Механический нагнетатель двигателя

Механический нагнетатель воздуха способен повысить производительность двигателя до сорока процентов. При этом расход топлива практически не возрастает. Многие из современных автомобилей оснащены механизмом нагнетания воздуха, он является основным конструктивным элементом в системе механического наддува.

Несмотря на то, что в механическом компрессоре применяются простейшие принципы работы агрегата, он имеет широкое распространение среди автолюбителей, желающих повысить его возможности. Весь секрет в том, что механизм создает во впускном тракте давление выше атмосферного. В результате агрегат выдает максимальную мощность при минимальных затратах топлива.

Далее будет более подробно рассказано о принципе действия механизма и о том, как установить механический нагнетатель воздуха своими руками.

Механический нагнетатель двигателя

Как работает механический нагнетатель воздуха

Чтоб было понятней, что такое нагнетатель воздуха, приведем простое сравнение: больше всего его конструкция схожа с устройством турбонаддува. Обе системы выполняют примерно одинаковые функции. То есть – нагнетают воздух, затем тот поступает в сборник, и только после этого – в систему агрегата.

Устройство имеет одно преимущество относительно турбонаддува. Заключается оно в том, что задержка в срабатывании механизма здесь не столь значительна, ведь устройство потребляет не так много энергии, как его более массивный и мощный собрат. Кроме того, система является более экономичной.

Преимущества механического нагнетателя

Он не зря стал столь популярным среди любителей высоких оборотов и внушительных мощностей. Данный тип компрессора имеет следующие преимущества:

  • низкая цена;
  • простота в установке;
  • невысокое количество потребления энергии;
  • звук от работы компрессора гораздо слабее, чем от турбонаддува.

Именно поэтому они практически вытеснили другие типы нагнетателей воздуха с отечественного рынка.

Устройство компрессора

Нагнетатели имеют достаточно простое устройство:

  • воздушный канал;
  • нагнетатель;
  • лопасти крыльчатки;
  • диффузор;
  • накопитель в виде улитки.

Работает система таким образом:

  • воздух по воздушному каналу проходит в нагнетатель;
  • затем попадает на лопасти крыльчатки;
  • центробежная сила выбрасывает его в кожух с диффузором;
  • после этого воздух попадает в воздухосборник в виде улитки.

Именно здесь и возникает разница в давлении. Как только воздух в нее попадает, он движется довольно быстро под небольшим давлением. В процессе прохождения по трубе улитки давление возрастает, скорость движения воздуха становится ниже, а давление значительно возрастает. Под высоким давлением воздушный поток попадает в цилиндры двигателя.

В системе происходит сжатие воздуха. Как известно, оно сопровождается повышением температуры. Для охлаждения системы используется интеркулер. Это жидкостный или воздушный охладитель.

Механический нагнетатель двигателя

Виды привода

Все виды механических нагнетателей имеют примерно одинаковую конструкцию и принцип работы. Основные отличия состоят в типе привода. Ниже предоставлен список вариантов привода:

  • прямой, нагнетатель в этом случае будет работать непосредственно от коленчатого вала;
  • ременной. При этом может использоваться клиновый, плоский или зубчатый ремень, в зависимости от конструкции нагнетателя;
  • зубчатая передача с применением цилиндрического редуктора;
  • цепной привод;
  • электропривод с использованием отдельного привода.

Виды нагнетателей

Прежде чем произвести тюнинг автомобиля с применением механического нагнетателя воздуха, следует определиться с типом устройства. Сегодня на рынке можно найти три основных вида воздушных компрессоров для увеличения работоспособности двигателя.

Кулачковые нагнетатели

Это – самый старый тип нагнетателей, потому его можно найти на многих автомобилях с большим пробегом. Он устанавливался на авто еще с 1900-го года, и с тех пор зарекомендовал себя довольно неплохо. Его аналоги можно найти на рынке и сегодня. Он еще известен как нагнетатель Roots. В простонародье известен как воздуходувка.

Механический нагнетатель двигателя

Все современные компрессоры Roots имеют два ротора, трех или четырехкулачковых. Они прокручиваются навстречу друг другу. Роторы расположены по всей длине нагнетателя. Угол закрутки кулачков обеспечивает должный уровень нагнетания воздуха. С увеличением оборотов коленчатого вала воздух нагнетается быстрее.

Потому при высоких оборотах давление может стать слишком большим, что порой приводит к затору в нагнетательном канале. В результате двигатель теряет свои обороты.

Но с этой неприятностью можно бороться при помощи системы управления наддувом, которая в последнее время всегда устанавливается наряду с нагнетателями данного типа.

Такие устройства имеют достаточно высокую стоимость, которая не оправдывается производительностью. Потому они не слишком популярны.

Винтовые нагнетатели

Они похожи по устройству на кулачковые, но имеют два ротора-шнека. Один – со спиралевидными выступами, второй – с такими же выемками. Данный тип имеет более компактные размеры и высокую производительность. Правда стоимость их значительно выше, чем у кулачковых аналогов. Потому устанавливаются такие компрессоры преимущественно на дорогие спортивные автомобили.

Центробежные нагнетатели

На сегодня самые распространенные среди остальных видов. Внешне очень похожи на турбокомпрессоры. Именно в таких устройствах крыльчатка нагнетает воздух в воздухосборник в виде улитки.

Они имеют относительно небольшую стоимость, компактные и легкие. Их довольно просто установить на автомобиль. К тому же могут применяться различные способы крепления.

Потому рассмотрим немного подробнее установку на авто именно центробежного компрессора.

Механический нагнетатель двигателя

Как своими руками установить механический нагнетатель воздуха

Процесс установки довольно прост. Но не следует пренебрегать рекомендациями производителя компрессора. А он советует предварительно установить увеличенную прокладку между блоком и его головкой. Не помешает проверить агрегат на предмет неисправностей и убедиться в соответствии его характеристик устанавливаемой модели компрессора. Затем процесс монтажа будет выглядеть следующим образом:

  1. Настройка фильтра.
  2. Крепление корпуса на кронштейн.
  3. Подключение к приводу коленного вала.
  4. Крепеж ремня.

Установка механического нагнетателя позволяет увеличить мощность агрегата на 50 %, а его обороты – на 30 %. При этом расход топлива остается на прежнем уровне. Для наглядности предлагаем просмотреть следующее видео:

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.

Механический нагнетатель двигателя

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.

Механический нагнетатель двигателя

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.

Читайте также:  Замена масла в коробке: «механика» и «автомат»

Механический нагнетатель двигателя

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.

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.

К примеру:

  • 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.

Системы принудительной подачи воздуха: Механические нагнетатели (Суперчарджеры) — Американские мускул кары

Механический нагнетатель двигателя

В случае использования компрессора с механическим приводом (так называемые «объемные» компрессоры) необходимое давление воздуха получают благодаря механической связи между коленвалом двигателя и компрессором. Яркими примерами такого типа нагнетания воздуха является компрессор Рутса (Roots-type supercharger) и компрессор Лисхольма (Lysholm Screw Compressor). Вот их и рассмотрим подробнее.

Компрессор Рутса

Механический нагнетатель двигателя

Братья Филандер и Фрэнсис (Philander Roots) Марион Рутс (Francis Marion Roots) создали воздушный насос роторно-шестерного типа еще в 1859 году.
Нагнетатели Рутса снискали большую популярность благодаря простой и надежной конструкции. Фундаментальным элементом выступает пара роторов особой формы, объединенных механическими приводами с вращением в противоположные стороны. Между роторами и стенками корпуса присутствует небольшой зазор.

Основа этого метода состоит в том, что сжатие воздуха происходит на выходе из нагнетателя, а не внутри его, как в случае с турбонагнетателем на энергии отработанных газов. Воздух, попадая с воздушного фильтра, закручивается лопастями роторов, сжимается и вытесняется из камеры сжатия. А попадая в цилиндры увеличенная в объемах воздушно-топливная смесь, повышает тем самым производительность.

Достоинства

Неоспоримым достоинством компрессоров объемного типа это его тип привода.

Вращаясь от коленвала, данный вид нагнетания воздуха вызывает практически мгновенный отклик педали акселератора, что благотворно сказывается на всем диапазоне оборотов двигателя.

Поэтому можно сделать вывод, что характеристика всех механических нагнетателей линейная и напрямую зависит от количества оборотов двигателя.

Недостатки

Основным недостатком всех механических нагнетателей является температура, возникающая от вращения роторов и от турбулентности, которую вызывает воздух в процессе сжатия уже в нагнетательном трубопроводе. Именно по этой причине все без исключения нагнетатели объемного типа оснащаются интеркулерами.

 Интеркулер — это система радиаторного типа для охлаждения воздуха, сжатого турбокомпрессором.

Компрессор Лисхольма

Механический нагнетатель двигателя

Альф Джеймс Рудольф Лисхольм (Alf James Rudolf Lysholm) — шведский инженер, изобрел в 1935 году первый механический нагнетатель с внутренним сжатием.
Конструкция компрессора Лисхольма в каком-то смысле повторяет идею братьев Рутс. Однако, в отличие от последних, роторы, между собой имеют минимальный зазор. Форма роторов радиально симметрична, боковая асимметрия имеет взаимодополняемый профиль. Ведущий ротор обычно имеет выпуклую резьбу, соединен через зубчатую или ременную передачу с коленвалом двигателя. Ведомый ротор по структуре более разнородный (сложная нарезка с впадинами).

Благодаря асимметричности профиля роторов и малым зазорам при вращении образуется давление, которое увеличивается по мере прохождения к выходному коллектору. Внутреннее сжатие обеспечивает компрессору Лисхольма высокий КПД, и как следствие более компактные размеры и вес. Кроме того, этот вид объемных нагнетателей считается одним из самых тихих.

В России первый серийный винтовой компрессор сошел с конвейера в 1953 году.

Выпущенный Конструкторским Бюро Ленинградского компрессорного завода (ныне ОАО «Компрессор») — «ЛКИ» (так назвали компрессор) имел производительность в 60 м3/мин при 10000 об/мин, создавая давление в 4 атмосферы!
Механические (или объемные) компрессоры широко распространены в среде легковых малолитражных автомобилей работающих на бензине, маслкарах, спорткарах, шоу-карах и хот родах.

Источники:

  • С.Б. Асташенко — «Турбокомпрессоры». Изд-во Автостиль, 2002г.

    Enciclopedia Universal Micronet. Цифровой формат (DVD), 2007.

    И.А. Сакун — «Винтовые компрессоры». Изд-во «Машиностроение», 1970г.

Механический нагнетатель воздуха для автомобиля

7500 рублей стоил мне компрессор Roots от Mark 2. Основная проблема — где его разместить. На ВАЗ классике проблем никаких нет, а вот на ВАЗ 2108 — посложнее и без пиздюлей лонжерону+болгарка — не обойтись. НО! Никаких проблем с компрессором нет. поставил и забыл. если попался хороший, лить масло нормальное в него и проходит он и 100000 км. Они очень надежные.

Забудьте про турбины для города. Нагнетатель SC-14 от Mark 2 — самое лучшее для города, ебашит мама не горюй, подхват с самых низов. Главное обязательно степень сжатия понизить, поставить грамотные маслофорсунки и масляный радиатор. И будет огненный огонь. Если на инжекторе, то можно обойтись проточкой поршней под степень примерно 8, но на карбюраторе нужно степенью 7.

5, плюс маслофорсунки и масляный радиатор, лить масло типа 10W60, давать мотору остывать между вваливаниями и ничего с ним не случится, несмотря на полное отсутствие мозгов. Моя ВАЗ 2108 и то 1000 километров пиздюлей вывезла, с одной только уменьшенной степенью сжатия до 7.5. А умерла по причине облома края днища поршня. Токарь сильно много проточил, плюс я не давал мотору остыть.

А так, если бы поставил интеркулер, побережнее относился к двигателю, то проездил бы он намного дольше. Ах, да, интеркулера у меня не было вообще. Из нагнетателя труба сразу в карб и все. Включение компрессора концевиком на открытие второй камеры. На первой камере можно было ездить без нагнетателя. Да, авто стало с такой степенью немного овощнее, но не сильно.

Жиклеры, как не странно — с родными заливало. Так что SC-14 тема недорогая, надежная и охуительная)))

Механический нагнетатель, или как его еще называют supercharger, является главной составной частью всего механизма наддува. Его роль состоит в создании давления выше атмосферного, которое образуется во впускном тракте.

https://www.youtube.com/watch?v=5kveUu1TKRc\u0026pp=ygVC0JzQtdGF0LDQvdC40YfQtdGB0LrQuNC5INC90LDQs9C90LXRgtCw0YLQtdC70Ywg0LTQstC40LPQsNGC0LXQu9GP

Такое название он получил по причине непосредственной связи с коленчатым валом, с которым его соединяет специальный привод.

Привод нагнетателя с коленчатым валом

Преимущества использования нагнетателя

Работа данного устройства построена по следующей схеме:

  • втягивание воздуха;
  • сжатие;
  • нагнетание воздуха в саму впускную систему.

Для того чтобы втянуть необходимое количество воздуха внутри нагнетателя образуется разряжение. Что касается создания давления, то это осуществляется путем быстрого вращения механизма (быстрее, чем обороты двигателя). А вот нагнетание происходит из-за имеющейся разницы в давлении.

Особенности конструкции

В данной конструкции присутствует интеркулер. Это специальный радиатор, предназначенный для охлаждения сжатого воздуха. Дело в том, что во время сжатия воздух нагревается, а это влечет значительное снижение показателей давления и плотности.

Интеркулер может быть 2-х видов:

Привод, посредством которого происходит соединение коленчатого вала и механического нагнетателя, имеет несколько типов:

  • прямой – нагнетатель закрепляется на фланец коленвала;
  • цепной – для связи используется металлическая цепь;
  • ременной – применяются различные типы ремней. Это может быть плоский, зубчатый или клиновой ремень;
  • электрический – он представляет собой электродвигатель;
  • зубчатый – это редуктор цилиндрического типа.

Типы механических нагнетателей

Конструкция этих устройств может быть разной.

Типы механических нагнетателей

За всю историю было разработано довольно много видов данных агрегатов. Некоторые из них устанавливаются на автомобили до сих пор, но о многих забыли, потому как они не оправдали возложенных надежд.

Стоит упомянуть о таких аппаратах как: шиберные (лопастные), спиральные, подпоршневые насосы и другие. Все эти типы, по тем или иным причинам, либо не были запущены в массовое производство, либо были сняты с конвейера.

В настоящее время наиболее популярными и востребованными являются 3 типа механических нагнетателей (на фото выше):

  1. Кулачковый (Roots);
  2. Винтовой (Lysholm);
  3. Центробежный.

Кулачковые нагнетатели

В честь имени своих создателей такое устройство называется Roots, в простонародье же носит название «воздуходувка». Данный тип конструкции по праву можно назвать старейшим. Его использование началось еще в далеком 1900 году. С той поры они постоянно совершенствуются.

Сегодня такой нагнетатель располагает роторами, состоящими из 3-х или 4-х кулачков, вращающихся навстречу друг другу. Их расположение напоминает спираль и протягивается через весь ротор.

Благодаря точно рассчитанному углу наклона этих кулачков, достигается оптимальный баланс потерь и нагнетания. Он работает по принципу внешнего нагнетания, в ходе которого кулачки захватывают воздух и нагнетают его в трубопровод (впускной).

Похожий принцип работы и у самого обычного масляного насоса.

Рекомендуем: Крутящий момент двигателя: что это такое

Неоспоримым достоинством такого устройства является очень быстрое нагнетание воздуха до необходимых показателей, а также повышение этого давления параллельно с учащением вращения коленчатого вала.

  Hover или Kyron: что лучше?

Но это преимущество имеет и обратную сторону. Такой тип обязательно должен оснащаться системой регулировки давления. В противном случае, из-за неконтролируемого нагнетания воздуха, образуется избыток давления, который приводит к заторам в канале (нагнетательном). По этой причине падает мощность двигателя.

Для осуществления регулировки применяются 2 метода:

  1. Перепускание воздуха – в таком случае нагнетатель работает все время, а при необходимости открывается перепускной клапан;
  2. Отключение механического нагнетателя.

В целях обеспечения корректной работы всей системы, она комплектуется различными датчиками (температуры во впускном коллекторе, давления и другие), ЭБУ, а также исполнительными механизмами. К последним относятся: электромагнит муфты, модуль привода перепускного клапана и другие.

https://www.youtube.com/watch?v=5kveUu1TKRc\u0026pp=YAHIAQE%3D

Механические нагнетатели такого типа довольно дороги, потому как точность их изготовления очень высокая.

Чистота втягиваемого воздуха также имеет большое значение, потому как даже мелкий мусор может вывести всю систему из строя.

Само устройство довольно тяжелое и создает заметный шумовой фон, для погашения которого устанавливаются резонаторы, демпферы, совершенствуется конструкция корпуса и так далее.

Винтовые нагнетатели

Можно встретить еще одно название такого прибора – Lysholm. Этот тип имеет сходство с кулачковым. Он состоит их

2-х роторов-шнеков, имеющих особую коническую форму. Один из них с выступами на поверхности, а другой с выемками.

Во время работы воздух захватывается шнеками и при их вращении сжимается, после чего следует его нагнетание во впускной патрубок. Главное отличие винтового прибора от кулачкового – внутренне нагнетание воздуха. Данный способ более эффективен.

Но широкое распространение такого типа конструкции сдерживается высокой ценой на устройство, которая объясняется значительными издержками при его изготовлении. Главная сфера применения данных нагнетателей – дорогие спортивные и гоночные автомобили.

Центробежные нагнетатели

Такой тип практически одинаков с турбокомпрессором. Он оснащен крыльчаткой (колесом), которое очень быстро вращается (частота достигает порядка 50-60 тысяч оборотов в минуту). Изобретение этого нагнетателя произошло практически одновременно с кулачковым – на заре ХХ века.

Вначале происходит засос воздуха в центральную часть крыльчатки. Под действием центробежной силы он устремляется по лопастям, имеющим особую форму. На выходе воздух располагает низким давлением и высокой скоростью. В таком состоянии происходит его столкновение с диффузором. Благодаря этому возникает воздушный поток высокого давления с низкой скоростью.

У такого типа нагнетателей множество преимуществ перед остальными:

  • малый вес;
  • компактность;
  • эффективность;
  • множество вариантов крепления на моторе;
  • невысокая стоимость.

Но имеются и недостатки, главный из которых – зависимость эффективности устройства от частоты вращения коленвала. По этой причине требуется установка привода с передаточным отношением переменного типа.

Главный недостаток всех механических нагнетателей

Он состоит в том, что их работа основана на задействовании части мощности, создающейся двигателем.

В этом и состоит основное отличие нагнетателя от турбины, которая функционирует за счет энергии газов (отработанных).

Это значит, что та мощность, которая могла бы пойти на увеличение скорости автомобиля, используется для приведения в действие «суперчарджера». А эти потери весьма значительны, особенно на высокой скорости.

Применение

Данные устройства используются как при производстве автомобилей, так и во время тюнинга. В целом можно выделить 3 основные области применения:

  Додж Дуранго — отзывы владельцев, расход топлива, фотографии

  1. производство серийных машин;
  2. тюнинг;
  3. выпуск спортивных автомобилей.

На серийных машинах механические нагнетатели устанавливаются нечасто, а вот что касается спортивных версий, то они не обходятся без этого прибора. При тюнинге монтаж нагнетателя на двигатель не является редкостью.

В целях их правильной установки производители изготавливают специальные комплекты, которые включают в себя все детали для корректной установки.

Понятие, плюсы и минусы механического нагнетателя Supercharger

Механический наддув – это процесс увеличения давление некой смеси на впуске двигателя для повышения массы горючей смеси в цилиндре для увеличения мощности относительно единицы объема двигателя.

Supercharger (cуперчарджер) также известный как компрессор Рутса — это механический нагнетатель использующий для собственного привода энергию коленчатого вала.

Он является основным элементом механического наддува.

https://www.youtube.com/watch?v=VmEgSpR2OWw\u0026pp=ygVC0JzQtdGF0LDQvdC40YfQtdGB0LrQuNC5INC90LDQs9C90LXRgtCw0YLQtdC70Ywg0LTQstC40LPQsNGC0LXQu9GP

Главным функциональным плюсом cуперчарджера является то что он может закачивать воздух на минимальных оборотах, абсолютно без задержки, при этом рост силы наддува строго пропорционален оборотам двигателя.

Главным же минусом cуперчарджера является то что он обирает часть мощности двигателя на собственный привод.

На данный момент механические нагнетатели практически не используются. Их место заменили турбонагнетатели (турбокомпрессоры). За редким исключением их продалжают устанавливают на легковые автомобили, если необходимо сделать разбег по мощности, дабы не изменять конструкции двигателя.

В среднем применение механического нагнетателя обеспечивает увеличение мощности двигателя до 50%, а крутящего момента на 30%. При этом механический нагнетатель отличают существенные потери мощности двигателя из-за затрат энергии на его привод. В разных механических нагнетателях они могут составлять до 30%.

Виды конструкций механического нагнетателя делятся в зависимости от типа привода

  1. Прямое крепление нагнетателя к фланцу коленчатого вала называют прямым приводом;
  2. Ременной привод – характеризуется различными вида привода при помощи ремней.

    Делится на:

  3. Зубчатый
  4. Плоский
  5. Зубчатая передача через цилиндрический редуктор
  6. Цепной привод;
  7. Электрический привод подразумевает под собой использования для привода электродвигателя.

Данный вид привода естественно является наиболее энерго-затратным и требует большей мощности для аккумуляторов, но при этом он не снижает мощности двигателя.

Механический нагнетатель можно условно поделить на такие виды как:

  1. Объемные
      Кулачковый – Roots, Eaton (Рутс, Итон)
  2. Винтовой — Lysholm
  3. Центробежные

Объемные нагнетатели

Объемные нагнетатели получили свое название из-за того что принцип их работы заключается в простой перекачке определенного объема воздуха без сжатия.

Кулачковый нагнетатель

Кулачковый нагнетатель является самым первым и от того самым старым и проверенным типом наддува. Его история развития стартовала 1859 году с работы двух талантливых братьев под фамилией Рутс (Roots).

Изначально его использовали как промышленный вентилятор для продувки помещений. Чуть позже он получил широкое применение из-за своей простоты.

Две помещенные в общий кожух прямозубые шестерни вращаются в разных направлениях, при этом перекачивая определенный объем воздуха от впускного до выпускного коллектора.

Спустя 90 лет другому американскому ученому Итону пришло в голову, как можно усовершенствовать конструкцию. Прямозубые шестерни заменили на косозубые роторы, и воздух стал перемещаться вдоль, а не поперек как это было раньше.

С того времени усовершенствование нагнетателей этого типа идет по пути увеличения количества зубчатых лопаток (косозубых роторов). В первоначальной модели Итона «Eaton» их было две, а теперь сложно встретить меньше четырех.

Основными функциональными недостатками нагнетателей типа Рутс является:

  1. Неравномерная пульсационная подача воздуха создающие периодический недостаток давления. Увеличение количества зубчатых-лопастей и изменение формы впускного и выпускного окна компрессора на треугольное, позволяет свести этот недостаток к минимуму. К тому же эти конструктивные решения помогают сделать работу компрессоров Рутса намного тише и равномернее.
  2. Во время выдавливания несжатого воздуха в трубопровод где находиться сжатый воздух, создается турбулентность, которая способствует росту температуры заряда воздуха. Это отрицательно сказывается на производительности ухудшая показатели калорийности топливной смеси из-за менее полного сгорания. Данная проблема коленчатых компрессоров решается установкой инкулера.

Развитие машиностроение позволило полностью оценить плюсы и минусы нагнетателей Рутса и получить из них максимум производительности.

Плюсы компрессоров Рутс:

  1. Компактность
  2. Простота конструкции
  3. Долговечность
  4. Эффективность на малых оборотах
  5. Низкий уровень шума

Винтовой нагнетатель

Винтовой нагнетатель (Lysholm) также как и компрессор «Рутса» относится к объемно-роторным нагнетателям и в своей работе использует те же принципы, но в отличии от своего более раннего коллеги рабочую нагрузку в нем исполняют пара роторов с взаимодополняющими профилями. На английском винтовой нагнетатель называют Lysholm в честь его изобретателя Альфреда Лисхольма, который в 1936 году изготовил и запатентовал на него права.

Принцип работы компрессора Lysholm

  • Начиная встречное взаимное движение, пара роторов захватывает воздух.
  • Вдоль роторов воздух порциями проталкивается вперед попутно сжимаясь.

Следовательно, на выпуске окна компрессора не возникает турбулентности, как у компрессоров «Рутса». Это является главным отличием от роторно-шестеренчатых нагнетателей.

Подобная схема работы обеспечивает стабильно высокую эффективность на всех уровнях нагрузки.

Плюсы компрессоров «Лисхольм»:

  1. Высокий КПД (70%)
  2. Надежность
  3. Компактная конструкция
  4. Низкий уровень шума.

Главным и единственным минусом компрессоров «Лисхольм» является очень слона форма роторов, из-за чего их производство является очень затратным и как следствие сам компрессор очень дорогой. Поэтому он не встречается в серийных авто и его производят очень мало компаний.

Центробежный нагнетатель

ентробежный нагнетатель получил на данный момент наиболее широкое применение среди всех механических нагнетателей. Главным образом его, используют в компоновке турбонаддува и реже как самостоятельное устройство наддува.

Центробежный нагнетатель аналогичен турбонаддуву в плане нагнетания воздуха. Его основной деталью, как и у турбокомпрессора является крыльчатка.

У этой детали весьма сложная в исполнении конусообразная форма и от того насколько правильно она спроектирована и сделана зависит КПД всего нагнетателя.

004_MOTO_1110_072

Величина зазора между лопастями крыльчатки и корпуса — основной параметр, влияющий на эффективность компессора.

https://www.youtube.com/watch?v=VmEgSpR2OWw\u0026pp=YAHIAQE%3D

Величина зазора между лопастями крыльчатки и корпуса — основной параметр, влияющий на эффективность компессора.

Механический нагнетатель ДВС, устройство и принцип работы

Механический наддув — это один из способов увеличения мощности двигателя. Основным элементом такой системы является механический компрессор. Это устройство, приводимое в действие вращением коленчатого вала.

Установка механического нагнетателя может прибавить мощности двигателю до 50%.

При наддуве воздух засасывается через воздушный фильтр, сжимается, а затем направляется во впускной коллектор двигателя внутреннего сгорания, что способствует увеличению мощности последнего.

Как работает механический нагнетатель

В современной автомобильной промышленности используются несколько типов систем механического наддува, каждая из которых имеет свои особенности в конструкции и принцип работы.

Конструкция компрессора

Механический нагнетатель состоит из следующих компонентов:

  • компрессор;
  • интеркулер;
  • дроссельная заслонка;
  • перепускная заслонка трубопровода;
  • воздушный фильтр;
  • датчики давления наддува;
  • датчики температуры воздуха во впускном коллекторе.

Механический нагнетатель управляется дроссельной заслонкой, которая открывается на высоких оборотах. В этом случае заслонка трубопровода закрывается, и весь воздух поступает во впускной коллектор двигателя.

Когда двигатель работает на малых оборотах, дроссельная заслонка открывается под небольшим углом, а перепускная заслонка в трубопроводе полностью открыта, позволяя некоторой части воздуха возвращаться в компрессор.

Воздух из нагнетателя проходит через промежуточный охладитель (интеркулер), который снижает температуру сжатого воздуха примерно на 10 ° C и способствуя, тем самым, более высокой степени сжатия.

Какие бывают виды приводов компрессора

Каким образом передается крутящий момент от коленчатого вала к механическому компрессору? Существует несколько вариантов:

  • Прямой привод. Установка компрессора осуществляется непосредственно на фланец коленчатого вала двигателя.
  • Ременная передача. Усилие передается через ремень. Разные производители используют разные типы ремней (плоские, V-образные или зубчатые). Ременные системы имеют короткий срок службы, так же в процессе эксплуатации может наблюдаться проскальзывание ремня.
  • Цепной привод. Он работает по принципу ременной передачи.
  • Зубчатая передача (шестеренчатая). Недостаток такой системы — повышенная шумность и большие габариты.

Типы компрессоров

Каждый вид компрессора имеет свои рабочие характеристики. Всего существует три типа механических нагнетателей:

  • Центробежный. Самый популярный вид механического нагнетателя. Основным рабочим элементом системы является крыльчатка, которое по конструкции аналогично компрессорному колесу турбины. Оно вращается со скоростью около 60 000 об / мин. В этом случае воздух всасывается в центр крыльчатки компрессора с высокой скоростью и низким давлением. Пройдя через лопатки компрессора, воздух поступает во впускной коллектор, но уже на малой скорости и под высоким давлением. Этот тип наддува используется вместе с турбинами для устранения эффекта турбо-задержки.
  • Винтовой. Представляет собой систему из двух вращающихся конических винтов — шнеков. Воздух, попадая в более широкую часть, проходит через камеры компрессора и за счет вращения сжимается и выталкивается во впускной коллектор. В основном такие системы используются на спортивных и дорогих автомобилях, так как их изготовление достаточно сложно .Это достаточно эффективная система.
  • Кулачковый. Один из первых видов механических «воздуходувок». Конструктивно он состоит из двух роторов со сложным профилем поперечного сечения. Оси вращения роторов соединены двумя одинаковыми шестернями. При вращении системы воздух перемещается между стенками корпуса и кулачками, тем самым выталкиваясь во впускной коллектор. Недостатком этой системы является создание избыточного давления, которое вызывает сбои в работе наддува. Чтобы этого избежать, в кулачковой конструкции нагнетателя предусмотрена муфта с электрическим приводом для отключения компрессора или байпасный клапан.

Механический наддув довольно часто используются на автомобилях марок Cadillac, Audi, Mercedes-Benz и Toyota. При этом кулачковые и винтовые компрессоры в основном устанавливаются на мощные спортивные автомобили с бензиновыми двигателями, а центробежные компрессоры являются частью системы двойного наддува для дизельных двигателей.

Сильные и слабые стороны механического нагнетателя

По сравнению с турбонагнетателем механический нагнетатель приводится в движение не выхлопными газами двигателя, а вращением коленчатого вала.

Это означает, что с одной стороны увеличивается мощность двигателя, а с другой создается дополнительная нагрузка, которая в зависимости от типа компрессора забирает до 30% мощности двигателя.

Еще один недостаток системы — высокий уровень шума системного привода.

Использование механического наддува на более высоких скоростях приводит к более быстрому износу деталей двигателя, поэтому они должны быть изготовлены из высокопрочных материалов.

Основным преимуществом механического привода является невысокая стоимость конструкции (по сравнению с турбонаддувом), простота установки и быстрая реакция системы на увеличение оборотов двигателя.

Таким образом, системы с винтовыми и кулачковыми компрессорами обеспечивают высокую динамику разгона, а центробежные нагнетатели — стабильную работу двигателя на высоких оборотах.

Механический наддув может также управляться отдельным электродвигателем без подключения к коленвалу двигателя. В этом случае можно избежать потери мощности двигателя.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector