Nd-avtodrom.ru

НД Автодром
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое нагнетатель на авто – его виды и детальный разбор нюансов

Что такое нагнетатель на авто? Его виды и детальный разбор нюансов »

Что такое нагнетатель на авто? Его виды и детальный разбор нюансов

Однако, было подмечено, что важную роль для возрастания мощности играет и качество подаваемой в двигатель воздушно-топливной смеси (ВТС). При помощи достаточного нагнетания в нее воздуха – мощность увеличивалась до пятидесяти процентов (при сохранении других важных характеристик агрегатов). Подобного эффекта можно достичь при помощи довольно простого прибора – нагнетателя – который обеспечивает приход дополнительного объема воздуха в движок.

Что такое нагнетатель на авто: как он выглядит, что собой представляет, каковы его основные разновидности и характеристики? На эти вопросы и другие, не менее интересные вопросы мы попробуем ответить в данной статье.

Роль нагнетателя становится понятна, если вспомнить сами основы функционирования любого ДВС. Смесь топлива и воздуха подходит в двигательные цилиндры, сгорает и обеспечивает движение мотора. Причем, разумный баланс между составными частями смеси – воздухом и топливом – должен удерживаться на заданных уровнях, согласно режиму функционирования, в зависимости от испытываемой движком нагрузки.

Обычно количественное ограничение ТВС обуславливается объемом цилиндров (она всасывается туда на впуске, когда мотор машины как бы вбирает в себя необходимое ее количество). Тут кроется возможность усиления мощности для двигателя, использующего принцип внутреннего сгорания. Ведь, если ту же ТВС подать с давлением, в данный определенный объем движка войдет больше смеси. А значит, при сгорании, соответственно, станет выделяться больше энергии.

Как следствие – . Такой компрессор (нагнетатель) и используется для увеличения объема воздуха, поступающего в двигатель (газ сжимается и подается с давлением). Как дополнительное преимущество, можно рассматривать экономию самого топлива, на котором функционирует данный агрегат.

Однако, все оказалось не так уж и просто, как звучит в теории. И с установкой первичных нагнетателей, воплощающих техническую мысль, возникали побочные проблемы, также требующие, в свою очередь, инженерных решений. Мощность-то движка увеличивалась, но тепла при сгорании ТВС уже образовывалось гораздо больше. Из-за этого и прогорали клапаны, поршни, и «выходила из себя» сама система охлаждения.

Как минимум, огромный минус – преждевременное изнашивание частей двигателя. Избегать данных явлений помогает использование топлива с высоким октановым числом, а также – декомпрессия (уменьшение степени сжатия). Тут, от чего ушли, к тому и приходим: декомпрессия, как процесс, обратный компрессии, снижает мощности двигателей. К тому же – подобные высокооктановые виды «горючек» стоят дороже, чем обычные, без соответствующих добавок. Как же обойти эти минусы, достигая максимальной пользы от использования устройства?

По сути, можно выделить различные способы наддува..

    Механический. Устройство использует механическую силу, возникающую при движении коленвала;

Турбонаддув. Используется нагнетатель, приводимый в действие «выхлопами»;

Электрический. Приводится в движение при помощи электрического тока от генератора и аккумулятора;

  • Комбинированный. Использует в своем действии несколько предложенных выше схем.
  • Как работают механический, электрический, центробежный нагнетатели воздуха

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

    1. Нагнетатель воздуха – зачем он нужен?
    2. Нагнетатель воздуха на авто – не все так просто
    3. Воздушный нагнетатель на авто – каким он бывает
    4. Механический нагнетатель на карбюраторный авто – варианты построения
    5. Турбо нагнетатель воздуха
    6. Электрический нагнетатель для двигателя автомобиля
    7. Нагнетатель на ВАЗ

    Нагнетатель воздуха – зачем он нужен?

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

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

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

    Нагнетатель воздуха на авто – не все так просто

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

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

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

    Воздушный нагнетатель на авто – каким он бывает

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

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

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

    Механический нагнетатель на карбюраторный авто – варианты построения

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

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

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

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

    Турбо нагнетатель воздуха

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

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

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

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

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

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

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

    Электрический нагнетатель для двигателя автомобиля

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

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

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

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

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

    Нагнетатель на ВАЗ

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

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


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

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

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

    Нагнетатель воздуха в автомобиле: устройство, принцип работы, 2 типа конструкции

    Механический нагнетатель воздуха позволяет увеличить мощность автомобильного двигателя за счёт повышения давления. Другое его название — суперчарджер (от английского слова «supercharger»).

    С его помощью можно на 30 % увеличить крутящий момент и обеспечить двигателю 50 %-ный прирост мощности. Об этом прекрасно знают производители автомобильного транспорта.

    Действие прибора

    Принцип работы нагнетателя происходит практически по такой же схеме, что и у турбокомпрессора. Прибор втягивает воздух из окружающего пространства, сжимает его, после чего отправляет во впускной клапан автодвигателя.

    Этот процесс реализуется посредством разрежения, созданного в полости коллектора. Давление при этом создаётся вращением нагнетателя. Во впуск мотора воздух попадает благодаря разнице давлений.

    Воздух, сжимаемый внутри автомобильного нагнетателя, сильно нагревается во время сжатия. Это уменьшает его показатели плотности при нагнетании. Для снижения его температуры применяется интеркулер.

    Это приспособление представляет собой радиатор жидкостного или воздушного типа, который позволяет предотвратить перегрев всей системы независимо от того, как работает нагнетатель.

    Тип привода механического агрегата

    Механическая разновидность ДВС-компрессоров обладает конструктивными отличиями от иных вариантов. Главное из них — система привода оборудования.

    У автонагнетателей могут быть следующие типы приводов:

    • ременной, состоящий из плоских, зубчатых или поликлиновых ремней;
    • цепной;
    • прямой привод, который крепится непосредственно к фланцу коленчатого вала;
    • зубчатая передача;
    • электропривод.

    У каждой конструкции есть свои достоинства и недостатки. Её выбор зависит от задач и модели авто.

