Благодаря чему повышается мощность двигателя - как устроен нагнетатель? Механический компрессор на двигатель
Механический нагнетатель своими руками
Одной из возможностей продлить жизнь старому автомобилю, например любому ВАЗ 2107, 2106, 2114, 2112, является его тюнинг. Конечно, речь в данном случае идет не об установке новых дисков и чехлов, а в первую очередь о повышении мощности двигателя. И один из самых простых и вполне доступных вариантов обеспечения этого – установить на мотор механический нагнетатель своими силами.
Механический нагнетатель на ВАЗ – за и против
Чем больше мотор и чем больше в нем цилиндров – тем выше его мощность. Таков самый первый вывод при наблюдении за моторами и машинами. Но это не всегда именно так. Чем больше топлива сгорает в цилиндрах двигателя, тем большую мощность он способен показать. Но объем цилиндров конечен, а мощность хочется иметь повышенную. Вот в этих случаях на помощь приходит механический нагнетатель воздуха.
Принцип его действия чрезвычайно прост и работает на любых автомобилях, в том числе семейства ВАЗ 2107, 2106, 2114, 2112 – он обеспечивает подачу дополнительного воздуха в мотор, в результате чего:
- увеличивается продувка цилиндров, и они лучше освобождаются от остатков сгоревшего топлива;
- в цилиндры мотора попадает больше топлива, что обеспечивает получение большей мощности;
- повышается степень сжатия, что также дает прирост мощности.
Такой подход практически похож на режим турбо, применяемый на дизелях. Только там для этих целей используется турбонагнетатель, приводимый в действие выхлопными газами, а в этом случае – механический нагнетатель воздуха, который ремнем связан с коленвалом двигателя. Такой подход гораздо проще, подача воздуха зависит от оборотов двигателя, чем они выше, тем его поступает больше; а также не требует обеспечения режимов работы турбины и может быть выполнен своими руками на любом автомобиле ВАЗ.
Стоит учесть, что если механический нагнетатель ставится на инжекторную машину ВАЗ, то потребуется изменение прошивки. Однако подобную доработку можно сделать и для карбюраторного авто, только в этом случае, скорее всего, придется менять жиклеры в карбюраторе и регулировать угол опережения зажигания.
Не стоит забывать, что вами производится форсирование двигателя ВАЗ, будь то любая его модель 2107, 2106, 2114, 2112, работа должна выполняться комплексно, и только тогда возможно получение ожидаемого результата. Однако это не такая уж и большая плата за прирост мощности.
Как установить воздушный нагнетатель своими руками
Существует несколько подходов, позволяющих установить механический нагнетатель воздуха на автомобили семейства ВАЗ своими руками. Это изготовление самим такого устройства, обеспечивающего режим турбо или форсирование двигателя, или использование готового КИТ-набора.
Самодельный нагнетатель на ВАЗ
При таком подходе определяющим будет механический нагнетатель воздуха. Именно от него зависит вся будущая конструкция. Главное – найти соответствующий требованиям воздушный нагнетатель от импортного автомобиля, или придется использовать самодельный. Возможно и такое, причем в этом случае применяются подходящие детали и узлы от совершенно неожиданных устройств, например, пылесоса.
Изготавливая подобный самодельный воздушный нагнетатель, необходимо учитывать буквально все – габариты, вес, размещение в подкапотном пространстве, как и где будет располагаться приводной шкив и ремень, производительность этого устройства, режимы работы (кратковременный или продолжительный), возможность смазки и многое, многое другое.После того, как появится ясность с компрессором, необходимо рассчитать реализацию турбо режима для двигателя.
Здесь надо учесть, каким образом будет изменена топливная и охлаждающая система автомобиля, какие изменения необходимо внести в его управление и как это осуществить, какое давление окажется допустимым для безопасной работы мотора, при реализации с помощью подобного устройства режима турбо.
Даже приведенный далеко не полный перечень вопросов показывает, что изготовить самодельный воздушный нагнетатель на ВАЗ любого семейства, хоть 2107,2106, хоть 2114, 2112, достаточно сложно, но возможно. Примером может послужить фото, показывающее, что такая работа успешно выполнена. Правда, это не ВАЗ, но важен сам факт – изготовить самодельный воздушный компрессор, в котором его приводной узел подсоединен к коленвалу двигателя, – возможно.
Приводной нагнетатель своими руками – из КИТ-набора
Да, есть в продаже такие комплекты, позволяющие своими руками реализовать режим турбо в автомобилях ВАЗ 2107, 2106, 2114, 2112. Как правило, он включает в себя все нужное для сборки и установки подобного устройства на автомобиль – сам компрессор, ремни, приводной узел, кронштейны и воздуховоды. Что собой представляет подобный комплект, позволяет понять приведенное фото.
Главное достоинство подобного подхода по реализации режима турбо на своей машине – простота и полная адаптация технических решений под конкретный вариант – 2107, 2106, 2114, 2112. Как правило, изготовителями КИТ-наборов являются китайские производители, что обеспечивает их достаточно приемлемую цену.
В качестве достоинств реализации режима турбо таким образом, стоит отметить его заточенность именно на автомобили ВАЗ той или иной модели (2107, 2106, 2114, 2112). К преимуществам подобного подхода следует также отнести то, что при некоторых условиях, когда уровень создаваемого дополнительного давления не больше половины бара, не требуется вмешательства в топливную систему автомобиля.
Расписывать порядок реализации режима турбо из подобного набора нецелесообразно, в каждом из них есть своя инструкция по сборке. К недостаткам можно отнести страну-изготовителя, но здесь уж как повезет. Как выглядит автомобиль после доработки и как ее выполнить, дополнительно поможет понять видеоОдин из доступных автолюбителям способов форсировать мотор старого автомобиля и придать ему новую жизнь – поставить нагнетатель воздуха. Эту работу можно выполнить и своими руками, если использовать имеющиеся в продаже КИТ-наборы на автомобили ВАЗ.
znanieavto.ru
Подборка лучших автомобилей с нагнетателями. История наддува в автомобилях.
Многие автопроизводители уже давно используют механический нагнетатель для увеличения производительности двигателя. Обычно компрессор наддува крепиться либо сбоку, либо поверх двигателя, обеспечивая мощность горения и продувание сжатого воздуха через цилиндры.
Нагнетатель, соединенный ремнем (в некоторых случаях цепью), раскручивается коленчатым валом. Это дает нам достаточно ценное мгновенное ускорение, хотя при этом мы "крадем" немного мощности у двигателя. Нагнетатель должен раскручиваться гораздо быстрее, чем двигатель внутреннего сгорания, чтобы втягивать достаточное количество воздуха; самые высокопроизводительные примеры такого двигателя могу достигать скорости 60.000 оборотов в секунду.
Есть три основных вида нагнетателей: роторный, центробежный и двухлопастный. В первом случае, используется пара трех или четырехлобных роторов для прогонки воздуха и вентиляции. В центробежном, для достижения тех же целей, используется импеллер. И наконец, в двухлопастном используется два зубчатых колеса.
После попадания в компрессор, воздух нагревается и тем самым уменьшает свою плотность. Для того, чтоб держать температуру под контролем, на всех двигателях с механическим нагнетателем есть или воздушное, или водяное охлаждение (охладительные трубы). Расположенные между компрессором и выпускным коллектором двигателя, эти трубы охлаждают выходящий воздух, повышая его плотность, тем самым оптимизируя процесс горения. После этого, воздух попадает в камеру сгорания, где он сгорает вместе с топливом, после чего его остатки выходят через выхлопную систему.
Можно говорить в том, что такой тип двигателей переживает своего рода кризис, так как компании производители вынуждены искать варианты с менее затратным использованием топлива. Некоторые компании предпочитают турбонаддув, некоторые пытаются адаптировать двигатели с механическим нагнетателем, а некоторые, снимаем шляпу перед Volvo, пытаются установить обе системы, чтобы взять лучше от каждой.
Мы в CARakoom решили составить наш том-10 самых крутых машин с компрессором наддува. У вас есть свое мнение на этот счет? Не стесняйтесь высказать его в комментариях, назвав свою любимую машину с таким типом двигателя.
Cord 812 - 4.7-liter V8
Cord 810 был выдающейся машиной по всем возможным критериям. Впервые представленный на Нью-Йоркском автосалоне 1935 года, переднеприводный 810, с его обтекаемыми фарами и длинным, как крышка гроба капотом, сильно выделялся на фоне остальных конкурсантов.
В 1937 году производители Cord доработали некоторые мелочи, и окрестили новую модель 812. По правде сказать, машины почти ничем не отличаются внешне, да и внутренности в большей части сохранились. Главное отличие моделей в том, что в случае с 812, стандартный двигатель 4.7 литров V8 мог быть оснащен компрессором наддува, который увеличил бы мощность до 170лс при 3,500 оборотов в минуту – а это, надо сказать, 45 дополнительных лошадок по сравнению со стандартным двигателем.
Еще одна отличительная особенность, выделявшая Cord на фоне других автомобилей того периода, это хромированные выхлопные трубы, которые разработчики бесстыдно выставили на показ.
Auburn Automobile, материнская компания Cord, выпустила около 3000 таких моделей, перед тем как “махнула рукой” на проект, но по данным компании, около 40% машин этой модели было заказано с наддувом.
Ford Thunderbird - 5.1-liter V8
В 1956 году компания Ford задумалась о создание собственного двигателя с наддувом, чтоб принять участие в гонках NASCAR; для этого была запущенна программа The Ford Motor Company Supercharger Program. Около пятидесяти образцов Thunderbird с двигателем с наддувом было создано в те годы, и они ждали одобрения боссов компании. Начальство “Голубого овала” выбрало модель с наилучшими показателями, после чего было решено выпускать ее в ограниченном количестве, как своеобразный “бонус” от компании для широкой публики.
Взяв за основу V8 объёмом 5,110 кс, компания добавила компрессор наддува от McCulloch/Paxton, четырехкамерный карбюратор и улучшенный распределительный вал, с целью выжать 300лс. В 1957 году выпустили всего 200 таких “красавиц”, и уже в следующем году модель была упразднена.
Studebaker Avanti - 4.7-liter V8
Studebaker в 1982 году применил технологии наддува двигателя в Avanti с его восьмицилиндровым движком объёмом 4,730 кс. Этот двигатель был создан на Paxton, дочерней компании Studebaker; при этом мощность автомобиля взлетела до солидных по тем временам 290лс, что значительно превышало стандартную модель. Интересно, что из-за компрессора наддува, в отсеке двигателя не хватило места для кондиционера.
Этот апгрейд двигателя мог позволил сногсшибательному Avanti стать вполне разумной альтернативой Chevrolet Corvette; и Avanti даже умудрился побить несколько скоростных рекордов в Бонневилле (соляной равнение в Юте). Но к сожалению, продажи были слишком низкие, и в скором модель вывели из оборота, но как мы знаем, и сама компания в скором времени “загнулась”.
Еще один интересный факт, что в этот же период, компания задумалась о создание пикапов Champ оснащенных двигателями с наддувом. Ни один из образцов так и не прошел стадию испытания, и поэтому сейчас о них уже ничего не известно.
Ford Shelby GT350 (1966 – 1967) 4.7-liter V8
Взяв за основу Mustang GT350, Shelby предложил покупателям вариант комплектации с компрессором наддува в 1966 и 1967 годах. Компания заявляет, что произведенный Paxton компрессор увеличил мощность двигатель V8 объёмом 4,730 кс с 271 до 395 лс, что является невероятным прыжком на 46%. На моделях с этим двигателем были так же установлены дополнительные измерительные приборы, установленные прямо под приборной панелью.
Судя по записям Ford, за двигатель с наддувом к обычной цене автомобиля добавлялось 670$, но достаточно немного GT350 было продано, а и того меньше сохранилось до наших ней. Как я уже сказал, такой двигатель, был необязательным при заказе и у покупателей был так же дополнительный вариант с турбокомпрессором, но это уже другая история.
Toyota MR2 - 1.6-liter I4
Первое поколение Toyota MR2, более известное как W10, получило отличные отзывы от прессы и общественности, но покупатели единогласно потребовали более мощную версию спортивного автомобиля с двигателем, расположенным в средней части. Toyota не заставила их долго ждать, предложив в 1987 году MR2 с двигателем с наддувом. Четырехцилиндровый двигатель 1.6 литров, мог уже немного поиграть мускулами, и похвастаться 145лс и 190нм.
В результате, легковесный MR2 разгонялся с 0 до 100 всего за 6,5 секунд. Автомобиль оснащался пятиступенчатой коробкой передач. Компрессор наддува позволял ему без труда обогнать своих ближайших конкурентов Bertone X1/9 и Pontiac Fiero. Удивительно, но эта модификация MR2 могла обогнать даже Fiero с его V6.
Toyota прекратила ставить компрессор наддува на машины этой серии с уходом на покой W10 MR2. На W20, приемнике W10, уже стоял четырехцилиндровый турбированный двигатель 2.0 литров.
Volkswagen Golf GTI G60 - 1.8-liter I4
Появившись в Европе в начале 90-х, Volkswagen Golf GTI G60 был спроектирован с целью по-настоящему проверить, на что способен переднеприводный автомобиль. Он имел шестнадцатиклапанный, четырехцилиндровый двигатель 1.8 литров, оснащенный компрессорам наддува. Инновационный дизайн использовался на Golf Rallye, предшественнике современного Golf R, и так же на некоторых других машинах Volkswagen, в том числе на Passat и Polo.
G-образный компрессор позволял двигателю 1.8 литров развивать мощность 160 лс и 216нм. Оборудованный пятиступенчатой механикой, GTI G60 с легкостью разгонялся до 100 за 8.3 секунд, что на 0.7 быстрее обычного двигателя. Максимальная скорость модели с наддувом была 220 км/ч.
MINI Cooper S John Cooper Works - 1.6-liter I4
В 2002 году, отелом BMW MINI была представлена тюнингованная комплектация хэтчбека Cooper S, известного как John Cooper Works. Изначальное он представлялся, как эксклюзивная дилерская модификация, которая значительно отличалась от первоначального продукта. В этой модификации, разработчики выжали 200 лс из четырёхцилиндрового двигателя Mini 1.6 литров, добавив новый электронный блок управления двигателем, спортивную систему выхлопа и механический нагнетатель.
С новым двигателем, Cooper S моментально стал главным героем на сцене крутых хэтчбеков, и этому он во многом благодарен своему резкому ускорению и внешнему виду как у машины для гольфа. В 2005, MINI добавил еще 10 лошадей, и он стал доступным в широкой продаже.Но разработчики на этом не остановились, и в 2006 представили новую версию MINI JCW для любителей “хардкора”, тем самым формально попрощавшись с MINI Cooper первого поколения. Он в свою очередь, является самым быстрым автомобилем из серии MINI; все доработки были направлены на повышение показателей машины, например, настраиваемые шасси, доработанная подвеска, улучшенная система выхлопа и увеличенные форсунки.
Audi S5 - 3.0-liter V6
Audi заинтересовался механическим нагнетатель, после выпуска 200T с турбированным двигателем. В послужном списке компании достаточно много автомобилей с турбонаддувом, но мы в CARakoom считаем, что самый интересный проект компании – это двигатель TFSI с компрессорам наддува, трехлитровый V6. Пять лет подряд он выигрывал престижную награду Ward’s Best Engine, а это много стоит.
Пожалуй самое возбуждающее применение этого двигателя - купе S5, где его мощность достигла 333лс и 440 нм. Audi использовало TFSI и в других моделях , таких как S4, A6, A7 и даже в дорогом A8.
LandRoverRange Rover Sport - 5.0-liter V8
С первого же дня выпуска в 2005, Land Rover Range Rover Sport был доступен с механическим нагнетателем. Сейчас, Sport оснащают пятилитровым двигателем v8 с компрессором наддува, который с гордостью демонстрирует нам свои 510лс и 625нм. Ему достаточно всего 5 секунд на разгон с 0 до 100.
Если для вас это не быстро, то специально для вас Jagua и Land Rover недавно объявили о программе Special Vehicles Operations, в рамках которой разрабатывают специально заточенную под Нюрбургринг модификацию Sport, которая уже сейчас выдает 550 лс. Land Rover амбициозно заявляет, что это будет самый быстрый и поворотливый SUV, допущенный к эксплуатации на обычных дорога.
Chevrolet Corvette Z06 - 6.2-liter V8
Chevrolet Corvette Z06, который был ранее представлен в Детройте в этом году, уже окрестили наиболее эффективным автомобилем вышедши из под крыла GM. И, пожалуй, самый экстремальный из седьмого поколения Vette. В самом сердце этого дикого зверя спрятан двигатель V8 объемом 6.2 литрова с компрессором наддувом, который генерирует мощность в 650лс и 881нм, унося Corvette с нашей планеты, в галактику суперкаров. Мощность передается на передние колеса за счет либо восьмиступенчатой автоматической трансмиссии, либо за счет первое в их истории семиступенчатой механически. Весь этот табор лошадей держат в уделах огромные дисковые тормоза и колеса от Michelin Pilot Sport.
Для тех, кто любит по-настоящему диких зверей и Z06 кажется слишком “одомашненным”, Chevrolet предлагает Z07, комплектацию которая поможет вам полностью реализовать потенциал механического нагнетателя с помощью добавления углеродно-керамические тормозов и задним спойлером, который дает Vette такую прижимную силу, о которые не и не мечтает ни одна модель компании.
carakoom.com
Компрессор на двигатель своими руками: особенности тюнинга
Как известно, мощность любого атмосферного двигателя сильно зависит от рабочего объема, а также является в достаточной степени ограниченной физическим рабочим объемом ДВС. Если просто, атмосферный мотор «затягивает» наружный воздух благодаря разрежению, которое возникает в результате движения поршней в цилиндрах.
При этом от количества поступающего воздуха напрямую зависит и количество топлива, которое можно в дальнейшем эффективно сжечь. Другими словами, чтобы сделать атмосферный двигатель мощнее, необходимо увеличивать рабочий объем цилиндров, наращивать количество цилиндров или комбинировать то и другое.
Еще одним действенным способом является подача воздуха в двигатель под давлением. В этом случае объем цилиндра и количество «горшков» можно не менять, при этом воздух нагнетается принудительно, что автоматически позволяет подать больше горючего и далее сжечь такой заряд топливно-воздушной смеси с максимальной отдачей.
Среди нагнетателей воздуха следует выделить турбонаддув и механический компрессор. Каждое из решений имеет как свои плюсы, так и минусы, при этом установить механический нагнетатель воздуха своими руками на практике вполне может оказаться несколько проще, чем грамотно выполнить работы по установке турбонаддува. Далее мы поговорим о том, можно ли поставить компрессор на двигатель своими руками и что нужно учитывать в рамках такой инсталляции.
Наддув двигателя механический: что нужно знать
Начнем с того, что установка любого типа нагнетателя (механический или турбонаддув) возможна как на инжекторном, так и на карбюраторном двигателе. В обоих случаях предполагается ряд доработок силового агрегата, однако установить турбину на двигатель несколько сложнее и дороже по сравнению с компрессором.
Становится понятно, что механический нагнетатель является более доступным способом повышения мощности двигателя, такое решение проще установить на мотор, причем работы можно выполнить даже самостоятельно. При этом общий принцип действия нагнетателя достаточно прост.
Установка механического комперссора на двигатель: тонкости и нюансы
Начнем с того, что главной задачей является подбор механического нагнетателя, который будет соответствовать ряду требований (вес, габариты, производительность, режимы работы, особенности смазки, исполнение привода и т.д.).
Для этих целей можно приобрести компрессор от какого-либо автомобиля или же заказать готовый тюнинг-комплект для форсирования двигателя. Также отмечены случаи, когда нагнетатель изготавливался самостоятельно, однако такие самодельные решения достаточно редки, особенно на территории СНГ.
На практике зачастую устанавливают тюнинг-комплекты (турбо-Кит наборы), реже используют детали б/у, которые снимаются с других компрессорных автомобилей. Плюсом готового комплекта является то, что такой набор рассчитан для установки на конкретную модель автомобиля. Это значит, что вместе с компрессором поставляются крепежи, ремни, привод, воздуховоды, прилагается инструкция и т.д.
Единственным минусом можно считать относительно высокую цену проверенных предложений на рынке, тогда как более доступные по цене наборы могут иметь сомнительное качество и быстро выйти из строя.
Параллельно следует учитывать, что также необходимо доработать штатную систему охлаждения и топливоподачи с учетом изменившейся производительности силового агрегата. Если просто, форсирование двигателя при помощи компрессора предполагает то, что топлива за единицу времени нужно подавать больше. Для этого может понадобиться менять бензонасос, ставить боле производительные форсунки и т.д.
Также не следует забывать о том, что большая мощность достигается за счет сжигания большего количества топлива. Закономерно, что выделение тепла в этом случае также сильно увеличивается, а мотор потребует более интенсивного охлаждения.
Что в итоге
Сразу отметим, что установка нагнетателя воздуха вполне возможна своими руками, особенно если речь идет об использовании готового набора под конкретный двигатель. Также с учетом вышесказанного становится понятно, что хотя увеличение мощности двигателя при помощи механического компрессора вполне можно реализовать, при этом ошибочно полагать, что достаточно будет только поставить компрессор, после чего двигатель сразу станет намного мощнее.
Рекомендуем также прочитать статью о том, как форсировать двигатель автомобиля. Из этой статьи вы узнаете о доступном способе получения большей мощности путем увеличения рабочего объема двигателя и доработок отдельных элементов и узлов силового агрегата.На самом деле, для получения ярко выраженного эффекта силовой агрегат нужно дорабатывать, причем во многих случаях достаточно серьезно (производится расточка блока для увеличения рабочего объема, затем также увеличивается ход поршня путем замены коленвала, самих поршней и шатунов, меняются клапана, распредвалы и т.д.).
Простыми словами, атмосферный мотор сначала максимально форсируется, после чего на него дополнительно «навешивается» механический компрессор. Далее необходимо грамотно настроить такой ДВС. Для авто с карбюратором следует настраивать дозирующую систему, переделок может также потребовать впуск и выпуск. На инжекторных машинах операции схожие, при этом в ЭБУ сначала прописывается тюнинг-прошивка (чип-тюнинг), после чего происходит дополнительная обкатка и коррекция прошивки
autoexpert.today
Механический нагнетатель воздуха для автомобиля
Механический нагнетатель является одной из вариаций системы наддува воздуха, с целью увеличить мощность мотора. Главная задача эксплуатации такого решения заключается в создании значительно увеличенного давления, превышающего показатель атмосферного давления внутри впускного коллектора.
Устройства такого плана называют механическими по тому, что привод от коленчатого вала двигателя. Этим они отличаются от других систем нагнетания воздушной массы в цилиндры.
Особенности работы механического нагнетателя
Устройство по принципу работы схоже с турбокомпрессором. Он аналогично турбинам осуществляет целый список связанных между собой функций. Устройство затягивает воздух снаружи, осуществляя процесс его сжатия с последующее нагнетанием во впускную двигательную систему. Втягивается воздух благодаря созданному внутри коллектора разрежению. Для осуществления нужного уровня давления нагнетателям такого типа нужно вращаться на повышенных оборотах, опережая мотор. Нагнетается воздух во впуск благодаря разнице в давлении в системе.
Сжимаемый при помощи устройства воздух характеризуется увеличением температуры во время сжатия. Это приводит к понижению плотности, а итогом этого будет сниженный уровень давления. Механическую систему оснащают промежуточным охладителем для разрешения данной проблемы. Охладитель является воздушным или жидкостным радиатором, качественно охлаждающим сжатые воздушные массы после прохода устройства.
Особенности привода компрессоров
Механический нагнетатель воздуха для автомобиля с ДВС в конструктивном плане может иметь определенные отличия в сравнении с другими похожими решениями. Главное различие от схожих систем в основном является выступающая система его привода.
Приводное устройство нагнетателя может быть таким:
- система прямого привода, с которой описываемое устройство обладает креплениями для прямого соединения с фланцем коленчатого вала;
- зубчатые или плоские ремни ременного привода;
- привод, базирующийся на цепном приводе;
- зубчатая передача, под которой подразумевают редуктор цилиндрического типа;
- электропривод, подразумевающий наличие отдельного электрического двигателя.
Разновидности
Теперь стоит рассмотреть каждую из разновидностей механического типа более детально.
Современные транспортные средства могут оснащать разнообразными вариациями компрессоров.
Широкое распространение получили 3 основных типа устройств:
- кулачковый;
- винтовой;
- центробежный;
Кулачковый тип
Такой механический нагнетатель является одной из первых разработок. Его начали устанавливать на транспортные средства с самого начала прошлого столетия.
На сегодня, реализуется данная конструкция таким образом, что компрессор оснащается парой роторов. Они могут обладать тремя или четырьмя кулаками, вращающимися встречно друг другу.
Кулаки располагаются таким образом, чтобы размещаться спирально по всей длине вышеупомянутых роторов. Угол закручивания данных элементов побирается с целью обеспечения наиболее эффективного процесса нагнетания воздуха с учетом возникающих параллельно этому потерь. Общая конструкция и принцип действия кулачкового варианта схожи с шестеренным масляным насосом, устанавливаемый смазочную систему ДВС.
Оказывающийся в нагнетателе воздух ловится кулаками ротора, перемещается в кулачковом пространстве и между стенками нагнетателя. В процессе он сжимается, а после этого начинается процесс нагнетания воздуху во впуск. Таков принцип называют нагнетанием внешнего типа. Такие компрессоры выделяются тем, что в большом темпе реализует необходимое давление.
Фиксируется и рост вышеуказанного давления одновременно с увеличением частотности вращения коленчатого вала транспортного средства.
Иногда кулачковый агрегат способен создать очень сильное давление, превышающее необходимый уровень. Как результат – образование воздушных пробок в канале нагнетания и ухудшение эффективности давления, что становится причиной общего снижения мощности силового агрегата во множестве рабочих режимах. Во избежание столь нежелательных последствий, в процессе использования агрегатов механического типа в обязательном порядке реализуют дополнительные меры по контролю и регулированию давления.
Вышеуказанное давление регулируют 2-мя распространёнными методами:
- Первый из них подразумевает регулирование давления посредство выключения агрегата. По большей части такой метод осуществляют посредством муфты электромагнитного типа;
- Второй вариант подразумевает пуск воздуха на этапе непрерывной работы устройства. Воздушную массу пускают посредством перепускного клапана;
Сейчас решения наддува механического типа оснащают схемами регулировки так. Комплексный вариант включает в себя входные датчики давления наддува и во впуске, электронные управляющие блоки и т.д.
Одновременно с этим прибегают к многочисленным механизмам исполнения. К ним относятся модули привода перепускного клапана электромеханического типа, муфтовый электрический магнит и прочие элементы. Нагнетатели рассматриваемого типа преимущественно дорогие. Такое положение дел обуславливается допусками недостаточных размеров на этапе производства.
Решения такого плана характеризуются повышенными требованиями к стерильности поступающего внутрь воздуха. В независимости от уровня или типа загрязнений или посторонних предметов внутри системы, чувствительный агрегат может быть легко выведен из строя.
Устройства данной разновидности характеризуются солидным весом, а также большой шумностью во время их работы. Производителями эффективно используется большое число мер для подавления шума, начиная от конструктивных корпусных особенностей и заканчивая использованием резонаторов, демпферов и прочих.
Винтовой тип
Нагнетатели винтового типа представляют собой конструктивно схожие решения с ранее рассмотренной вариацией.
Рассматриваемый сейчас агрегат включает 2 ротора-шнека определенной формы. Один из них обладает характерными выступами, а второй выемками-канавками. Эти элементы имеют форму, близкую к конической форме, а камера для воздуха между ними имеет меньшие размеры. Это будет заметно, если присмотреться к длине роторов. Поступающие смеси наружных газов захватываются шнеками, а после перемещаются и сжимаются. Процесс сжатия осуществляется при помощи шнекового вращения.
Последний этап процесса подразумевает нагнетание компрессированного воздуха. Главное отличие рассматриваемого устройства от кулачковой разновидности заключается в обеспечении внутреннего нагнетания. Воздух будет нагнетаться между шнеками, а это позволяет сделать эффективнее.
Центробежный тип
В случае центробежных разновидностей нагнетание воздуха реализовано по принципу, напоминающему принцип работы турбокомпрессора. Основывается агрегат на рабочем колесе-крыльчатке. Оно вращается с весьма и весьма большой скоростью, а по числу оборотов способно достигнуть отметки в пятьдесят или шестьдесят оборотов в минуту.
Принцип работы центробежного решения заключается в том, что поступавший воздух засасывается устройством в пространство внутри колеса. Центробежная сила воздуха перемещается по лопастям, а воздух из колеса выходит уже на больших скоростях, но уже характеризуется низким давлением.
Именно в процессе выхода оттуда воздух будет проходить по диффузору, имеющему целый ряд лопаток стационарного типа, располагающихся вблизи колеса-крыльчатки. Потоки воздуха на огромных скоростях после прохода через диффузор проходят процесс по преобразованию и превращения высокоскоростные потоки воздуха в низко-скоростные, но теперь уже с высоким уровнем давления.
Важно упомянуть, что такой вариант устройства является наиболее распространённым среди всех механических решений. Очень распространён такого типа механический нагнетатель на ВАЗ, и других, относительно доступных автомобилях. К главным преимуществам можно отнести компактность, малую массу, рабочую эффективность, взвешенную стоимость, а также широкий спектр различных вариаций крепления на моторе.
Минусами таких вариаций являются: сильно выраженная зависимость их мощности и скорости вращения коленчатого вала. Производительно стараются учитывать и эти недостатки, пытаясь их исправить.
Максимальное число отношения привода передаточного типа требуется для работы двигателя при низких оборотах. Минимальный уровень отношения задействуют в случае режима работы при скоростных оборотах.
Благодаря целому ряду конструктивных свойств нагнетатели первых типов устанавливаются на транспортные средства для обеспечения хороших динамических показателей при разгоне, в то время центробежные решения лучше всего справляются в случае работы мотора при пиковых нагрузках и максимальных показателях скорости.
Механические компрессоры в автомобилях
Такие устройства весьма востребованы как в случае дорогих автомобилей серийного производства, так и в случае спортивных машин. Нагнетатели активно задействуют в тюнинге авто.
Большую часть автомобилей спортивного типа оборудуют именно такими нагнетателями или комплексными решениями, включающими в себя сразу и механический агрегат и турбокомпрессор.
Стоит отметить и то, что наиболее массовые автомобили, в особенности среднего класса, оснащают компрессорами описанных выше типов крайне редко.
Если статья была Вам полезна, можете поделиться материалом в социальных сетях:
rulikolesa.ru
Как установить механический нагнетатель на "Ладу"?
Нагнетатель— компрессор, который увеличивает мощность двигателя, посредством сжатия соединения воздуха с топливом, попадающего в камеры двигателя внутреннего сгорания. Особенно нагнетатели востребованы в гоночных автомобилях и авиационных двигателях.
Знаете ли вы? Первый нагнетатель сконструировал немец Готтлиб Даймлер. В 1885 году он был установлен на автомобиль.
Компрессор или турбина
Чтобы установить что лучше, нужно разобраться в характеристиках обоих устройств.
Поскольку нагнетатель появился в жизни автомобилей раньше турбин его можно считать классикой компрессоров. Его работа, грубо говоря, заключается в том, чтобы окислять кислород, способствуя сжиганию большего количества топлива.
Конструкция этих механизмов довольно прочна и может прослужить до конца срока службы автомобиля. Нагнетатели не требуют смазки двигателя и большой температуры для работы. Компрессор будет работать и на невысоких оборотах и покажет хороший результат при разгоне, но при этом расходует большое количество топлива.
Установить приводной компрессор на машину ВАЗ, например, не сложно самому. Он не занимает много места и располагается рядом с двигателем. Если ваша машина работает на бензине, вам не нужны проблемы с обслуживанием, и вы любите скорость – нагнетатель это ваше.
Цель работы турбины и нагнетателя одна, но устройство разное. Тюнинговать турбо таз своими руками проблематично.
