Что такое компрессорный нагнетатель двигателя

Чем отличается турбонаддув от компрессора?

Компрессор и турбонаддув отвечают за увеличение мощности двигателя автомобиля. Какие есть отличия у этих устройств, их преимущества и недостатки.

В последние годы отмечается тенденция, когда многие крупные автопроизводители отказываются от использования атмосферных двигателей с большим объемом, заменяя их компактными, мощными и экономичными агрегатами с турбонаддувом или компрессором. Многие покупатели не знают в чём разница этих двух технологий и не могут правильно подобрать автомобиль. Поговорим поподробнее о том, в чём же разница между компрессором и турбонаддувом.

Основная функция

Механические нагнетатели-компрессоры и турбины имеют одинаковую функцию — повышение мощности двигателя. Достигается это за счёт принудительного нагнетания под большим давлением воздуха в цилиндры, что обеспечивает одновременную отличную динамику автомобиля и его топливную экономичность. У оснащенных компрессорами и турбинами двигателей существенно увеличивается производительность, улучшается динамика, при этом не требуется ставить многолитровые моторы, достаточно агрегата в 2 литра, который будет выдавать под 250 лошадиных сил.

Основные отличия турбин и компрессоров состоят лишь в их принципе работы. Лопатки турбины установлены на выпуске, и, как только мотор заводится и работает на минимальных оборотах, наддув бездействует, лишь после 3000 оборотов двигателя начинает раскручиваться нагнетатель, который существенно увеличивает мощность мотора. А вот механический нагнетатель компрессор имеет цепной привод от коленвала, поэтому он работает сразу же, как только двигатель завелся, что исключает появление так называемой турбоямы.

Описание технологии

Технология наддува и компрессоров появилась ещё в 60-х годах прошлого века, однако должной популярности она не получила. Объясняется это, в первую очередь, плохой надежностью этих узлов, а также проблемами с эксплуатацией двигателей автомобилей. Турбины, по сути, бездействовали до средних оборотов мотора, соответственно на малых скоростях отмечалась существенная нехватка мощности, что усложняло эксплуатацию автомобиля. А уже в последующем, как только турбина включалась в работу, двигатель получал дополнительную мощность, справиться с которой неопытный водитель попросту был не в состоянии.

Компрессоры использовались изначально преимущественно на британских автомобилях, увеличивая и без того мощные 8 цилиндровые двигатели, которые развивали 500 лошадиных сил и более. Мотор с таким компрессором не отличался компактными габаритами, что затрудняло его установку в подкапотном пространстве, а в последующем существенно усложнялось обслуживание автомобиля. Машину попросту не брались ремонтировать в большинстве мастерских. Поэтому любая поломка для автовладельца становилась головной болью, а машина месяцами проводила в гараже или сервисе.

Отличия компрессора

Компрессор — это механический нагнетатель, устанавливающийся непосредственно около двигателя. Он может использовать винтовой, роторный или центробежный принцип работы. Массовое распространение такие конструкции получили в 60-70-х годах, устанавливаясь на британских и американских автомобилях. Сегодня часто такие нагнетатели применяются на автомобилях Mercedes, Jaguar, Bentley, Audi и других.

Основным преимуществом компрессора является его постоянная работа, то есть мощность мотор получает во всём диапазоне оборотов, что исключает какие-либо провалы при разгоне автомобиля. Сегодня конструкция таких компрессоров была существенно улучшена, что позволило повысить их надежность и упростить обслуживание навесного оборудования.

Благодаря простой конструкции имеется возможность дополнительной установки компрессоров на уже использующиеся атмосферные агрегаты. Такой тюнинг не отличается сложностью и пользуется большой популярностью у автовладельцев, которые хотели бы увеличить мощность своего автомобиля. Можно подобрать различные по своему типу и моделям механические компрессоры, которые предназначены как для двигателей с большим объемом, так и небольших агрегатов с объёмом 1,5-1,8 литра.

Преимущества и недостатки

Двигатели, оснащённые механическими компрессорами, имеют следующие преимущества:

1. минимальный риск перегрева;

2. компрессор не требует дополнительного смазывания и охлаждения;

3. отсутствует турбояма;

4. простая конструкция отличается надежностью и долговечностью.

К недостаткам компрессоров можно отнести лишь их низкую производительность. Стандартные модели позволяют повысить КПД мотора лишь на 10-15%. Только установкой мощного центробежного компрессора удаётся на 40-50% увеличить мощность двигателя. В этом плане компрессор куда хуже обычных турбин, которые способны в 2-3 раза поднять показатель КПД мотора, обеспечив даже при небольшом литраже мощность на уровне 200-300 лошадиных сил.

Особенности турбины

Турбонаддув — это высокотемпературный механический нагнетатель, который, в отличие от компрессора, работает не от коленчатого вала и ременной передачи, а получает энергию от выхлопных газов. Механизм имеет две стороны, холодную и горячую, которые как раскручивают лопатки, так и отвечают за нагнетание под давлением воздуха в мотор. По горячей стороне протекают выхлопные газы, которые заставляют вращаться по инерции холодную сторону. Крыльчатка может раскручиваться до 10 000 оборотов в минуту и более, что позволяет обеспечить максимально возможное давление на впуске и увеличение мощности двигателя.

Особенностью турбины является наличие у неё системы смазки и охлаждения, которые используют масло и антифриз из мотора, что позволяет обеспечить работоспособность этого узла. Использование турбин позволяет на 40% и более повысить мощность двигателя, одновременно сохраняются отличные топливно-экономичные показатели у моторов небольшого объема. Современные турбины отличаются компактными габаритами, что позволяет с легкостью их устанавливать даже на небольшие автомобили с минимумом свободного места под капотом.

Читайте также:  Как перебрать двигатель змз 402

Плюсы и минусы

Несомненным преимуществом использования турбины является существенное увеличение мощности силового агрегата. Теперь с двухлитровых моторов снять 200-250 лошадиных сил и более уже не составит какого-либо труда. Даже трехцилиндровые моторы с рабочим объемом в 1 литр могут иметь мощность в 120 лошадиных сил, при этом расход топлива у них не будет превышать 4 литров на 100 километров пробега. При условии правильного выбора турбины, которая соответствует типу двигателя, можно будет гарантировать беспроблемность эксплуатации мотора, который прослужит 300 000 километров и более.

Однако недостатки установки турбины всё же имеются. К таким минусам можно отнести так называемый эффект турбоямы, когда на минимальных оборотах нагнетатель бездействует, а двигателю не хватает мощности для адекватного ускорения. К недостаткам также относится посредственная надежность турбонаддува, что объясняется повышенными нагрузками во время работы этого узла. Если появились подтёки масла по сальнику, то в скором времени потребуется полная замена турбо, а такой ремонт может по затратам потянуть на 50-70 тысяч рублей и более.

Также необходимо учитывать повышенную нагрузку на двигатель, в особенности в момент подключения турбины, что отрицательно сказывается на надежности техники. Подобное характерно для кустарного тюнинга и самостоятельной установки турбонаддува на многолитровые атмосферные моторы, которые после такого ремонта выдерживают не более 150-200 тысяч километров и далее требуют замены.

Характерные поломки

К характерным поломкам турбонаддува можно отнести подтёки масла по сальнику, что приводит к работе крыльчатки посуху и масляному голоданию, а в последующем такой нагнетатель уже не ремонтопригоден и требует замены. Также может отмечаться значительный перегрев турбины, в особенности, если проблемы с системой охлаждения отмечаются у самого двигателя. Чтобы исключить такие поломки автовладельцу необходимо поддерживать хорошее техническое состояние мотора и системы охлаждения, регулярно осматривая турбину на предмет подтёков масла.

Механические нагнетатели-компрессоры в плане поломок более надежны и могут без замены и капитального восстановления прослужить 300 000 километров и более. Только лишь при нещадной эксплуатации автомобиля на крыльчатке может отмечаться повышенный износ лопаток, что приводит к проскальзыванию наддува, а ремонт в последующем потребует замены внутренних элементов. Также может отмечаться растягивание привода, что лечится заменой ремня или цепи.

Что лучше выбрать?

Каждый автовладелец должен для себя ответить на вопрос, нужно ли ему выбирать машину с турбонаддувом или компрессором или же присмотреть более простые и надёжные варианты с атмосферными двигателями. Большинство экспертов отмечают, что надежность турбонаддува в последние годы существенно улучшилась, поэтому такие автомобили пользуются сегодня наибольшей популярностью у покупателей.

А вот компрессоры, которые широко применялись в девяностых годах прошлого века, сегодня на новых автомобилях практически не встречаются. Это можно объяснить сложностям с серьезным увеличением мощности мотора, при этом стоимость производства двигателей и самого автомобиля существенно увеличивается. Также популярностью пользуются классические атмосферные агрегаты, которые всё также надежны, но по показателям мощности и топливной экономичности уже проигрывают наддувным двигателям.

Рекомендации по обслуживанию

Какого-либо серьёзного обслуживания и ремонта компрессора и турбонаддува от автовладельца не потребуется. Нужно лишь своевременно менять масло в моторе, обслуживать систему охлаждения и проверять турбо на предмет появления подтёков масла. Компрессоры вовсе не нуждаются в каком-либо обслуживании, можно лишь посоветовать автовладельцу после 200 тысяч километров пробега проверить натяжение цепи привода и при необходимости выполнить ее замену.

Выводы

Турбонаддув и компрессор — это механические нагнетатели, которые отличаются своим принципом работы. Их основное назначение — это увеличение мощности двигателя, при одновременном сохранении топливно-экономических показателей. Оба этих нагнетателя отличаются своим принципом работы. Компрессор постоянно связан с коленвалом и работает сразу же после запуска двигателя, а турбина раскручивается выхлопными газами и подключается в работу на 2500-3000 оборотах коленвала в минуту.

Источник

Как устроен механический нагнетатель

Многие автолюбители уверены в том, что наддув двигателя может быть реализован исключительно посредством турбины. В действительно существует несколько видов агрегатов, которые обеспечивают нагнетание воздуха для улучшения мощностных показателей силового агрегата. Одним из таких агрегатов является механический нагнетатель. Мы вскользь затрагивали его устройство в материале, посвященном устройству систем наддува двигателя . Здесь же мы подробнее разберемся с принципом работы, устройством и основными неисправностями таких нагнетателей, а также попытаемся ответить на вопросы, касающиеся целесообразности их установки.

Коротко о главном

Во вступлении мы могли заметить ссылку на другой наш материал, где следующая информация уже приводилась, однако Avto.pro считает нужным напомнить, как работает наддув двигателя. Существует 2 основных метода увеличения мощностных показателей автомобиля: установка более мощного двигателя и улучшение показателей уже имеющихся агрегатов. Наддув – это одно из решений в рамках второго метода. Вот основные моменты, касающиеся работы двигателя и методик увеличения его показателей:

  • На 1 объемную часть топлива должно приходиться порядка 14 о.ч. воздуха. Чем больше топлива потребляет двигатель, тем больше воздуха ему потребуется;
  • Чем больше цилиндров в двигателе, тем больше габариты и масса, а чем они больше, тем больше мощности потребуется для быстрого разгона грузного автомобиля. Рано или поздно этот круг замкнется и автомобиль превратится в болид, потребляющий огромные объемы топлива и воздуха.
Читайте также:  Давление масла мтз в двигателе центрифуга

Благодаря применение систем наддува двигателя инженерам удается создать небольшие, достаточно мощные и экономичные двигатели внутреннего сгорания. Вопрос в том, как в таких агрегатах решена проблема всасывания больших объемов воздуха . Одним из вариантов является механический нагнетатель. Забегая наперед скажем, что нагнетатели находят широчайшее применение в тюнинге благодаря высокому КПД, хороший прибавке мощности на низких оборотах и относительной простоте конструкции, тем временем как турбины стали основным решением для серийных автомобилей.

Что такое механический нагнетатель

Механический нагнетатель – это основное устройство системы наддува двигателя, использующее не давление выхлопных газов для приведения в движение крыльчатку, как это реализовано в турбонагнетателе, а мощность двигателя, которая отбирается агрегатом от коленчатого вала. Подобные устройства часто называют суперчарджерами (от англ. Supercharger ) или компрессорами. Они делятся на 2 основных типа:

  • Центробежные;
  • Механические объемного типа.

Принцип работы компрессоров примерно одинаков, однако конструкцию объемных компрессоров сегодня принято считать стандартом. Как показывает статистика, использование подобных устройств в качестве элемента тюнинга приводит к незначительному уменьшению ресурса двигателя. Проблема кроется в сильном повышении оборотов. Отдельные модели компрессоров, повышающие низкие и средние обороты, напротив, сказываются на ресурсе двигателя положительно. Вместе с новыми элементами системы наддува зачастую приходится ставить и кованные поршни с аналогичными шатунами – они имеют большую устойчивость к механическим нагрузкам, а также перепадам температур и давлений.

Как устроен механический наддув

В систему механического наддува входят следующие элементы: компрессор (нагнетатель), интеркулер, воздушный фильтр, дроссельная заслонка, датчика температуры воздуха, проходящего через впускной коллектор, заслонка перепускного трубопровода, датчик давления. Максимально упрощенную схему устройства компрессора вы можете видеть на изображении ниже:

Управляется компрессор при помощи дроссельной заслонки . Она полностью открывается на высоких оборотах, однако заслонка трубопровода закрывается – так весь объем воздуха подводится ко впускному коллектору. Если обороты невелики, дроссельная заслонка открывается на небольшой угол, а заслонка трубопровода, напротив, открывается полностью, возвращая часть воздуха к компрессору. Воздух от компрессора проходит через интеркулер (хоть он требуется не всем компрессором) и охлаждается примерно на 10°C , что способствует увеличению степени сжатия. Как уже было указано ранее, механический нагнетатель приводится в действие от коленчатого вала. Крутящий момент может передавать посредством:

  • Прямого привода. Компрессор при этом монтируется прямо на фланцах коленвала;
  • Шестеренчатого привода. Систем приводится в действие через несколько шестерней;
  • Ременного привода. Крутящий момент передается от коленвала к шкиву компрессора при помощи плоского, зубчатого или клиновидного ремня;
  • Цепного привода. Система привода устроена так же, как и ременная, но использует цепь.

Стоит отметить, что от типа привода будет зависеть не только качество передачи крутящего момента , но и шумность агрегата, а также его габариты. Надежный шестеренчатый привод отличается громоздкостью и шумностью. Почти настолько же надежный цепной привод сложен в обслуживании и отличается несколько меньшей шумностью. Наиболее распространенный ременной привод нуждается в частом обслуживании, но работает тихо. Для него также характерна проблема проскальзывания.

Подробнее о центробежных нагнетателях

Центробежные нагнетатели пользуются наибольшей популярностью среди остальных типов механических компрессоров наддува. Иногда их называют нагнетателями типа Vortech , хотя такое название не вполне корректно, так как происходит от имена названия компании-производителя. К слову, данную конструкцию можно считать прообразом турбонагнетателей. Скорость вращения ключевого элемента компрессора – крыльчатки – может достигать 60 тысяч об/мин . Устройство отлично показывает себя на высоких оборотах и хуже на низких и средних. К основным элементам систем наддува с центробежным нагнетателем принято относить:

  • Воздушный канал к нагнетателю;
  • Крыльчатку нагнетателя;
  • Кожух с диффузором;
  • Окружной воздушный туннель, иначе называемый воздухосборником или улиткой.

Давление воздуха на выходе из улитки не достигает впечатляющих значений. Дело в том, что давление и скорость воздуха максимальны на входе и в средней части улитки, а уже в конце воздух проходит по расширяющему каналу – его скорость остается большой, но давление резко падает. Впрочем, давление наддува оказывается достаточно высоким для существенного наращивания мощности двигателя. Отметим, что прямой привод неприменим для центробежных нагнетателей. Их приходится устанавливать вместе с редуктором.

Устройство и некоторые особенности центробежного нагнетателя описываются самим названием этого агрегата. Для интенсификации наддува крыльчатка компрессора должна вращаться с как можно более высокой скоростью . Говоря простым языком, нагнетаемое давление будет пропорционально квадрату скорости самой крыльчатки. Как читатель наверняка догадался, для центробежных нагнетателей характерен турболаг , хотя он и не столь заметен, как у более распространенных турбин. Работающий на пике своих возможностей компрессор производит много шума. Несмотря на недостатки, устройство может похвастать существенными плюсами: доступная цена, простота в установке и относительная простота в обслуживании.

Читайте также:  Что такое угол развала цилиндров у v образного двигателя ответ

Подробнее о нагнетателях объемного типа

Главной особенностью нагнетателей объемного типа является постоянство объемного КПД . Эффективность данных устройств зависит от оборотом нагнетателя и оборотов двигателя соответственно. Объемные нагнетатели гарантируют увеличение мощности двигателя как на низких, так и на средних оборотах. В зависимости от конструктивных особенностей и типа привода они подразделяются на:

  • Поршневые компрессоры;
  • Поршневые с переменным рабочим объемом;
  • Роторно-пластинчатые компрессоры;
  • Спиральные компрессоры;
  • Винтовые компрессоры;
  • Нагнетатели объемные типа

Эталоном объемных нагнетателей являются агрегаты типа Roots . Они достаточно просты и надежны. Их основными элементами является пара роторов со специфическим профилем, расположенных на паре осей и связанных шестернями. Особенность таких компрессоров в том, что они сжимают воздух в нагнетательном трубопроводе, а не в основном тракте. По этой причине их еще называют нагнетателями с внешним сжатием. Выделяют такие циклы работы агрегата:

  • Фаза впуска (расширение);
  • Перемещение;
  • Сжатие (выдавливание).

Как только начинается фаза сжатия , между парой роторов создается область пониженного давления, которая расширяется по ходу вращения роторов. Вследствие разрежения компрессор всасывает большие объемы воздуха, которые, ударяясь о лопасти, сжимаются и сталкиваются с новыми порциями воздуха. Вследствие этого в компрессоре наблюдается турбулентность и просачивание воздуха при высоких оборотах. Это отрицательно сказывается на КПД агрегата, хотя агрегат продолжает неплохо показывать себя на низких и средних оборотах. К слову, именно турбулентность является причиной нагрева компрессоров типа Roots, которые в обязательном порядке оснащаются интеркулером.

Концептуальные похожие на компрессоры типа Roots, винтовые компрессоры Линсхольма создают множество камер, на выходе из которых воздух проталкивается к двигателю. Именно за счет использования громоздких винтов вместо компактных роторов такие нагнетатели обеспечивают равномерный подвод больших объемов воздуха и не страдают от сильного перегрева. Также у них нет внешнего сжатия и они не страдают от эффектна турбулентности , что положительно сказывается на эффективности работы агрегата по всему диапазону оборотов двигателя. Обратная сторона медали: наличие небольших зазоров между лопастями. На современном оборудовании можно изготовить идеально прилегающие друг к другу винты, однако конечный продукт оказывается слишком дорогим для рядовых автолюбителей.

Что же выбрать

Выбирая между механическим нагнетателем и обычной турбиной , многие автолюбители отдают предпочтение второй. Это объясняется большим сроком службы, относительно простым обслуживанием и неплохим приростом мощности на широком диапазоне оборотов (особенно на высоких оборотах). Однако здесь стоит отметить следующее:

  • Компрессор увеличивает объем топливовоздушной смеси, тем самым позволяя реализовывать полную мощность двигателя заданного объема. Нагнетатель не нуждается в установке дорогостоящего коллектора и массе сложных доработок – только в минимальных;
  • Большинство компрессоров просты в установке – с этой работой могут справиться практически все СТО.

При этом полезный КПД подавляющего большинства механических нагнетателей падает по мере увеличения отнимаемой от двигателя мощности. В случае турбин ситуация обратная. Также нагнетатель не понижает расход топлива. Многие автолюбители сходятся на том, что турбина является более универсальным агрегатом . Если же автолюбитель решился на установку механического нагнетателя, ему стоит учитывать следующее:

  • Центробежные компрессоры дают стабильную прибавку мощности (особенно на высоких оборотах), но из-за своей геометрии их не всегда получается уместить под капотом авто. Проблема отчасти компенсируется тем, что агрегат можно установить на некотором отдалении от впускного коллектора;
  • Выбирая объемным нагнетатель, стоит отдавать предпочтение агрегатам с переменным рабочим объемом – они наиболее универсальны и имеют приемлемую геометрию. Также хороши винтовые компрессоры, но они несколько крупнее. Прибавка мощности может оказаться не слишком впечатляющей.

Сразу отметим, что в выборе подходящего компрессора много нюансов. Вот например: эффективность центробежного компрессора зависит от оборотов двигателя, но вследствие высокого КПД он дает ощутимую прибавку мощности даже на малых оборотах, однако полностью раскрывает свой потенциал на высоких. Нагнетатели объемного типа дают хорошую прибавку мощности прямо с холостых, что делает их отличным вариантом как для тяжелых автомобилей (универсалы, кроссоверы), так и коммерческого транспорта. Итого: центробежные – скорее для высоких оборотов, в меньшей степени для низких; объемные – скорее для низких , в меньшей для всех остальных.

Вывод

По ходу поиска механического нагнетателя автолюбителям обычно приходится выбирать между центробежными и объемными компрессорами. Их применяемость указывается в характеристиках агрегата. Однако на всякий случай автолюбителю стоит обратить внимание на характеристику давления наддува и соотнести ее с показателями из таблицы степеней сжатия (эту информацию можно найти в сети). Правильно подобранный нагнетатель практически не влияет на эксплуатационный ресурс двигателя, однако мы все же советуем проверить систему охлаждения силового агрегата, сцепление. После установки нагнетателя рекомендована более частая проверка состояния масла и четкое соблюдение регламентов замены топливного и воздушного фильтров. Если вы планируете установку более мощного агрегата, то вам может потребоваться замена распредвала, водяной помпы, коллектора, клапанной крышки, свечей зажигания, рокеров, поршней, впускных и выпускных клапанов.

Если Вам понравилась публикация, поделитесь новостью в социальных сетях и подписывайтесь на канал .

Источник

Adblock
detector