Как работают механический, электрический, центробежный нагнетатели воздуха

Существуют несколько видов механических нагнетателей:

  • центробежный;
  • объёмный;
  • винтовой;
  • лопастный;
  • спиральный. 

Центробежные нагнетатели воздуха

Ввиду доступности цены и безотказности в работе самый популярный из всех нагнетателей – центробежный. Главной внутренней частью его является крыльчатка, которая находится в похожем на улитку кожухе. Крыльчатка может приводиться в движение разными способами: электрическим, механическим (от коленчатого вала) или турбиной, раскручиваемой выхлопными газами. 

Раскручивая воздух, крыльчатка создаёт центробежную силу, которая создаёт разряжение воздуха в центре «улитки», где находится входное отверстие. Попадая внутрь «улитки», воздух выходит под давлением из выходного отверстия сбоку. 

Есть недостатки у данного способа. Для эффективной работы такого нагнетателя у крыльчатки должны быть нешуточные обороты, и этот способ поддува создаёт много шума. 

Объёмный нагнетатель воздуха

Этот компрессор будто выполнен по образу масляного насоса. Два ротора, похожие на увеличенные шестерни насоса системы смазки, таким же способом качают воздух. Эти два ротора сближаются друг с другом и с корпусом на максимально допустимое расстояние, но не касаются. Они между собой синхронизированы шестернями, что исключает соприкосновения. 

Такой способ намного тише центробежного, но тоже имеет ряд своих недостатков. Один из существенных – это порог мощности, т.е. при разгоне коленчатым валом до определённых оборотов насос перестаёт подавать необходимое количества воздуха. Также он очень сильно греется. Это происходит не только из-за эффекта сжатия воздуха, но дополнительно из-за «турбулентности». Такие нагнетатели оборудуют дополнительным охлаждением, и это увеличивает их массу. 

Винтовой нагнетатель

Роторы этого нагнетателя выполнены в виде двух винтов с правой нарезкой. Они синхронно крутятся на минимальном расстоянии друг относительно друга, не соприкасаясь. Захватывают порциями воздух и «проталкивают» его. Такие компрессоры требуют точно подогнанных деталей. В результате такой точной калибровки деталей они работают практически без потерь даже на малых оборотах коленчатого вала. Вот только из-за высокой сложности изготовления такой нагнетатель стоит немалых денег и почти не используется на современных машинах. 

Лопастной нагнетатель

Этот нагнетатель имеет сравнительно простое устройство. Корпус выполнен в виде цилиндра. Ротор на четверть меньше корпуса и немного смещён от центра. Лопасти ротора выдвигаются посредством центробежной силы и соприкасаются с корпусом. Захватывая большие порции воздуха двумя лопатками, он переносит воздух к выходному отверстию, создавая давление. Входное и выходное отверстия расположены по краю цилиндрического корпуса, но таким образом, чтобы крыльчатка ротора захватывала больше воздуха. 

Этот компрессор довольно эффективен даже на небольших оборотах коленчатого вала. Такие насосы имеют хороший КПД, и они почти не нагревают воздух. У этих нагнетателей один недостаток – быстрый износ лопастей в результате трения о корпус. 

Спиральный компрессор

В литом корпусе, выполненном изнутри в виде спирали, находится точно повторяющий его изгибы плунжер. Тот приводится в движение эксцентричным механизмом таким образом, чтобы воздух перемещался от краёв корпуса к центру. В центре находится выходное отверстие, в которое воздух буквально выдавливается. Избыток давления контролируется перепускным клапаном. 

Центробежный нагнетатель

Рабочее колесо ( а и диаграмма скоростей газа б в колесе центробежного нагнетателя.

Центробежный нагнетатель представляет собой лопаточное колесо, расположенное в спиральном корпусе. При вращении колеса поступивший в центр его газ отбрасывается в сторону, подобно тому как отлетает камень, оторвавшийся при вращении от веревки, к которой он был привязан.

Центробежный нагнетатель применяется для сжатия и подачи воздуха и различных рабочих газообразных сред.

Центробежный нагнетатель имеет литой чугунный корпус, соединенный полукруглым фланцем с корпусом подшипников, являющимся одновременно и резервуаром, в котором расположены масляный фильтр и маслоохладитель.

Центробежные нагнетатели 1200 — 25 — 1 и 1200 — 25 — 2 исполняются в виде одноцилиндровой двухступенчатой машины одностороннего всасывания. Патрубки, нагнетательный и всасывающий, располагаются в нижней части корпуса и направлены вниз. Ротор нагнетателя состоит из 2 рабочих колес, клепаной конструкции со штамповочными лопатками.

Центробежный нагнетатель применяется для сжатия и подачи воздуха и различных рабочих газообразных сред.

Центробежный нагнетатель имеет литой чугунный корпус, соединенный полукруглым фланцем с корпусом подшипников, являющимся одновременно и резервуаром, в котором расположены масляный фильтр и маслоохладитель.

Центробежные нагнетатели 1200 — 25 — 1 и 1200 — 25 — 2 исполняются в виде одноцилиндровой двухступенчатой машины одностороннего всасывания. Патрубки, нагнетательный и всасывающий, располагаются в нижней части корпуса и направлены в из. Ротор нагнетателя состоит из 2 рабочих колес, клепаной конструкции со штамповочными лопатками.

Часть центробежного нагнетателя ( продольный разрез.| Примерное изменение скорости и давления в турбокомпрессоре.

Центробежный нагнетатель или турбокомпрессор является машиной, в которой сжатие газа происходит под действием центробежных сил, развивающихся при вращении рабочих колес, а также вследствие уменьшения скорости в каналах направляющего аппарата. Подобно центробежному насосу для жидкостей он состоит из корпуса, в котором вращается вал с укрепленным на нем рабочим колесом с окружной скоростью до 350 м / сек. Рабочих колес может быть несколько — в зависимости от требуемой степени повышения давления лаза.

Центробежный нагнетатель ( рис. 46) — одноцилиндровый агрегат одностороннего всасывания с двумя ступенями сжатия. Корпус 9 нагнетателя отлит из чугуна и имеет разъем в вертикальной и горизонтальной плоскости. Вертикальный разъем является технологическим и при эксплуатации компрессора не разбирается. Всасывающий 20 и нагнетательный 21 патрубки отлиты в нижней половине корпуса и направлены вниз.

Центробежные нагнетатели обоих типов могут быть подсоединены к газотурбинным установкам ГТ-700-4 и ГТ-700-5. Основными его узлами являются корпус, ротор ( вал с консольно насаженным рабочим колесом), подшипники и система уплотнения.

Центробежные нагнетатели с колесом, выполненным из стали или гамма-силумина, и диффузором в зависимости от заданного давления продувки должны работать с числом оборотов 8000 — 20 000 в минуту. Так как создаваемое центробежными нагнетателями давление возрастает пропорционально квадрату числа оборотов, то они очень хорошо подходят для использования в двухтактных двигателях ( см. фиг. Однако центробежные нагнетатели еще не получили широкого распространения вследствие своей громоздкости, а также вследствие того, что устройство трубопроводов к рабочим цилиндрам вызывает большие затруднения, чем в случае использования роторно-шестеренчатых или коловратных нагнетателей.

Центробежный нагнетатель, осуществляющий наддув двигателя, расположен на переднем торце картера.

Центробежные нагнетатели ( рис. Г1 — 7) состоят из сварнолитого корпуса 1 бочкообразной формы с вертикальным разъемом, к которому крепится с помощью болтового соединения корпус подшипников 7 с расположенными в нем опорно-упорным 9 и опорным 8 подшипниками с торцевым уплотнением. В подшипники уложен ротор 10 с консольно насаженным колесом.

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» . 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.

2 Экспериментальный метод монтажа компрессора

Для того чтобы установить нагнетатель воздуха с механическим приводом экспериментальным способом, необходимо самостоятельно определить состояние двигателя, требующего улучшения. Для того чтобы получить более четкую картину, от вас потребуется:

  • точно рассчитать, каким образом будут обеспечены крепежи, и как будет осуществляться привод компрессора (шестеренки, натяжной ролик или ремень);
  • своими силами определить производительность системы подачи топлива машины;
  • произвести подсчеты необходимых доработок ДВС (к примеру, снижение показателей сжатия)
  • приобрести и суметь установить своими руками бай-пасную заслонку или бай-пасный клапан;

В зависимости от типа выбранного нагнетателя воздуха количество параметров для подсчета может увеличиваться.

Недостатки экспериментального метода монтажа очевидны: большая стоимость и сложность проекта. Этот метод требует услуг специалистов, способных подобрать детали компрессора для установки нагнетателя.

Единственным большим плюсом экспериментального метода является эксклюзивность автомобиля, полученного в итоге.

Резонансный наддув

Настраиваемый впускной коллектор

Как уже отмечалось в начале статьи, для лучшего наполнения цилиндра следует поднять давление перед впускным клапаном. Между тем повышенное давление необходимо вовсе не постоянно – достаточно, чтобы оно поднялось в момент закрытия клапана и «догрузило» цилиндр дополнительной порцией воздуха. Для кратковременного повышения давления вполне подойдет волна сжатия, «гуляющая» по впускному трубопроводу при работе мотора. Достаточно лишь рассчитать длину самого трубопровода, чтобы волна, несколько раз отразившись от его концов, пришла к клапану в нужный момент.

Теория проста, а вот воплощение ее требует немалой изобретательности: клапан при разных оборотах коленчатого вала открыт неодинаковое время, а потому для использования эффекта резонансного наддува требуются впускные трубопроводы переменной длины. При коротком впускном коллекторе мотор лучше работает на высоких оборотах , при низких оборотах более эффективен длинный впускной тракт. Переменные длины впускных трубопроводов можно создать двумя способами: или путем подключения резонансной камеры, или через переключение на нужный впускной канал или его подключение. Последний вариант называют еще динамическим наддувом. Как резонансный, так и динамический наддув могут ускорить течение впускного столба воздуха.

Эффекты наддува, создаваемые 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. Для полноты картины отметим, что существует еще инерционный наддув, при котором основным фактором создания избыточного давления перед клапаном является скоростной напор потока во впускном трубопроводе. Дает незначительную прибавку мощности при высоких (больше 140 км/ч) скоростях движения. Используется в основном на мотоциклах.

ТУРБО – НЕ ТУРБО

Если разобрать конструкцию таких узлов, то можно выявить определенное сходство строения

А именно такие компрессоры работают от привода, который не требует вмешательства в штатные системы двигателя, а именно в смазку и систему отработанных газов, что очень важно! Такая конструкция действительно очень проста – устанавливается прямая связь с «коленвалом», что позволяет отлично взаимодействовать двигателю и нагнетателю, при разгонах. То есть чем выше обороты, тем быстрее вращается «коленвал», а соответственно раскручивает нагнетатель! Благодаря такому взаимодействию практически нет такого явления как «турбояма»

Также дополнительным плюсом можно отметить отсутствие работы при больших температурах, как у ТУРБО вариантов, а это значит, что ресурс намного увеличивается – ведь здесь не нужно остывать «турбине», то есть не обязательны «турботаймеры» или «бустконтроллеры», просто глушим машину и работа прекращается. Сайт autoflit.ru рекомендует действовать точно также. Кому интересно заходите.

Преимущества и недостатки механических нагнетателей

Пришло время обобщить все преимущества и недостатки.

Основные плюсы:

  1. Система этого типа не дорогая, легко устанавливается, обеспечивает хорошую работу на небольших оборотах, мгновенно реагирует на манипуляции с педалью газа.
  2. Винтовые нагнетатели лучше всего функционируют на разгоне, центробежные на высоких скоростях.
  3. Потери мощности практически нет, если система подключается к отдельному электроприводу.

Основные минусы:

  1. Механический наддув осуществляется за счет вращательного момента коленвала. Если сравнивать с турбонаддувом, то мощность меньше, расход топлива больше, отбирается примерно 30% производительности мотора.
  2. Привод создает определенный уровень шума. Если механическая система используется на высоких скоростях, детали изнашиваются очень быстро.
  3. При установке на карбюраторный или инжекторный двигатель требуется дополнительная подготовка. Необходимо учесть изменения давления, то есть, заменить часть «железа», прошивку ЭБУ. Все работы нужно выполнить одновременно, чтобы предотвратить снижение мощности двигателя.

Важно правильно подобрать нагнетатель, учитывая устройство, принцип работы, соответствие:

    • по производительности;
    • размерам, весу;
    • режимам функционирования;
    • типу привода;
    • особенностям смазки.

На практике чаще всего приобретаются новые или б/у комплекты механических нагнетателей воздуха, рассчитанные на конкретную модель авто. Они продаются вместе с инструкцией, приводом, трубопроводом для воздуха, ремнями, крепежом.