    Кулачковый и винтовой механизмы

    Такая разновидность нагнетателей является одной из самых ранних. Подобные устройства ставили в машины с начала 90-х годов. Названы они в честь изобретателей — Roots.

    Эти нагнетатели характеризуются быстрым созданием давления, но иногда они могут создавать показатели выше нормы. В таком случае в нагнетательном канале могут образоваться пробки воздуха, что приведёт к уменьшению мощности агрегата.

    Чтобы избежать проблем, при использовании таких приборов нужно регулировать показатели давления надува.

    Это можно сделать с помощью пары способов:

    1. Время от времени отключать устройство.
    2. Обеспечить пропускание воздуха с применением специального клапана.

    Большинство современных механических нагнетателей воздуха для автомобиля оборудуется электронными системами контроля. В них есть электронные блоки управления и датчики.

    Roots-компрессоры являются довольно дорогостоящими. Объясняется это незначительными допусками при производстве таких изделий. Кроме того, за этими нагнетателями нужно регулярно ухаживать, так как чужеродные объекты или грязь внутри пусковой системы могут сломать чувствительный прибор.

    Винтовые агрегаты напоминают своей конструкцией модели Roots. Называются они Lysholm. В винтовых нагнетателях создаётся давление внутри с помощью специальных шнеков.

    Читать еще:  На прогретом двигателе загорается лампа давления масла

    Стоят такие компрессоры дороже кулачковых, поэтому их используют не очень часто и нередко ставят в эксклюзивные и спортивные автомобили.

    Центробежная конструкция

    Работа этого вида приборов очень похожа на функционирование турбокомпрессора. Рабочий элемент агрегата — крыльчатка-колесо. Он очень быстро вращается при работе, засасывая в себя воздух.

    Следует отметить, что эта разновидность является самой популярной среди всех механических приборов. Она обладает массой преимуществ.

    • компактные габариты;
    • небольшая масса;
    • высокий уровень эффективности;
    • доступная цена;
    • надёжная фиксация на автомобильном моторе.

    К недостаткам можно отнести лишь практически полную зависимость показателей производительности от оборотов коленвала автодвигателя. Но современные разработчики учитывают этот факт.

    Применение компрессоров на авто

    Использование механических компрессоров особенно популярно и среди дорогостоящих машин, и среди спортивных авто. Такие нагнетатели часто применяются в целях автотюнинга. Большая часть автомобилей спортивного типа оснащена именно механическими компрессорами или их модификациями.

    Широкая популярность этих агрегатов поспособствовала тому, что многие компании сегодня предлагают полностью готовые решения для установки на атмосферный двигатель. В таких комплектах содержатся все необходимые детали, подходящие практически всем моделям силовых установок.

    Но машины серийного производства, особенно средней стоимости, достаточно редко оборудуются механическими нагнетателями.

    Виды и принцип работы механического нагнетателя

    Механический наддув является одним из способов повысить мощность двигателя. Главным элементом такой системы является механический нагнетатель (Supercharger или compressor). Он представляет собой компрессор, приводимый в действие за счет вращения коленчатого вала. Установка механического нагнетателя обеспечивает увеличение мощности двигателя до 50%. Supercharger осуществляет забор воздуха через воздушный фильтр, сжимает и далее отправляет его во впускной коллектор ДВС, что и способствует повышению мощности последнего.

    1. Конструкция и принцип работы механического наддува
    2. Устройство механического наддува
    3. Типы привода механического наддува
    4. Виды механических компрессоров
    5. Преимущества и недостатки схемы с механическим нагнетателем

    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, дроссельная заслонка 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

    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

    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 турбины. 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 турбоямы.
    • 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.

    Преимущества и недостатки схемы с механическим нагнетателем

    В сравнении с турбонагнетателем механическая система наддува приводится в движение не отработавшими газами двигателя, а за счет вращения коленчатого вала. Это означает, что, с одной стороны, мощность мотора увеличивается, а с другой – возникает дополнительная нагрузка, отбирающая, в зависимости от вида компрессора, до 30% производительности двигателя. Также минусом системы является высокий уровень шума, который создает привод системы.

    Использование механического наддува на повышенных оборотах провоцирует более быстрый износ деталей двигателя, а потому они должны быть изготовлены из материалов повышенной прочности.
    Основным достоинством механического привода является низкая стоимость изготовления (в сравнении с турбонаддувом), простота монтажа, а также мгновенный отклик системы на повышение оборотов двигателя. Так системы с винтовыми и кулачковыми компрессорами обеспечивают высокую динамику разгона, а центробежные нагнетатели стабильную работу двигателя на высоких скоростях.

    Помимо привода от коленчатого вала двигателя, механический наддув может работать за счет отдельного электродвигателя. В этом случае потери мощности мотора удается избежать.

    Принцип работы гибридного двигателя. Все о его устройстве и работе

    Скачать PDF

    Давайте рассмотрим, на чем основан принцип работы гибридного двигателя и как это влияет на работу автомобиля. Прежде всего, следует знать, что такой двигатель сочетает в себе работу двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя. Причем каждый из них может работать независимо друг от друга, или осуществлять совместные рабочие циклы.

    Автомобили, в которых установлены гибридные виды двигателей, оборудованы компьютерами, которые полностью контролируют процессы нагрузок на ДВС и электромотор.

    Сама идея установки на автомобилях двигателей-гибридов предполагает использование различных режимов. Например, при езде по загородному шоссе, движение автомобиля может осуществляться благодаря бензиновому мотору или дизельному двигателю. В более спокойных городских условиях машина может работать на электродвигателе. При этом во время работы бензинового мотора, происходит преобразование механической энергии в электрическую, которая аккумулируется в автомобиле для дальнейшего ее использования.

    Описание работы

    Принцип работы гибридного двигателя, а точнее схем работы гибридов существует несколько. Самой простой схемой работы является последовательная. При этом головным мотором в гибридной паре является электромотор, который используется для запуска и движения автомобиля, а вот топливный мотор предназначен для придания вращающего момента генератору.

    Использование такой схемы требует применение достаточно громоздких аккумуляторов, да и скорость такого автомобиля будет не велика. К тому же наличие доминирующего электродвигателя, существенно уменьшает километраж на одном лишь заряде аккумуляторов.

    Хорошо себя зарекомендовали смешанные схемы работы гибридных двигателей, которые подразумевают надежное взаимодействие двигателей внутреннего сгорания и электромотора. Автомобиль движется, благодаря их совместной работе, а при наличии бесступенчатой трансмиссии, этот тандем является весьма эффективным, но и очень дорогим.

    Особенности гибридных двигателей

    Несмотря на то, что автомобили с гибридными двигателями стоят дороже, стоит разобраться, какими преимуществами они обладают. Прежде всего, выхлоп вредных веществ в атмосферу снижается на порядок, в сравнении с обычными автомобилями. К тому же пройти СТО контроль не составит никакого труда.

    Помимо этого, общая масса автомобиля гораздо становится гораздо ниже, плюс использование электроэнергии ведут к существенной экономии расхода топлива. В таком автомобиле установлена энергоустановка, благодаря которой заряжаются батареи, и автомобиль не нуждается в дополнительной подзарядке от внешнего источника питания.

    Мало того, в автомобилях с гибридным типом двигателя отсутствует привычная коробка передач, поскольку сила тяги ведущей пары колес обеспечивается электрическим мотором. Рассматривая принцип работы гибридного двигателя, следует отметить, что в таких автомобилях существенно облегчен корпус конструкции, да сам вес мотора гораздо ниже. Возможно, пока такие автомобили не покорили большие скорости на дорогах, однако они существенно могут сократить Ваши расходы.

    Как устроен механический нагнетатель

    Многие автолюбители уверены в том, что наддув двигателя может быть реализован исключительно посредством турбины. В действительности существует несколько видов агрегатов, которые обеспечивают нагнетание воздуха для улучшения мощностных показателей силового агрегата. Одним из таких агрегатов является механический нагнетатель. Мы вскользь затрагивали его устройство в материале, посвященном устройству систем наддува двигателя . Здесь же мы подробнее разберемся с принципом работы, устройством и основными неисправностями таких нагнетателей, а также попытаемся ответить на вопросы, касающиеся целесообразности их установки.

    Коротко о главном

    Во вступлении мы могли заметить ссылку на другой наш материал, где следующая информация уже приводилась, однако Avto.pro считает нужным напомнить, как работает наддув двигателя. Существует 2 основных метода увеличения мощностных показателей автомобиля: установка более мощного двигателя и улучшение показателей уже имеющихся агрегатов. Наддув – это одно из решений в рамках второго метода. Вот основные моменты, касающиеся работы двигателя и методик увеличения его показателей:

    1. На 1 объемную часть топлива должно приходиться порядка 14 о.ч. воздуха. Чем больше топлива потребляет двигатель, тем больше воздуха ему потребуется;
    2. Чем больше цилиндров в двигателе, тем больше габариты и масса, а чем они больше, тем больше мощности потребуется для быстрого разгона грузного автомобиля. Рано или поздно этот круг замкнется и автомобиль превратится в болид, потребляющий огромные объемы топлива и воздуха.

    Благодаря применение систем наддува двигателя инженерам удается создать небольшие, достаточно мощные и экономичные двигатели внутреннего сгорания. Вопрос в том, как в таких агрегатах решена проблема всасывания больших объемов воздуха . Одним из вариантов является механический нагнетатель. Забегая наперед скажем, что нагнетатели находят широчайшее применение в тюнинге благодаря высокому КПД, хороший прибавке мощности на низких оборотах и относительной простоте конструкции, тем временем как турбины стали основным решением для серийных автомобилей.

    Что такое механический нагнетатель

    Механический нагнетатель – это основное устройство системы наддува двигателя, использующее не давление выхлопных газов для приведения в движение крыльчатку, как это реализовано в турбонагнетателе, а мощность двигателя, которая отбирается агрегатом от коленчатого вала. Подобные устройства часто называют суперчарджерами (от англ. Supercharger ) или компрессорами. Они делятся на 2 основных типа:

    • Центробежные;
    • Механические объемного типа.

    Принцип работы компрессоров примерно одинаков, однако конструкцию объемных компрессоров сегодня принято считать стандартом. Как показывает статистика, использование подобных устройств в качестве элемента тюнинга приводит к незначительному уменьшению ресурса двигателя. Проблема кроется в сильном повышении оборотов. Отдельные модели компрессоров, повышающие низкие и средние обороты, напротив, сказываются на ресурсе двигателя положительно. Вместе с новыми элементами системы наддува зачастую приходится ставить и кованные поршни с аналогичными шатунами – они имеют большую устойчивость к механическим нагрузкам, а также перепадам температур и давлений.

    Как устроен механический наддув

    В систему механического наддува входят следующие элементы: компрессор (нагнетатель), интеркулер, воздушный фильтр, дроссельная заслонка, датчика температуры воздуха, проходящего через впускной коллектор, заслонка перепускного трубопровода, датчик давления. Максимально упрощенную схему устройства компрессора вы можете видеть на изображении ниже:

    Управляется компрессор при помощи дроссельной заслонки . Она полностью открывается на высоких оборотах, однако заслонка трубопровода закрывается – так весь объем воздуха подводится ко впускному коллектору. Если обороты невелики, дроссельная заслонка открывается на небольшой угол, а заслонка трубопровода, напротив, открывается полностью, возвращая часть воздуха к компрессору. Воздух от компрессора проходит через интеркулер (хоть он требуется не всем компрессором) и охлаждается примерно на 10°C, что способствует увеличению степени сжатия. Как уже было указано ранее, механический нагнетатель приводится в действие от коленчатого вала. Крутящий момент может передавать посредством:

    • Прямого привода. Компрессор при этом монтируется прямо на фланцах коленвала;
    • Шестеренчатого привода. Систем приводится в действие через несколько шестерней;
    • Ременного привода. Крутящий момент передается от коленвала к шкиву компрессора при помощи плоского, зубчатого или клиновидного ремня;
    • Цепного привода. Система привода устроена так же, как и ременная, но использует цепь.

    Стоит отметить, что от типа привода будет зависеть не только качество передачи крутящего момента , но и шумность агрегата, а также его габариты. Надежный шестеренчатый привод отличается громоздкостью и шумностью. Почти настолько же надежный цепной привод сложен в обслуживании и отличается несколько меньшей шумностью. Наиболее распространенный ременной привод нуждается в частом обслуживании, но работает тихо. Для него также характерна проблема проскальзывания.

    Подробнее о центробежных нагнетателях

    Центробежные нагнетатели пользуются наибольшей популярностью среди остальных типов механических компрессоров наддува. Иногда их называют нагнетателями типа Vortech, хотя такое название не вполне корректно, так как происходит от имена названия компании-производителя. К слову, данную конструкцию можно считать прообразом турбонагнетателей. Скорость вращения ключевого элемента компрессора – крыльчатки – может достигать 60 тысяч об/мин . Устройство отлично показывает себя на высоких оборотах и хуже на низких и средних. К основным элементам систем наддува с центробежным нагнетателем принято относить:

    • Воздушный канал к нагнетателю;
    • Крыльчатку нагнетателя;
    • Кожух с диффузором;
    • Окружной воздушный туннель, иначе называемый воздухосборником или улиткой.

    Давление воздуха на выходе из улитки не достигает впечатляющих значений. Дело в том, что давление и скорость воздуха максимальны на входе и в средней части улитки, а уже в конце воздух проходит по расширяющему каналу – его скорость остается большой, но давление резко падает. Впрочем, давление наддува оказывается достаточно высоким для существенного наращивания мощности двигателя. О тметим, что прямой привод неприменим для центробежных нагнетателей. Их приходится устанавливать вместе с редуктором.

    Устройство и некоторые особенности центробежного нагнетателя описываются самим названием этого агрегата. Для интенсификации наддува крыльчатка компрессора должна вращаться с как можно более высокой скоростью. Говоря простым языком, нагнетаемое давление будет пропорционально квадрату скорости самой крыльчатки. Как читатель наверняка догадался, для центробежных нагнетателей характерен турболаг , хотя он и не столь заметен, как у более распространенных турбин. Работающий на пике своих возможностей компрессор производит много шума. Несмотря на недостатки, устройство может похвастать существенными плюсами: доступная цена, простота в установке и относительная простота в обслуживании.

    Подробнее о нагнетателях объемного типа

    Главной особенностью нагнетателей объемного типа является постоянство объемного КПД . Эффективность данных устройств зависит от оборотом нагнетателя и оборотов двигателя соответственно. Объемные нагнетатели гарантируют увеличение мощности двигателя как на низких, так и на средних оборотах. В зависимости от конструктивных особенностей и типа привода они подразделяются на:

    • Поршневые компрессоры;
    • Поршневые с переменным рабочим объемом;
    • Роторно-пластинчатые компрессоры;
    • Спиральные компрессоры;
    • Винтовые компрессоры;
    • Нагнетатели объемные типа

    Эталоном объемных нагнетателей являются агрегаты типа Roots. Они достаточно просты и надежны. Их основными элементами является пара роторов со специфическим профилем, расположенных на паре осей и связанных шестернями. Особенность таких компрессоров в том, что они сжимают воздух в нагнетательном трубопроводе, а не в основном тракте. По этой причине их еще называют нагнетателями с внешним сжатием. Выделяют такие циклы работы агрегата:

    1. Фаза впуска (расширение);
    2. Перемещение;
    3. Сжатие (выдавливание).

    Как только начинается фаза сжатия, между парой роторов создается область пониженного давления, которая расширяется по ходу вращения роторов. Вследствие разрежения компрессор всасывает большие объемы воздуха, которые, ударяясь о лопасти, сжимаются и сталкиваются с новыми порциями воздуха. Вследствие этого в компрессоре наблюдается турбулентность и просачивание воздуха при высоких оборотах. Это отрицательно сказывается на КПД агрегата, хотя агрегат продолжает неплохо показывать себя на низких и средних оборотах. К слову, именно турбулентность является причиной нагрева компрессоров типа Roots, которые в обязательном порядке оснащаются интеркулером.

    Концептуальные похожие на компрессоры типа Roots, винтовые компрессоры Линсхольма создают множество камер, на выходе из которых воздух проталкивается к двигателю. Именно за счет использования громоздких винтов вместо компактных роторов такие нагнетатели обеспечивают равномерный подвод больших объемов воздуха и не страдают от сильного перегрева. Также у них нет внешнего сжатия и они не страдают от эффектна турбулентности, что положительно сказывается на эффективности работы агрегата по всему диапазону оборотов двигателя. Обратная сторона медали: наличие небольших зазоров между лопастями. На современном оборудовании можно изготовить идеально прилегающие друг к другу винты, однако конечный продукт оказывается слишком дорогим для рядовых автолюбителей.

    Читать еще:  Замена задних тормозных колодок на ВАЗ-2110, 2111, 2112

    Что же выбрать

    Выбирая между механическим нагнетателем и обычной турбиной , многие автолюбители отдают предпочтение второй. Это объясняется большим сроком службы, относительно простым обслуживанием и неплохим приростом мощности на широком диапазоне оборотов (особенно на высоких оборотах). Однако здесь стоит отметить следующее:

    • Компрессор увеличивает объем топливовоздушной смеси, тем самым позволяя реализовывать полную мощность двигателя заданного объема. Нагнетатель не нуждается в установке дорогостоящего коллектора и массе сложных доработок – только в минимальных;
    • Большинство компрессоров просты в установке – с этой работой могут справиться практически все СТО.