Кроме самой турбины, устанавливаемой в двигатель, необходимо подводить провода для смазки. Турбины работают при высоких температурах, поэтому для охлаждения понадобится дополнительный охладитель. Положительным моментом является более высокая мощность мотора и меньший расход топлива. Так, что если вы обладатель дизеля, то турбина однозначно ваш вариант.
Важно! Турбины требуют частой диагностики. Настройкой агрегата должен заниматься профессионал в специализированной мастерской.
Преимущество использования компрессора
В настоящем времени чаще всего используются центробежные нагнетатели. Основное достоинство нагнетателей - нет провала мощности при переходных периодах на больших оборотах.
Невзирая, на то, что часть силы тратится на работу самого компрессора, мощность двигателя может увеличиться почти вдвое. Компрессоры не требуют вашего внимания достаточно длительный период обслуживания, не потребляют много топлива. Нагнетатели небольшого размера, имеют малый вес и не производят много шума и вибрации.
Помните! Если нагнетатель ставится на ВАЗ с инжекторами, то потребуется изменение прошивки.
Недостатки механических нагнетателей
К недостаткам компрессорного наддува относятся затраты мощности мотора на привод нагнетателя, из-за этого падает КПД двигателя. Кроме того устройство зависит от оборотов коленвала двигателя, его скорости. Интенсивность разгона также невелика, но поддержка скорости выравнивает ситуацию.
Учитывая дополнительную нагрузку, которую создаёт компрессор (суперчарджер, как его ещё называют), автопроизводители совершенствуют и усиливают конструкцию двигателей, что в свою очередь влияет на цену автомобилей. Также многие производители рекомендуют использовать только горючее с высоким октановым числом, а это делает дороже эксплуатацию машины.
И всё же, компрессор по-прежнему вне конкуренции на гоночных авто. Если вы любитель острых ощущений, то можете смело устанавливать суперчарджер на свой автомобиль, будь то ВАЗ 2106, например, или другой автомобиль.
Кит-комплект для двигателя ВАЗ
Кит–комплект представляет собой набор, состоящий из самого компрессора и всех необходимых составляющих для его сборки и установки. Современные Кулибины наловчились собирать наборы из бывших в употреблении компрессоров и прочих комплектующих. Возможно, по цене они более привлекательны, однако скупой платит дважды.
Рассмотрим заводской вариант. Этот кит–комплект компрессор изготовлен и адаптирован под двигатель ВАЗ 2107. Он достаточно прост и любой, кто имеет минимальные понятия в устройстве машины, может самостоятельно установить такую конструкцию. Кроме того на заводскую сборку вы получите гарантию.
Установка компрессора на ВАЗ своими руками
Установка компрессора на ВАЗ 2107 связана с некоторой доработкой двигателя. Кроме нагнетателя понадобятся: силиконовые соединители, патрубки, хомуты, клапан сброса давления, удлинённый ремень привода и набор инструментов.
Кронштейн, на который будет крепиться механизм можно сделать самому с помощью сварочного аппарата. Сначала, закрепите кронштейн и поставьте приводной ремень на его место. Затем присоедините патрубки с помощью силикона. В принципе, работа окончена, осталось, поместить включатель на видном и доступном вам месте.
Если вы решили поставить механический турбонагнетатель на ВАЗ, вам нужно учесть его особенности. Турбокомпрессор работает при большой скорости и на высоких оборотах. В связи с этим он требует осторожности и тщательного ухода. Частицы пыли или грязи, попавшие в компрессор, могут привести его к быстрому износу.
Интересный факт! Первый винтовой нагнетатель был запатентован Альфредомом Лисхольном в 1936 году.
Подписывайтесь на наши ленты в Facebook, Вконтакте и Instagram: все самые интересные автомобильные события в одном месте.
Была ли эта статья полезна?Да Нет
auto.today
Что такое механический нагнетатель и чем он краше турбины?
Все конструкторы автомобилей, так же как и обычные автовладельцы, готовы на все, ради повышения мощности двигателя. При чем, современный тюнинг совсем не предполагает вмешательство в конструкцию самого двигателя, а использование дополнительных устройств, которые «помогали» бы ему показывать более высокие результаты. Одним из таких устройств и является механический нагнетатель, суть работы которого схожа с работой обычного компрессора, поскольку по своей сути он таковым и является. Главная задача нагнетателя - повышать атмосферное давление, что, несомненно, приносит ощутимый результат в работе двигателя.
Однако, есть у механических нагнетателей и свои недостатки, особенное внимание на которые мы и хотим обратить в нижеприведенной статье. Но перед этим подробнее рассмотрим механизм этого устройства и все существующие виды механических нагнетателей.
1. Как работает нагнетатель на обычном автомобильном двигателе внутреннего сгорания?
И так, под таким устройством как механический нагнетатель необходимо понимать один из конструктивных элементов всей системы механического наддува автомобильного двигателя. Именно благодаря его работе во впускном тракте является возможным поднять давление выше атмосферного. Почему же это устройство является механическим? Потому что его привод осуществляется благодаря функционированию коленчатого вала, а не от электронной системы управления. В англоязычной литературе и инструкциях механический нагнетатель обозначается одним словом - «supercharger».
На что именно влияет работа механического нагнетателя? Во-первых, его использование позволяет в разы повысить мощность двигателя, вплоть до 50% от изначального показателя. Во-вторых, появляется возможность повысить показатель крутящего момента двигателя, но этот показатель максимально может увеличиться только до 30%.
Вместе с этим, каждый водитель должен осознавать, что если так сильно повышается мощность двигателя, значит, и работа механического нагнетателя также должна быть очень интенсивной. Как следствие, двигатель также несет определенные затраты на работу привода механического нагнетателя, которые могут достигать даже 30%, что совсем не мало. Основные функции, которые выполняет механический нагнетатель, являются взаимосвязанными, и заключаются они в следующем:
1. Втягивание воздуха из атмосферы.
2. Сжатие воздуха путем интенсивной работы самого устройства.
3. Нагнетание сжатого воздуха непосредственно во впускную систему двигателя.
Выполнение самой первой функции возможно благодаря специально созданному разряжению. Далее, посредством очень быстрого вращения нагнетателя, которое перегоняет в скорости даже вращения двигателя, создается достаточно высокое давление. Именно за счет полученной разницы в давлении механический нагнетатель и запускает воздух во впускной тракт.
Однако, здесь есть один важный нюанс: при сжатии воздух начинает очень сильно разогреваться и если его дополнительно не охлаждать, то могут настать нежелательные последствия для двигателя. Также, охлаждение необходимо для того, чтобы не снижалась плотность воздуха и его давление, ради которого мы и устанавливаем механический нагнетатель. Поэтому, для охлаждения сжатого воздуха в самых распространенных системах наддува используются специальные охладители – интеркулеры. Они могут быть как воздушными, так и жидкостными.
Конструктивные особенности привода механического нагнетателя
Для того, чтобы лучше понимать особенности работы описываемого устройства, важно ознакомиться с разновидностями приводов, которые используются как их основание:
1. Прямой. Привод, который позволяет закреплять нагнетатель непосредственно на коленчатый вал, а вернее, на его фланец.
2. Ременной. Для функционирования такого нагнетателя используются самые разные виды ремней: зубчатый, клиновый или же плоский.
3. Цепной. Функционирует также, как и ременной.
4. Зубчатый. Привод, который работает на базе циклического редуктора.
5. Электрический. В этом случае роль привода выполняет отдельный электродвигатель, который и приводит в действие нагнетатель. Он более затратный, поскольку требует повышенной мощности от аккумуляторов, но вот непосредственно мощность двигателя он не забирает.
Использование разных конструкций для изготовления механических нагнетателей стало причиной того, что появился целый ряд видов этого устройства. При чем, отличаются они друг от друга не только конструктивно. В связи с этим, в следующем разделе мы подробно изучим особенности наиболее распространенных видов нагнетателей.
2. Виды нагнетателей, которые используются на современных автомобилях
Что касается классификации механических нагнетателей, то среди них стоит выделить такие:
1. Объемные нагнетатели, которые включают в себя две разновидности устройств:
- кулачковые, представленные на автомобильном рынке такими производителями, как Roots и Eaton.
- винтовые, известные автовладельцам под названием производителя Lysholm.
2. Центробежные.
Если говорить о первом виде, а вернее группе видов нагнетателей, то их главным отличием является способ нагнетания воздуха. В принципе, особенности их функционирования уже заложены в их же название: они просто перекачивают определенные объемы воздуха, не сжимая его. То есть, потоки воздуха движутся не потому, что устройство постоянно меняет их плотность и температуру, а потому что оно «насильно» заставляет их двигаться. Чтобы Вам было понятнее, как это происходит на конкретных примерах, рассмотрим оба вида объемных нагнетателей.
Особенности кулачковых нагнетателей автомобильного двигателя
Данный вид является самым первым представителем механических нагнетателей, но не смотря на это, используется он до сих пор. Как это не смешно, но его «родителя» братья Рутс использовали данное устройство не как важную деталь автомобиля, а как промышленный вентилятор для продувки воздуха в больших помещениях.
Поскольку устройство было достаточно простым в производстве и использовании, со временем оно все больше и больше распространялось по миру, находя все новые способы применения. А функционирует кулачковый нагнетатель следующим образом: в один общий кожух помещается две прямозубые шестерни, вращение которых происходит в разных направлениях. Благодаря их вращениям и происходит перекачивание определенного объема воздуха от впускного коллектора к выпускному.
Прошел практически целый век, пока еще один изобретатель по фамилии Итон не усовершенствовал конструкцию вышеописанного устройства. Вместо прямозубых шестерней он установил на нагнетатель косозубые роторы. Результат это дало очевидный: воздух начал перемещаться не поперек, а вдоль конструкции. Чтобы сделать конструкцию еще более совершенной, на устройство устанавливают дополнительные зубчатые лопатки (то есть, косозубые роторы). Если в самой первой модели под названием «Eaton» ее автор Итон установил всего две, то сегодня очень трудно найти кулачковый нагнетатель меньше чем с четырьмя лопатками.
Вместе с тем, данный вид нагнетателей нельзя назвать совершенным. Он отличается целым рядом довольно существенных недостатков:
1. Подача воздуха этим устройством происходит пульсационно, поэтому в двигателе могут возникать моменты, когда ему не хватает давления для нормального функционирования. Однако, современные конструкции кулачковых нагнетателей с увеличенным количеством зубчатых лопастей и треугольным окном впускного и выпускного окон компрессора, позволили максимально нивелировать этот недостаток. Более того, благодаря этому нагнетатели «Рутс» отличаются тихой и равномерной работой.
2. Когда нагнетатель выталкивает несжатый воздух в трубопровод со сжатым воздухом, внутри этой конструкции создается турбулентность. По этой причине увеличивается температура заряда воздуха. Как результат, топливная смесь не сгорает полностью, а из за ее возросшей калорийности снижаются показатели производительности автомобильного двигателя. Однако, данная проблема также является решаемой, если на такой нагнетатель установить вышеупомянутый инкулер.
Но плюсы нагнетателей, которые мы описываем, все же не позволяют даже современным автоконструкторам отказаться от их использования. Так, компрессоры «Рутс» отличаются:
- компактностью;
- конструкционной простотой;
- долговечностью использования;
- эффективностью даже при функционировании автомобиля на малых оборотах;
- низким шумовым уровнем.
Но какими ни были прекрасными кулачковые нагнетатели, мы все равно не можем упустить из виду их винтовых собратьев, с которыми и познакомимся далее.
Отличия и преимущества винтовых нагнетателей
Так же как и нагнетатели «Рутс» и «Итон», винтовой нагнетатель воздуха «Lysholm» является представителем объемно-роторной группы этих устройств. Однако, отличие между ними есть и оно довольно существенное: рабочая нагрузка в винтовом нагнетателе выполняется парой роторов, которые имеют взаимодополняющие профили. Давайте ознакомимся с принципами его функционирования более детально и последовательно:
- движущиеся на встречу друг другу два ротора осуществляют захват воздуха;
- порции воздуха, которые проходят вдоль роторов, вынуждены сжиматься;
- сжатый воздух создает дополнительное давление, которое положительно влияет на мощность работы двигателя.
Благодаря всему этому на выпускном окне нагнетателя не создается турбулентность, как это происходит в случае с «Рутсами». По сути, это и есть главное преимущество винтовых нагнетателей, в сравнении с роторно-шестеренчатыми. Описанная схема работы позволяет обеспечивать стабильно высокую эффективность работы как самого устройства, так и двигателя, при чем на всех уровнях нагрузки.
Плюсы нагнетателей «Lysholm» заключаются в:
1. Очень высоком коэффициенте полезного действия, который может достигать 70%.
2. Надежность устройства и долговечность его использования, не зависимо от интенсивности эксплуатации.
3. Компактность конструкции.
4. Бесшумность работы.
Но упустить из виду минусы нагнетателей «Lysholm» мы не можем. Правда, недостаток у них один и заключается он в сложности формы роторов, что влияет на затратность производства подобных конструкций. Именно по этой причине винтовые нагнетатели не используются при серийном выпуске автомобилей. Это скорее атрибут более дорогих и эксклюзивных авто. Ну, или результат самостоятельного тюнинга.
Что необходимо знать о центробежных нагнетателях?
Среди всех видов нагнетателей центробежные является наиболее распространенным и востребованных среди конструкторов автомобилей. Но чаще всего такой нагнетатель используется как составляющая турбонаддува, а не как самостоятельное устройство (хотя и в таком виде он используется не так уж и редко). В плане функционирования и нагнетания воздуха центробежное устройство практически аналогично турбонаддуву. И самое главное сходство – это крыльчатка, которая также является основной деталью турбокомпрессора. Сама крыльчатка имеет очень сложную конусообразную форму, к изготовлению которой выставляются очень высокие требования. Ведь от того, насколько правильным был ее проект и насколько точно он был воплощен в жизнь, напрямую зависит коэффициент полезного действия всего устройства.
Принцип работы центробежного нагнетателя не такой уж и сложный:
1. Лопасти крыльчатки устройства раскручиваются за счет воздуха, который проходит по воздушному сужающему каналу.
2. Раскрученный лопасти нагнетателя, которые ведет центробежная сила, перебрасывают воздух в периферию кожуха устройства.
3. В кожухе установлен специальный диффузор, который не допускает потери давления воздуха. В некоторых конструкциях нагнетателей диффузор может отличаться наличием лопатки с регулируемым углом атаки.
4. Именно через диффузор воздух выталкивается в воздушный окружающий тоннель, который имеет форму улитки (другое название этого туннеля – воздухосборник). Форма улитки не является случайно для данного устройства. Ведь благодаря ей воздух сначала движется по узкому каналу, а потом по все более широкому. Благодаря этому и меняется скорость и давление воздушной массы, выравниваясь до необходимых показателей.
Но самый базовый принцип, благодаря которому и проходит функционирование центробежного нагнетателя, и обозначает самый главный недостаток устройства. Достаточно очевидным фактом является то, что для работы нагнетатель требует огромную скорость вращения крыльчатки. То давление, которое производит нагнетатель, равно квадрату скорости, с которой движется крыльчатка.
В связи с этим базовая скорость нагнетателя начинается от 40тыс. оборотов за одну минуту, и с легкостью может достигать 200тыс. Чтобы достигнуть такого количества оборотов ремень привода работает на пределе своих возможностей. Не сложно догадаться, что в следствии подобного все детали устройства изнашиваются чрезвычайно быстро, да и работает такой нагнетатель довольно шумно.
Чтобы решить проблему с шумом, обычно используют дополнительный мультипликатор, который устанавливается на устройство. Однако, за подобную хитрость приходится платить потерями коэффициента полезного действия механического центробежного нагнетателя. А для того, чтобы износ деталей не происходил слишком быстро, для их производства используются только качественные сплавы металлов, а их размеры с точностью подгоняются друг к другу.
Нельзя также не упомянуть и о инерционном действии, которое также уменьшает достоинства устройства. Проявляется оно в том, что иногда устройство отстает в срабатывании. Так, если нагнетатель работает на малых оборотах – его эффективность совсем не впечатляет, но если его разогнать очень сильно – то произойдет очень резкий скачек мощности. Поэтому, такой нагнетатель больше подходит тем автомобилям, от которых требуется высокая мощность и скорость, на не интенсивность разгона.
Но все же, несмотря на множество негативных моментов в функционировании центробежного нагнетателя, он все равно является наиболее распространенным. Причина тому – доступная стоимость и простота установки, доступная каждому автолюбителю.
3. Нужен ли автомобилю механический нагнетатель: достоинства и недостатки устройства
Данную проблему мы уже несколько раз затрагивали выше, однако, важно все же просуммировать, стоит ли устанавливать на свой автомобиль механический нагнетатель, или можно обойтись без него. Первый и самый главный фактор, который нельзя упускать из виду принимая такое решение – использование нагнетателя воздуха негативно сказывается на мощности двигателя автомобиля. Ведь главная его задача – увеличивать количество оборотов двигателя, что может стать причиной поломки мотора. Однако, подобная ситуации может возникнуть только тогда, когда нагнетатель используется на повышенных оборотах. На низких и средних оборотах его действие является благоприятным для мощности двигателя.
Еще один минус нагнетателей – если он повышает мощность деталей двигателя, но они начинают быстрее изнашиваться. Поэтому, единственное решение проблемы – это установка более прочных деталей, которые менее интенсивно подвергаются износу. К примеру, заменить штампованные поршни и шатуны на кованные. Конечно, это даст хороший результат, но чтобы его достигнуть придется немного потратиться.
Нельзя забывать и о том, что без дополнительного охлаждения привод нагнетателя требует охлаждения. В противном случае он будет не только сам нагреваться, но и нагревать двигатель, что является крайне нежелательным для любого авто.
Но самая главная проблема, о которой мы еще не упоминали, связана с возможностью детонации, которую может вызвать механический нагнетатель. Как это возможно, спросите Вы? Все дело в том, что слишком высокое давление и температура воздуха, который подается в цилиндры автомобильного мотора может привести к очень неприятным последствиям. Когда в конце такта сжатия поршень цилиндра попытается спрессовать и без того сжатую смесь топлива и воздуха, ее температура может перейти за максимально допустимую норму и привести к взрыву.
Частично решить данную проблему можно путем использования топлива с высоким октановым числом, однако это не всегда может дать хороший результат. Если давление поднимается до слишком высоких показателей, единственный путь избежать детонации – это снизить степень сжатия. Также, важно правильно подбирать свечи, от которых также зависит правильное функционирование автомобильного двигателя.
Но как бы там ни было, исключать все плюсы нагнетателей нельзя, поскольку они действительно способны в разы повышать мощность работы мотора. Главное, чтобы эксплуатация этого устройства не происходила на максимальных показателях. Никогда не стоит забывать, что пытаясь добиться высокой мощности от двигателя, нагнетатель еще больше его стимулирует, тем самым повышая давление и температуру. Таким образом, любой механический нагнетатель – самый лучший тюнинг для двигателя, особенно если правильно пользоваться его возможностями.
Подписывайтесь на наши ленты в Facebook, Вконтакте и Instagram: все самые интересные автомобильные события в одном месте.
Была ли эта статья полезна?Да Нет
auto.today
В погоне за мощностью: Нагнетатели
Нагнетатель как радикальное средство дать пинок под зад своему автомобилю
Набор «Наддуй свой двигатель сам»
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.
Статья опубликована в журнале «Популярная механика» (№2, Февраль 2003).www.popmech.ru
