Механический нагнетатель: устройство, принцип работы, разновидности. Плюсы и минусы компрессора
Существует множество способов увеличить мощность двигателя, начиная увеличением рабочего объема, заканчивая установкой различных компрессоров и турбонагнетателей. О последних мы как раз сегодня и поговорим. В этой статье вы узнаете о том, что собой представляет мех. нагнетатель, как он устроен, а также о разновидностях компрессоров.
Что собой представляет механический нагнетатель?
Compressor или Supercharger — именно так звучит оригинальное название механического нагнетателя. Это устройство необходимо для того, чтобы увеличить производительность двигателя, путем сжатия и нагнетания большого количества воздуха в камеры сгорания. За счет увеличения количества воздуха процесс сгорания ТВС (топливовоздушная смесь) происходит с большим КПД, в результате имеем реальную прибавку мощности, порядка 50%. Механический компрессор приводится в движение за счет передачи вращательного движения коленвала. Забор воздуха осуществляется через воздушный фильтр, после чего воздух подвергается сжатию. Далее в сжатом состоянии под большим давлением он поступает во впускной коллектор, где сгорает вместе с ТВС. Тем самым повышая эффективность горения ТВС и отдавая больше КПД от каждого такта.
Существует несколько разновидностей мех. нагнетателей, которые имеют конструктивные отличия. Далее более подробно об этом.
Устройство и разновидности компрессоров
Система наддува состоит из:
- Компрессора;
- Интеркулера;
- Заслонки перепускного трубопровода;
- Дроссельной заслонки;
- Системы фильтрации воздуха, представленную простым воздушным фильтром;
- А также нескольких датчиков (давления наддува, и температурных во впускном коллекторе).
Управление суперчарджером происходит при помощи дроссельной заслонки. На высоких оборотах она открыта, а заслонка трубопровода закрыта, поэтому весь воздушный поток идет во впускной коллектор. Без нагрузки мотор работает на малых оборотах, заслонка при этом открыта лишь частично, а заслонка трубопровода — на 100%. В итоге, часть воздуха возвращается на вход к компрессору. Для улучшения степени сжатия воздух охлаждается интеркулером на ~10-15°C.
Актуально: Как работает система Biturbo и чем она отличается от Twin-Turbo
Разновидности привода механического наддува
Чтобы привести в движение компрессор необходима передача крутящего момента от коленвала. Существует четыре основных типа привода механических нагнетателей: ременной, цепной, прямой и шестеренчатый.
Ременной привод. Как уже понятно из названия, крутящий момент передается посредством ремня, который может иметь разную конфигурацию (зубчатый, клиновый, плоский и т. д.) в зависимости от производителя мотора. Ремни в качестве привода считаются плохим решением, так как служат недолго, требуют замены и склонны к проскальзыванию.
Цепной привод. Этот вариант можно назвать аналогом предыдущего, который имеет ряд неоспоримых преимуществ, за что и почитается больше. Цепь считается более надежной, служит дольше, не требует частой замены и не проскальзывает.
Прямой привод. Такой тип привода представляет собой установку механического наддува прямо на фланец коленвала. Прелесть заключается в том, что отсутствует ременная, а также цепная передача, что упрощает обслуживание и не требует постоянных замен.
Шестеренчатый привод. Такая система привода предусматривает передачу крутящего момента посредством механизма шестерен. Среди недостатков такого привода можно выделить большие габариты и повышенную шумность.
Разновидности компрессоров механического типа
Чаще всего механические нагнетатели бывают трех видов: центробежный, винтовой и кулачковый.
Компрессор центробежного типа. Этот тип нагнетателей считается наиболее распространенным. Конструктивно центробежный нагнетатель очень схож с турбиной, так как его основным рабочим элементом является крыльчатка. Это колесо (крыльчатка) способно развивать высокие обороты, около 60 тыс. об./мин. Всасывание воздуха происходит на высокой скорости, через центральную часть компрессорного колеса при низком давлении. После того как воздух попадает в компрессор его давление повышается, а скорость снижается, после чего он подается во впускной коллектор. Такой тип компрессоров, как правило, используется вместе с турбиной и позволяет избежать такого неприятного известного всем явления как «турбояма».
Нагнетатель винтового типа. Такой тип компрессора состоит из двух конических винтов (шнеков), которые вращаются. Поток воздуха попадает во впускное отверстие, которое имеет более широкий вход, после этого проходит через нагнетатель и под воздействием винтов сжимается, после чего направляется во впускной коллектор. Суперчарджеры винтового типа имеют довольно сложное устройство, поэтому встречаются довольно редко, как правило, на дорогих спортивных авто. Однако высокая стоимость компенсируется прекрасной производительностью.
Компрессор кулачкового типа. Эта разновидность представляет собой систему, состоящую из двух роторов, которые имеют сложный профиль сечения. Между собой две оси вращения роторов соединены шестернями одинакового размера. Во время вращения роторов воздух, перемещаясь между кулачками и стенками корпуса, нагнетается во впускной коллектор. Минусом такой системы считается избыточное давление, которое образуется во время работы нагнетателя и нередко приводит к сбоям в его работе.
Плюсы и минусы компрессора механического типа
По сравнению с турбиной, механический нагнетатель работает за счет вращения коленчатого вала, а не от выхлопных газов. Несмотря на то, что компрессор увеличивает мощность, он, так или иначе, создает дополнительную нагрузку на силовой агрегат. Это, в свою очередь, снижает КПД мотора, а также усложняет конструкцию двигателя, повышает его шумность, а также приводит к дополнительным растратам. При интенсивных нагрузках детали двигателя изнашиваются более интенсивно при наличии механического нагнетателя, чем на моторах без компрессора.
Среди положительных качеств механического наддува можно выделить его невысокую себестоимость, если сравнивать с турбиной, простоту установки, а также отсутствие задержек и моментальный отклик на педаль «газа». В особенности хотелось бы отметить системы винтового и кулачкового типа, которые способны обеспечить пушечный разгон, стабильный прирост, мощность двигателя на высоких оборотах.
