Механический нагнетатель – чтобы двигатель стал мощнее

В наше время очень актуально увеличивать скоростные показатели своего автомобиля. Наиболее распространённые варианты это установка компрессора или турбины: что лучше пробуем разобраться в этой статье.

Но для начала разберёмся с принципами работы, плюсами и минусами данных улучшений для двигателя.

Принцип работы компрессора

Существуют объёмные нагнетатели, они подают воздух в двигатель равными порциями независимо от скорости, что даёт преимущества на низких оборотах.

Нагнетатель

Компрессоры внешнего сжатия, очень хорошо подходят там, где требуется много воздуха на низких оборотах. Минус, это то, что давления он сам не создаёт и может создать обратный поток. Его сжатие имеет довольно низкий КПД.

Компрессоры внутреннего сжатия довольно хороши на высоких оборотах и имеет намного меньший эффект обратного потока. Из-за высоких требований к изготовлению имеют высокую цену, а при перегреве имеют шанс заклинивания.

Динамические нагнетатели работают при достижении, определённых оборотов, но зато с большой эффективностью.

Компрессоры работают от коленчатого вала двигателя с помощью дополнительного привода. И поэтому обороты компрессора зависят от оборотов двигателя.

Видео: устройство и принцип работы винтового компрессора.

Так, переходим к турбо-наддуву, чтобы определиться, что лучше компрессор или турбина.

Принцип работы турбины

Турбина работает за счёт энергии отработавших газов. Турбокомпрессор — это комбинирование турбины и центробежного компрессора.

Выхлопные газы с большей скоростью вращают колесо турбины на валу, а в другом конце вала находится центробежный насос, который нагнетает больше воздуха в цилиндры.

Чтобы охладить сжатый турбиной воздух, используют дополнительный радиатор — интеркулер.

Недостатки компрессора и турбины

Турбина хорошо подходит для обогащения кислородом топливной смеси. Но всё же имеет свои минусы:

  • турбина — это стационарное устройство и требует полную привязку к двигателю;
  • на малых оборотах она не даёт большой мощности, а только на больших способна показать всю свою мощь;
  • переход с малых оборотов до высоких называется турбо — ямой, чем большую мощность имеет турбина, тем больше будет эффект турбо — ямы.

В наше время уже имеются турбины, отлично работающие на высоких и на низких оборотах двигателя, но и цена у них соответственно приличная. При выборе компрессора или турбины, многие отдают предпочтение турбо-наддуву, независимо от цены.

Что же лучше — компрессор или турбина

С компрессором намного проще при установке и эксплуатации. Работает он на низких и на высоких оборотах. Также он не требует больших усилий или затрат при ремонте, так как в отличие от турбины, компрессор независимый агрегат.

Чтобы настроить турбину, понадобится хороший специалист для настройки под топливную смесь. А что бы настроить компрессор не нужно больших усилий, или каких либо профессиональных знаний, всё настраивается топливными жиклёрами.

Помимо всего, турбо-наддув довольно сильно нагревается, из-за своей особенности, развивать очень высокие обороты.

У приводных нагнетателей (компрессор), давление не зависит от оборотов и поэтому автомобиль очень чётко реагирует на нажатие педали газа, а это довольно ценное качество, когда машина разгоняется. Ещё они очень просты в своей конструкции.

Но есть недостатки и у компрессоров, моторы оборудованные нагнетателями с механическим приводом имеют большой расход топлива и меньший КПД, в сравнении с турбиной.

Также имеются большие различия в цене. Любая мощная турбина популярного производителя будет иметь большую стоимость и будет дорога в обслуживании. И к тому же требуется для её установки, немало дополнительного оборудования. Компрессору же, нужен только дополнительный привод.

Видео: как работает турбина и компрессор.

В любом случае решать вам, что лучше компрессор или турбина, взвесьте все положительные и отрицательные качества, и сделайте правильное решение!

(1 раз, оценка: 5,00 из 5)

Загрузка…

Основные достоинства применения наддува заключаются, конечно, в повышении мощности при практически неизменных показателях массы и габаритов. Однако имеются и другие достоинства (которые оцениваются в условиях одинаковой развиваемой мощности как двигателем с наддувом, так и без наддува). К ним относятся следующие.

Повышение топливной экономичности, т.е. снижение удельного эффективного расхода топлива. Дизель с наддувом имеет более низкий удельный расход топлива, чем аналогичный дизель с естественным всасыванием, в диапазоне повышенных нагрузок, т.е. тогда, когда особенно существенно сказывается давление наддува.

Рис. Сравнение нагрузочных характеристик по удельному расходу топлива дизелей с наддувом и без наддува

При пониженных нагрузках, когда двигатель с наддувом приближается по этому показателю к двигателю без наддува, экономичность их сравнивается или даже ухудшается у наддувного двигателя. И всё же при 100%!нагрузки безнаддувного двигателя его удельный расход превышает удельный расход дизеля с наддувом (при той же мощности) на величину, превышающую 7 %!

Рекомендуем:  Коробка передач робот: что это такое

Основными причинами повышения экономичности дизеля с наддувом являются следующие:

  • A) Более совершенное сгорание благодаря возможности использовать повышенный коэффициент избытка воздуха.
  • Б) Большая доля топлива сгорает при постоянном объёме, повышается степень повышения давления X при сгорании.
  • B) Зарядка цилиндра происходит воздухом повышенного давления, благодаря чему появляется дополнительная положительная работа, причём энергия на предварительное сжатие воздуха отбирается не от двигателя, а от отработавших газов, которые в двигателе без наддува выбрасывались в атмосферу.

Можно сказать, что моторесурс дизеля с наддувом превышает моторесурс аналогичного безнаддувного двигателя. Это связано со следующими факторами. Период задержки воспламенения в наддувном двигателе, как правило, уменьшается, т. к. впрыскивание топлива происходит в среду с повышенной температурой. В результате этого снижается фактор динамичности цикла, сгорание становится более мягким, пропадают характерные для дизеля ударные нагрузки.

Повышение температуры и давления заряда в цилиндре позволяют на двигателе с наддувом применять нетрадиционные (альтернативные) топлива, как правило, более дешёвые. Их особенностью как правило, является пониженная воспламеняемость (низкие цетановые числа), повышенная вязкость и т. д.

Повышенный коэффициент избытка воздуха позволяет лучше охлаждать камеру сгорания. Благодаря повышенному коэффициенту избытка воздуха отработавшие газы имеют более низкую температуру, т. е. не перегружают термическими нагрузками выпускной клапан и т. д. Благодаря наддуву среднее эффективное давление дизеля становится выше, но максимальное давление не возрастает в такой же степени, т.е. не возрастают нагрузки на подшипники и другие детали, что повышает срок их службы.

В нестандартных условиях, например, в условиях высокогорья, двигатель с турбонаддувом менее чувствителен к снижению плотности воздуха с ростом высоты над уровнем моря. Снижение плотности автоматически в определённой степени компенсируется повышением эффективности работы турбонагнетателя.

Практические достоинства применения наддува заключаются в следующем. Целесообразно применять наддув, если требуется повысить мощность силовой установки, практически не меняя конструкции самого двигателя. Целесообразно применять наддув, когда нужно сэкономить пространство, например, пространство внутри судна для увеличения полезного объёма перевозимого груза. Цена на двигатель с наддувом остаётся ниже, чем цена на двигатель без наддува (при одинаковой мощности).

При всех указанных достоинствах применение наддува обладает и рядом недостатков, которые зависят прежде всего от применяемых схем наддува, методов наддува, принципов его организации, конструктивного оформления системы наддува. На рисунке показано, что двигатель со свободным турбокомпрессором имеет номинальную мощность на 10 — 15 %!выше, чем двигатель без наддува. Однако при этом коэффициент приспособляемости (К) по моменту снизился на 4,3 %!, а по частоте (Кп) — на 7,5 %! Это является недостатком двигателя силовой установки транспортного назначения. Известно, что бензиновый двигатель более приспособлен для использования в качестве двигателя для транспортного средства благодаря высоким значениям коэффициентов приспособляемости по моменту. Такой двигатель обладает лучшей тяговой характеристикой.

Рис. Изменение внешней скоростной характеристики дизеля (характеристика крутящего момента) в вариантах без наддува и с наддувом

Спрямление внешней скоростной характеристики по моменту при применении наддува объясняется изменением (спрямлением) кривой относительного коэффициента наполнения.

В условиях эксплуатации двигатели различных назначений работают преимущественно на неустановившихся режимах. Двигатели со свободным турбокомпрессором обладают худшей приёмистостью, чем двигатели с приводными нагнетателями или другими специальными схемами наддува. То есть из-за отставания разгона турбокомпрессора от разгона коленчатого вала, происходит отставание процесса снабжения цилиндров воздухом, снижаются эксплуатационные экономические и мощностные показатели.

В целом, говоря о достоинствах дизелей с наддувом, можно отметить следующее:

  1. Благодаря применению наддува можно поднять мощность силовой установки, источника энергии без дорогостоящих модернизаций.
  2. Благодаря наддуву можно использовать более компактные установки, экономя габариты машинного зала, машинного отделения судна, подкапотного пространства автомобиля и т. д., а также снизить массу установки.
  3. Благодаря наддуву можно снизить расход топлива, вообще стоимость расходов на эксплуатацию установок.
  4. Благодаря турбонаддуву снижается шум выхлопа, т. к. турбина сама является хорошим глушителем шума.
  5. Благодаря наддуву можно решить проблемы, связанные с эксплуатацией установок в высокогорных условиях.
  6. Двигатели с наддувом позволяют применять более дешёвые, нетрадиционные топлива.
  7. Двигатели с наддувом меньше загрязняют окружающую среду вредными выбросами.
Рекомендуем:  Самые надежные и долговечные двигатели

К недостаткам наддува относятся более высокие механические и тепловые нагрузки, чем у двигателей без наддува. При определённых условиях двигатель с турбонаддувом имеет менее благоприятное протекание кривой крутящего момента двигателя, особенно при высоких степенях наддува. Двигатель со свободным турбонаддувом имеет худшую приёмистость.

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

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 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).

Читайте также:  Устройство и принцип работы турбокомпрессора

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.

1 Преимущества и недостатки механического нагнетателя

Выбор большинства специалистов в области тюнинга падает на компрессор не зря. Дело в том, что монтаж объемного нагнетателя воздуха с механическим приводом является самым простым способом существенно увеличить мощность двигателя автомобиля с минимальной его доработкой. Этого нельзя сказать об установке турбонаддува, для выполнения которой требуется тщательная промывка магистралей вентиляционной системы, демонтаж фильтров и карбюратора машины. Привод объемного нагнетателя воздуха с механическим приводом осуществляется непосредственно от коленвала автомобиля, благодаря чему компрессор начинает закачивать воздух в цилиндры уже при минимальных оборотах. Большинство компрессоров из-за особенностей своей конструкции не нуждаются во вмешательстве в штатную смазочную и охлаждающую систему. Работая, механический нагнетатель не нагревает выпускной коллектор, тем самым не увеличивая температуру под капотом автомобиля. Все эти факторы, бесспорно, относятся к достоинствами компрессоров.

Рекомендуем ознакомиться

  • Ремонт ЭБУ двигателя
  • Замок капота механический или электромеханический
  • Компрессор пневмоподвески Туарега
Рекомендуем:  Настройка карбюратора Солекс

Наряду с преимуществами, нагнетатель воздуха имеет и недостатки. К ним относится снижение КПД двигателя, так как на привод  компрессора затрачивается 10-15%!от всей мощности мотора. В некоторых случаях такое оборудование занимает много места под капотом и требует специального шестеренчатого привода. Помимо того, старые модели нагнетателей имеют свойство издавать много шума в процессе работы.

Механический нагнетатель можно установить двумя способами: экспериментальным, или приобрести готовый Кит-комплект. Чтобы понять, какой метод подойдет именно вам, рассмотрим каждый из них по отдельности.

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.

(3 оценок, среднее: 5,00 из 5) Загрузка…

3 Покупка и установка кит-комплекта

Для тех, кто не готов платить большую сумму денег за эксклюзивный нагнетатель воздуха для своего автомобиля, есть более простой вариант монтажа компрессора. Эти вариантом является покупка кит-комплекта – готового набора, включающего в себя рассчитанный или адаптированный компрессор, а также все составляющие, необходимые для выполнения монтажных работ своими руками.

Основное достоинство готового компрессора – возможность его установки своими руками. С приобретением набора тоже не возникнет трудностей: в автомагазинах страны есть огромный выбор китайских комплектов, которые отличаются простотой адаптации.

Установить такой набор нагнетателя с механическим приводом вполне реально без вмешательства в конструкцию двигателя. Также нет нужды своими руками производить монтаж дополнительных систем охлаждения и менять прошивку ЭБУ двигателя.

Среди недостатков китайских наборов стоит отметить их недолговечность. Средний срок службы такого кит-комплекта составляет около 3-5 лет.

Перед приобретением готового набора стоит определиться с его параметрами. Прежде чем отправиться в автомагазин, найдите в интернете модель подобранного вами кит-комплекта и просмотрите его характеристики.

После того, как вы приобрели подходящий набор, можно приступать к его монтажу. Установка комплекта нагнетателя воздуха своими руками не требует специальных навыков. Однако умение произвести несложный ремонт, а также опыт в обращении с отверткой определенно вам не помешает.

Если для своего автомобиля вы купили нагнетатель воздуха с механическим приводом типа “auto-turbo”, то установка оборудования отнимет у вас не более получаса. Все, что от вас потребуется – это установить компрессор на специальный кронштейн, который идет в комплекте, а также подключить провода согласно инструкции.

В случае, если вы приобрели нагнетатель воздуха типа “sc-vaz”, отличающийся более мощным наддувом, то для его монтажа от вас потребуется больше времени. Перед установкой данного оборудования необходимо “разжать” мотор, заменить старую косу двигателя, прикрутить интеркулер и масляный радиатор. Далее вставляем нагнетатель воздуха с механическим приводом, прикручиваем его и подсоединяем магистрали. По окончанию работы стоит несколько раз завести и заглушить двигатель. Таким образом новое оборудование адаптируется к двигателю.

Стоит помнить, что последние модели кит-комплекта типа “sc-vaz” способны резкими скачками увеличивать мощность мотора. Поэтому сразу после установки такого оборудования не рекомендуется эксплуатировать автомобиль более 2 часов.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: