Механічний нагнітач. Пристрій і принцип роботи

242

Робота двигуна побудована на тому, що паливо повинно бути змішане з необхідною кількістю кисню. Це дозволить досягти максимально можливої потужності. Розповімо про механічні нагнітачі повітря для автомобіля.

Відцентрові нагнітачі повітря

Подібні нагнітачі в тюнінгу одержали найбільше поширення. По своїй конструкції вони найбільш близькі до турбонаддуву, оскільки мають однаковий принцип нагнітання повітря. Відрізняються лише способи приводу. Робота здійснюється наступним чином.

Принцип роботи відцентрового нагнітача полягає в наступному: повітря, пройшовши по повітряному каналу в нагнітач, потрапляє на лопаті крильчатки. Лопаті закручують і відкидають його відцентровою силою до периферії кожуха, де є дифузор. Далі повітря виштовхується в окружний повітряний тунель (воздухосборник), який має улиткообразную форму.


Така конструкція створює необхідний тиск повітряного потоку на виході із нагнітача. Справа в тому, що всередині кільця повітря спочатку рухається швидко, і його тиск мало. Однак наприкінці равлики русло розширюється, швидкість повітряного потоку знижується, а тиск збільшується. Так створюється необхідний підпір для накачування циліндрів двигуна.

У відцентрового нагнітача є недолік. Для ефективної роботи крильчатка повинна обертатися не просто швидко, а дуже швидко. Фактично вироблене відцентровим компресором тиск пропорційно квадрату швидкості крильчатки. Швидкості можуть бути 40 тисяч об/хв і більше. І оскільки привід здійснюється від колінчастого допомогою ремінної передачі на шків турбіни, шум від такого пристрою сильний. Хоча багатьом цей характерний свист подобається.

До мінусів можна віднести деяку затримку спрацювання, хоча потрібно відзначити, що ця затримка не така помітна, як у турбонагнітачів.

І ще зауваження. Як правило, відцентровий нагнітач дає прибавку на високих обертах двигуна. Спершу тиск наростає повільно, але потім, із збільшенням оборотів, досить різко зростає. Ця особливість робить відцентрові нагнітачі найбільш придатними для тих випадків, коли більш важливо підтримання високих швидкостей, а не інтенсивність розгону.

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

Нагнітачі повітря типу ROOTS

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

Компрессоры ROOTS

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

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

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

Шум від роботи об’ємних компресорів не такий 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 рутса-компресорів зробила їх найбільш придатними для драг рейсингу, де цінується динаміка розгону. Інший плюс – відносна простота конструкції.

Малу кількість рухомих частин і малі швидкості обертання роблять ці механічні нагнітачі одними з самих надійних та 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 оберти. 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 незайвими.

Стиснення повітря завжди пов’язане з підвищенням температури. В деяких компресорах це підвищення не суттєво, але в будь-якому випадку для збільшення повітряного заряду і зниження втрат 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 спрессует в циліндрі і так вже стислу паливо-повітряну суміш, її температура і тиск можуть виявитися настільки високими, що це викличе передчасну її детонацію, тобто вибух.

Щоб уникнути подібних проблем, можна перейти на високооктанові сорти палива, але часто цього мало. При досить великих значеннях тиску доводиться проводити декомпресію, тобто знижувати ступінь стиснення. Правильний підбір свічок запалювання також важливий.