Механічний нагнітач

Механический нагнетатель
Механічний нагнітач
Механічний нагнітач - основний конструктивний елемент системи механічного наддуву. З допомогою нагнітача у впускному тракті створюється тиск вище атмосферного, а механічний він тому, що привід робочого органу здійснюється безпосереднього від колінчастого вала двигуна. За кордоном механічний нагнітач називають одним словом – supercharger.
 
Застосування механічного нагнітача забезпечує підвищення потужності (до 50%) і крутного моменту (до 30%) двигуна. Разом з тим, механічний нагнітач відрізняють значні витрати потужності двигуна на привід, які можуть досягати 30%.
Механічний нагнітач виконує такі взаємопов'язані функції: втягування повітря, стиснення повітря і нагнітання повітря у впускну систему. Втягування повітря відбувається за допомогою створеного розрядження. Для того щоб створити тиск, нагнітач повинен обертатися швидше, ніж двигун. Нагнітання повітря у впускний тракт здійснюється за рахунок різниці тиску в системі.
Повітря має властивість нагріватися при стисненні, при цьому знижується його щільність і відповідно тиск. Тому в системах наддуву стиснене повітря охолоджується за допомогою спеціального повітряного або рідинного охолоджувача – інтеркулера.
Механічний нагнітач конструктивно може мати один з таких приводів:
• прямий привід (безпосереднє кріплення нагнітача на фланець колінчастого вала);
• ремінною привід (різний види пасів – клиновий, зубчастий, плоский);
• ланцюговий привід;
• зубчаста передача (циліндричний редуктор);
• електричний привід (електродвигун).
На сучасних автомобілях застосовуються три основних типи механічних нагнітачів:
• кулачковий нагнітач (нагнітач Roots);
• гвинтовий нагнітач (нагнітач Lysholm);
• відцентровий нагнітач.
Кулачковий нагнітач
Кулачковий нагнітач (нагнітач Roots)
Кулачковий нагнітач є найстарішим типом механічного нагнітача, оскільки використовується на автомобілях з 1900 року. Має іншу назву по імені винахідників – нагнітач Roots, популярну назву повітродувка.
Сучасний кулачковий нагнітач має два три - або четырехкулачковых ротора, які обертаються назустріч один одному. Кулачки розташовані по спіралі на всій довжині ротора. Кут закрутки кулачків забезпечує максимальну ефективність в плані нагнітання і втрат.
По конструкції і принципу дії кулачковий нагнітач дуже схожий на шестерневий масляний насос. Повітря в нагнітачі захоплюється кулачками, переміщається в просторі між кулачками і стінками корпусу, нагнітається у впускний трубопровід. Має місце т. зв. зовнішнє нагнітання.
Нагнітач Roots характеризує швидке створення необхідного тиску наддуву, а також зростання цього тиску зі збільшенням частоти обертання колінчастого вала. Разом з тим в певний момент може утворитися надлишок тиску, і як наслідок – затори в нагнітальному каналі, зниження потужності двигуна. Тому при використанні механічних нагнітачів всіх типів здійснюється регулювання тиску наддуву.
Регулювання тиску наддуву проводиться двома способами:
• відключенням нагнітача (наприклад, з допомогою електромагнітної муфти);
• перепусканием повітря при безперервній роботі нагнітача (з допомогою перепускного клапана).
Сучасні системи механічного наддуву мають електронне регулювання наддуву, що включає вхідні датчики (датчик тиску наддуву, датчик температури у впускному колекторі і ін), електронний блок управління, виконавчі механізми (електромеханічний модуль приводу перепускного клапана, електромагніт муфти та ін).
Нагнітачі Roots мають досить високу вартість, обумовлену малими допусками у виготовленні. Вони пред'являють підвищені вимоги до чистоти повітря, що подається, оскільки сторонній предмет у впускний системі може привести до виходу з ладу нагнітача. Необхідно відзначити велику вагу нагнітача і високий рівень шуму при його роботі. Виробники досить ефективно борються з шумом. В їх арсеналі спеціальна конструкція корпусу, демпфіруючі пластини і мати, резонатор, демпфери та ін.
Провідним виробником нагнітачів Roots є фірма Eaton, яка в даний час пропонує високоефективні четырехкулачковые нагнітачі TVS, Twin Вихорів Series (дослівно - спарена серія вихорів). Дані нагнітачі встановлюються на серійні двигуни автомобілів Cadillac, Toyota, Audi. На деяких двигунах кулачкові нагнітачі використовуються спільно з турбонагнітачами, наприклад подвійний імпульс двигуна TSI.
Гвинтовий нагнітач
Гвинтовий нагнітач (нагнітач Lysholm)
Гвинтовий нагнітач (інше найменування по імені винахідника – нагнітач Lysholm) за конструкцією схожий на нагнітач Roots. Нагнітач включає два ротора-шнека спеціальної форми (один ротор c виступами, інший – з виїмками). Ротори мають конічну форму, при якій повітряні камери між роторами зменшуються в розмірі по довжині.
Порція повітря захоплюється шнеками, переміщується і стискається при обертанні шнеків і нагнітається у впускний патрубок. На відміну від кулачкових нагнітачів гвинтовий нагнітач забезпечує внутрішнє (тобто між шнеків) нагнітання повітря, яке більш ефективно. Але ціна гвинтових нагнітачів значно більше, тому і застосовуються вони рідше, в основному на дорогих спортивних автомобілях.
Відцентровий нагнітач
Відцентровий нагнітач
Відцентровий нагнітач в частині нагнітання повітря аналогічний турбокомпресора. Основу нагнітача становить робоче колесо (крильчатка), яке обертається з високою швидкістю (порядку 50000-60000 об/хв).
Повітря засмоктується в центральну частину колеса. Відцентрова сила направляє повітря по лопат спеціальної форми назовні. З робочого колеса він виходить на великій швидкості і з низьким тиском. При виході повітря стикається з дифузором, мають безліч стаціонарних лопаток робочого колеса. Високошвидкісний потік повітря низького тиску перетвориться в потік повітря низькій швидкості і високого тиску.
Відцентрові нагнітачі найбільш поширені з усіх механічних нагнітачів. Вони компактні, легкі, ефективні, мають можливість різноманітного кріплення на двигуні. В пасив відцентрових нагнітачів слідують віднести залежність продуктивності від швидкості обертання колінчастого валу. Це якість відцентрових нагнітачів передбачає використання привода зі змінним передавальним відношенням. Максимальне передаточне відношення приводу потрібно при низьких обертах двигуна, мінімальне - при високих обертах.
Область застосування механічних нагнітачів досить широка:
• спортивні автомобілі;
• тюнінг автомобілів;
• серійні автомобілі.
Практично всі спортивні автомобілі використовують механічні нагнітачі – це їх основне застосування. Установка механічних нагнітачів є одним з напрямків тюнінгу автомобілів. Виробники пропонують комплекти, що включають необхідні конструктивні елементи для установки на двигун. На серійних автомобілях механічні нагнітачі зустрічаються досить рідко.
В силу своєї конструкції нагнітачі Roots і Lysholm застосовуються для забезпечення високої розгінної динаміки, відцентрові нагнітачі ефективні в підтримці
07:58
10
RSS