При самостоятельном подборе важно знать классификацию, особенности эксплуатации. Необходимо учесть, что при сжигании большего объема топлива будет выделяться дополнительное количество тепла

Перед установкой дорабатывается топливоподача, система охлаждения, конструкция цилиндров с учетом увеличения КПД. Чаще всего меняется бензонасос, форсунки.

По этим причинам лучше всего доверить эту работу специалистам

Важно понимать, что с целью избежания детонации в будущем придется использовать высокооктановое топливо

Немного исторических сведений

Использовать нагнетатель воздуха в своих разработках первыминачали;Alfa Romeo Mercedes и Fiat.Вообще же идея применять механический компрессор была придумана и разработана практически сразу же после изобретения самого ДВС уже в 1885 г ученый Готтлиб Даймлер оформил патент на свой нагнетатель воздуха. Внешне его идея немного отличалась от нашего понимая сути нагнетателей: он предлагал, что некий насос или специальный вентилятор будет нагнетать в двигатель большую нежели, обычно порцию кислорода. Вскоре, всего через 7 лет, в 1902 году Луис Рено получил свой патент на конструкцию центробежного нагнетателя. Рено даже сделали выпуск малой серией автомобиля с нагнетателем, однако в дальнейшем проект забросили. Альфред Бюхи так же в 1905 году придумал свой турбонагнетатель, который работал с использованием выхлопных газов. Известные roots носят фамилию своих изобретателей изобрели их еще аж 1859 году братья Рутс. Из себя рутс представляют роторно-шестерёнчатые компрессоры. Винтовой компрессор был изобретен значительно позже, в 1936 году, патент принадлежит Альфу Лисхольму, главному инженеру SRM. У всех этих устройств есть один общий момент, в свое время, а это почти 100 лет назад, они не получили должного распространения ввиду заторможенности общего технического процесса. Зато ныне компрессор – это важная составляющая современного автомобиля.

Как работает компрессор

Для того чтобы понять как работает данный механизм, рассмотрим схему работы обычного четырехтактного двигателя внутреннего сгорания. С движением вниз поршня создается разрежение воздуха, который под действием атмосферного давления поступает в камеру сгорания. После поступления воздуха в двигатель он объединяется с топливной смесью и создает заряд, который можно трансформировать в полезную кинетическую энергию в результате горения. Горение создает свеча зажигания. Как только происходит реакция окисления топлива, выбрасывается большой объем энергии. Сила этого взрыва приводит в движение поршень, а сила этого движения поступает на колеса, заставляя их вращаться.

Более плотный поток топливно-воздушной смеси в заряд будет создавать более сильные взрывы. Но стоит понимать, что для сжигания конкретного количества топлива требуется определенное количество кислорода. Правильным считается соотношение: 14 частей воздуха к 1 части атмосферного воздуха. Эта пропорция имеет очень большое значение для эффективной работы силового агрегата автомобиля и выражает собой правило: “для того чтобы сжечь больше топлива нужно подать больше воздуха”.

В этом и состоит работа компрессора. Он сжимает воздух на входе в двигатель, позволяя наполнять двигатель большому его количеству и создавать повышение давления. Вместе с этим в двигатель может поступать большее количество топлива, вызывая увеличение мощности. В среднем компрессор прибавляет 46% мощности и 31% крутящего момента.

Механический нагнетатель запускается с помощью приводного ремня, обернутого вокруг шкива, который подключен к ведущей шестерне. Ведущая шестерня привод в движение шестерню нагнетателя. Ротор компрессора впускает воздух, сжимает его и вбрасывает во впускной коллектор. Скорость вращения компрессора составляет 50 – 60 тысяч оборотов в минуту. В результате нагнетатель увеличивает подачу воздуха в двигатель машины примерно на 50%.

Так как горячий воздух сжимается, он теряет свою плотность и не может сильно расшириться во время взрыва. В этом случае он не может отдать столько же энергии, сколько производится при возгорании свечой зажигания более прохладной топливно-воздушной смеси. Можно сделать вывод, что для того чтобы нагнетатель работал с максимальной отдачей сжатый воздух на выходе из устройства должен быть охлажден. Процессом охлаждения воздуха занимается интеркулер. Горячий воздух охлаждается в трубках интеркулера с помощью холодного воздуха или холодной жидкости, в зависимости от вида механизма. Снижение температуры воздуха, увеличивая его плотность, делает сильнее заряд, который поступает в камеру сгорания.

Преимущества центробежных нагнетателей

Спектакль

Центробежные нагнетатели превосходят нагнетатели типа Рутса за счет повышенной термодинамической эффективности (при сжатии воздуха выделяется меньше тепла).

Адиабатическая эффективность

Поскольку центробежные нагнетатели используют центробежные силы для сжатия воздуха, они предлагают более высокий КПД, чем конструкции прямого вытеснения, как с точки зрения энергопотребления, так и производства тепла. «Возможно, самый простой из всех нагнетателей, центробежный также может быть наиболее термически эффективным». Со стороны компрессора турбокомпрессоры также имеют центробежную конструкцию и также отличаются высоким КПД.

Минимальная теплопередача

Центробежные нагнетатели обычно устанавливаются сбоку на передней части двигателя. Удаление нагнетателя от двигателя с помощью монтажного кронштейна значительно снижает передачу тепла от двигателя к нагнетателю во время работы. Для сравнения: сдвоенный винтовой вентилятор или вентилятор Рутса, расположенный в центре (впадине) двигателя, будет поглощать тепло (поглощение тепла) во время работы из-за теплопередачи от блока цилиндров и головок. Повышенный уровень температуры в нагнетателе напрямую влияет на температуру нагнетаемого воздуха, который затем попадает в двигатель. Более высокая температура воздуха на входе в двигатель приводит к снижению увеличения мощности и повышенной вероятности повреждения двигателя в результате детонации в цилиндрах. См. Также промежуточное охлаждение (увеличение плотности наддувочного воздуха).

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.

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.

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 видео

Один 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.

Мне нравится1Не нравится

Установка

В большинстве случаев перед установкой для снижения уровня сжатия меняют головки цилиндров и поршни. Также чаще всего приходится изменять подачу смазки, для впрыска потребуется специальная система управления и особый увеличенный ресивер. Подробное описание установки и подготовительных работ обычно содержится в инструкциях к Кит-комплектам.

Компрессор на ваз 2114 8кл устанавливают над приводом, между приемной трубкой и коллектором выпуска. Он находится над правым колесом. Один из соединительных патрубков подключают к воздушному фильтру, а второй к ресиверу.


Ваз 2114 с компрессором

Что лучше выбрать

В первую очередь стоит определиться, чем лучше оборудовать мотор – нагнетателем или турбиной. Очень часто автомобилисты отдают предпочтения второму варианту, так как он больше распространен, известен своим хорошим ресурсом, простым обслуживанием и прибавкой в мощности, особенно на высоких оборотах. Двигатель с нагнетателем имеет такие преимущества:

  1. Объем горючей смеси возрастает до показателей, обеспечивающих максимальную отдачу двигателя.
  2. При монтаже не нужно покупать дорогой коллектор и вносить ряд изменений в систему подачи воздуха, доработки намного проще.
  3. При наличии определенного набора инструментов и навыков ремонта авто можно поставить компрессор самостоятельно. Или сделать все в сервисе, с такой работой справится практически любая мастерская.

Важно!

При росте мощности КПД почти у всех нагнетателей снижается, в то время как у турбин он растет. Турбина способствует экономии топлива, в то время как компрессор на расход не влияет.

Если принято решение использовать механический вариант, то необходимо продумать, какой результат требуется от нагнетателя.

При выборе следует учитывать такие рекомендации:

  1. Если будет использоваться объемный нагнетатель, лучше отдать предпочтение модификациям с переменным объемом ввиду их универсальности и удобной конфигурации.
  2. Винтовой нагнетатель работает эффективно с холостых оборотов, поэтому он отлично подойдет для тяжелого транспорта и грузовиков. При этом стоит учитывать его размер — корпус заметно крупнее других разновидностей.
  3. Центробежный вариант обеспечивает неплохой прирост мощностных показателей, но особенно он эффективен на высоких оборотах. Его конструкция может создать определенные проблемы при установке на двигатель из-за высокого профиля, но можно сместить агрегат в подходящее место подкапотного пространства.

Если необходима прибавка мощности на низких и средних оборотах, лучше отдать предпочтение объемным разновидностям. А если важнее всего показатели на высоких оборотах, лучше подойдет центробежный вариант.

Механические нагнетатели – неплохое решение для увеличения мощности двигателя за счет того, что установить их намного проще, чем турбину. Их главное преимущество – хороший прирост показателей во всем диапазоне оборотов. Это позволяет использовать компрессоры не только там, где важна скорость, но и для машин, где на первое место выходит мощность на низких оборотах.

Конструкция и принцип работы механического наддува

В современном автомобилестроении применяется несколько видов систем механического наддува, каждая из которых имеет свои конструктивные особенности и принцип нагнетания воздуха.

Устройство механического наддува

Система механического наддува состоит из следующих элементов:

  • механический нагнетатель (компрессор);
  • интеркулер;
  • дроссельная заслонка;
  • заслонка перепускного трубопровода;
  • воздушный фильтр;
  • датчики давления наддува;
  • датчики температуры воздуха во впускном коллекторе.

Схема работа механического наддува

Управление механическим нагнетателем осуществляется при помощи дроссельной заслонки, которая при высоких оборотах открыта. При этом заслонка трубопровода закрыта, и весь воздух поступает во впускной коллектор двигателя. Когда двигатель работает на низких оборотах, открыта под небольшим углом, а заслонка трубопровода открыта полностью, что обеспечивает возврат части воздуха на вход компрессора.

Поступающий из нагнетателя воздух проходит через интеркулер, что снижает температуру нагнетаемого воздуха примерно на 10°C, способствуя более высокой степени его сжатия.

Типы привода механического наддува


Ременной привод кулачкового компрессора

Передача крутящего момента от коленчатого вала к механическому компрессору может осуществляться различными способами:

  • Система прямого привода – предполагает  монтаж компрессора непосредственно на фланец коленчатого вала двигателя.
  • Ременный привод. Передача усилий реализуется при помощи ремня. Различные производители используют свои виды ремней (плоские, клиновидные или зубчатые). Системы с использованием ремня характеризуются коротким сроком службы и вероятностью возникновения проскальзывания.
  • Цепной привод. Имеет аналогичный ременному приводу принцип.
  • Шестеренчатый привод. Недостатком такой системы является повышенный шум и большие габариты.

Виды механических компрессоров


Центробежный компрессор

Каждый тип привода наддува имеет свои эксплуатационные особенности. Всего различают три вида механических нагнетателей:

  • Центробежный нагнетатель. Самый распространенный вид механических нагнетателей. Основной рабочий элемент системы – колесо (крыльчатка), которое имеет сходную конструкцию с компрессорным колесом . Оно вращается со скоростью порядка 60 000 оборотов в минуту. При этом воздух всасывается в центральную часть компрессорного колеса в режиме высокой скорости и малого давления. Пройдя через лопасти нагнетателя, воздух подается во впускной коллектор, но уже в режиме низкой скорости и высокого давления. Этот вид нагнетателя используется в комплексе с турбокомпрессорами для устранения .
  • Винтовой нагнетатель. Представляет собой систему из двух вращающихся шнеков (винтов) конической формы. Воздух, попадая в более широкую часть, проходит по камерам компрессора и, благодаря вращению, сжимается и нагнетается в патрубок впускного коллектора. Такие системы применяются в основном на спортивных и дорогостоящих автомобилях, поскольку достаточно сложны в изготовлении. Их преимущество – высокая эффективность работы.
  • Кулачковый нагнетатель (roots). Один из первых видов механических нагнетателей. Конструктивно он представляет собой два ротора со сложным профилем сечения. Оси вращения роторов соединяются двумя одинаковыми шестернями. При вращении системы воздух перемещается между стенками корпуса и кулачками, в результате чего происходит его нагнетание во впускной трубопровод. Недостатком этой системы является образование избыточного давления, что провоцирует сбои в работе наддува. Для устранения этого явления в конструкции кулачкового нагнетателя предусматриваются либо муфта с электрическим приводом (управление с отключением нагнетателя), либо перепускной клапан (без отключения нагнетателя).


Винтовой нагнетатель

Механические нагнетатели довольно часто применяются на автомобилях марок Cadillac, Audi, Mercedes-Benz а также Toyota.  При этом кулачковые и винтовые компрессоры устанавливаются преимущественно на мощных спортивных автомобилях с бензиновыми двигателями, а центробежные входят в систему двойного турбонаддува для дизельных моторов.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий