Механічний наддув

Механический наддув
Механічний наддув
Механічні нагнітачі (англ. supercharger) дозволяють досить простим способом істотно підняти потужність мотора. Маючи привід безпосередньо від колінчастого вала двигуна, компресор здатний накачувати повітря в циліндри при мінімальних обертах і без затримки збільшувати тиск наддуву строго пропорційно обертам мотора.
Але у них є і недоліки. Вони знижують ККД ДВЗ, так як на їх привід витрачається частина потужності, що виробляється силовим агрегатом. Системи механічного наддуву займають більше місця, вимагають спеціального приводу (зубчастий ремінь або шестерний привід) і видають підвищений шум.Існує два види механічних нагнітачів: об'ємні і відцентрові.
Типовими представителемя об'ємних нагнітачів є нагнітач Roots і компресор Lysholm.
Конструкція Roots нагадує масляний шестерний насос. Два ротори обертаються в протилежні сторони в межах овального корпусу. Осі роторів пов'язані між собою шестернями. Особливість такої конструкції в тому, що повітря стискається не в нагнітачі, а зовні – в трубопроводі, потрапляючи в простір між корпусом і роторами. Основний недолік – в обмеженій значенні наддуву. Як би досконало не були підігнані деталі нагнітача, при досягненні певного тиску повітря починає просочуватися назад, знижуючи ККД системи. Способів боротьби трохи збільшити швидкість обертання роторів або зробити нагнітач двох - і навіть триступінчатим. Таким чином можна підвищити підсумкові значення до прийнятного рівня, однак багатоступінчасті конструкції позбавлені свого головного достоїнства – компактності. Ще одним мінусом є нерівномірний нагнітання на виході, адже повітря подається порціями. У сучасних конструкціях застосовуються трехзубчатые ротори спіральної форми, а впускний і випускний вікна мають трикутну форму. Завдяки цим хитрощам нагнітачі об'ємного типу практично позбулися пульсуючого ефекту. Невисокі швидкості обертання роторів, а отже, довговічність конструкції укупі з низьким шумом призвели до того, що ними щедро оснащують свою продукцію такі імениті бренди, як DaimlerChrysler, Ford і General Motors. Об'ємні нагнітачі піднімають криві потужності і крутного моменту, не змінюючи їх форми. Вони ефективні вже на малих і середніх оборотах, а це найкращим чином позначається на динаміці розгону. Проблема лише в тому, що подібні системи дуже вибагливі у виготовленні і установці, а виходить, досить дороги.
Ще один спосіб нагнітати повітря у впускний колектор під надлишковим тиском у свій час запропонував інженер Лисхольм (Lysholm). Його дітище охрестили гвинтовим нагнітачем, або «double screw» (подвійний гвинт). Конструкція наддуву Лисхольма чимось нагадує звичайну м'ясорубку. Усередині корпусу встановлено два взаємодоповнюючих гвинтових насоса (шнека). Обертаючись в різні боки, вони захоплюють порцію повітря, стискають і заганяють її в циліндри. Характерна така система внутрішнім стиском і мінімальними втратами, завдяки точно вивіреним зазорам. Крім того, гвинтові наддувы ефективні практично у всьому діапазоні оборотів двигуна, безшумні, дуже компактні, але надзвичайно дороги із-за складності у виготовленні. Однак ними не гребують такі імениті тюнінг-ательє, як AMG або Kleemann.Відцентрові нагнітачі по конструкції нагадують турбонаддув. Надлишковий тиск у впускному колекторі також створює компресорне колесо (крильчатка). Його радіальні лопаті захоплюють і відкидають повітря в окружний тунель за допомогою відцентрової сили. Відміну від турбонаддува лише в приводі. Відцентрові нагнітачі страждають аналогічним, хоча і менш помітним інерційним пороком, але є і ще одна важлива особливість. Фактично величина виробленого тиску пропорційна квадрату швидкості компресорного колеса. Простіше кажучи, обертатися воно повинно дуже швидко, щоб надути в циліндри необхідний повітряний заряд, деколи в десятки разів перевищуючи обертів двигуна. Ефективний відцентровий нагнітач на високих оборотах. Механічні «центробежники» не такі примхливі в обслуговуванні і довговічніше газодинамічних побратимів, оскільки працюють при менш екстремальних температурах. Невибагливість, а отже, і дешевизна конструкції здобули їм популярність у сфері аматорського тюнінгу. Схема керування механічним нагнітачем досить проста. При повному навантаженні заслінка перепускного трубопроводу закрита, а дросельна відкрита — весь потік повітря надходить у двигун. При роботі з частковим навантаженням дросельна заслінка закривається заслінка трубопроводу відкривається — надлишок повітря повертається на вхід нагнітача. Входить в схему охолоджувач наддувочного повітря (Intercooler) є майже неодмінною складовою частиною не тільки механічні, але і газотурбінних систем наддуву. При стиску в компресорі (або в нагнітачі) повітря нагрівається, в результаті чого його щільність зменшується. Це призводить до того, що в робочому об'ємі циліндра повітря, а, отже, і кисню, по масі міститься менше, ніж могло б поміститися при відсутності нагрівання. Тому стиснене повітря перед подачею його в циліндри двигуна попередньо охолоджується в интеркулере. По своїй конструкції це звичайний радіатор, який охолоджується або потоком набігаючого повітря, або охолоджувальною рідиною. Зниження температури наддувочного повітря на 10 градусів дозволяє збільшити його щільність приблизно на 3%. Це, в свою чергу, дозволяє збільшити потужність двигуна приблизно на такий же відсоток.
04:12
1
RSS