Механічний нагнітач. Пристрій і принцип роботи

Робота двигуна побудована на тому, що паливо повинне бути змішане з необхідною кількістю кисню. Це дозволить досягти максимально можливої ​​потужності. Більше згорить - більше потужність.

Механічний нагнітач - основний конструктивний елемент системи механічного наддуву. За допомогою нагнітача в 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.

У даній статті мова піде про механічні нагнітачі повітря для автомобіля.

Відцентрові нагнітачі повітря

Відцентровий нагнітач в частині нагнітання повітря аналогічний турбокомпресору. Основу нагнітача становить робоче колесо (крильчатка), яке обертається з високою швидкістю (порядку 50000-60000 об / хв).

Повітря засмоктується в центральну частину колеса. Відцентрова сила спрямовує повітря по лопатей 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 навколо робочого колеса. Високошвидкісний потік повітря низького тиску перетворюється в потік повітря низькій швидкості і високого тиску.

Відцентрові нагнітачі повітря для автомобіля дуже популярні. Порівняно низька ціна і простота установки сприяли тому, що компресори цього типу майже витіснили інші і стали популярні в тюнінгу автомобілів.

Область застосування механічних нагнітачів досить широка: спортивні та серійні автомобілі, а також тюнінг автомобілів. 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 високих швидкостей.

Нагнітачі повітря типу ROOTS

Кулачковий нагнітач є найстарішим типом механічного нагнітача, тому що використовується на автомобілях з 1900 року. Має іншу назву по імені винахідників - нагнітач Roots, повсякденна назва повітродувки.

Компресори типу "Рутс" відносяться до класу об'ємних нагнітачів. Конструкція їх досить проста і нагадує масляний шестерний насос двигуна. У корпусі овальної форми обертаються в протилежні сторони два ротори, що мають спеціальний профіль. Ротори насаджені на осі, пов'язані однаковими шестернями.

Основна відмінність цього методу нагнітання в тому, що повітря стискається не всередині, а як би зовні компресора, безпосередньо в нагнітальному трубопроводі. Саме тому їх іноді називають компресорами з зовнішнім стисканням.

Головним мінусом такого способу нагнітання є, що, раз процес стиснення повітря здійснюється зовні компресора, його ефективна робота можлива лише до певних значень наддуву. З ростом тиску збільшується просочування повітря назад, і його ККД знижується. Далі потужність, що витрачається на обертання самого нагнітача, може перевищити додаткову потужність двигуна.

Ще один недолік. У компресорах подібного типу створюється турбулентність, яка сприяє зростанню температури повітряного заряду. Тобто, поряд зі звичайним ростом температури від безпосередньо підвищення тиску, в рутс-компресорах відбувається додатковий нагрів. У зв'язку з цим подібні нагнітачі в обов'язковому порядку оснащуються интеркулерами.

Шум від роботи об'ємних компресорів не настільки сильний, як у відцентрових, і має іншу тональність. При цьому, на відміну від відцентрових, механічні нагнітачі типу ROOTS ефективні вже на малих і середніх оборотах двигуна. Ця особливість рутс-компресорів зробила їх найбільш придатними для драг рейсингу, де цінується динаміка розгону. Інший плюс - відносна простота конструкції.

Мала кількість рухомих частин і малі швидкості обертання роблять ці механічні нагнітачі одними з найнадійніших і довговічних. Однак складність і висока ціна знизили їх популярність.

Плюси і мінуси використання механічних нагнітачів

Використання нагнітачів повітря для авто може негативно позначитися на ресурсі двигуна. Як правило, поломку мотора викликають підвищені обороти. Стало бути, використання нагнітача, що підвищує крутний момент на низьких і середніх оборотах, може, навпаки, сприятливо позначитися на ресурсі двигуна.

З іншого боку, якщо домагатися дійсно великого зростання потужності, багато штатні деталі доведеться замінити на більш міцні. Так, наприклад, ковані поршні і шатуни будуть зовсім не зайвими.

Стиснених повітря завжди пов'язане з підвищенням температури. У деяких компресорах це підвищення не суттєво, але в будь-якому випадку для збільшення повітряного заряду і зниження втрати потужності на привід нагнітача повітря необхідно охолоджувати.

Ще одна проблема, про яку мало хто замислюється, - детонація. Справа в тому, що висока температура і тиск подаваного в циліндри повітря може привести до того, що в кінці такту стиснення, коли поршень спресують в циліндрі і так вже стислу паливо-повітряну суміш, її температура і тиск можуть виявитися настільки високими, що це викличе передчасну її детонацію, т. е. вибух.

Щоб уникнути подібних проблем, можна перейти на високооктанові сорти палива, але часто цього мало. При досить великих значеннях тиску доводиться виробляти декомпресію, т. Е. Знижувати ступінь стиснення. Правильний підбір свічок запалювання також має велике значення.