Интересен метод нагнетания
подпоршневым насосом. Здесь в качестве нагнетателя используется сам поршень,
который при движении к НМТ (нижняя мертвая точка) выталкивает находящийся под
ним воздух.

Схема шиберного нагнетателя

Следует упомянуть незаслуженно забытые в автомобилестроение шиберные, или
лопастные, нагнетатели. Это довольно простые по конструкции и принципу действия
машины. Цилиндрический корпус имеет два отверстия, как правило, растянутые во
всю длину цилиндра и находящимися на одной его стороне, т. е. не строго друг
против друга. Внутри корпуса находится ротор диаметром примерно в три четверти
от внутреннего диаметра корпуса. Ротор смещен к одной из сторон корпуса,
примерно посредине отверстий. В роторе несколько продольных канавок, в которых
находятся шиберы (лопатки). При вращении ротора благодаря заложенному
конструкцией эксцентриситету и шиберам, выдвигающимся за счет центробежных сил,
воздух сперва всасывается в одну из долей, образованных парой соседних лопаток,
а затем сжимается до момента подхода к выпускному отверстию.

Будучи качественно изготовленными, такие компрессоры нагнетали довольно
большое давление. В сравнении с рутс-компрессорами они обладали более высоким
КПД, меньше пропускали воздуха, практически не нагревали его и были менее
шумными. Да и мощности двигателя они отнимали меньше. Хорошо сконструированный
шиберный нагнетатель может быть на 50% более производительным, нежели
рутс-компрессор. В силу своей конструкции самой большой проблемой шиберных машин
были высокие фрикционные нагрузки между шиберами и корпусом. По мере износа КПД
компрессора заметно падал из-за увеличения протечек воздуха. В связи с этой
проблемой шиберные компрессоры делали низкооборотными, но довольно габаритными.
Это стало практически непреодолимой проблемой, и шиберные компрессоры были
забыты. В настоящее время появляются новые материалы и технологии, которые
делают вновь востребованными старые технические решения и конструкции.

Турбонаддув

Схема турбонаддува

Турбокомпрессор или турбонагнетатель состоит из газовой и компрессорной
турбин посаженных на один вал. Фактически компрессорная часть – это центробежный
нагнетатель. Скорость вращения газовой турбины, благодаря энергии отработавших
газов, очень высока (50-100 тысяч об/мин). Компрессор засасывает и сжимает воздух,
подающийся затем во впускной трубопровод для приготовления горючей смеси.
Степень сжатия приходится уменьшать и в этом случае, однако тепловой КПД такого
мотора снижается незначительно и, более того, удельный расход топлива иногда
даже падает. При высоком давлении наддува целесообразно охлаждать воздух после
компрессора до поступления в цилиндры. В бензиновых двигателях температура
воздуха в цилиндрах ограничена детонацией. Чем выше жаропрочность лопаток
турбины (предел около 1000 °С) и чем большую температуру раскаленных выхлопных
газов выдерживает этот материал, тем эффективнее работа турбонагнетателя. Нагрев
выхлопных газов в дизелях доходит до 600 °С, а в бензиновых двигателях
до 1000 °С, поэтому с точки зрения долговечности дизельная турбина дает лучшие
результаты. Также увеличенный приток воздуха позволяет дизелю хорошо справляться
с обедненными смесями, воспламенение которых при высоких температурах сжатия не
вызывает никаких затруднений. Кроме того, дизели с турбонаддувом становятся
менее «жесткими» в работе. Однако при быстром и резком увеличении мощности
возникают проблемы. Из-за инерции турбокомпрессора подача воздуха отстает от
подачи топлива, поэтому сначала дизель работает на обогащенной смеси с
повышенной дымностью. Длительность этого периода зависит от момента инерции
ротора турбокомпрессора, которую сводят к минимуму увеличением оборотности при
уменьшении диаметра колес турбины.

Свои особенности у турбонаддува бензиновых двигателей. Здесь, как правило,
экономия топлива достигается переходом на уменьшенный рабочий объем двигателя
(при той же или большей мощности, обеспечиваемой турбонаддувом). Воспламенение
бедных смесей бензина с воздухом происходит с трудом, поэтому необходимо
регулировать количество подаваемого воздуха (а не топлива, как на дизеле), что
особенно важно при высоких частотах вращения, когда компрессор работает с
максимальной производительностью. Существует множество способов ограничения
подачи воздуха при пиковых режимах. Рассмотрим систему регулирования «АРС» фирмы
«SAAB», в которой для регулирования давления наддува применена электроника. За
давлением наддува следит специальный клапан, контролирующий поток отработавших
газов, идущих через перепускной канал мимо турбины. Клапан открывается при
разрежении во впускном трубопроводе, величина которого регулируется
дросселированием потока воздуха между впускным трубопроводом и входом в
компрессор. Степень разрежения в перепускном клапане зависит от положения
дроссельной заслонки с электроприводом, управляемым электронным устройством,
получающим сигналы датчиков давления наддува, детонации и частоты вращения.
Датчик детонации представляет собой чувствительный пьезоэлектрический элемент,
установленный в блоке цилиндров и улавливающий детонационные стуки. По сигналу
этого датчика ограничивается разрежение в управляющей камере перепускного
клапана.

Система «АРС» заметно улучшает динамику автомобиля. Например, для быстрого
обгона (или разгона) в условиях интенсивного движения двигатель переводится в
режим работы с максимальным давлением наддува. При этом детонация в относительно
холодном, работавшем на частичной нагрузке двигателе не может, естественно,
возникнуть мгновенно. По истечении нескольких секунд, когда температуры
возрастут и начнут проявляться первые тревожные симптомы, по сигналу датчика
детонации управляющее устройство плавно снизит давление наддува. Применение
системы «АРС» при сохранении значений крутящего момента двигателя по внешней
характеристике поднимает степень сжатия с 7,2 до 8,5, уменьшая давление наддува
с 50 до 40 кПа при 6-8% экономии топлива.

В последнее время совершенствование концепций наддува идет по пути создания
регулирующих систем для повышения крутящего момента при низких оборотах
двигателя, а также снижения инерционности. Существует несколько способов решения
данной проблемы:

применение турбины с изменяемой геометрией;

использование двух параллельных турбонагнетателей;

использование двух последовательных турбонагнетателей;

комбинированный наддув.

Турбина с изменяемой геометрией обеспечивает оптимизацию потока отработавших
газов за счет изменения площади входного канала. Турбины с изменяемой геометрией
нашли широкое применение в турбонаддуве дизельных двигателей, к примеру
турбонаддув двигателя «TDI» от «Volkswagen».

Система с двумя параллельными турбонагнетателями (система «biturbo»)
применяется в основном на мощных V-образных двигателях (по одному на каждый ряд
цилиндров). Принцип работы системы основан на том, что две маленькие турбины
обладают меньшей инерцией, чем одна большая.

При установке на двигатель двух последовательных турбин (система
«twin-turbo») максимальная производительность системы достигается за счет
использования разных турбонагнетателей на разных оборотах двигателя.

Комбинированный наддув объединяет механический и турбонаддув. На низких
оборотах коленчатого вала двигателя сжатие воздуха обеспечивает механический
компрессор. С ростом оборотов подхватывает турбонагнетатель, а механический
компрессор отключается. Примером такой системы является двойной наддув двигателя
«TSI» от «Volkswagen».

После отказа от карбюраторов и переходе на электронный впрыск топлива
особенно эффективным стал турбонаддув на бензиновых двигателях. Здесь уже
достигнута впечатляющая топливная экономичность.

В целом же, следует признать, что турбонаддув, увеличивая тепловые и
механические нагрузки, заставляет вводить в конструкцию ряд упрочненных узлов,
усложняющих двигатель как в производстве, так и при техническом обслуживании.

Наддув «Comprex»

Также не хотелось оставить без внимания такой интересный способ
наддува как «Компрекс» («Comprex»), разработанный фирмой «Браун энд Бовери»
(Швейцария) заключающийся в использовании давления отработавших газов,
действующих непосредственно на поток воздуха, подаваемого в двигатель.
Получаемые при этом показатели двигателя такие же, как и в случае использования
турбокомпрессора, но турбина и центробежный нагнетатель, для изготовления и
балансировки которых требуются специальные материалы и высокоточное
оборудование, отсутствуют.

Схема системы «Comprex»

Главная деталь в системе «Компрекс» — это лопастный ротор, вращающийся в
корпусе с частотой вращения, втрое большей частоты вращения коленчатого вала
двигателя. Ротор установлен в корпусе на подшипниках качения и приводится в
движение клиновым или зубчатым ремнем от коленчатого вала. Привод компрессора
типа «Компрекс» потребляет не более 2% мощности двигателя. Агрегат «Компрекс» не
является компрессором в полном смысле слова, поскольку его ротор имеет только
каналы, параллельные оси вращения. Эта система наддува является единственным
выпущенным большой партией нагнетателем с волновым обменником давления. Он, как
и механический нагнетатель, приводится в действие от распределительного вала, но
использует полученную энергию лишь для синхронизации частоты вращения ротора с
частотой вращения распределительного вала двигателя, а сжимает воздух энергия
отработавших газов. Ротор имеет каналы параллельные оси его вращения, где
поступающий в двигатель воздух сжимается давлением отработавших газов. Торцовые
зазоры ротора гарантируют распределение отработавших газов и воздуха по каналам
ротора. На внешнем контуре ротора расположены радиальные пластины, имеющие
небольшие зазоры с внутренней поверхностью корпуса, благодаря чему образуются
каналы, закрытые с обеих сторон торцовыми крышками.

В правой крышке имеются окна: а — для подачи отработавших газов от двигателя
в корпус агрегата и г — для отвода отработавших газов из корпуса в выпускной
трубопровод и далее — в атмосферу. В левой крышке имеются окна: б — для подачи
сжатого воздуха в двигатель и д — для подвода свежего воздуха в корпус из
впускного трубопровода е. Перемещение каналов при вращении ротора вызывает их
поочередное соединение с выпускным и впускным трубопроводами двигателя.

При открывании окна а возникает ударная волна давления, которая со скоростью
звука движется к другому концу выпускного трубопровода и одновременно направляет
в канал ротора отработавшие газы, не смешивая их с воздухом. Когда эта волна
давления достигнет другого конца выпускного трубопровода, откроется окно б и
сжатый отработавшими газами воздух в канале ротора будет вытолкнут из него в
трубопровод в к двигателю. Однако еще до того, как отработавшие газы в этом
канале ротора приблизятся к его левому концу, закроется сначала окно а, а затем
окно б, и этот канал ротора с находящимися в нем под давлением отработавшими
газами с обеих сторон будет закрыт торцовыми стенками корпуса.

При дальнейшем вращении ротора этот канал с отработавшими газами подойдет к
окну г в выпускной трубопровод и отработавшие газы выйдут в него из канала. При
движении канала мимо окон г выходящие отработавшие газы эжектируют через окна д
свежий воздух, который, заполняя весь канал, обдувает и охлаждает ротор. Пройдя
окна г и д, канал ротора, заполненный свежим воздухом, вновь закрывается с обеих
сторон торцовыми стенками корпуса и, таким образом, готов к следующему
циклу [3].

Описанный цикл весьма упрощен в сравнении с происходящим в действительности и
осуществляется лишь в узком диапазоне частоты вращения двигателя. Здесь кроется
причина того, что известный уже в течение долгого времени этот способ наддува
практически не применяется в автомобилях. «Comprex» был серийно использован в
дизельных моделях двух знаменитых марок: «Opel» в 2,3-литровом «Senator» и
«Mazda» 626» в 2,0-литровом четырехцилиндровом моторе. Но «Opel» ставил
компрекс-нагнетатели на свои модели всего год (до 1986 года), в отличие от
компании «Mazda», которая поставляла свои двигатели с компрекс-наддувом до 1996
года, пока в июне 1997 года он окончательно не был снят с программы
производства.

Свое преимущество компрекс-нагнетатель проявляет уже на низких оборотах
двигателя, так как при этом ему вполне достаточно и малого объема отработавших
газов для того, чтобы получить высокую степень сжатия. В этом и заключается
важное отличие от турбонагнетателя, количество отработавших газов в котором
находится в прямой зависимости от привода компрессора. Также применение агрегата
наддува «Компрекс» вместо турбокомпрессора снижает шум двигателя, так как он
работает при более низкой частоте вращения.

Электрический наддув

Система электрического наддува разрабатывалась фирмой «Controlled Power Technologies» (в настоящий момент вошла в состав подразделения силовых агрегатов компании «Valeo») в течение трех лет.

В отличие от турбонаддува, где центробежный нагнетатель приводят в действие выхлопные газы, или механического наддува, где нагнетатель связан с коленчатым валом двигателя, в системах с электрическим наддувом нагнетатель вращается электромотором. Обычно подобные системы являются комбинированными, так как использование электрического и турбонаддува совместно даёт существенный выигрыш, позволяя избежать турбоямы на низких оборотах двигателя.

Система электрического наддува «Controlled Power Technologies»

Она совмещает в одном устройстве электрический и турбонагнетатель.

Компания «Audi» недавно представила систему электрического наддува, работающую по схеме, отличной от схемы «Controlled Power Technologies». Система «Audi» (на рис. ниже) использует двойной наддув: обычная турбина работает на средних и высоких оборотах, а электрическая — на малых, исключая турбояму.

Система электрического наддува «Audi»

В «Audi» собираются снабдить электрическим наддувом собственные дизельные моторы. На заводе компании уже собран пробный образец трехлитрового V6 TDI с подобным двойным наддувом. В системе задействован компактный электродвигатель, способный быстро раскрутить турбину до высоких скоростей. Возникновение дополнительного потребителя никак не должно отразиться на общем уровне энергопотребления, так как потери на раскрутку турбины перекроются при помощи системы рекуперации.

Внимание к электрическому наддуву в последнее время проявляют также компании «Ricardo», «Ford» и «BMW». Последняя недавно получила патент на электротурбину собственной конструкции, а компания «Ford» работает совместно с «Controlled Powertrain Technologies» и «Valeo» над трёхцилиндровым двигателем «Hyboost» с электронаддувом. «Valeo» станет первым поставщиком комплектующих, который предложит на рынок целый спектр электрических нагнетателей.

На рынке тюнинга существуют и так называемые осевые электрические нагнетатели, которые, как правило, входят в систему динамического наддува (читайте ниже). Движение воздуха в них осуществляется в осевом направлении. Один или пара последовательных либо параллельных вентиляторов с электромоторчиком, будучи установленными в воздушном тракте, проталкивают воздух вдоль себя назад, в фильтр или уже после него во впускной коллектор. Если такая система преодолевает хотя бы сопротивление фильтрующих элементов, эффект уже неплохой.

Резонансный наддув (инерционный наддув)

Другое интересное решение, которое фактически не является искусственным методом нагнетания воздуха, — система резонансного наддува. Идея основана на том факте, что приходы волн сжатия к впускному клапану и волн разрежения к выпускному клапану способствуют продувке и очистке камеры сгорания от отработавших газов.

Система резонансного наддува

В первом случае нужно просто поймать волну сжатия, а именно так ведет себя воздух во впускном коллекторе при работе двигателя: чередование приливов и отливов. С изменением оборотов амплитуда этих колебаний меняется. И для того, чтобы поймать волну сжатия, необходимо менять длину впускного коллектора. Поначалу конструкторы пошли по довольно примитивному по смыслу, но довольно сложному по воплощению пути: несколько воздуховодов разной длины и клапана, открывающие тот или иной канал. В настоящее время эта идея нашла свое логическое воплощение в устройствах впускного коллектора переменной длины. Например, компания «BMW» применяет устройство, которое обеспечивает изменение длины впускного тракта. Разумеется, это не полноценная замена наддуву, но определенная выгода от этого есть. Давление наддува, создаваемое за счет колебаний напора воздушного потока, находится в диапазоне от 5 до 20 миллибар. Для сравнения: с помощью турбонаддува или механического наддува можно получить значения в диапазоне между 750 и 1200 миллибар. Плюсом системы резонансного наддува является то, что энергия мотора на ее привод практически не затрачивается.

Во втором случае энергию отработавших газов частично применяют для улучшения наддува двигателя, используя возникающие колебания их давления уже в выпускном трубопроводе. Использование колебаний давления состоит в том, что после открывания клапана в трубопроводе возникает ударная волна давления, со скоростью звука проходящая до открытого конца трубопровода, отражающаяся от него и возвращающаяся к клапану в виде волны разрежения. За время открытого состояния клапана волна может несколько раз пройти по трубопроводу. При этом важно, чтобы к фазе закрывания выпускного клапана к нему пришла волна разрежения, способствующая очистке цилиндра от отработавших газов и продувке его свежим воздухом. Каждое разветвление трубопровода создает препятствия на пути волн давления, поэтому наиболее выгодные условия использования колебаний давления создаются в случае индивидуальных трубопроводов от каждого цилиндра, имеющих равные длины на участке от головки цилиндра до объединения в общий трубопровод.

Внешняя скоростная характеристика

Внешняя скоростная характеристика двигателя гоночного автомобиля «Порше».

Скорость звука не зависит от частоты вращения двигателя, поэтому во всем ее диапазоне чередуются благоприятные и неблагоприятные с точки зрения наполнения и очистки цилиндров условия режима работы. На кривых мощности двигателя N_e и его среднего эффективного давления p_e это проявляется в виде «горбов», что хорошо видно на рис. справа, где изображена внешняя скоростная характеристика двигателя гоночного автомобиля фирмы «Порше». Колебания давления используют также и во впускном трубопроводе: приход волны давления к впускному клапану, особенно в фазе его закрывания, способствует продувке и очистке камеры сгорания.

Если с общим выпускным трубопроводом соединяется несколько цилиндров двигателя, то число их должно быть не более трех, а чередование работы — равномерным с тем, чтобы выпуск отработавших газов из одного цилиндра не перекрывал и не влиял на процесс выпуска из другого. У рядного четырехцилиндрового двигателя два крайних цилиндра обычно объединяются в одну общую ветвь, а два средних цилиндра — в другую. У рядного шестицилиндрового двигателя эти ветви образованы соответственно тремя передними и тремя задними цилиндрами. Каждая из ветвей имеет самостоятельный вход в глушитель, или на некотором расстоянии от него ветви объединяются, и организуется их общий ввод в глушитель.

Динамический наддув (скоростной или пассивный наддув)

Система динамического наддува (также называемого скоростным или пассивным наддувом) увеличивает давление на впуске двигателя. Рост давления во впускном коллекторе достигается за счет воздухозаборников особой формы, которые при увеличении скорости движения начинают буквально загонять воздух в двигатель.

Заметный эффект от пассивного наддува начинает проявляться при больших скоростях движения (более 150 км/ч), поэтому на обычных автомобильных двигателях система динамического наддува встречается крайне редко, но иногда применяется на спортивных мотоциклах и автомобилях, а также широко используется для наддува поршневых авиационных двигателей. Нередко пассивный наддув объединяют с другими видами наддува, делая воздухозаборник соответствующей формы.

На «тюнингованных» автомобилях часто выводят впускной тракт на капот или в решетку радиатора, т. е. в зону максимального давления, чем имитируют систему динамического наддува (ниже на рисунке приведена подобная система). Почему имитируют? Потому что пассивный наддув, как уже было написано выше, начинает работать только на высоких скоростях. Также при подобном «тюнинге» ставят «фильтр нулевого сопротивления», который плохо справляется с очисткой поступающего воздуха, что приводит к усиленному износу двигателя.

Динамический наддув

«Тюнинг». Впускной тракт выведен вместо фары.

«Инерционный» наддув

Разновидность динамического наддува. Внутри патрубка системы установлена крыльчатка, благодаря инертности (поэтому некоторые и наывают такой наддув «инерционным») вращения которой возникает завихрение поступающего воздуха, что обеспечивает его максимально быстрое проникновение в камеры сгорания и более полное их наполнение топливо-воздушной смесью. В общем, ерунда полная, на которую ведутся горе-тюнеры.

Преимуществом динамического наддува является то, что это самый дешевый способ относительно остальных.

Последнее обновление 15.11.2012
Опубликовано 22.

08.2010

Наверх

Сноски

↺ По другим данным он запатентовал сам принцип использования наддува на автомобиле.
↺ О нагнетателе «TVS» на сайте компании «Eaton».
↺ Описание работы системы «Comprex» дано по книге Мацкерле Ю. «Современный экономичный автомобиль» (книга есть в библиотеке сайта).

LT5 Двигатель ящика с наддувом | Запчасти Chevy Performance

Вы просматриваете сайт Chevrolet.com (США). Закройте это окно, чтобы остаться здесь, или выберите другую страну, чтобы увидеть транспортные средства и услуги, характерные для вашего местоположения.

КанадаДругое

Продолжать

Продукт снят с производства. Свяжитесь с дилером для получения информации о наличии.

ПРЕДЛОЖЕНИЕ ДЕЙСТВУЕТ С 01.01.22 ПО 31.12.22.

Скидка 250 долларов США ^† при покупке трансмиссии Chevrolet Performance в течение 180 дней после покупки любого двигателя Chevrolet Performance Crate ^†

Информация о скидках

Скачать форму скидки

Информация о скидках

Скачать форму скидки

ПРЕДЛОЖЕНИЕ ДЕЙСТВУЕТ С 01. 01.22 ПО 31.12.22.

Скидка 250 долларов США ^† при покупке Chevrolet Performance Transmission в течение 180 дней после покупки любого Chevrolet Performance Crate Engine ^†

^{_{ДЕТАЛИ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЕ ТОЛЬКО ДЛЯ СОРЕВНОВАНИЙ.
Нажмите, чтобы узнать больше.}}

ДЕТАЛИ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЕ ТОЛЬКО ДЛЯ СОРЕВНОВАНИЙ.
Нажмите, чтобы узнать больше.

^{_{ПРЕДЛОЖЕНИЕ 65 ВНИМАНИЕ.
Щелкните, чтобы получить более подробную информацию.}}

ПРЕДЛОЖЕНИЕ 65 ВНИМАНИЕ.
Щелкните, чтобы получить более подробную информацию.

Наш самый быстрый двигатель для ящиков

В качестве силового агрегата Corvette ZR1 2019 года новый 6,2-литровый двигатель LT5 с наддувом представляет собой вершину производительности Chevrolet: это самый мощный двигатель, который когда-либо предлагался для серийных автомобилей Chevy.

ЧАСТЬ № 19417105

755 л.

с. при 6400 об/мин

715 фунтов на фут при 5000 об/мин

Модернизация с наддувом

Совершенно новый, более эффективный нагнетатель на LT5 основан на той же эффективной четырехлопастной конструкции, что и на LS9.и воздушные компрессоры LT4, но он больше. При рабочем объеме 2,65 литра он на 64 процента больше, чем 1,7-литровый компрессор LT4, и выдает больше наддува.

Найти дилера

Технические характеристики LT5

Номер детали: 1941417105
Диаметр x Ход (дюймы): 4,06 x 3,62
Коэффициент сжатия: 10:1
Коленчатый вал: кованая сталь
Поршень: кованый алюминий с юбками с полимерным покрытием
Головки цилиндров: алюминий Rotocast A356T6
Размер клапана (дюйм): 2,13 титановый (впускной) и 1,590 натриевый (выпускной)
Нагнетатель: R2650 (2,65 л)
Привод нагнетателя: 11-ручьевой ремень
Максимальное давление: 14 фунтов на кв. дюйм
Корпус дроссельной заслонки: диаметр 95 мм
Топливная система: непосредственный впрыск (основной) с впрыском через порт (дополнительный)
Мощность: 755 при 6400 об/мин
Крутящий момент (фунт-фут) 715 при 3600 об/мин

Руководства по установке

Найдите все, от важных данных о возможностях вашего движка до того, как установить его в свою сборку.

Руководства по установке

Найдите все, от важных данных о возможностях вашего движка до того, как установить его в свою сборку.

Руководства по установке

Mobil 1 теперь является официальным моторным маслом Chevrolet Performance.

Посмотреть таблицу заполнения двигателя

Электронная почта

Подпишитесь, чтобы ежемесячно получать по электронной почте новости, предложения и многое другое от Chevrolet Performance.

БЛОК

Посетите TheBLOCK.com, чтобы заглянуть за кулисы мира Chevrolet Performance с точки зрения энтузиаста.

Подключиться

Подключиться к Chevy Performance.

Электронная почта

БЛОК

Узнайте о выпусках продукции Chevrolet Performance, будущих моделях автомобилей и многом другом.

Подключить

Свяжитесь с Chevy Performance.

ПОСЕТИТЕ НАШИ БРЕНДЫ ДЛЯ ВАШИХ ПОТРЕБНОСТЕЙ OE

Если в настоящем документе специально не указано иное, автомобили, оснащенные деталями Chevrolet Performance, влияющими на выбросы, могут не соответствовать законам и нормам США, Канады, штатов и провинций, касающихся выбросов автотранспортных средств. Эти детали разработаны и предназначены для использования в транспортных средствах, предназначенных исключительно для соревнований: в гонках или организованных соревнованиях на трассах, отделенных от общественных улиц или автомагистралей. Посетите www.chevroletperformance.com/emissions для получения более подробной информации.

Турбокомпрессор и нагнетатель: в чем разница?

| How-To — Двигатель и трансмиссия

А что лучше?

По мере того, как правительственное законодательство и забота об окружающей среде способствуют переходу от прожорливых безнаддувных двигателей большого объема к экономичным двигателям меньшего размера, автопроизводители все чаще используют турбокомпрессоры и нагнетатели, чтобы увеличить мощность при меньшем расходе топлива. Оба устройства служат «заменой рабочего объема», помогая втиснуть такое же количество воздуха, которое более крупный двигатель естественным образом вдыхает в двигатель меньшего размера, чтобы они могли вырабатывать такую же мощность, когда нога водителя касается пола. Оказывается, кислород попасть в двигатель сложнее, чем топливо. (Такой же цели служат системы закиси азота на быстром вторичном рынке.) Давайте по-новому взглянем на относительные преимущества турбонаддува по сравнению с наддувом.

В чем разница между турбокомпрессором и нагнетателем?

«Нагнетатель» — это общий термин для воздушного компрессора, который используется для увеличения давления или плотности воздуха, поступающего в двигатель, что обеспечивает поступление большего количества кислорода для сжигания топлива. Все самые ранние нагнетатели приводились в движение за счет мощности, отбираемой от коленчатого вала, обычно с помощью шестерни, ремня или цепи. Турбокомпрессор — это просто нагнетатель, который вместо этого приводится в действие турбиной в потоке выхлопных газов. Первый из них, датируемый 1915, назывались турбонагнетателями и использовались в радиальных авиационных двигателях для повышения их мощности в разреженном воздухе на больших высотах. Сначала это название было сокращено до турбокомпрессора, а затем до турбо.

Что лучше: турбо- или нагнетатель?

Каждый из них можно использовать для увеличения мощности, экономии топлива или того и другого, и у каждого есть свои плюсы и минусы. Турбокомпрессоры извлекают выгоду из некоторой части «бесплатной» энергии, которая в противном случае была бы полностью потеряна в выхлопных газах. Работа турбины действительно увеличивает противодавление выхлопных газов, что оказывает некоторую нагрузку на двигатель, но чистые потери, как правило, меньше по сравнению с прямой механической нагрузкой, связанной с приводом нагнетателя (самые большие нагнетатели, приводящие в действие драгстер с верхним топливом, потребляют 900 лошадиных сил коленчатого вала в двигателе общей мощностью 7500 лошадиных сил). Но нагнетатели могут обеспечить наддув почти мгновенно, в то время как турбокомпрессоры обычно имеют некоторую задержку отклика, пока давление выхлопных газов, необходимое для вращения турбины, увеличивается. Очевидно, что драгстер с топовым топливом, пытающийся проехать квартал за четыре секунды, не может тратить время на ожидание повышения давления в выхлопных газах, поэтому все они используют нагнетатели, в то время как транспортные средства, которым поручено повысить среднюю топливную экономичность компании (CAFE), не могут себе этого позволить. тратить драгоценную мощность на воздуходувки, поэтому они в основном используют турбины. Но с появлением мягкой гибридизации и 48-вольтовых электрических систем вы можете ожидать более широкого использования нагнетателей, приводимых в действие свободно рекуперируемым электричеством, хранящимся во время замедления и торможения. В новом шестицилиндровом двигателе M256 от Mercedes-Benz, который теперь устанавливается на такие автомобили, как CLS 450 и GLE 450, используется именно такая система, как и в топовом двигателе такого же размера и конфигурации в новом Land Rover Defender.

Сколько мощности добавляет турбонаддув или нагнетатель?

Выше мы отметили, что количество кислорода, которым может «вдыхать» двигатель, является ограничивающим фактором мощности, которую он может производить, поскольку технология топливных форсунок более чем способна обеспечить столько топлива, сколько возможно сжечь. с количеством кислорода в баллоне. Безнаддувные двигатели, работающие на уровне моря, получают воздух под давлением 14,7 фунтов на квадратный дюйм, поэтому, если турбонаддув или нагнетатель добавляют двигателю наддува на 7 фунтов на квадратный дюйм, то сами цилиндры получают примерно на 50 процентов больше воздуха и теоретически должны производить примерно на 50 процентов больше. сила. Обычно так не получается. Сжатие всасываемого воздуха добавляет тепла, что наряду с дополнительным давлением увеличивает вероятность преждевременной детонации или «пинга», повреждающей двигатель, поэтому время часто приходится несколько задерживать. Это может ограничить количество времени, в течение которого топливо должно полностью сгореть, и, следовательно, уменьшить прирост мощности. Большинство современных двигателей с турбонаддувом и/или нагнетателем также включают промежуточные охладители, помогающие отводить часть тепла, добавляемого турбонагнетателем или нагнетателем. В конце концов, обычно ожидается, что добавление на 50 % большего количества воздуха дает на 30–40 % больше мощности.

Как турбины/нагнетатели экономят бензин?

Когда они работают, турбины и нагнетатели в основном помогают сжигать больше газа, но когда они прикручены к двигателю, который в противном случае был бы слишком мал, чтобы адекватно удовлетворить потребности автомобиля в плане ускорения или при буксировке, и т. д., они помогают экономить бензин во время круиза с низким энергопотреблением, который составляет большую часть нашего вождения. Один из способов добиться этого — уменьшить насосные потери, возникающие, когда двигатель с большим рабочим объемом работает с дроссельной заслонкой, равной пяти процентам или меньше, — ему приходится прилагать большие усилия, чтобы всасывать воздух через почти полностью закрытую дроссельную заслонку. Для такой же мощности может потребоваться 20-процентное открытие дроссельной заслонки на двигателе меньшего размера, что приводит к меньшей работе насоса. (Вот почему многие новые автомобили не создают достаточного вакуума для работы тормозов с усилителем, дверей системы климат-контроля и т. д., и для этих элементов используются либо вспомогательные вакуумные насосы, либо электрические элементы управления.)

Почему турбины более популярны, чем нагнетатели в серийных автомобилях?

Турбины, как правило, превосходят нагнетатели с кривошипным приводом в критическом тесте на экономию топлива FTP75, который определяет количество миль на галлон на наклейке на окно и рейтинг CAFE корпорации, поэтому турбины можно найти на более популярных автомобилях, начиная от 1,0-литрового Ford EcoSport за 21 240 долларов. turbo к любому из четырех предлагаемых двигателей с турбонаддувом в пикапе Ford F-150. Между тем, как показывает этот список всех автомобилей с наддувом, доступных в США, нагнетатели в основном устанавливаются на высокопроизводительные автомобили. Конечно, все автомобили Volvo оснащены 2,0-литровыми двигателями с двойным наддувом, такие как XC60 и XC9.0 Модели T6 и T8 оснащены турбонагнетателем и нагнетателем . В этой конструкции используются сильные стороны каждого из них: наддув нагнетателя на низких оборотах обеспечивает давление до тех пор, пока не раскрутится более крупный турбонагнетатель, после чего нагнетатель отключается от коленчатого вала, чтобы не отнимать мощность.

Как насчет двигателей Twin Turbo, Biturbo, Quad Turbo и Hot Vees?

Twin-turbo просто означает наличие двух турбонагнетателей. Они могут работать либо независимо (как это часто бывает с двигателями с V-образной конфигурацией, где с каждой стороны двигателя работают отдельные турбины), либо последовательно. Когда они используются последовательно, малая и большая турбина соединяются в пару, и в этом случае меньшая быстро раскручивается, чтобы уменьшить турбозадержку, а затем, когда поток выхлопных газов увеличивается, большая турбина начинает обеспечивать наддув. Обратите внимание, что некоторые относятся к первому как к битурбированному (Mercedes маркирует многие из своих автомобилей AMG Biturbo), а второй — к твин-турбо, но мы не делаем этого различия. Естественно, квад-турбо означает, что их четыре, как в Bugatti Chiron. В его большом двигателе W-16 используются две пары последовательных турбонагнетателей. В течение многих лет большинство V-образных двигателей с турбонаддувом подвешивали турбины к выпускным коллекторам с внешней стороны двигателя, при этом всасываемый воздух поступал в долину V-образного сечения. В последнее время было стремление изменить это и подавать всасываемый воздух на внешние стороны V-образного сечения, а выхлопную трубу и турбины расположить внутри V-образного сечения. Это имеет то преимущество, что значительно уменьшает общий размер двигателя и при надлежащей вентиляции капота может привести к снижению температуры под капотом.

Какие существуют типы нагнетателей?

Из-за необходимости размещения турбонагнетателя рядом с выхлопом, его форм-фактор с самого начала был склонен к центробежному (турбинному) компрессору. Также доступны центробежные нагнетатели с ременным приводом, и их также довольно легко установить в модернизированных установках послепродажного обслуживания. Пакстон популяризировал эту установку, и теперь ее дизайн продается под маркой Vortech (как показано выше). Одним из интересных вариантов этой концепции является центробежный нагнетатель с переменным передаточным отношением, который включает в себя бесступенчатый привод шкива, установленный на обычном компрессоре. Заводские нагнетатели на V-образных двигателях обычно упаковываются в V-образную долину и, следовательно, предпочтительнее более длинная, нижняя и узкая упаковка. Из них тип Roots наиболее популярен среди автомобилей с заводским наддувом, к которым относятся новые Ford Mustang Shelby GT500 и Camaro ZL1. В этой установке два вала, вращающихся в противоположных направлениях, имеют лепестки, которые нагнетают воздух через валы — обычно воздух входит в верхнюю часть устройства и выходит из нижней части. Двухвинтовые нагнетатели Lysholm нагнетают воздух с одного конца нагнетателя на другой. Этот тип использовался в винтажном Ford GT начала 2000-х годов, как и в двигателе с циклом Миллера Mazda Millenia.

Спиральный нагнетатель типа G-Lader какое-то время предпочитался Volkswagen и предлагался на Corrado здесь, в США. Эта странная конструкция включает в себя пару запутанных спиралей, которые вызывали сильное трение и оказались проблематичными. Нагнетатель со скользящими лопастями — это еще одна конструкция, которая не использовалась в автомобильной промышленности со времен нагнетателей Powerplus, установленных на некоторых автомобилях MG в 1930-х годах. Это сложно объяснить без подробных иллюстраций, и это связано с большим количеством трений. Последний тип, о котором стоит упомянуть, — это нагнетатель волны давления, известный как система Comprex. Он имеет вращающийся цилиндр, разделенный на многочисленные камеры, открытые с обоих концов. Один конец выставлен на выхлопной поток, другой на впускной. Импульсы выхлопа толкают всасываемый воздух к стороне впуска, прежде чем труба снова запечатывается, отражая волну импульса выхлопа обратно к стороне выпуска. На обратном пути камера снова подвергается воздействию воздухозаборника, куда вслед за отступающей волной устремляется воздух. Есть некоторое смешивание газов, и это работает только при низких оборотах двигателя, поэтому лучше всего подходит для дизелей. Около 150 000 дизельных двигателей Mazda получили эту установку, но ни один из них не был продан у нас.

Могу ли я добавить турбонаддув или нагнетатель в свой автомобиль?

Существуют комплекты вторичного рынка для обоих, но, как правило, немного проще прикрутить нагнетатель, для которого нужны только кронштейн, шкив коленчатого вала и ремень, а также интеграция во впускную систему, а также, возможно, добавление промежуточного охладителя. Турбина должна быть интегрирована как в выхлопную, так и в впускную системы, а также возможно добавление промежуточного охладителя. Тем не менее, такие сайты, как JEGS.com, рады продать вам все необходимое, чтобы добавить любой из них.

Смотрите полный эпизод Мастера двигателей! Сколько наддува может выдержать стоковый двигатель?

В 26-м эпизоде Engine Masters узнайте, сможете ли вы набить 25 фунтов на кв. Посмотрите, как Дэвид Фрайбургер, Стив Дульчич и Стив Брюле привязывают центробежный нагнетатель ProCharger к нижней части кузова Chevy 350 и продолжают увеличивать наддув, чтобы найти предел. Подпишитесь на бесплатную пробную версию MotorTrend + сегодня и начните смотреть каждый выпуск Мастера двигателей , а также многое другое!

Страницы трендов

Лучшие электромобили — самые популярные модели электромобилей
Сколько стоит Tesla? Вот разбивка цен
Лучшие гибридные автомобили — самые популярные модели гибридных автомобилей
Каждый электрический внедорожник, который можно купить в США в 2022 году
Это самые экономичные пикапы, которые вы можете купить
Это внедорожники с лучшим расходом топлива

Кто изобрел нагнетатель и как он изменился?

Любой, у кого в жилах течет бензин, ценит радость нагнетателей, но кто несет ответственность за их изобретение и применение в автомобилях?

Напомнить позже

LS3 V8 с наддувом в Vauxhall VXR8 Bathurst

Нагнетатель — одно из величайших изобретений, когда-либо украшавших наше любимое королевство автолюбителей. Он увеличивает мощность и крутящий момент, не ограничивает обороты двигателя, а на полном ходу нагнетатель может звучать апокалиптически хорошо. Конечно, есть недостатки, но мы любим их всей душой.

Нагнетатели работают, сжимая воздух, поступающий в цилиндры двигателя, нагнетая больше молекул воздуха в камеры сгорания, которые затем можно смешивать с большим количеством топлива для значительного повышения общей мощности. Механически приводимые в движение коленчатым валом с помощью ремней, шестерен или цепей, они вращаются со скоростью, напрямую связанной с оборотами двигателя, поэтому задержка отсутствует. Они просто позволяют машине бить вас по почкам еще сильнее.

1932 Alfa Romeo 6C 1750 Supercharged Grand Sport

Так откуда взялся нагнетатель, это благословение бензиновых небес? Записи показывают, что некий Дж. Джонс из Бирмингема в английском Уэст-Мидлендсе выпустил прототип нагнетателя в 1848 или 1849 году. Это было то, что позже стало известно как тип Рутса после того, как братья Рутс добились успеха в конструкции; американцы, которые запатентовали его как воздушный насос для доменных печей.

Что касается автомобилей, то именно Готлиб Даймлер, как и многие другие вещи, впервые получил в 1885 году патент на наддув двигателя внутреннего сгорания. Он использовал конструкцию Рутса в двигателе с наддувом, который в конце концов вышел из-под контроля в 1900, что делает эту конструкцию старейшим из типов, которые до сих пор используются в четырехтактных двигателях. Другие опередили его в производстве с первым двухтактным двигателем в 1878 году.

1935 Frazer Nash одноместный с двойным наддувом

Воздуходувки типа Рутса имеют преимущество в том, что они лучше всего создают положительное давление во впускном коллекторе, т.е. при работе при низких оборотах двигателя. Обычно нагнетатель типа Рутса может достигать максимального крутящего момента при 2000 об/мин, поэтому исторически это была хорошая конструкция для практичных дорожных автомобилей.

Также в 1878 году Генрих Кригар из Германии запатентовал винтовой нагнетатель. Позже в том же году он разработал более совершенные конструкции, но современные технологии просто не могли изготовить этот новый «скрученный» винт.

Mazda MX-5

с наддувом Винтовые нагнетатели сжимают воздух внутри корпуса нагнетателя, а не во впускном отверстии. Они очень хорошо подходят для подачи больших объемов воздуха в двигатели большей мощности. Как и модели Roots, они были объемными, что делало их хорошими даже на низких оборотах, но их производство было дорогим. Однако они имели меньшую утечку воздуха и меньшие паразитные потери, чем тип Roots. Они также выглядят особенно круто.

Некий Луи Рено из Франции разработал центробежный нагнетатель в 1902 году до того, как небольшая компания под названием Mercedes фактически запустила нагнетатели для серийных автомобилей. В 1921 году в паре двигателей мощностью 6/25/40 л. с. и 10/40/65 л.с. впервые на открытом рынке использовались воздуходувки типа Рутса.

Если у вас есть VXR8 Bathurst, вы будете делать многое из этого

. С течением времени нагнетатели стали более понятными. Стало общепризнанным, что более крупный нагнетатель, работающий на более низкой скорости, будет более эффективным, чем меньший и более быстрый — до определенного момента. Их использование в автомобилях расширилось, и через 19Европейские бренды 20-х и 30-х годов очень любили привязывать воздуходувки к своим двигателям.

Со временем нагнетатель попал в авиацию, помогая быстро развивающимся истребителям 1930-х и 1940-х годов преодолевать проблемы, связанные с разреженным воздухом на большой высоте. После Второй мировой войны их популярность в автомобилях немного пошла на убыль, особенно в Европе, где нормальная аспирация была наиболее распространена до появления турбонаддува.

В США больше любят мгновенную и чрезвычайно приятную подачу мощности нагнетателя, и он по-прежнему является предпочтительным средством повышения мощности большого V8 для многих американских тюнеров и даже для самих автопроизводителей.

Нагнетатель практически не изменился. Более поздние более прочные и могут перекачивать больше воздуха, более надежно, при более высоких оборотах двигателя, и человеческое понимание того, как их использовать, продвинулось вперед, но это классический случай «если он не сломался..»

Есть много жизни осталось в технике. В конце концов, Dodge построил легендарного и, к сожалению, недолговечного Demon на основе Hemi V8 с сильным наддувом, и вотумы доверия не намного выше.

Плюсы и минусы турбокомпрессоров по сравнению с нагнетателями: технические объяснения

Задумывались ли вы, в чем преимущества турбокомпрессора перед нагнетателем? Или наоборот? Ну, не удивляйтесь больше, потому что это лучшее объяснение, которое вы, вероятно, когда-либо читали. ..

Напомнить позже

Когда всасывание атмосферного воздуха не обеспечивает достаточной мощности, производители и тюнеры обратились к принудительной индукции. Это лучший метод достижения значительного увеличения мощности практически любого двигателя, и есть два основных способа добиться этого: наддув и турбонаддув.

Какая разница? Нагнетатель представляет собой воздушный компрессор, приводимый в движение коленчатым валом двигателя, обычно соединенным ремнем. В качестве альтернативы турбонагнетатель представляет собой просто воздушный компрессор, приводимый в движение турбиной с выхлопными газами. Это одно ключевое отличие; для работы нагнетателя требуется мощность двигателя, а турбокомпрессор использует энергию, создаваемую двигателем. Вы можете предположить, что, поскольку турбонаддув работает на отработанных газах, он более эффективен, и вы будете правы!

1. Преимущества и недостатки турбокомпрессора:

Плюсы:

Значительное увеличение мощности.
Мощность в зависимости от размера: позволяет двигателям меньшего объема производить гораздо большую мощность по сравнению с их размером.
Лучшая экономия топлива: меньшие двигатели потребляют меньше топлива на холостом ходу и имеют меньшую массу вращения и возвратно-поступательного движения, что улучшает экономию топлива.
Более высокая эффективность: турбонагнетатели расходуют энергию, которая обычно теряется в двигателях без наддува и с наддувом (выхлопные газы), поэтому рекуперация этой энергии повышает общую эффективность двигателя.

Минусы:

Турбокомпрессор: турбонагнетателям, особенно большим турбонагнетателям, требуется время, чтобы раскрутиться и обеспечить полезный наддув.
Порог наддува: для традиционных турбонагнетателей они часто рассчитаны на определенный диапазон оборотов, когда поток выхлопных газов достаточен для обеспечения дополнительного наддува двигателя. Обычно они не работают в таком широком диапазоне оборотов, как нагнетатели.
Скачок мощности: в некоторых приложениях с турбокомпрессором, особенно с более крупными турбинами, достижение порога наддува может привести к почти мгновенному скачку мощности, что может нарушить сцепление шин с дорогой или вызвать некоторую нестабильность автомобиля.
Потребность в масле: турбокомпрессоры сильно нагреваются и часто перекрывают подачу масла в двигатель. Это требует дополнительной сантехники и более требовательно к моторному маслу. Нагнетатели обычно не требуют смазки моторным маслом.

Вот краткое видео о том, как работают турбокомпрессоры. Оцените мои способности к рисованию, это второе видео, которое я когда-либо делал…

2. Преимущества и недостатки нагнетателя:

Плюсы:

Увеличение мощности: добавление нагнетателя к любому двигателю — быстрое решение для повышения мощности.
Без запаздывания: самое большое преимущество нагнетателя перед турбокомпрессором заключается в том, что он не имеет запаздывания. Подача мощности осуществляется мгновенно, поскольку нагнетатель приводится в движение коленчатым валом двигателя.
Наддув при низких оборотах: хорошая мощность при низких оборотах по сравнению с турбонагнетателями.
Цена: экономичный способ увеличения мощности.

Минусы:

Менее эффективны: самым большим недостатком нагнетателей является то, что они потребляют мощность двигателя только для того, чтобы производить мощность двигателя. Они работают от ремня двигателя, соединенного с коленчатым валом, поэтому вы, по сути, приводите в действие воздушный насос с помощью другого воздушного насоса. Из-за этого нагнетатели значительно менее эффективны, чем турбокомпрессоры.
Надежность: со всеми системами принудительной индукции (включая турбокомпрессоры) внутренние части двигателя будут подвергаться воздействию более высоких давлений и температур, что, конечно же, повлияет на долговечность двигателя. Лучше всего строить двигатель снизу вверх, чтобы выдерживать эти нагрузки, а не полагаться на стандартные внутренние компоненты.

Нагнетатели часто идут рука об руку с большими двигателями V8, и они, безусловно, способны производить большую мощность. Вот видео о том, как они работают:

Что я предпочитаю?

Инженеру трудно не поддерживать эффективность. Турбокомпрессоры просто имеют больше смысла, поскольку они повышают эффективность двигателя несколькими способами. Нагнетатели являются дополнительным требованием к двигателю, даже если они способны производить полезный наддув на низких оборотах. Но если вы не можете определиться, можно использовать оба одновременно, и это называется двойной зарядкой.

Источник изображения: Mercedes AMG Petronas

Что будет дальше?

Электрические турбины, вероятно, будут более распространены в автомобилях будущего, где электродвигатель раскручивает турбину на низких оборотах, создавая полезный наддув до тех пор, пока выхлопных газов не станет достаточно для питания турбины. Это именно то, что происходит в Формуле 1 с системой ERS, и это решение самого большого недостатка турбо — турбо-задержки.

Вот видео, объясняющее, как электрические турбокомпрессоры используются в двигателях Формулы-1:

Имея все это в виду, что вам больше нравится; турбокомпрессор или нагнетатель? Или вы больше похожи на н/д автолюбителей…?

Дизели с наддувом: новый взгляд на старый трюк

29 мая 2022 г.
История

Майк МакГлотлин

Это должно было стать признаком того, что компания Wagler Competition Products привезла свой «магазинный грузовик» на Ultimate Callout Challenge 2017 года. Двигатель, который, казалось, вылезал из моторного отсека Chevrolet Silverado, был как с наддувом, так и с двумя турбонагнетателями. Прошло не так много времени, прежде чем турбины исчезли, и в этой конкретной программе двигателя остался только нагнетатель. Несколькими годами позже нечто подобное произошло в 3 000 км от Азусы, штат Калифорния, где Banks Power приступила к захватывающему проекту Chevy C20 с двигателем на винтах, пыхтящим азотом и дизельным двигателем, который должен был взорвать улицу.

Нет, они не кричат о Джимми Детройтсе. Это современные дизели Duramax с питающими их винтовыми воздуходувками, и они меняют представление многих о высокоэффективных масляных горелках. Мгновенный наддув сразу после холостого хода, огромный наддув и невероятно высокие обороты двигателя (для дизеля) — вот лишь некоторые из основных моментов. И подумайте о децибелах, подобных Top Fuel Dragster, когда вы поймаете его лично… От задающего моду «Screwed Coupe» до 4-секундного рельса Ваглера на восьмой миле до Pro Mod Corvette, который еще не дебютировал, и громкого уличного террора Бэнкса. , в дизельном мире назревает что-то новое, и оно демонстрирует огромный потенциал.

Облажавшееся купе: знак грядущего

Одним из первых указаний на то, что тренд Duramax не за горами, подала компания Wagler Competition Products. Офис в Одоне, штат Индиана, предлагает послепродажную поддержку для 6,6-литрового дизельного двигателя V-8 GM с 2011 года, и это место, где можно купить головки цилиндров, шатуны, распределительные валы и полные сборки двигателей. Большинство впервые увидело этот Chevy Coupe 1937 года на выставке SEMA 2017, где было быстро обнаружено, что неуклюжий винтовой вентилятор PSI был единственным источником принудительной индукции. Под нагнетателем находился двигатель DX500L Duramax, полностью алюминиевое творение Wagler, оснащенное одними из самых прочных и передовых деталей в отрасли.

Выдувной рельс

Имея массивный, специально изготовленный нагнетатель PSI, ребята из Wagler выпустили этот драгстер в обращение в 2020 году. Буквально ворвавшись на гоночную арену, он сразу же разогнался до 4 на восьмой миле. Через несколько коротких месяцев рельс, который показал лучший результат 4,23 на скорости 166 миль в час, уже был в пределах досягаемости самых быстрых существующих дизельных транспортных средств. Головокружительные, 1,07-секундные 60 футов также были выполнены. К сожалению, прежде чем какие-либо проблемы, которые сдерживали драгстер, удалось решить, цепная реакция нежелательных событий привела его в изуродованное месиво в конце трассы.

Это дизель, обещаем!

В шасси рельса Wagler располагался двигатель Duramax 385 ci. Восемь высокопроизводительных форсунок S&S Diesel Motorsport выступали через крышки клапанов заготовки, а пара форсунок S&S CP3 поддерживала давление в рампе. Затем был доминирующий нагнетатель PSI наверху. Нагнетатель, настроенный на создание наддува от 40 до 75 фунтов на квадратный дюйм, требует других требований, чем турбокомпрессор, живущий в той же среде. Для охлаждения нагнетателя использовалась смесь воды и метанола 50/50, которая распределялась благодаря четырем инжекторам Billet Atomizer. Чтобы гарантировать, что температура всасывания остается под контролем (наряду с дополнительным преимуществом предоставления дополнительных пони), использовалась закись азота. Блок управления двигателем Motec контролировал как двигатель, так и водно-метанольную систему, а трансмиссия Coan Engineering Powerglide передавала мощность на заднюю часть драгстера.

Самая громкая ячейка Dyno в дизеле

Но то, что рельсы были повреждены, не означало, что компания Wagler отказалась от взорванной платформы Duramax. Наоборот, дутая система Duramax вызвала достаточно интереса, чтобы другой крупный игрок в мире дизельных гонок захотел попробовать эту комбинацию. Подробнее об этом ниже. Прямо сейчас к динамометрическому стенду двигателя Wagler, вероятно, прикручен двигатель Duramax с наддувом, охлаждением на водном метаноле и питанием закисью азота. Там, в одной из самых громких дизельных комнат, они, вероятно, найдут еще больше лошадиных сил, чтобы поиграть с ними.

7500 об/мин!

Это будет двигатель номер 2 для машины, в которую он упадет, но второй раз должно быть амулетом. Машина? Как насчет кузова C7 Corvette на шасси Джерри Бикеля и снаряженной массы менее 2700 фунтов! Wagler поставит силовую установку Duramax серии DX из алюминиевых заготовок, собранную с высококачественными крепежными элементами ARP, работающую от S&S и настроенную Hardway Performance с помощью ECM Motec. И хотя это не изображено выше, экзотический Duramax будет увенчан массивным вентилятором PSI. Ходят слухи, что во время динамометрических испытаний двигателя цельнолитой V-8 крутил безумные 7500 об/мин. Когда он, наконец, будет представлен на трассе, ищите команду, стоящую за ним, которая пробежит 3-секундные восьмые мили.

Взорванный L5P банков (доступен как двигатель ящика…)

В качестве рекламы своей новой линейки комплектов двигателей L5P Duramax в ящиках компания Banks Power решила построить кастомный шиномонтажный станок Chevy C20 66 года выпуска с наддувом и закачкой азотом, чтобы привлечь всеобщее внимание. Шасси Roadster Shop, изготовленная на заказ 9-дюймовая задняя часть Strange, воздушная подвеска Ridetech и сверхвысокая система наклона кузова — все это играет второстепенную роль по отношению к последнему кусочку глазной конфеты, скрывающемуся под капотом грузовика с патиной: R866SC Дюрамакс. В отличие от других вариантов контейнеров L5P от Бэнкса, которые имеют двойной турбонаддув или сочетание турбонаддува и наддува, этот малыш оснащен одним нагнетателем Whipple.

Заготовка Уиппла

Сердцем двигателя R866SC Duramax является двухвинтовой нагнетатель Whipple. В частности, Бэнкс работал с Whipple, чтобы заставить 3,8-литровый нагнетатель Gen V работать с приложением Duramax. Whipple приводится в движение заполненным жидкостью вязкостным демпфером, разработанным в Banks, и использует 12-реберный ремень, а не зубчатый ремень. Промежуточный охладитель воздух-вода, соединенный с двигателем, поддерживает температуру на впуске на льду (и имеет собственный контур охлаждающей жидкости), а уникальная система закиси азота NOS добавляет дополнительную мощность. Двигатель берет свои реплики от Motec ECM.

Единственный в своем роде классический дизель Repower

После нескольких изменений в программном обеспечении Motec и прогрева баллонов с закисью, мощность LokJaw может варьироваться от 700 до 1200 л.с. И если мы что-то знаем о нагнетателях, так это то, что с мгновенным наддувом вы получаете мгновенный крутящий момент, поэтому нет необходимости говорить, что сверхвысокопроизводительные шины Nitto Invo не работают для них. На улице ’66 C20 Бэнкса будет, мягко говоря, немногим. И мало чем отличается от других выдувных Duramax V-8 в этом произведении, его выхлопная нота обеспечит властное присутствие вне зависимости от обстановки.

Еще от водительской линии

Если вы хотите поближе познакомиться с головокружительным, прожигающим шины классическим Chevy Бэнкса под названием «LokJaw», загляните в этот краткий обзор годичного строительства компании.

6 двигателей V8 с заводским нагнетателем, которые разгромили соревнования маслкаров

12 марта 2021 г.
История

Бенджамин Хантинг

Нет замены рабочему объему — если только это не нагнетатель. Возможность подачи дополнительного воздуха в двигатель уже давно является одним из самых надежных и доступных способов получения дополнительной мощности, и они стали обычным явлением на вторичном рынке маслкаров для тех, кто ищет быстрый прирост мощности.

Совсем недавно детройтские автопроизводители были готовы предоставить покупателям двигатели V8 с наддувом прямо из выставочного зала, с потрясающими цифрами мощности, которые теперь просто подписаны в листе заказа от каждого из традиционных производителей спортивных автомобилей Америки.

Потребовалось много времени, чтобы добраться до того, что мы имеем сегодня, но история пионеров мускул-каров с наддувом V8 восходит к 1950-м годам. Эти 6 масл-машин V8 с заводским наддувом сокрушили конкуренцию и проложили путь к нынешнему изобилию вариантов большой мощности на рынке.

1. Форд F-код 312 V8

Smack Dab В середине производственного цикла Ford Thunderbird первого поколения появился один из первых заводских двигателей V8 с наддувом современной эпохи. В 1957 году Форд решил сделать доступной версию своего восьмицилиндрового двигателя объемом 312 кубических дюймов с наддувом, а вариант с F-кодом отличался изготовленным вручную нагнетателем Маккалоу-Пакстона, который увеличил мощность с 285 до недооцененных 300 л. наряду с крутящим моментом 345 фунт-футов). Это сделало автомобиль намного быстрее, чем его современник родстер Chevrolet Corvette, который был оснащен малоблочным безнаддувным двигателем V8.

В том году было построено всего 212 экземпляров T-Bird с кодом F, с намеками на то, что Ford рассматривал возможность омологации нагнетателя для использования в NASCAR в ответ на недавнее доминирование Chrysler с его двигателями Hemi (вариант с кодом F действительно избежал модельный ряд Thunderbird, некоторые из которых превратились в седаны, такие как Fairlane 500).

К сожалению, NASCAR полностью запретил не только нагнетатели, но и впрыск топлива для 1958, в котором Форд полностью отказался от программы, прежде чем она успела повлиять на гоночную трассу.

2. Студебеккер R2/R3 289/304 V8

В начале 1960-х у Studebaker было мало средств на разработку, и он искал экономичные способы оживить свой существующий модельный ряд. Только что представив спортивное купе Avanti с кузовом из стекловолокна в 1962 году, в следующем году у компании появилась идея наддува своего V8 объемом 289 кубических дюймов.

Пакет назывался R1, и, как и F-код, он опирался на нагнетатель, созданный Paxton (который к тому моменту был дочерней компанией Studebaker). Мощность подскочила до 290, что на 50 пони больше, чем у безнаддувного Avanti.

Легенда гонок Энди Гранателли отвечал за настройку двигателей R2 и более позднего пакета R3, который увеличил рабочий объем до 304 кубических дюймов и увеличил мощность до заявленных 335 лошадиных сил при чуть более 5300 об/мин (с нераскрытым «истинным» числом на динамометрическом стенде ближе к 400). при более высоких оборотах двигателя).

Avanti был быстрой машиной и хорошо конкурировал как с Corvette, так и с Thunderbird на прямой. Хотя для высококлассного Gran Turismo Hawk также было построено несколько моделей с наддувом, настоящим шоком в линейке Studebaker с наддувом стал компактный R2/R3 Lark.

Фото предоставлено Национальным музеем Студебеккера.

Эта небольшая, легкая модель (предлагавшаяся как купе и седан) оказалась очень популярной, и несколько сотен выпущенных автомобилей были ужасными драг-стрипами, которые до сих пор вытесняют более распространенные маслкары на ретро-трассах.

3. Ford SVT Cobra ‘Терминатор’ 4.6 V8

Вы должны прыгнуть почти на 40 лет в будущее, чтобы найти заводской двигатель для маслкаров с нагнетателем, который оказал такое же влияние, как и комбинация Studebaker R2/R3, но ожидание того стоило. Решение Ford установить вентилятор на 32-клапанный 4,6-литровый алюминиевый блок V8 в SVT Cobra 2003–2004 годов стало легендой, которая могла бы поддержать прозвище «Терминатор», данное ему командой разработчиков Blue Oval.

Обладая мощностью 390 лошадиных сил и крутящим моментом 390 фунт-футов, Terminator был почти на 30 процентов мощнее предшествующей ему Cobra (в которой использовалась безнаддувная версия того же двигателя). Mustang мог разогнаться до 60 миль в час всего за 4,5 секунды и преодолеть четверть мили менее чем за 13 секунд, что делало его грозным соперником не только Chevrolet Camaro SS того времени, но и более дорогого Corvette.

Где действительно блистал Ford SVT Cobra, так это на вторичном рынке. Было смехотворно легко заменить другой шкив на его нагнетатель Eaton M-112 и провернуть дополнительные 60 лошадей и 100 фунт-фут крутящего момента, что было только отправной точкой для того, что стало устрашающим доминантом дрэг-стрипа и респектабельным дорожным курсом. руль (благодаря независимой настройке задней подвески).

SVT Cobra подняла планку доступной производительности в начале 2000-х годов и положила начало гонке вооружений, которая быстро обострилась.

4. Форд Шелби GT500 5,4/5,8 V8

Форд не закончил с наддувом Мустанга. В поколении, которое последовало за Терминатором, Дирборн сотрудничал с Кэрроллом Шелби для производства Shelby GT500, серии переднеподъемных Мустангов с наддувом, которые давали ужасающую мощность пони-кару, который теперь имеет ручную ось.

Начиная с 2007 года, GT500 оснащался железным блоком модульного 5,4-литрового двигателя V8, предлагаемого Ford GT. SVT заменила нагнетатель Рутса на двухвинтовой, установленный в суперкаре, и настроила его так, чтобы он выдавал 500 лошадиных сил и 480 фунт-фут крутящего момента прямо из коробки.

Это положило начало пугающей череде мускулистых «Мустангов», включая GT500 KR (540 л. алюминиевый блок 5.4L V8 мощностью 550 лошадиных сил.

В 2013 году компания Ford решила пойти ва-банк, увеличив рабочий объем Shelby GT500 до 5,8 л и придав ему 662 лошадиных силы и 631 фунт-фут крутящего момента. Конечным результатом стал сложный опыт вождения, который проверил самые пределы платформы S197. После 2014 года Shelby с наддувом исчез из ассортимента Mustang, но след, который он оставил в сердцах и умах поклонников маслкаров, навсегда изменил сцену спортивных автомобилей Детройта, породив двух прямых конкурентов, которые продолжили традицию сногсшибательных результатов динамометрического стенда.

5. Cadillac CTS-V / Chevrolet Camaro ZL1 LSA

Когда в 2009 году компания Cadillac представила седан CTS-V второго поколения (а также купе и универсал), она представила двигатель V8 с наддувом, основанный на популярной малоблочной архитектуре LS.

Двигатель LSA имел мощность 556 л. CTS-V полагался на здоровенный V8 до 2015 года.

Если бы LSA была ограничена Cadillac, то ее влияние на современные маслкары могло быть меньше. Однако в 2012 году General Motors освободила его от своих роскошных цепей и поместила под капот Chevrolet Camaro ZL1, где он выдавал 580 л.с. и 556 фунт-фут крутящего момента.

Модель ZL1 оснащалась LSA до 2015 модельного года, обеспечивая достойную защиту от Shelby GT500, которая не была ослаблена несколько резкими характеристиками управляемости Ford на высоких скоростях.

6. Dodge Challenger/Charger SRT Hellcat

Dodge Challenger SRT Hellcat появился на сцене в 2015 модельном году и приземлился с невероятной силой на рынке маслкаров. Chrysler взял блок Hemi V8 объемом 6,4 л, который ранее устанавливался в стандартных версиях автомобиля SRT, и согласовал его диаметр с меньшим ходом поршня V8 объемом 5,7 л, создав мельницу объемом 6,2 л.

Следующим шагом была установка двухвинтового нагнетателя и увеличение наддува до 11,6 фунтов на квадратный дюйм, что дало конечный результат в 707 л.с. и 650 фунт-фут крутящего момента.

Трудно выразить словами, насколько это изменило правила игры для поклонников спортивных автомобилей. Преодолеть отметку в 700 л.с. было большим делом, особенно если учесть, что в отличие от большого количества послепродажных сборок, двигатель поставлялся с полной заводской гарантией. В конечном итоге трансмиссия будет расширена за счет включения седана Charger, внедорожника Jeep Grand Cherokee, пикапа Ram и внедорожника Dodge Durango.

В погоне за мощностью: Нагнетатели

Наддувательство

С немецким акцентом

Борьба с ямами

Недокрутить — пропасть, перекрутить — пропасть

Механика ручной сборки

Приводные нагнетатели — журнал За рулем

000_MOTO_1110_072

001_MOTO_1110_072

002_MOTO_1110_072

003_MOTO_1110_072

004_MOTO_1110_072

005_MOTO_1110_072

006_MOTO_1110_072

007_MOTO_1110_072

008_MOTO_1110_072

009_MOTO_1110_072

Нагнетатель воздуха

Нагнетатель воздуха – зачем он нужен?

Нагнетатель воздуха на авто – не все так просто

Воздушный нагнетатель на авто – каким он бывает

Механический нагнетатель на карбюраторный авто – варианты построения

Турбо нагнетатель воздуха

Электрический нагнетатель для двигателя автомобиля

Нагнетатель на ВАЗ

Нагнетатели для двигателей внутреннего сгорания

Supercharger — нагнетатель воздуха для автомобиля

Типы механических нагнетателей

Центробежный нагнетатель воздуха

2-х винтовой нагнетатель типа Lysholm

Кулачковый нагнетатель типа Roots

Отличия турбокомпрессора от нагнетателя

Поделиться

Наддув, нагнетатели и немного истории

Механический наддув

Нагнетатель типа «Рутс»/«Итон»

Центробежный нагнетатель

Нагнетатели типа «Лисхольм»

Прочие типы нагнетателей

Турбонаддув

Наддув «Comprex»

Электрический наддув

Резонансный наддув (инерционный наддув)

Динамический наддув (скоростной или пассивный наддув)

Читайте также

Сноски

Комментарии

LT5 Двигатель ящика с наддувом | Запчасти Chevy Performance

Наш самый быстрый двигатель для ящиков

ЧАСТЬ № 19417105

755 л.

715 фунтов на фут при 5000 об/мин

Модернизация с наддувом

Технические характеристики LT5

Руководства по установке

Руководства по установке

Электронная почта

БЛОК

Подключиться

Электронная почта

БЛОК

Подключить

ПОСЕТИТЕ НАШИ БРЕНДЫ ДЛЯ ВАШИХ ПОТРЕБНОСТЕЙ OE

Турбокомпрессор и нагнетатель: в чем разница?

А что лучше?

В чем разница между турбокомпрессором и нагнетателем?

Что лучше: турбо- или нагнетатель?

Сколько мощности добавляет турбонаддув или нагнетатель?

Как турбины/нагнетатели экономят бензин?

Почему турбины более популярны, чем нагнетатели в серийных автомобилях?

Как насчет двигателей Twin Turbo, Biturbo, Quad Turbo и Hot Vees?

Какие существуют типы нагнетателей?

Могу ли я добавить турбонаддув или нагнетатель в свой автомобиль?

Смотрите полный эпизод Мастера двигателей! Сколько наддува может выдержать стоковый двигатель?

Страницы трендов

Лучшие электромобили — самые популярные модели электромобилей

Сколько стоит Tesla? Вот разбивка цен

Лучшие гибридные автомобили — самые популярные модели гибридных автомобилей

Каждый электрический внедорожник, который можно купить в США в 2022 году

Это самые экономичные пикапы, которые вы можете купить