В прошлой статье мы с вами разобрали, как с помощью динамического наддува улучшить наполнение цилиндров воздухом, тем самым, увеличив мощность двигателя. Теперь рассмотрим вариант с применением дополнительных воздухонагнетателей, а именно устройство с механическим наддувом.
Рис 1 – Механический нагнетатель воздуха.
Отличительной особенностью механического наддува является то, что устройство нагнетающее воздух в цилиндры приводится в действие непосредственно от двигателя, то есть механически. И поэтому его обороты на прямую зависят от оборотов коленчатого вала.
Регулировка давления наддува происходит с помощью байспасного клапана. На современных автомобилях им управляет блок управления двигателем. Клапан устроен следующим образом, если давление нагнетаемого воздуха становится больше чем требуется, то клапан открывается и перепускает часть воздуха обратно на впуск, таким образом происходит падение давления на выходе нагнетателя до требуемой величены.
Главным преимуществом использования механического наддува является равномерное увеличение крутящего момента и улучшение динамических характеристик двигателя. Это происходит в следствии прямой зависимости оборотов нагнетателя от оборотов коленчатого вала двигателя.
Помимо положительных моментов в применении механического наддува также присутствуют и отрицательные. Нагнетатель, приводимый в действие непосредственно от двигателя, ведет к тому, что на двигатель увеличивается нагрузка, что в результате приводит к увеличению расхода топлива. Но этот негативный момент может быть снижен если нагнетатель по средствам электромагнитной муфты будет отключаться при малых нагрузках на двигатель.
- Механические нагнетатели могут приводиться в работу следующими способами:
- ременной привод.
- цепной привод.
- прямой привод (расположен непосредственно на коленвале).
- привод через зубчатую передачу.
- электропривод.
- Конструктивно механические воздухонагнетатели можно разделить на следующие типы:
- нагнетатели Roots.
- нагнетатели Lysholm.
- центробежные нагнетатели.
Давайте теперь каждый тип рассмотрим подробнее.
Конструкция нагнетателей Roots (получившая название в честь инженеров разработчиков) очень проста и схожа с конструкцией и принципом работы шестеренного масляного насоса.
Рис 2 – Воздухонагнетатель Roots.
Два ротора вращаются навстречу друг другу, захватывая и пропуская через себя воздух, выталкивают его, тем самым, создавая давление на выходе. В зависимости от частоты вращения роторов с противоположной стороны образуется давление.
Второй тип механических воздухонагнетателей Lysholm (также получили название в честь их разработчика Лисхольма), они по своей конструкции походят на нагнетатели Roots.
Рис 3 – Воздухонагнетатель Lysholm.
Их еще называют винтовыми нагнетателями, так как их основу составляют два шнека, которые, вращаясь в противоположные стороны, захватывают и пропускают через себя порции воздуха, создавая на выходе давление.
Третьим видом будут центробежные воздухонагнетатели. Они по своей конструкции и принципу действия схожи с турбокомпрессорами.
Рис 4 – Центробежный воздухонагнетатель.
Так как в их основе лежит крыльчатка, при вращении которой лопасти расположенные на ней захватывают воздух и под действием центробежной силы выталкивают его наружу. Разница лишь в том, что в данном случае крыльчатка приводится в действие не энергией отработавших газов как в турбокомпрессоре, а от движения коленчатого вала. Минус данных нагнетателей в том, что они дают эффект только при вращении крыльчатки с большой скоростью, поэтому результат от них больше проявляется на высоких оборотах двигателя.
В процессе сжатия воздуха происходит его нагрев, в итоге это приводит к тому, что количество подаваемого воздуха в цилиндры становится меньше, чем, если бы он обладал более низкой температурой. Следовательно мы добьемся меньшего прироста мощности. Для того, что бы избежать этого негативного момента в системах воздухонагнетателей стали использовать интеркулеры, которые позволяют снизить температуру, а, следовательно, и увеличить количество подаваемого воздуха в цилиндры.
Рис 5 – Система охлаждения нагнетаемого воздуха.
Рис 6 – Интеркулер.
По своей конструкции интеркуллер напоминает обыкновенный радиатор, который охлаждается потоком встречного воздуха или охлаждающей жидкостью.
