Нагнетатель на капоте для чего
В погоне за мощностью: Нагнетатели
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.
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.
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.
Механический нагнетатель воздуха для автомобиля: сделать своими руками
Всем привет! Думаю, вы неоднократно видели машины, на капоте которых красовалась некая конструкция, призванная захватывать воздух и нагнетать давление, увеличивая тем мощность ДВС. Тут речь идет про механический нагнетатель воздуха для автомобиля.
Сегодня хочу рассказать о нем более подробно. А вы уже сами решить, стоит ли его купить, в том числе и в бу на Авито, либо же довериться профильным специалистам. А может это и вовсе лишнее для вас, и будет просто интересно разобраться в особенностях и принципе работы нагнетателя.
Сразу хочется сказать, что из пылесоса такую штуку для машины, пусть даже это будет ВАЗ 2114, сделать не получится. Зато ставить нагнетатель можно на карбюратор и инжектор.
Как это работает
Для начала стоит обсудить непосредственно сам механический нагнетатель воздуха для автомобиля и попытаться уловить его суть.
Не путать с турбиной, то есть с турбокомпрессором.
Это разновидность наддува, который бывает агрегатный и безагрегатный. Среди безагрегатных популярность получил динамический (инерционный наддув). Но когда речь идет об увеличении мощности ДВС, в ход обычно идут агрегатные наддувы. Их некоторые даже собирают своими руками.
У компрессора и нагнетателя задача примерно одна, но установить нагнетатель проще и дешевле. Отсюда его популярность в области тюнинга.
В теории такая система для автомобилей способна повысить производительность ДВС до 40%. Но расход топлива увеличиваться не будет. На многих машинах штатно стоит такая система.
Суть в том, что механизм активно создает давление, которое выше атмосферного, во впускном тракте. Это позволяет выдать максимум мощности при незначительных затратах горючего.
Устройство
Механический нагнетатель во многом похож на турбонаддув. Обе системы нагнетают воздух. Но рассматриваемый вариант обладает важным преимуществом, поскольку имеет незначительную задержку в срабатывании, является менее энергозатратной и экономичной.
Конструктивно приводной нагнетатель состоит из:
Есть и вспомогательные элементы, куда же без них.
Саму же работы можно описать примерно так:
Как раз тут и появляется та самая разница в давлении. Находясь под высоким давлением, воздух оказывается в цилиндрах. Там он сжимается, тем самым повышается температура. Чтобы охладить систему, применяется интеркулер.
Разновидности
Планируя установку нагнетателя своими руками, стоит сразу определиться с видом устройства. Есть самодельный вариант, но также осуществляется продажа готовых к установке систем.
Второй вариант более предпочтительный.
Механический нагнетатель приводной, имеет во многом одинаковую конструкцию и принцип работы. Но сам привод может быть разным. Как и цена всего узла.
Что же касается самих нагнетателей, то тут можно выделить несколько разновидностей.
Особенности установки
Манипулятор на прицеп своими руками: как сделать и установить
Сейчас повсеместно ведется продажа именно центробежных механических нагнетателей. Кто-то устанавливает их своими руками. Других вполне устраивает цена автомастерских, а потому они доверяют специалистам.
Так или иначе, в установке нагнетателя воздуха для машины нет ничего принципиально сложного. Здесь основной акцент следует делать на рекомендациях самого производителя.
Перед установкой нагнетателя рекомендуется заменить прокладку ГБЦ на более толстую и качественную.
Также важно убедиться в соответствии нагнетателя и характеристик самого автомобильного двигателя.
Сам же процесс установки состоит из нескольких этапов. От автомобилиста потребуется:
В теории, за счет механического нагнетателя происходит увеличение мощности силовой установки примерно на 50%. Параллельно можно поднять обороты на 30% от заводских значений. По этой ссылке посмотрите наглядные примеры из истории автомобилестроения.
При таком приросте мощности и производительности, практически не происходит изменений по расходу топлива.
Теперь будет интересно послушать ваше мнение. А также почитать комментарии тех, кто сам занимался чем-то подобным и ставил себе нагнетатель.
Как впечатления? Насколько изменились реальные характеристики двигателя? Стоит ли устанавливать систему?
Обязательно пишите свои ответы. Будет интересно их почитать и обсудить.
Особенности применения разных типов нагнетателей
Компрессор. Сколько восторженных взглядов порой притягивает этот серенький девайс рядом с двигателем даже несмотря на то, что под капотом любого современного автомобиля есть узлы куда более сложные, высокотехнологичные и, как принято нынче говорить, навороченные! И все же при всей простоте и очевидности принципа работы этого прибора многие по-прежнему путаются в многообразии его вариантов. Какие из них вообще можно называть компрессорами! Чем они отличаются от нагнетателей? Ответ прост: ничем.
И компрессор, и нагнетатель — это любое устройство, предназначенное для увеличения давления воздуха. Даже турбокомпрессор (он же турбонагнетатель) – это тоже компрессор, хоть и с приводом от газовой турбины. Ну а супер-, турбо- и другие — всего лишь иностранные синонимы наших терминов. И по большому счету все эти «рутсы», «лисхольмы» и «компрексы» делают одну и ту же работу — сжимают воздух во впускном коллекторе двигателя, резко увеличивая его отдачу. Впрочем, делают они ее все-таки по-разному.
И когда мы решаем вопрос, какой именно нагнетатель наилучшим образом подходит нашему автомобилю, эти различия становятся для нас весьма существенными. Какие здесь возможны варианты? Конечно, самые простые (и по устройству, и в установке на двигатель) — это компрессоры с приводом от коленчатого вала. Абсолютным же рекордсменом по простоте можно, пожалуй, назвать приводной центробежник. Он, кстати, есть почти в любом серийном моторе — в виде помпы, которая перекачивает жидкость в системе охлаждения. Если мы вздумаем поставить подобную помпу во впускной тракт, ее придется сделать достаточно большой (особо мощные двигатели ежеминутно потребляют десятки килограммов воздуха), но принцип работы сохранится: рабочее тело (то есть воздух) попадает на вращающееся с большой скоростью колесо с лопатками и отбрасывается к его периферии. Здесь корпус-улитка собирает этот веерообразный поток в один патрубок, откуда он и отправляется в дальнейшее путешествие по интеркулерам, коллекторам и цилиндрам.
Насколько хорошо работает такая система?
Этот нагнетатель, обладающий высоким КПД (у лучших образцов он достигает 80%!), способен развивать значительное давление наддува и не требует чрезмерных затрат энергии на собственные нужды. Недостаток у него лишь один, но весьма серьезный — эффективность зависит от частоты вращения его колеса, а значит, и коленвала, с которым оно связано через редуктор с постоянным передаточным отношением. И зависимость эта, как говорят математики, существенно нелинейна: при увеличении оборотов, скажем, на двадцать процентов, давление наддува (а с ним и крутящий момент двигателя!) может вырасти раза в полтора. Соответственно, при снижении оборотов тяга так же быстро упадет, что субъективно воспринимается как полное ее исчезновение.
Означает ли это, что для автомобильных двигателей центробежный компрессор совершенно не годится?
Ни в коем случае! Дело в том, что такой недостаток этих нагнетателей квалифицированный установщик может превратить в достоинство. Представьте себе мотор, имеющий «низовые» настройки, — с узкими фазами, небольшим перекрытием клапанов (забегая чуть вперед, заметим, что это вообще идеальный вариант для форсировки наддувом любого типа), длинными коллекторами. Крутящий момент здесь может быть весьма большим, и его максимум, как правило, смещен в зону малых оборотов. Зато и кривая мощности у подобных агрегатов начинает загибаться очень рано — при 5000 об/мин и ниже.
Вот такой, казалось бы, вялый двигатель можно очень легко оживить при помощи точно подобранного центробежника. Если передаточное число привода (обычно оно определяется диаметрами приводных ремней) подстроить так, чтобы на оборотах, где естественное наполнение идет на спад, вдруг начинался резкий рост давления наддува, то крутящий момент продолжил бы расти и дальше. Правда, отодвинется ближе к правой части шкалы тахометра, но будет значительно выше. Естественно, вырастет и мощность.
Центробежник — штука выносливая, но он очень не любит работать на запертый выход, то есть при маленьких расходах воздуха и больших давлениях наддува. И бездумно уменьшая диаметр шкива на компрессоре (его обороты от этого увеличиваются), можно доиграться до помпажа, который сопровождается резким падением давления и хлопками. Кстати, с подобным явлением сталкиваются и некоторые особо забывчивые, пренебрегающие установкой blow off-клапана (это такое Expottereo, которое стравливает воздух с выхода компрессора на его вход при закрытии дроссельной заслонки). Без него первый же сброс газа на больших оборотах может привести к своеобразному короткому замыканию.
Если говорить о двигателе, то неприятные для него последствия — по другую сторону графика. Предположим, мы заставили компрессор хорошо „дуть“ в нижнем диапазоне оборотов и при этом не вывели его за границы устойчивой (без помпажа) работы. Но ведь развиваемое им давление прогрессивно (и, можно сказать, почти безгранично) увеличивается по мере раскрутки. Если не принять меры, то не исключен овербуст, детонация (весьма опасная на больших оборотах и давлениях!) и разные другие неприятности вплоть до разрушения поршней и шатунов.
Вот для приводных нагнетателей объемного типа (например, Roots или Lysholm) такая опасность практически исключена благодаря их замечательной линейности — каждому обороту вала соответствует строго определенное количество воздуха. Примерно постоянным, не зависящим от оборотов будет и давление. С приемлемой для практики точностью можно сказать, что его величина однозначно задается диаметром приводных шкивов, а уж их выбирают, исходя из типа компрессора. Например, компрессоры Roots, которые не умеют сжимать воздух в своих недрах, а только проталкивают его по прогонной части.
Но не зря говорят, что недостатки — это продолжение достоинств. Большое давление, которое развивают объемные нагнетатели на малых оборотах, здорово помогает при интенсивном разгоне на полном дросселе. Здесь оно обеспечивает отменное, очень ровное и длительное ускорение. А если мы отпустим педаль и захотим прокатиться не спеша, в экономичном режиме? Сэкономить помешает компрессор, который будет тратить значительную часть мощности двигателя на трение лопастей о корпус и бесполезное проталкивание сжатого воздуха через прикрытую дроссельную заслонку. Поэтому системы такого типа, как правило, делают отключаемыми при помощи специальной муфты сцепления.
Этого недостатка начисто лишены нагнетатели центробежные. Да, на малых оборотах развиваемое ими давление невелико, но и потери минимальны. Кстати, такое качество центробежников широко используется в поршневых авиационных моторах.
На взлетном режиме, когда мощность важнее экономичности, компрессор работает в полную силу. Но стоит лишь чуть уменьшить обороты, как избыточный наддув тут же пропадает, свободно вращающееся колесо нагнетателя почти не создает излишнего противления и практически не повышает аппетит двигателя. Несмотря на то, что в чистом виде на автомобилях она встречается не так уж и часто. Если вал центробежного компрессора соединить с турбиной, то получится турбонагнетатель. Именно этот прибор сегодня устанавливается на автомобили с наддувными двигателями.
Что можно сказать о системах такого типа? В первую очередь, наверное, что „турбо“ — это тема! Благодаря турбонаддуву мы можем добиться чрезвычайно высокого уровня форсировки, неплохой экономичности и получить двигатель, обладающий практически любым необходимым нам характером. Но прежде чем рассматривать особенности работы турбомоторов, уместно поговорить о том, что же такое хорошо подобранный нагнетатель. То, что прибор должен быть надежным и качественным, это понятно. Очевидно и то, что его КПД должен быть близким к максимально возможному — во всяком случае, на наиболее часто используемых скоростях и режимах.
По каким параметрам можно судить о пригодности компрессора для того или иного автомобиля?
Их много, но чтобы выделить самый главный, достаточно вспомнить принципы работы двигателя. Казалось бы, что общего между скромной 1,5- литровой „четверкой» компактного хэтчбека и 12-цилиндровым произведением искусства под капотом BMW или Ferrari? Эти агрегаты разительно отличаются и объемом, и мощностью, и оборотами, при которых она достигается. Буквально всем! Но есть и сходства. Во-первых, разные моторы одного поколения имеют близкий механический КПД.
То есть на трение колец и подшипников мы тратим примерно одинаковое количество процентов от полезной работы газа в цилиндрах. Во-вторых, эта самая работа, выполняемая каждым килограммом смеси воздуха и топлива, строго зависит от степени сжатия и температуры сгорания. Последняя же при нормальных регулировках системы питания почти идентична как для двигателя мопеда, так и для агрегата от болида Формулы 1. А это значит, что практически одинаковой будет и мощность на коленвале, развиваемая этим килограммом воздуха в смеси с топливом.
Все это вместе взятое имеет очень важные последствия. Оказывается, компрессору все равно, сколько клапанов, цилиндров и литров рабочего объема имеет мотор. Главное, чтобы он расходовал нужное количество воздуха, что, как мы выяснили, соответствует совершенно определенному количеству лошадей.
Выходит, что кроме оптимального давления для нагнетателя, по большому счету, важна лишь мощность, которую мы рассчитываем получить от надутого им двигателя. То есть если мотор нашей Лады под избыточным давлением 0,6 кг/см2 будет развивать 150 л. с. (а он на это вполне способен!), то турбокомпрессор КОЗ от популярных 150-сильных „Фольксвагенов» и „Ауди“ с шильдиком 1,8 Turbo на корме нам придется впору. Пусть наш агрегат выдаст эту мощность на чуть больших оборотах (объем-то меньше!), но все будет работать как надо: режимы нагнетателя будут точно такими же, как и у автомобиля-донора. Конечно, этим вариантом спектр возможностей не ограничивается. Но золотое правило работает почти в любом случае: если совпадают давление наддува и расходы воздуха, то компрессор нам, скорее всего, подойдет. Первый параметр можно измерить на оборудованном им живом моторе (или выяснить у тех, кто это делал), а второй определяется мощностью, которую легко узнать из каталога.
Остается выполнить лишь одно условие. Планируемое нами давление должен спокойно выдерживать двигатель. И если оно достаточно большое, то не обойтись без уменьшения степени сжатия — иначе возможна детонация. Для решения этой проблемы, как правило, приходится изменять и настройки системы управления, которая вдобавок должна обеспечивать форсированный мотор положенным объемом топлива.
Supercharger – нагнетатель воздуха для автомобиля
Supercharger – это по сути воздушный компрессор, который подаёт больше воздуха в двигатель, чтобы тот смог выдавать больше мощности. Но разве турбокомпрессоры не делаю тоже самое? Делают! Технически, турбокомпрессор — это просто другой тип суперчарджера. Так если турбокомпрессор и суперчарджер делают одно и то же, то тогда в чём разница?
Типы механических нагнетателей
Есть три типа суперчарджеров:
Центробежный нагнетатель воздуха
Центробежные нагнетатели воздуха маленькие и относительно просты в установке, но прирост мощности пикообразный. Когда он раскручивается, центробежная сила значительно возрастает и supercharger может перекачивать воздух удивительно быстро. Так как этот тип механического нагнетателя работает также, как и турбокомпрессор, то у него есть те же проблемы. Требуется немного времени чтобы раскрутиться, и они не так хорошо работают на низких оборотах.
2-х винтовой нагнетатель типа Lysholm
2-х винтовой нагнетатель воздуха, иногда его называют Lysholm, перекачивает одинаковое количество воздуха за оборот, вне зависимости от того, как быстро все вращается. Это значит вы получаете моментальный и постоянный прирост мощности на любых оборотах, даже прямо со старта.
Внутри 2-х винтового суперчарджера находятся два больших винта. Они представляют собой слегка конические роторы. Один из них папа, второй мама и они взаимосмыкаются по ходу своего вращения. В процессе его работы всасывается воздух через впускное отверстие сзади суперчарджера. Воздух сжимается, проходя по ротору с впадинами, которые в свою очередь постепенно сужаются ближе к переду и оттуда попадает во впуск. Когда воздух попадает во впуск, он уже более плотный. Больше воздуха в том же объеме, может сжечь больше топлива.
Кулачковый нагнетатель типа Roots
Третий тип приводного нагнетателя является на сегодняшний день наиболее популярным – это supercharger типа Roots и он может достигать больших размеров. Дизайн суперчарджера типа Roots был уникальным и оригинальным. Впервые был запатентован братьями Филандером и Фрэнсисом Рутс в 1860 году. Они изобрели его, чтобы помочь вентилировать доменные печи и шахтные колодцы. Позже Готтлиб Даймлер запатентовал его для использования на двигателях внутреннего сгорания.
Первыми автомобилями с приводными нагнетателя типа Roots были модели Mercedes-Benz Kompressor, вышедшие в продажу в 1923 году.
Внутри нагнетателя воздуха типа Roots находятся два вращающихся ротора с сомкнутыми кулачками, но в отличие от 2-х винтового, эти роторы одинаковые и симметричные. Воздух попадает в пространство между кулачками вращающихся роторов, которые перемещают его вдоль стенок из отверстия сверху на дно суперчарджера. Помимо формы роторов, самое большое отличие между нагнетателем типа Lysholm и нагнетателем типа Roots – это то, что в воздух не сжимается внутри, он просто задувается роторами во внутрь двигателя.
Отличия турбокомпрессора от нагнетателя
Сжатый воздух нагревается и это заставляет его стремится к расширению. Турбокомпрессоры обычно направляют сжатый воздух через интеркулер, чтобы его охладить, но нагнетатель воздуха обычно прикручен прямо над впуском двигателя, поэтому их интеркуллер обычно находится прям там же. В интеркулер подается охлаждающая жидкость, чтобы сжатый воздух охлаждался прямо перед тем, как попасть в двигатель.
Так как supercharger приводится в движение коленвалом, то воздух прокачивается постоянно. В итоге, огромное количество воздуха собирается в коллекторе, вне зависимости от скорости на которой вы движетесь. Приводные нагнетатели воздуха как и Lysholm, так и Roots успешно делают работу двигателя такой, будто у него большой объем. То есть, отклик на педаль газа такой же, какой вы ожидаете от атмосферного двигателя. Это значит отсутствие задержки – турбо ямы, как на турбовом двигателе.
Supercharger отремонтировать проще чем турбину и он не нуждается в постоянной подачи масла. Слабые места у приводных нагнетателей это в основном муфта и подшипники, больше собственно ломаться там нечему.
Так как вы не можете просто задуть больше воздуха внутрь двигателя и на этом закончить. Компании по улучшению производительности, которые производят суперчарджеры, также поставляют их с готовым комплектом для установки на двигатель. Обычно такой набор включает в себя и другие запчасти, которые вам понадобится, чтобы помочь этим механическим нагнетателям делать свою работу, при этом ничего не испортив. Помимо самого суперчарджера, в него входит алюминиевый верхний и нижний коллектор, воздушно-жидкостный интеркулер и обновление ЭБУ. Из-за того, что при его установки вы меняете много переменных, эти компоненты спроектированы и разработаны чтобы работать безукоризненно. Ну а лучшее во всем этом, это то, что суперчарджер выдает очень много дополнительной мощности.