    При этом полезный КПД подавляющего большинства механических нагнетателей падает по мере увеличения отнимаемой от двигателя мощности. В случае турбин ситуация обратная. Также нагнетатель не понижает расход топлива. Многие автолюбители сходятся на том, что турбина является более универсальным агрегатом . Если же автолюбитель решился на установку механического нагнетателя, ему стоит учитывать следующее:

    • Центробежные компрессоры дают стабильную прибавку мощности (особенно на высоких оборотах), но из-за своей геометрии их не всегда получается уместить под капотом авто. Проблема отчасти компенсируется тем, что агрегат можно установить на некотором отдалении от впускного коллектора;
    • Выбирая объемным нагнетатель, стоит отдавать предпочтение агрегатам с переменным рабочим объемом – они наиболее универсальны и имеют приемлемую геометрию. Также хороши винтовые компрессоры, но они несколько крупнее. Прибавка мощности может оказаться не слишком впечатляющей.

    Сразу отметим, что в выборе подходящего компрессора много нюансов. Вот например: эффективность центробежного компрессора зависит от оборотов двигателя, но вследствие высокого КПД он дает ощутимую прибавку мощности даже на малых оборотах, однако полностью раскрывает свой потенциал на высоких. Нагнетатели объемного типа дают хорошую прибавку мощности прямо с холостых, что делает их отличным вариантом как для тяжелых автомобилей (универсалы, кроссоверы), так и коммерческого транспорта. Итого: центробежные – скорее для высоких оборотов, в меньшей степени для низких; объемные – скорее для низких, в меньшей для всех остальных.

    Вывод

    По ходу поиска механического нагнетателя автолюбителям обычно приходится выбирать между центробежными и объемными компрессорами. Их применяемость указывается в характеристиках агрегата. Однако на всякий случай автолюбителю стоит обратить внимание на характеристику давления наддува и соотнести ее с показателями из таблицы степеней сжатия (эту информацию можно найти в сети). Правильно подобранный нагнетатель практически не влияет на эксплуатационный ресурс двигателя, однако мы все же советуем проверить систему охлаждения силового агрегата, сцепление. После установки нагнетателя рекомендована более частая проверка состояния масла и четкое соблюдение регламентов замены топливного и воздушного фильтров. Если вы планируете установку более мощного агрегата, то вам может потребоваться замена распредвала, водяной помпы, коллектора, клапанной крышки, свечей зажигания, рокеров, поршней, впускных и выпускных клапанов.

    Как работают механический, электрический, центробежный нагнетатели воздуха

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

    Нагнетатель воздуха – зачем он нужен?

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

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

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

    Нагнетатель воздуха на авто – не все так просто

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

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

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

    Воздушный нагнетатель на авто – каким он бывает

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

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

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

    Механический нагнетатель на карбюраторный авто – варианты построения

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

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

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

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

    Турбо нагнетатель воздуха

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

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

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

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

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

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

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

    Электрический нагнетатель для двигателя автомобиля

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

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

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

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

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

    Нагнетатель на ВАЗ

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

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

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

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

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

    Что такое турбонагнетатель на автомобиле, его история создания и принцип работы

    Безусловно, каждый из нас хоть один раз в жизни замечал на простой с виду машине шильдик «Turbo». Производители намеренно делают такие шильдики маленького размера и размещают в незаметных местах таким образом, что непосвящённый прохожий пройдёт мимо и не заметит. А понимающий автолюбитель стопроцентно остановится и заинтересуется машиной, у которой установлен турбонадув. Ниже мы расскажем, что такое турбонагнетатель на автомобиле, его история создания и принцип работы.

    С момента появления на свете профессии, автомобильные конструкторы постоянно озабочены проблемой повышения мощности движков. Законы физики говорят нам, что мощность мотора зависит от количества сжигаемого горючего за один рабочий цикл. Чем большее количество топлива мы сжигаем, тем больше у нас будет мощность. К примеру, захотелось нам повысить «поголовье лошадей» под капотом авто, однако как это сделать? Именно тут нас поджидают проблемы.

    В состав турбокомпрессора входят две «улитки» — сквозь одну проходят отработавшие газы, а другая «качает» в цилиндры воздух.

    Дело в том, что для воспламенения горючего нужен кислород. Поэтому в цилиндрах сгорает не чистое топливо, а топливно-воздушная смесь. Мешать горючее с воздухом нужно не на глаз, а в специальном соотношении. Например, для бензиновых моторов на одну часть горючего полагается 14–15 частей воздуха — все зависит от состава горючего, режима работы и иных факторов.

    Как мы видим, воздуха надо довольно много. Если мы повышаем подачу горючего (это не проблема), нам также придётся сильно поднять и подачу воздуха. Обычные моторы засасывают его сами ввиду разницы давлений в атмосфере и в цилиндре. Получается прямая зависимость — чем больше объём цилиндров, тем больше в него попадёт кислорода на каждом из циклов. Так и поступали американские инженеры, выпуская огромные моторы с умопомрачительным расходом топлива.

    Есть ли иной способ загнать в цилиндр воздух?

    Выхлопные газы из мотора вращают ротор турбины, тот начинает приводить в движение компрессор, нагнетающий сжатый воздух в цилиндры. Перед тем, как все это произойдёт, воздух охлаждается в интеркулере — в результате чего повышается его плотность.

    Получается, что способ есть! Вот краткая история создания турбонаддува. Впервые его придумал господин Готтли Вильгельм Даймлер. Именно этот немец довольно неплохо соображал в двигателях и ещё в конце 19 века придумал, как загнать больше воздуха в них. Он догадался закачивать в цилиндры воздух cпомощью нагнетателя, представляющего собой компрессор (вентилятор), который получает вращение напрямую от вала мотора и загоняет сжатый воздух в цилиндры.

    Еще одна идея умного швейцарца была гениально проста. Как ветер вращает крылья мельницы, так и отработанные газы крутят колесо с лопастями. Разница заключается в том, что колесо маленькое, а лопаток много. Колесо с лопатками имеет название — ротор турбины, оно посажено на один вал с колесом компрессора. В результате турбонагнетатель на автомобиле условно можно разделить на такие части — компрессор и ротор. Ротор вращается от выхлопных газов, а компрессор, который с ним соединён, работая наподобие «вентилятора», нагнетает дополнительный воздух во все цилиндры. Вся эта мудрёная конструкция получила название турбонагнетатель или турбокомпрессор (с лат. слов turbo — вихрь и compressio — сжать).

    Читать еще:  Замена порогов на ВАЗ 2110 и 2112

    Аналогом турбонаддува является приводной нагнетатель, который жёстко связан с мотором и тратит на работу часть мощности.

    В турбомоторе воздух, попадающий в цилиндры, часто надо дополнительно охлаждать — тогда его давление будет выше, а посему можно будет загнать в цилиндр больше работающего кислорода. Ведь сжать охлажденный воздух (уже в цилиндре двигателя) намного легче, чем горячий.

    Воздух, который проходит через турбину, от сжатия нагревается, нагрев также происходит от деталей турбонаддува, который разогрет выхлопными газами. Подаваемый в мотор воздух охлаждают с помощью так называемого интеркулера (промежуточного охладителя). Данный радиатор установлен на пути воздуха к цилиндрам мотора от компрессора. Проходя через него, он «сливает» своё тепло атмосфере. А холодный воздух, как известно, более плотный — следовательно, его можно загнать в цилиндр больше.

    Принцип работы интеркулера.

    Чем больше отработанных газов попадает в турбину, тем быстрее она крутится и тем больше дополнительного воздуха поступит в цилиндры, следовательно, мощность повышается. Эффективность этого решения в сравнении, к примеру, с приводным нагнетателем в том, что на «обслуживание самого себя» наддув тратит совсем мало энергии мотора — всего 1, 4%. Из-за того, что ротор турбины получает энергию от отработанных газов не за счёт их замедления, а ввиду их охлаждения — после турбины отработанные газы идут также быстро, однако более холодные. Помимо того даровая энергия, которая затрачивается на сжатие воздуха, повышает КПД мотора.

    По всем этим причинам турбонаддувы получили широкое распространение только в период Второй мировой войны, однако внедрение их было лишь в авиации. Американская компания Caterpillar в 50-х годах сумела переделать его под свои тракторы, а инженеры из Cummins сконструировали первые турбодизели для грузовых машин. На легковых серийных автомобилях турбомоторы появились намного позже. Произошло это в 1962 году, когда почти одновременно увидели мир Chevrolet Corvair Monza и Oldsmobile Jetfire.

    Но дороговизна и сложность конструкции являются не единственными ее недостатками. Потому как эффективность работы турбин сильно зависит от оборотов мотора. На малых оборотах отработанных газов немного, ротор раскручивается слабо, и компрессор еле-еле задувает в цилиндры воздух. Поэтому не редкость, когда до 3000 оборотов в минуту двигатель вовсе не тянет, и только потом, после 4000-5000, работает в полной мере. Такой нюанс называется турбоямой. Причём чем больше по размерам турбина, тем раскручиваться она будет дольше. Поэтому моторы с турбинами высокого давления и весьма высокой удельной мощностью, зачастую, в первую очередь страдают турбоямой. А вот у турбин, которые создают низкое давление, провалов тяги вовсе нет (за исключением некоторых нюансов), однако и мощность они поднимают не такую уж высокую.

    Механический нагнетатель: функции, виды и целесообразность установки

    Помимо интеркулеров, для повышения мощности двигателя авто используются механические нагнетатели. С помощью этих конструкций повышается давление во впускном тракте системы. Механическими же нагнетатели именуются потому, что их привод подсоединяется к коленвалу двигателя.

    Используя механический нагнетатель, можно не только на 50% повысить мощность движка, но и на 30% увеличить крутящий момент. Однако это устройство расходует ресурсы двигателя.

    Нагнетатель выполняет такие функции:

    • втягивает воздух;
    • сжимает его;
    • нагнетает воздушный поток в систему впуска.

    Чтобы создать воздушное давление, нагнетатель крутится быстрее движка. При сжатии воздух нагревается, а его давление и плотность уменьшается. Для охлаждения потока применяются уже упоминавшиеся нами интеркулеры.

    Механические нагнетатели оснащаются разыми типами приводов. Самым распространенным является прямой привод, то есть крепление устройства на фланец коленвала. Также используются разные виды ременных приводов, цепной вариант и зубчатая передача.

    Современные транспортные средства оснащаются тремя видами нагнетателей: центробежными, кулачковыми и винтовыми.

    Кулачковые нагнетатели

    Самый старый тип устройств – кулачковые нагнетатели, в народе именуемые воздуходувками. Они имеют 2 вращающихся ротора, по всей длине которых находятся кулачки. Такие конструкции улавливают воздушный поток кулачками, после чего он двигается между стенками корпуса устройства и нагнетается в трубопровод.

    «Воздуходувки» хороши тем, что быстро создают необходимый уровень давления воздуха. Во время увеличения скорости вращения коленвала это давление возрастает. Это и хорошо, и плохо, ведь избыток давления, который может возникнуть в любой момент, образовывает воздушные пробки в канале, чем снижает мощность двигателя.

    Естественно, давление наддува можно регулировать. Для этого следует либо отключить нагнетатель, либо выполнить перепускание воздуха. К слову, новейшие системы наддува оснащены датчиками давления и температуры воздуха, а также блоком автоуправления. Благодаря такой конструкции работа кулачкового нагнетателя регулируется автоматически.

    Центробежные системы

    Основа таких нагнетателей – крыльчатка, вращающаяся на высоких оборотах. Во время работы системы воздух засасывается в крыльчатку, а затем направляется центробежной силой наружу. Из рабочего колеса поток буквально выстреливает, но его давление при этом низкое.

    Центробежные нагнетатели пользуются большой популярностью. Просто они имеют небольшие размеры и вес, а также довольно эффективны в работе. На двигателе их можно закрепить разными способами.

    Винтовые модели

    В конструкцию таких механических нагнетателей входят 2 ротора-шнека, один из которых имеет специальные выемки, а другой – выступы. Шнеки захватывают воздух и, вращаясь, сжимают его, нагнетая в патрубок впуска. Такая система создает внутреннее нагнетание воздушного потока. Цена винтовых систем довольно высока, так что ими, как правило, оснащают лишь дорогие спортивные «тачки».

    Область использования

    Устанавливаются механические нагнетатели как на спортивные, так и на обыкновенные транспортные средства. Естественно, для спортивных моделей они нужны больше. Изготовители предлагают автолюбителям специальные установочные комплекты с различными деталями, необходимыми для монтажа механических нагнетателей. Встречаются эти устройства и на нетюненгованных авто, но бывает это нечасто.

    Итог

    Некоторые люди полагают, что из-за установки нагнетателей уменьшается ресурс движка. Но это не так. Если использовать устройство, увеличивающее крутящий момент на средних и низких оборотах, вы не причините двигателю вреда. Но если вы хотите добиться большого прироста мощности, вам придется заменить некоторые штатные детали движка. К примеру, вам не помешают кованые шатуны и поршни вместо стандартных.

    Не нужно забывать, что механический нагнетатель нужно обязательно использовать в связке с интеркулером, охлаждающим воздух. Это устройство позволит увеличить воздушный заряд и максимально форсировать движок.

    Высокое давление и температура воздуха, поступающего в цилиндры, может привести к преждевременной детонации топливно-воздушной смеси, что очень вредно для мотора. Чтобы уберечь его от быстрого износа, следует использовать высокооктановое топливо, а также изменить настройки зажигания.

    Читайте так же: турбина или компрессор, что лучше установить.

    Что такое нагнетатель на авто? Его виды и детальный разбор нюансов

    Однако, было замечено, что важную роль для роста мощности играет и качество подаваемого в двигатель воздушно-топливной смеси (ВТС). С помощью достаточного нагнетания в нее воздуха – мощность увеличивалась до пятидесяти процентов (при сохранении других важных характеристик агрегатов). Подобного эффекта можно достичь с помощью достаточно простого прибора – нагнетателя – который обеспечивает приход дополнительного объема воздуха в двигатель.

    Что такое нагнетатель на авто: как он выглядит, что собой представляет, каковы его основные разновидности и характеристики? На эти вопросы и другие, не менее интересные вопросы мы попробуем ответить в данной статье.

    Механизм работы

    Роль нагнетателя становится понятной, если вспомнить сами основы функционирования любого ДВС. Смесь топлива и воздуха подходит в двигательные цилиндры, сгорает и обеспечивает движение мотора. Причем, разумный баланс между составными частями смеси воздухом и топливом – должен удержаться на заданных уровнях, в соответствии с режимом функционирования, в зависимости от испытываемой движком нагрузки.

    Обычно количественное ограничение ТВС обусловливается объемом цилиндров (она всасывается туда на впуске, когда мотор машины как бы впитывает в себя необходимое ее количество). Здесь кроется возможность усиления мощности для двигателя, использующего принцип внутреннего сгорания. Ведь, если ту же ТВС подать с давлением, в данный определенный объем движка войдет больше смеси. А значит, при сгорании, соответственно, станет выделяться больше энергии.

    Как следствие – увеличивается мощность мотора. Такой компрессор (нагнетатель) и используется для увеличения объема воздуха, поступающего в двигатель (газ сжимается и подается с давлением). Как дополнительное преимущество, можно рассматривать экономию самого топлива, на котором функционирует данный агрегат.

    Не все так просто, как кажется

    Однако, все оказалось не так уж и просто, как звучит в теории. И с установкой первичных нагнетателей, воплощающих техническую мысль, возникали побочные проблемы, которые также требуют, в свою очередь, инженерных решений. Мощность-то движка увеличивалась, но тепла при сгорании ТВС уже образовывалось гораздо больше. Из-за этого и прогорали клапаны, поршни, и «выходила из себя» сама система охлаждения.

    Другой волнующий момент — детонация двигателя, использующего бензин, вернее, ее повышается вероятность. Ведь, когда наддув обеспечивает дополнительную подачу в систему, то повышаются температура плюс давление, как правило, могут вызвать детонацию – явление, разрушает сам механизм.

    Как минимум, огромный минус – преждевременное изнашивание частей двигателя. Избегать данных явлений помогает использование топлива с высоким октановым числом, а также – декомпрессия (уменьшение степени сжатия). Здесь, от чего ушли, к тому и приходим: декомпрессия, как процесс обратный компрессии, снижает мощности двигателей. К тому же – подобные высокооктановые виды «горючек» стоят дороже, чем обычные, без соответствующих добавок. Как же обойти эти минусы, достигая максимальной пользы от использования устройства?

    Виды нагнетателей

    По сути, можно выделить различные способы наддува..

    • Механический. Устройство использует механическую силу, возникающую при движении коленвала;
    • Турбонаддув. Используется нагнетатель, приводимый в действие «выхлопами»;
    • Электрический. Приводится в движение с помощью электрического тока от генератора и аккумулятора;
    • Комбинированный. Использует в своем действии несколько предложенных выше схем.

    Безусловно, существуют в природе и другие виды нагнетания воздуха в движок, но здесь приводятся только наиболее используемые. Кстати, на большинстве «родных» моделей (типа ВАЗ) подобные устройства не применялись совсем.

    Механический

    Нагнетательное устройство данного типа было создано на автомобильных движках одним из первых. Он связывается с коленвалом и начинает свою работу сразу после запуска. В этом – одно из его достоинств.

    Недостаток – подобная конструкция отбирает часть мощности движка. Начальные нагнетатели такого плана выглядели, как две шестеренки, вращающиеся в разные стороны. Они были помещены в металлический замкнутого типа корпус. После, конструкция «механики» существенно изменилась. Появились и механические наддувы, используют центробежную силу, и винтовой принцип.

    Такой подход сейчас наиболее популярен. Что такое нагнетатель на авто? Он применим как для бензиновых, так и дизельных моторов. Но бензиновые движки – лучше инжекторные, а не карбюраторные. Используя энергию выхлопных газов, подобная конструкция состоит из турбины и компрессора и может быть эффективно использована на высоких оборотах.

    Однако, его использование связано также с некоторыми нюансами: внутри устройства, что возникает температура достигает 1000°C, а скорость вращения лопастей – до 1000 оборотов. Поэтому возникают проблемы с износом и жаростойкостью материалов, из которых изготовлены турбо.

    Полезная информация? Сохраните у себя, чтобы не потерять

    Что такое турбонагнетатель на автомобиле, его история создания и принцип работы

    С момента появления на свете профессии, автомобильные конструкторы постоянно озабочены проблемой повышения мощности движков. Законы физики говорят нам, что мощность мотора зависит от количества сжигаемого горючего за один рабочий цикл. Чем большее количество топлива мы сжигаем, тем больше у нас будет мощность. К примеру, захотелось нам повысить «поголовье лошадей» под капотом авто, однако как это сделать? Именно тут нас поджидают проблемы.

    В состав турбокомпрессора входят две «улитки» — сквозь одну проходят отработавшие газы, а другая «качает» в цилиндры воздух.

    Дело в том, что для воспламенения горючего нужен кислород. Поэтому в цилиндрах сгорает не чистое топливо, а топливно-воздушная смесь. Мешать горючее с воздухом нужно не на глаз, а в специальном соотношении. Например, для бензиновых моторов на одну часть горючего полагается 14–15 частей воздуха — все зависит от состава горючего, режима работы и иных факторов.

    Как мы видим, воздуха надо довольно много. Если мы повышаем подачу горючего (это не проблема), нам также придётся сильно поднять и подачу воздуха. Обычные моторы засасывают его сами ввиду разницы давлений в атмосфере и в цилиндре. Получается прямая зависимость — чем больше объём цилиндров, тем больше в него попадёт кислорода на каждом из циклов. Так и поступали американские инженеры, выпуская огромные моторы с умопомрачительным расходом топлива.

    Есть ли иной способ загнать в цилиндр воздух?

    Выхлопные газы из мотора вращают ротор турбины, тот начинает приводить в движение компрессор, нагнетающий сжатый воздух в цилиндры. Перед тем, как все это произойдёт, воздух охлаждается в интеркулере — в результате чего повышается его плотность.

    Получается, что способ есть! Вот краткая история создания турбонаддува. Впервые его придумал господин Готтли Вильгельм Даймлер. Именно этот немец довольно неплохо соображал в двигателях и ещё в конце 19 века придумал, как загнать больше воздуха в них. Он догадался закачивать в цилиндры воздух c помощью нагнетателя, представляющего собой компрессор (вентилятор), который получает вращение напрямую от вала мотора и загоняет сжатый воздух в цилиндры.

    Еще одна идея умного швейцарца была гениально проста. Как ветер вращает крылья мельницы, так и отработанные газы крутят колесо с лопастями. Разница заключается в том, что колесо маленькое, а лопаток много. Колесо с лопатками имеет название — ротор турбины, оно посажено на один вал с колесом компрессора. В результате турбонагнетатель на автомобиле условно можно разделить на такие части — компрессор и ротор. Ротор вращается от выхлопных газов, а компрессор, который с ним соединён, работая наподобие «вентилятора», нагнетает дополнительный воздух во все цилиндры. Вся эта мудрёная конструкция получила название турбонагнетатель или турбокомпрессор (с лат. слов turbo — вихрь и compressio — сжать).

    Аналогом турбонаддува является приводной нагнетатель, который жёстко связан с мотором и тратит на работу часть мощности.

    В турбомоторе воздух, попадающий в цилиндры, часто надо дополнительно охлаждать — тогда его давление будет выше, а посему можно будет загнать в цилиндр больше работающего кислорода. Ведь сжать охлажденный воздух (уже в цилиндре двигателя) намного легче, чем горячий.

    Воздух, который проходит через турбину, от сжатия нагревается, нагрев также происходит от деталей турбонаддува, который разогрет выхлопными газами. Подаваемый в мотор воздух охлаждают с помощью так называемого интеркулера (промежуточного охладителя). Данный радиатор установлен на пути воздуха к цилиндрам мотора от компрессора. Проходя через него, он «сливает» своё тепло атмосфере. А холодный воздух, как известно, более плотный — следовательно, его можно загнать в цилиндр больше.

    Принцип работы интеркулера.

    Чем больше отработанных газов попадает в турбину, тем быстрее она крутится и тем больше дополнительного воздуха поступит в цилиндры, следовательно, мощность повышается. Эффективность этого решения в сравнении, к примеру, с приводным нагнетателем в том, что на «обслуживание самого себя» наддув тратит совсем мало энергии мотора — всего 1, 4%. Из-за того, что ротор турбины получает энергию от отработанных газов не за счёт их замедления, а ввиду их охлаждения — после турбины отработанные газы идут также быстро, однако более холодные. Помимо того даровая энергия, которая затрачивается на сжатие воздуха, повышает КПД мотора.

    По всем этим причинам турбонаддувы получили широкое распространение только в период Второй мировой войны, однако внедрение их было лишь в авиации. Американская компания Caterpillar в 50-х годах сумела переделать его под свои тракторы, а инженеры из Cummins сконструировали первые турбодизели для грузовых машин. На легковых серийных автомобилях турбомоторы появились намного позже. Произошло это в 1962 году, когда почти одновременно увидели мир Chevrolet Corvair Monza и Oldsmobile Jetfire.

    Но дороговизна и сложность конструкции являются не единственными ее недостатками. Потому как эффективность работы турбин сильно зависит от оборотов мотора. На малых оборотах отработанных газов немного, ротор раскручивается слабо, и компрессор еле-еле задувает в цилиндры воздух. Поэтому не редкость, когда до 3000 оборотов в минуту двигатель вовсе не тянет, и только потом, после 4000-5000, работает в полной мере. Такой нюанс называется турбоямой. Причём чем больше по размерам турбина, тем раскручиваться она будет дольше. Поэтому моторы с турбинами высокого давления и весьма высокой удельной мощностью, зачастую, в первую очередь страдают турбоямой. А вот у турбин, которые создают низкое давление, провалов тяги вовсе нет (за исключением некоторых нюансов), однако и мощность они поднимают не такую уж высокую.

    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector