Турбокомпрессор или механический нагнетатель?

Нагнетатель воздуха на мотоцикле многими своими чертами похож на турбокомпрессор. На самом деле, обе эти системы выполняют примерно сходные функции.

Фактически они идентичны, по крайней мере, с практической точки зрения, тем устройствам, которые помогают увеличить мощность обычного или крупного транспортного средства.

Если, приобретая мотоцикл и желая, чтобы он был как можно более мощным, вы пытаетесь решить, какой из этих систем отдать предпочтение, то прочитайте краткий обзор и сравните нагнетатель с турбокомпрессором.

Механический нагнетатель мотоцикла

Турбокомпрессор или механический нагнетатель?

Для сжатия воздуха, подаваемого в двигатель мотоцикла, в нагнетателе применяется механический привод. Сжимая воздух и подавая его в мотор, нагнетатель увеличивает общее внутреннее давление.

Чем выше давление воздуха, поступающего из системы впуска, тем интенсивнее двигатель может его использовать для сжигания топлива. В результате повышается мощность, но, с другой стороны, ускоряется износ деталей мотора.

Отсюда можно сделать вывод, что непрерывное использование либо постоянное использование нагнетателя не совсем желательно.

Нагнетатели имеют довольно крупные размеры, из-за чего оснащённые ими мотоциклы значительнее крупнее и тяжелее, чем все остальные. Причина заключается в механической системе данного узла. Увеличивая размеры и массу мотоцикла, нагнетатели в какой-то степени вредят самим себе, поскольку двигателю требуется больше мощности, но в результате машина всё же становится гораздо быстрее и сильнее.

Турбокомпрессор мотоцикла

Турбокомпрессор или механический нагнетатель?

Турбокомпрессор выполняет ту же функцию, что и нагнетатель. Нагнетая воздух под давлением, турбонагнетатель повышает скорость сгорания топлива, что приводит к увеличению скорости и мощности мотоцикла.

Тем не менее турбокомпрессор принципиально отличается от механического нагнетателя. В турбокомпрессоре сжатие воздуха осуществляет турбина, которая приводится в действие выхлопными газами. Такая система потребляет меньше энергии и имеет меньшие размеры и вес.

Как следствие, турбокомпрессор увеличивает производительность двигателя эффективнее, чем нагнетатель.

Как уже упоминалось, функции обоих устройств одинаковые, а вот цены у них различаются. Причина, как можно догадаться, заключается в результативности их работы. В целом турбокомпрессоры успешнее справляются со своими задачами, но при этом они дороже.

Более детальную информацию о конкретных системах и их модификациях, а также ответы на вопросы по поводу установки нагнетателя или турбокомпрессора на мотоцикл вы можете получить, обратившись к специалисту мастерской, занимающейся ремонтом и техобслуживанием автомобилей или мотоциклов.

Какой бы вариант Вы не выбрали, на первом месте остается безопасность: правильно подобранная мотоэкипировка всегда защитит от нежелательных последствий.

Турбина и компрессор, суперчарджер против турбокомпрессора: полный разбор темы

Многие автолюбители часто путают турбину и компрессор, для них это одинаковые гаджеты. С одной стороны это так, они похожи по своему назначению – сжатие наружного воздуха и повышение его давления перед подачей во впускной коллектор. Но принцип работы, устройство и эффективность у них разная.

Поэтому сегодня подробно разберём различия между ними. И начнем с супердчарджера, так как про устройство и принцип работы турбины в двигателе автомобиля я рассказывал в других материалах.

Турбокомпрессор или механический нагнетатель?

Что такое суперчарджер

Это механический компрессор в моторе автомобиля, который используется для повышения давления вдуваемого воздуха с целью повышения мощности двигателя. Дословно – суперзаряженный, то есть, делает силовой агрегат заряженным большой мощностью.

Так как это механический нагнетатель воздуха, соответственно, он приводится в работу при помощи привода. В нашем случае – это ремень, который передает крутящий момент от коленвала мотора к валам (лопостям) суперчарджера.

Какие виды бывают

Компрессоры можно разделить на три вида:

  1. Нагнетатель Рутса;
  2. Суперчарджер Лисхольма;
  3. Центробежный. Этот тип отличается от первых двух конструкцией. Он имеет некоторые преимущества перед ними.

Первые два вида похожи между собой по конструкции, но немного различаются по принципу работы. Давайте начнём с устройства компрессоров, чтобы иметь общее представление.

Из чего состоит и как работает

Классический суперчарджер состоит из двух валов (шнеков). Представьте себе мясорубку и шнек в ней, который крутиться и выталкивает фарш. Так вот, в механическом нагнетателе их два. Они плотно прижаты между собой. В зависимости от типа, они могут вращаться во встречном направлении или противоположном.

Это упрощенное описание устройства, но этого будет достаточно для понимания разницы между видами компрессоров. Он соединяется ремнём с коленвалом двигателя. То есть, валы приводятся в движение за счет вращения коленчатого вала. Чем выше его обороты, тем быстрее они крутятся.

При вращении над шнеками создается разряжением. За счет этого происходит всасывание наружного воздуха. Они сжимают его до определенного значения, выбрасывая в нижнюю часть. После этого воздух с избыточным давлением попадает во впускной коллектор.

Как видите, суперчарджер и турбокомпрессор сжимают воздух, поднимая давление наддува. Отличие состоит только в способе раскрутки компрессора. Первый работает за счет механической передачи энергии от двигателя к нагнетателю при помощи приводного ремня. Второй использует энергию выхлопных газов.

Кроме этого, механический нагнетатель начинает работать на низких оборотах мотора, что позволяет получить всю мощность силового агрегата сразу при старте. Турбонагнетатель раскручивается за счет выхлопа. Так как скорость выхлопных газов низкая на «низах», то её не хватает раскрутить турбину. Из-за этого при старте наблюдается эффект «турбоямы».

Теперь рассмотрим разницу между суперчарджерами. Какой из них более эффективный и почему.

Компрессор Рутса

В этом типе механического нагнетателя валы вращаются в противоположные стороны. Точнее – друг против друга. Таким образом воздух обтекает их по сторонам. Проходя между ними и стенкой он сжимается.

Такая схема работы компрессора приводит к негативным явлениям:

  1. Повышенный шум. Мотор с суперчарджером Рутса слышно издалека, особенно, когда он разгоняется.
  2. Увеличенный износ внутренних частей. При обтекании воздухом лопастей, создается большое трение, что и приводит к быстрому износу.
  3. Высокая температура сжатого воздуха. Это самая главная проблема компрессоров Рутса.

Минимизировать эти недостатки, призван современный тип механических нагнетателей Лисхольм.

Суперчарджер Лисхольм (Lysholm)

В отличие от Рутса, здесь воздух не обтекает лопасти (валы) компрессора, а он ими зажимается. Это связано с тем, что допасти вращаются навстречу друг другу. Поэтому воздух, попадая на шнеки, проходит между ними. Он сжимается и выбрасывается вниз. Здесь постоянно поддерживается зона с избыточным давлением.

Данная схема обладает рядом преимуществ:

  1. Температура наддува ниже, чем у компрессора Рутса.
  2. Плотность воздуха выше, так он проходит меньший путь между лопастями.
  3. Эффективность выше, чем у Рутса.
  4. Более тихий.

Центробежный нагнетатель

Это механический компрессор, который напоминает турбину, только в нём нет горячей улитки. Он также приводится в движение ременной передачей от коленвала. А значит, он тоже «съедает» часть мощности двигателя.

Но он обладает рядом преимуществ перед другими типами:

  1. Меньшие габариты. Его можно установить почти на каждый двигатель, он занимает мало места под капотом.
  2. В нём меньше трущихся деталей, поэтому, его обслуживать и ремонтировать дешевле. Да и срок службы больше.
  3. У него большая производительность. Вместе с ним можно установить фронтальный интеркулер. Это охладит воздух, а значит увеличит эффект от наддува.

Поэтому, самым лучшим выбором будет установка центробежного компрессора, если не хотите всё переделывать под турбонагнетатель.

Совместная установка турбины и компрессора в одном моторе

Такие автомобили есть. В них реализована связка механического компрессора и турбины. Это обеспечивает постоянную мощность двигателю на любых оборотах коленчатого вала.

Это связано с тем, что механический нагнетатель начинает работать на низких оборотах, так как связан с коленвалом ремнем. Он вступает в работу, как только начинает вращаться коленчатый вал мотора.

Турбина раскручивается на высоких оборотах, на «низах» она не работает, так как недостаточно скорости выхлопных газов. Поэтому, мощность двигателю на низких оборотах даёт компрессор, а на высоких – турбонагнетатель.

Такая связка убирает турбояму или турболаг на турбированных моторах.

Так что всё-таки лучше турбина или компрессор

Однозначно лучшим вариантом будет турбокомпрессор. Он обладает рядом достоинств:

  1. Не крадет мощности у двигателя за счет ременной передачи.
  2. Он может прокачать через себя больше воздуха.
  3. Менее шумный.
  4. С ним устанавливается интеркулер – охладитель воздуха. Это снижает температуру наддува и увеличивает мощность двигателя.
  5. Не занимает много места под капотом.

Использование одной турбины в турбомоторе не дает прироста мощности на низах. Но это нивелируется установкой турбины с изменяемой геометрией или твинскролл турбокомпрессора.

А что вы думаете, любители тюнинга и турбомоторов?

Воздушный “компресс”. Что нужно знать о современных видах наддува

Рассматриваем основные виды наддува, которые применяют на современенных ДВС: турбина, компрессор, электронагнетатель…

https://www.youtube.com/watch?v=5kveUu1TKRc\u0026pp=ygVW0KLRg9GA0LHQvtC60L7QvNC_0YDQtdGB0YHQvtGAINC40LvQuCDQvNC10YXQsNC90LjRh9C10YHQutC40Lkg0L3QsNCz0L3QtdGC0LDRgtC10LvRjD8%3D

За долгие годы такие термины, как турбина, наддув, компрессор, нагнетатель, успели плотно войти в обиход практически любого автолюбителя. Давайте разберемся, для чего в цилиндры нужно “вдувать” воздух под давлением и какие устройства для этого вообще используют.

Не секрет, что для работы ДВС нужно закачать смесь из топлива и воздуха в каждый цилиндр, а затем воспламенить ее, чтобы произошел микровзрыв, который, в свою очередь, толкнет поршень и запустит циклический процесс. Как же увеличить отдачу? Да просто устроить взрыв помощней. А вот тут нюанс: если топлива мы можем подать сколько угодно, то вот закачать больше воздуха можно только при помощи специального нагнетателя наддува.

Турбонаддув

Самым популярным и простым таким устройством является классический турбонагнетатель, работающий за счет энергии выхлопных газов. Он состоит из двух частей (“улиток”), внутри которых на одном валу стоят две крыльчатки: турбинная в “горячей” части (контактирует с отработавшими газами) и компрессорная в отдельном “холодном” корпусе.

Турбинное колесо вращается за счет энергии выхлопных газов двигателя, раскручивая тем самым крыльчатку компрессорного колеса. Вот оно, в свою очередь, всасывает в “холодный” корпус разреженный воздух, сжимает его и направляет прямиком в цилиндры: чем больше обороты мотора, тем выше давление на впуске.

Если же воздуха образуется в избытке, то специальный клапан стравливает лишнюю порцию в атмосферу (“блоу-офф“) или направляет его обратно на впуск (“байпас“).

Читайте также:  Бензонасос не качает при включении зажигания

Вроде бы получается, что увеличивать давление наддува с турбиной на выхлопных газах можно до бесконечности: поставил здоровенный нагнетатель и получил большую порцию сжатого воздуха. Но не так все просто… Ведь большая турбина имеет широкие каналы и крыльчатку, которую можно раскрутить только на высоких оборотах мотора.

А маленький нагнетатель, наоборот, на низких оборотах работает отменно, но на высоких просто не успевает прокачивать через себя большую порцию воздуха.

Именно поэтому автомобильные инженеры “играют” с размерами улиток, устанавливают сразу несколько турбин (большую и маленькую) и используют разные хитрые конструкции, чтобы обеспечить компромисс — хорошую тягу турбомотора во всем диапазоне оборотов без задержек и турбоямы.

К слову, последним именуют так называемый провал в работе наддувного двигателя на низких оборотах, когда турбина еще не получает достаточно отработавших газов, чтобы раскрутиться и добавить двигателю дополнительных “лошадок”.

Твинскрольная турбина

Одним из видов компромиссного наддува можно назвать турбину типа Twin Scroll. Она имеет двойную “горячую” часть, внутри которой есть пара параллельных каналов разного диаметра.

Каждый из них соединен со своей половиной цилиндров и воспринимает от них персональную порцию выхлопных газов для раскрутки единой крыльчатки турбинного колеса: одна доза выхлопов вращает турбинное колесо на низких оборотах (за счет узкого сечения канала первого “горячего” контура), а другая — подает выхлоп в более крупную улитку, которая эффективно работает на повышенных оборотах. В основном твинскрольные нагнетатели нашли применение на малообъемных современных двигателях, где важно получать оптимальный подхват при любой частоте вращения мотора, а также экономить вес и место под капотом. Из недостатков твинскрольной турбины можно отметить сложность конструкции, дороговизну и низкую эффективность работы на высоких оборотах из-за ограничений размера горячей части.

Турбина с изменяемой геометрией

Самым совершенным видом традиционного наддува, который применяется на автомобилях, можно назвать турбокомпрессор с изменяемой геометрией рабочей части (Variable Geometry Turbocharger). Называется он так, поскольку имеет подвижные лопатки вокруг крыльчатки “горячей улитки”.

В зависимости от оборотов двигателя специальный электропривод меняет их угол атаки, имитируя маленькую и большую турбины: на низких оборотах лопатки делают впускной канал “горячки” узким, помогая турбинному колесу быстрее раскрутиться, а по мере увеличения оборотов двигателя тракт приоткрывается, чтобы турбина могла получать необходимую для эффективного наддува порцию выхлопных газов. В отличие от твинскрольного нагнетателя турбокомпрессор с изменяемой геометрией может одинаково эффективно работать на всех уровнях оборотов. Поначалу такой тип наддува устанавливали только на турбодизели, поскольку те выделяют меньше тепла, которое компрессор с изменяемой геометрией не любит. Сейчас же турбину VNT научились использовать и на бензиновых двигателях, в частности, на моторе высокофорсированного спорткара Porsche 911 Turbo.

Механический нагнетатель

Еще до того, как начали применять энергию отработавших газов, для наддува использовали механический нагнетатель (чаще всего его называют просто компрессором или “суперчарджером”).

В классическом виде это устройство представляет собой корпус, в котором продолговатые роторы-лопасти расположены параллельно друг другу и соединены ременным приводом с коленчатым валом двигателя.

Воздух, проходящий между этими винтообразными роторами, сжимается и направляется в цилиндры.

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

Основное преимущество механического нагнетателя над традиционной турбиной — давление наддува присутствует даже на холостых оборотах двигателя и растет прямо пропорционально частоте вращения коленвала.

Вот поэтому турбоямы у двигателей с компрессором попросту не бывает.

Плюс стоит отметить звук: так как отработавшие газы в процессе наддува не участвуют, звучание двигателя не искажается и сохраняет свой первозданный вид.

Впрочем, не так все прекрасно, поскольку механический нагнетатель отбирает львиную долю мощности у двигателя (порой до 30%) и гораздо тяжелее турбины, а сам наддув с ростом оборотов получается неравномерным (высокая эффективность достигается только на высоких частотах).

Именно поэтому в наше время компрессоры наддува — вещь немного устаревшая и на серийных автомобилях встречается редко.

Сейчас моторы c механическими нагнетателями можно встретить на некоторых моделях Toyota, Land Rover, Cadillac и Audi, которые имеют под капотом объемные двигатели (более двух литров).

Электрический наддув

В эпоху развития электрокаров и различных электронных систем грех не использовать электрическую тягу и для наддува.

Конструкция электрического нагнетателя проста: электромотор, который питается от аккумулятора, соединен с валом “холодной” компрессорной части классической турбины.

По сути, такая конструкция — идеальный источник нагнетаемого воздуха, поскольку в любой момент может обеспечить максимальное давление на впуске.

Из-за многочисленных трудностей по части бесперебойного питания устройства, на серийные автомобили электротурбину начали ставить только с недавнего времени.

В частности, впервые она появилась на “заряженном” кроссовере Audi SQ7, который оснащен 435-сильным четырехлитовым турбодизелем.

Электронагнетатель на этом моторе “надувает” воздух в цилиндры только на низких оборотах, а дальше подключаются в работу две классические турбины. Такая схема позволяет получить 900 Нм крутящего момента уже в диапазоне от 1000 (!) до 3 250 об/мин.

Кстати, в автоспорте тоже используют электрическую турбину, но немного для других нужд.

Система MGU-H (устаравливается на силовые установки современных болидов Формулы-1) представляет собой электрическое устройство на валу классического турбокомпрессора, которое при необходимости помогает держать турбокомпрессор раскрученным, чтобы в первую очередь избавится от турболага (не путать с турбоямой) — так называемой задержки между нажатием педали газа и попаданием наддувного воздуха в двигатель.

Составные схемы наддува

В погоне за максимальной эффективностью турбодвигателей автомобильные инженеры применяют схемы с несколькими турбинами, а порой даже смешивают вместе разные системы наддува. И все это ради одной цели — получить в одном “коктейле” как можно больше преимуществ и избавится от недостатков.

Отдельного обсуждения заслуживает система Twin turbo или просто — двойной турбонаддув. Все его разновидности можно разбить на три типа (двухступенчатый, параллельный и последовательный), каждый из которых подбирается инженерами для конкретного мотора с учетом его конструкции, характеристик и режимов работы.

Двойной параллельный турбонаддув

Самая простая и популярная схема Twin Turbo представляет собой пару одинаковых турбин, каждая из которых подключена к своей половине цилиндров. Оба турбокомпрессора работают параллельно и отдельно друг от друга, но надувают воздух в единый впускной коллектор.

За счет того, что каждая турбина раскручивается от “своих” цилиндров, параллельная схема наддува работает линейно практически во всем диапазоне оборотов, создавая эффект атмосферного двигателя большего объема.

Данный вид турбонаддува можно встретить на большинстве V-образных двигателях (BMW N74 V12 TwinPower Turbo или Mercedes-Benz M278 V8 Biturbo), где нагнетатели чаще всего устанавливаются в развале блока цилиндров для более быстрого отклика турбомотора на нажатие педали газа.

Причем на более современных моторах (например, BMW S63TU от X5 M) обе турбины могут быть твинскрольного типа.

Последовательный Twin turbo

Следующая система также имеет два идентичных турбонагнетателя, но подключены они к одному каналу и включаются по очереди, друг за другом.

Одна турбина работает постоянно, а вторая активируется электроникой при определенных условиях (нагрузка на двигатель, частота вращения коленвала, положение педали газа и т.д.).

Когда блок управления дает команду включить вторую турбину, специальная заслонка открывается и два нагнетателя работают вместе.

Правда, бывает, что двумя турбонагнетателями некоторые автопроизводители не ограничиваются. В частности, компания BMW несколько лет назад установила на свой дизельный мотор сразу три турбины, а двигатели Bugatti Veyron (W16 на восемь литров) и вовсе имеют целый квартет из турбонагнетателей.

Двухступенчатый турбонаддув

Данный схема агрегатного наддува является наиболее сложной и в то же время самой эффективной.

Тут две турбины разного размера установлены последовательно (большая идет следом за маленькой), а процессом наддува руководят специальные перепускные клапана.

Сначала отработавшими газами раскручивается малая турбина, обеспечивающая тягу двигателя на “низах”, а большой нагнетатель параллельно просто пропускает через себя газы и сжатый воздух, находясь в “боевой” готовности.

https://www.youtube.com/watch?v=LmnL9M9nni8\u0026pp=ygVW0KLRg9GA0LHQvtC60L7QvNC_0YDQtdGB0YHQvtGAINC40LvQuCDQvNC10YXQsNC90LjRh9C10YHQutC40Lkg0L3QsNCz0L3QtdGC0LDRgtC10LvRjD8%3D

Так вот, когда обороты повышаются, крупная турбина начинает работать совместно с маленькой. А когда мотор крутится на высоких оборотах, то открываются дополнительные каналы, позволяющие большому нагнетателю во всю силу выдувать воздух на впуск уже без участия малой турбины.

Таким образом, получается что-то вроде адаптивного “живого” наддува, для которого не свойственна турбояма и эффект турболага. Встретить двухступенчатый (или последовательно-параллельный) наддув можно на многих турбодизельных двигателях (Opel 2,0 BiTurbo CDTi или Mercedes-Benz OM651).

Почему только агрегаты на солярке? Потому что давление наддува в вышеупомянутой схеме достигает весьма высоких значений, на которые большинство серийных бензиновых турбомоторов не рассчитаны.

Также к данному типу наддува нужно добавить некую комбинированную схему, которую Volkswagen применяет на одной из модификаций своего 1,4-литрового мотора TSI. Такой мотор имеет и классическую турбину, и приводной компрессор.

Работают эти устройства следующим образом: до 3.500 об/мин трудится только механический нагнетатель, прикрывая турбояму.

А с ростом оборотов электроника открывает специальный клапан и в двигатель уже поступает наддув от основной газовой турбины, которая уже успела раскрутиться.

Читайте также:  Что такое «бублик» в АКПП: устройство, неисправности и ремонт

Вывод

В наше время трудно переоценить пользу, которую наддув привносит в автомобильный мир.

Ведь он помогает не только получать практически любую отдачу от мотора, но даже делает мир “зеленее”: применение нагнетателей позволяет уменьшать размеры серийных моторов и тем самым облегчать автомобили, чтобы в конечном счете сократить расходы топлива и количество вредных выбросов в атмосферу. Впрочем, вышеупомянутые возможности — это только начало, поскольку потенциал наддува до конца так еще и не раскрыт…

Алексей Дергачев

Редакция «Авторамблера»Тег:

В погоне за мощностью: нагнетатели

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Как мы писали в предыдущем номере, увеличить мощность двигателя можно единственным способом — сжигая больше горючей смеси.

Этого можно добиться разными способами, но наиболее распространенные — увеличение рабочего объема двигателя или увеличение подачи горючей смеси в цилиндры посредством наддува. Первая схема хорошо известна по американским многолитровым машинам.

Очевидный плюс — простота конструкции такого двигателя и, следовательно, более высокий ресурс. Минус — большая масса, что ведет за собой увеличение габаритов и веса автомобиля и, как следствие, ухудшение управляемости.

Наддув обязательно ведет к усложнению конструкции двигателя, что не может не сказываться на надежности, но позволяет достичь большей мощности при меньших размерах и габаритах.

Если на Porsche поставить 12-цилиндровый двигатель, мы получим классический американский автомобиль, пускай и с прекрасной разгонной динамикой.

Удивительно маневренными немецкие машины делают компактные 6-цилиндровые двигатели, в которых они умудряются снимать с 3,5 л объема мощность в 456 л.с.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Наддувательство

Самым элементарным является инерционный наддув.

Принцип его действия действительно прост: на капоте, если двигатель находится впереди, или по бокам или на крыше, если мотор сзади, ставятся дополнительные воздухозаборники, от которых по воздуховоду подводится дополнительный воздух к впускному коллектору.

Заметим сразу, что воздухозаборники «ушастого» «Запорожца» никакого отношения к наддуву не имели — они служили для охлаждения двигателя. Точно так же заблуждались владельцы «тюнинговых» «Жигулей», которым умельцы устанавливали такие воздухозаборники на капоте.

Дело в том, что инерционный наддув начинает работать только на скорости выше 180 км/ч, которую продукт отечественного автопрома развить не мог ни при каких обстоятельствах. А увидеть действующую систему в Москве можно на нескольких Pontiac Firebird Trans Am, на которые инерционный наддув ставился на заводе.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Реальную же прибавку в мощности можно получить, только установив компрессор.

Если он приводится механической передачей от коленвала, то такое устройство чаще всего называют механическим нагнетателем в России, compressor — в Германии, supercharger — в Америке и blower — в Англии.

Если же компрессор вращается турбиной, размещенной в выпускном тракте двигателя, то его чаще всего называют турбонагнетателем (turbocharger).

С немецким акцентом

Впервые наддув применил в своих автомобилях легендарный француз Луис Рено. По иронии судьбы сегодня Renault — одна из немногих компаний, не применяющая наддув в своих двигателях для легковых автомобилей.

Мировую же известность механическим нагнетателям принесла компания Mercedes-Benz, устанавливающая наддувочные компрессоры в конце 20-х сначала на гоночные, а начиная с 30-х — и на серийные машины. После того, как компрессорные «Мерседесы» полюбили Адольф Гитлер и немецкие кинодивы, мода на наддувные машины перекинулась на Голливуд и оттуда — на весь мир.

Золотой век немецких «компрессоров» закончился одновременно с началом Второй мировой войны. Основное применение компрессоров в военное время пришлось на авиацию: наддув использовался для компенсации недостатка кислорода на больших высотах. Особенно в этом преуспели американцы.

Поэтому неслучайно в послевоенное время центр производства механических нагнетателей переместился за океан. Даже вновь появившиеся на «Мерседесах» после полувекового перерыва механические нагнетатели для немецкого гиганта поставляет американская компания Eaton, что, впрочем, не очень афишируется.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Но это не значит, что европейцы распрощались с идеей наддува. Ни для кого не секрет, что к мерседесовским нагнетателям в 30-е годы приложил руку небезызвестный конструктор Фердинанд Порше. Но на собственных двигателях он решил ставить турбонагнетатели. Проблема заключалась в том, что они приводятся в действие отработанными газами и должны выдерживать довольно высокие температуры.

Долгое время не существовало жаропрочных и прочных материалов и турбокомпрессоры оставались капризными и ненадежными агрегатами. И только сильный прогресс немецкой оборонной промышленности 40-х годов в области авиационных турбореактивных двигателей наконец-то дал технологии и материалы для производства надежных автомобильных турбин. С тех пор лучшие турбомоторы в Европе — у Porsche.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Борьба с ямами

Современный турбокомпрессор конструктивно проще механического нагнетателя, но имеет собственные проблемы — высокую требовательность к качеству масла и, самое главное, медленный отклик на нажатие педали газа, что обусловливается инерцией турбины. С недостатком борются, устанавливая вместо одной большой две маленькие турбины (меньше масса — меньше инерция), по одной на свою сторону двигателя. Такая схема часто называется «битурбо».

Другая проблема, связанная с аэродинамикой турбины, так называемая «турбояма», — практически полное отсутствие наддува до 2500−2800 об./мин. Проблему решают разными способами, включая такую экзотику, как подкрутка турбины высокоскоростным электродвигателем.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Механический нагнетатель, который жестко связан с валом двигателя, имеет линейную зависимость наддува от оборотов: автомобиль практически мгновенно реагирует на нажатие педали акселератора, что особенно ценно при разгоне. Недостаток же данной схемы состоит в меньшем КПД по сравнению с турбонагнетателями: механический нагнетатель отбирает мощность с вала двигателя, а турбина приводится в движение практически дармовыми выхлопными газами.

Недокрутить — пропасть, перекрутить — пропасть

Независимо от схемы привода, собственно воздух нагнетает компрессор. Наибольшее распространение получили две схемы — роторнозубчатая схема Roots, запатентованная в 1866 году братьями Филандером и Фрэнсисом Рутсами, и центробежные нагнетатели.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Достоинство нагнетателей Roots в их простоте. Первоначально рассчитанные для двухтактных двигателей, подобные нагнетатели по сути являются импульсными, что не лучшим образом сказывается на характеристиках двигателей.

При такой схеме частота вращения компрессора обычно составляет 0,5−2 частоты оборотов коленвала двигателя.

На больших оборотах компрессор может выйти из строя, поэтому на современных нагнетателях применяются специальные центробежные муфты, ограничивающие обороты.

Рабочая частота вращения центробежных нагнетателей составляет 40−90 тыс. об./мин (на некоторых моделях — 90−130). Если перекрутить такой компрессор, поток нагнетаемого воздуха перестает быть ламинарным и возникающая турбулентность начинает тормозить поток — давление падает.

Если же недокрутить, то центробежная сила становится недостаточной для создания давления и наддув практически сходит на нет. В итоге получается, что частоту вращения центробежного нагнетателя надо поддерживать в пределах +/- 50%, тогда как во время движения частота работы двигателя меняется в среднем в 7 раз.

Все это приводит к установке разнообразных вариаторов и усложнению конструкции.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Другая проблема — в предельном максимальном давлении, которое могут выдержать автомобильные двигатели. Хорошие моторы позволяют поднимать давление во впускном коллекторе в 1,6−1,7 раза, а компрессоры запросто усиливают давление в 2,7 раза. Чтобы избежать повышенного давления, приходится ставить перепускные клапана для ограничения максимального давления.

Само собой разумеется, повышение давления на входе ведет к повышению давления в цилиндрах. Но современные автомобильные двигатели уже подошли к пределу. Степень сжатия в последних моторах Mercedes достигла 10−10,5 раз, а в Porsche — 11−11,5 раз.

При большем сжатии даже высокооктановый бензин перестает гореть и начинает детонировать — взрываться. Выход — либо применять специальные гипероктановые топлива, имеющие степень сжатия 17−18, на основе метанола или нитрометана, либо ставить моторы, изначально имеющие низкую степень сжатия — 8−8,5.

Это, кстати, объясняет, почему ставить нагнетатели на ультрасовременные двигатели бессмысленно.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Механика ручной сборки

В заводских условиях проще всего ставить именно турбонаддув — больше выигрыш в мощности, менее сложная конструкция, более простая регулировка. В механических нагнетателях добавляются проблемы с размыкателями на холостых оборотах, системами управления компрессора, вариатором и т. д.

Хотя некоторых это не пугает — за возможность иметь ровную тягу во всех диапазонах некоторые компании идут на усложнение конструкции и ставят механические нагнетатели — например, Mercedes, Jaguar, Land Rover. Но это, скорее, исключение. Гораздо чаще на мощных машинах можно увидеть слово «Turbo».

Другое дело — тюнинг. Здесь побоку повышенный расход топлива, повышенная токсичность и холостой ход, главное — дополнительная мощность. Тюнинговый наддув двигателей — это царство механических нагнетателей и устаревших многолитровых моторов. И то и другое, само собой разумеется, американское.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

С лучших современных двигателей, например с 2,2-литрового турбодвигателя Porsche, конструкторы умудряются снимать по 160 л.с. с литра. Классический 5,4-литровый двигатель GM выдает 70 л.с. с литра.

Добавление дополнительных 50−100 л.с. на литр не приведет к летальным последствиям для такого мотора, в отличие от «европейца».

Осталась сущая безделица — найти свободное место под капотом и купить за

$35 тыс. готовый набор для установки нагнетателя.

Что лучше компрессор или турбина, в чем их отличие и разница, какой агрегат лучше выбрать

С каждым годом автопроизводители стараются улучшить не только дизайн, но и технические характеристики машин. Доработки касаются всех аспектов, в том числе и двигателя.

Сейчас уже несколько десятилетий на многие авто устанавливаются различные типы нагнетатели. Они призваны улучшить мощность и крутящий момент мотора. Существует два типа нагнетателей. Это компрессор и турбина.

Что лучше? Разница, плюсы и минусы обоих агрегатов – в нашей статье.

Особенности компрессора

Это механический нагнетатель, который бывает нескольких типов:

  • Винтовой.
  • Роторный.
  • Центробежный.

Компрессоры стали устанавливать на автомобили задолго до появления турбин – примерно в 50-60-х годах прошлого века. Сейчас же подобные агрегаты практически не используются. Последними производителями, которые устанавливают компрессоры, является «Мерседес» и «Ренж Ровер».

Да начнется баттл

Право первым выступать отдали приверженцам компрессора, так как их устройство для увеличения мощности, автопроизводителя взяли на вооружение первым.

Так что такое компрессор? Данное устройство представляет собой в некоторой степени самостоятельный агрегат, действие которого приводится от вращения коленчатого вала.

При минимальном количестве изменений, требующихся для установки компрессора, он выдает поразительные результаты.Плюсы:

  • Несложная установка и настройка агрегата;
  • Не требует дополнительных подключений (подводка масла и охлаждения потоков воздуха);
  • Относительно невысокая стоимость (порядка 150 у.е)
  • Работает в широком диапазоне оборотов (с момента запуска);
  • Недорогое обслуживание и отсутствие требований к качеству топлива и ГСМ;
  • Большой выбор компрессоров различного типа;
  • Стабильная работа, увеличивающая срок службы ДВС.

Минусы:

  • Отнимает мощность двигателя, и увеличивает расход топлива(до 30%);
  • Низкое КПД (прирост мощности до 10%).

Выслушав поклонников компрессора, мы недолго думая, переходим к рвущимся в бой любителям авто, заряженных турбинами. История турбонагнетателей давняя и изобилует примерами ярких побед.

Как она устроена и чем так примечательна, что сникала огромную популярность среди производителей и автолюбителей? Турбина — это двигатель преобразующий кинетическую энергию газа в полезную механическую.

Говоря простым языком, выхлопные газы раскручивают ротор турбины, засасывая воздух извне в камеру сгорания, повышая тем самым взрывную мощь мотора.

Особенность в том, что турбина устанавливается на выходе из коллектора выхлопа, требует подключения к системе смазки двигателя и установки дополнительного охлаждения воздуха — интеркулера. По сути турбонагнетатель зависимый агрегат, внедренный в конструкцию ДВС, коэффициент полезного действия которого весьма велик и не ограничен потенциалом двигателя. Поэтому их используют на магистральных грузовиках и самосвалах. Плюсы:

  • Высокое КПД (взрывная мощь на высоких оборотах, прирост мощности 20-30% и более);
  • Не вызывает потери тяги двигателя;
  • Эффективно работает как бензиновыми, так и с дизельными ДВС;
  • Небольшой расход топливо (относительно компрессора).
Читайте также:  Цепь в двигателе автомобиля: назначение, плюсы и минусы

Минусы:

  • Высокая цена устройства (от 500 у.е);
  • Жесткая привязка к системам двигателя (смазка и охлаждение воздуха);
  • Быстрый перегрев;
  • Чувствительность к ГСМ;
  • Низкая эффективность при малых оборотах (турбояма);
  • Сложность установки и обслуживания;
  • Уменьшается ресурс двигателя.

Ну что ж, если верить количественным показателям плюсов и минусов двух устройств, компрессор лидирует в гонке. Но как говориться «гладко было на бумаге, да забыли про овраги».

Почему же турбина пользуется большим спросом? Неужто это происки теневого правительства или заговор автопроизводителей? Да, нет все просто — многие готовы мириться с ненавистной турбоямой, дороговизной в стоимости агрегата и его обслуживания, ради неистовой взрывной мощи сердца автомобиля.

Тем более что в последнее время стали производить битурбированные двигатели, которые начали работать с малых оборотов, увеличивая при этом расход топлива. Случилось это потому, что мощность повышается не за счет расширения рабочей амплитуды цилиндра, а за счет увеличения сгорания большего количества топливной смеси.

Компрессоры предполагают размеренное увеличение мощностных показателей с запуском двигателя и так же затухают при достижении пика раскрутки. Он действует в диапазоне рабочего цикла ДВС и КПД падает в зависимости от увеличения мощности.

Плюсы и минусы

Что лучше – компрессор или турбина? Автомобили с компрессором имеют несколько плюсов:

  • Надежность. Устройство подобного механизма очень простое, а потому поломки практически исключены.
  • Отсутствие провалов при резком разгоне.
  • Отсутствие необходимости в дополнительном охлаждении и смазывании.
  • Низкая вероятность перегрева.
  • Большой ресурс двигателя.

Отвечая на вопрос, что лучше – компрессор или турбина, стоит рассмотреть и недостатки первого механизма. Главный минус заключается в низкой производительности компрессора. Так, агрегат может увеличить мощность не больше, чем на 10 процентов. На сегодняшний день это очень маленький показатель, ради которого производители не решаются усложнять конструкцию авто и делать его дороже.

https://www.youtube.com/watch?v=LmnL9M9nni8\u0026pp=YAHIAQE%3D

А все потому, что приводится в действие механизм благодаря шкиву коленчатого вала. То есть эффективность компрессора напрямую зависит от вращения шкива. А так как обороты каждого двигателя ограничены, КПД механического нагнетателя не будет слишком высоким.

Турбина

Турбина тоже представляет собой компрессор, но имеет немного иной принцип действия. Чтобы привести ее в действие, необходима энергия выхлопных газов. Короче говоря, турбина подключается к выхлопной системе и чем выше давление в выпуске, тем больше воздуха она закачивает.

Преимущества:

  • Очень большая эффективность. Некоторые автомобили после установки турбины получают свыше 50 % мощности.
  • К сожалению, выше был только единственный плюс.

Недостатки:

  • Турбированный двигатель требует более частой замены масла, так как для ее смазки используется именно моторное масло.
  • Сложная конструкция, которая требует серьезного вмешательства в силовую установку. К тому же, громоздкая, так как турбина требует интеркулер для охлаждения воздуха.
  • Низкий срок службы — больше 150 тысяч не ходит, а после этого, понадобится дорогой ремонт или замена. Поэтому многие автовладельцы обходят стороной такие моторы.

Особенности турбонагнетателя

Что лучше – компрессор или турбина? Теперь рассмотрим особенности турбонагнетателя. Подобный механизм не зависит от коленвала. Он работает по другому принципу.

Крыльчатка вращается за счет хода выхлопных газов. В турбине есть холодная и горячая часть. Газы двигаются сквозь последнюю, заставляя работать крыльчатку холодной части.

Количество оборотов в минуту у нее в разы больше, чем у механического нагнетателя. Отсюда и производительность.

Как показывает практика, за счет наддува можно увеличить мощность до 40 процентов, практически без потери ресурса.

Таким образом, главное преимущество турбины – это ее производительность. Вдобавок, есть возможность чип-тюнинга, что позволяет увеличить мощность мотора еще на пару процентов. Но недостатки очевидны.

Так как возрастает мощность двигателя, растет и нагрузка на кривошипно-шатунный механизм. Из этого следует, что детали должны быть надежными. Но не всегда это так, особенно на чипованных ДВС. Часто КШМ не выдерживает таких нагрузок, а потому ресурс мотора снижается в разы.

Нормой для турбированных двигателей считает ресурс в 150 тысяч километров (если брать во внимание современные TSI). Также турбина часто любит подъедать масло. Его расход составляет от одного литра на 10 тысяч километров (и это на исправном двигателе). Вдобавок, масло должно быть высокого качества. Иначе ресурс двигателя будет еще меньше.

  Где номер двигателя? – Авто и Закон – CLUB SUBARU FORESTER

У двигателей с компрессором таких проблем нет. Они не требуют масла и не так нагружают двигатель. Соответственно, любой компрессорный мотор будет ресурснее турбированного.

Но, как показывает статистика, все больше производителей предпочитают использовать именно второй тип наддува. Особенно это касается дизельных агрегатов. Они имеют более прочное строение, а рабочие обороты не такие высокие, как у бензиновых. Однако, спустя 250 тысяч километров, и с ними случаются проблемы.

Компрессор

Это устройство нагнетания воздуха механического типа, оно появилось раньше турбин, но до сих пор используется как производителями автомобилей, так и тюнинговыми автосервисами. Компрессор монтируется, можно сказать, «рядом с мотором» и напрямую не вмешивается в его конструкцию.

Существует три типа компрессоров: центробежный, роторный и винтовой. Основное отличие между ними заключается в способе сжатия воздуха и его подаче на впуск двигателя.

Принцип работы центробежного, роторного и винтового компрессора

Центробежный компрессор — это крыльчатка, которая вращается с большой скоростью и нагнетает воздух в корпус компрессора. Скорость вращения может достигать 50-60 тысяч оборотов в минуту. При этом воздух, который попадает в центральную часть крыльчатки, смещается к ее краю под действием центробежной силы.

В результате воздух выходит из крыльчатки с высокой скоростью, но под низким давлением. Дальше, для повышения давления воздуха используется диффузор, который состоит из расположенных вокруг крыльчатки лопаток. Эти лопатки преобразуют быстрый поток воздуха с низким давлением в медленный поток воздуха, но большим давлением.

Данный тип компрессора является самым распространенным и самым эффективным.

Роторный компрессор состоит из двух кулачковых валов, которые вращаются и нагнетают воздух во впускной коллектор. Роторные компрессоры, отличаются большими размерами и располагаются непосредственно над двигателем.

Винтовой компрессор состоит из двух роторов, похожих на набор червячных передач. В результате их движения воздух оказывается между лопастями, таким образом он сжимается и подается на впуск двигателя. Винтовой ротор требует высокой точности при производстве, поэтому он достаточно дорогой.

Какой бы не была конструкция компрессора, он всегда навешивается на ременную передачу коленчатого вала, а значит для сжатия воздуха он использует энергию самого двигателя.

Плюсы компрессора:

  • требует минимального сервисного обслуживания;
  • долгий срок службы, чаще всего хватает на весь период пользования автомобилем;
  • нет вмешательства в строение двигателя;
  • не требует моторного масла для смазки;
  • эффективно работает на низких оборотах;

Минусы компрессора:

  • мощность заметно ниже, чем у турбины;

Что лучше выбрать?

Итак, давайте подведем итоги. Что лучше – механический компрессор или турбина? Однозначного ответа на этот вопрос нет. Каждый выбирает, исходя из требований и предпочтений.

Если в приоритете ресурс, стоит ограничиться компрессором и довольствоваться 10 процентами дополнительной мощности. Но если хочется максимальной отдачи, здесь выбор будет очевидным – только турбина.

Однако всегда нужно помнить, что такой двигатель внезапно может «закончиться» – потребует ремонта турбины либо деталей КШМ.

Рассмотрим выбор с точки зрения тюнинга. Что лучше на ВАЗ – компрессор или турбина? Многие выбирают второй вариант, поскольку ресурс вазовских движков и так незначительный.

Назначение турбины и компрессора

Для начало стоит отметить, что оба устройства необходимы для увеличения подачи воздуха в камеру сгорания, вследствие чего следует повышение мощности двигателя.

Просвещенным людям известно, что изначально в рабочей смеси процент содержания горючего выше, чем воздуха, ввиду этого и расход топлива больше относительно КПД. ДЛЯ получения максимальной пользы от затраченного горючего и придумались нагнетатели различного спектра действия.

Конечный эффект от использования турбины и компрессора одинаков — это сумасшедшее увеличение мощности, а вот алгоритм действия разный.

Технические отличия центробежного нагнетателя от турбины

Центробежный нагнетатель очень похож на турбокомпрессор, если посмотреть на него со стороны такого технического элемента, как диффузор компрессора. В простонародье его называют «улиткой» за схожий внешний вид, и это не случайно.

Как в турбине, он использует крыльчатку для сжатия воздуха, поступающего извне, и принудительно направляет его в цилиндры двигателя.

Главное конструктивное отличие, как вы уже догадались, заключается в отказе от использования выхлопных газов для раскручивания крыльчатки – центробежный нагнетатель вместо этого использует шкив, приводимый в движение двигателем механически. Поэтому он относится к типу приводных нагнетателей.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector