Компрессором называют любое приспособление, которое предназначено для сжатия и подачи воздуха, а также других газов под давлением. Где используется это устройство?

Автомобильные инженеры, создатели гоночных авто и просто любители скорости все время работают над увеличением мощности двигателей. Одним из способов ее увеличения есть строительство мотора большого внутреннего объема, но большие двигатели много весят и кроме того затраты на их производство и содержание очень высоки.

Фото. ProCharger D1SC – центробежный компрессор

Второй способ увеличения интенсивности двигателя — это создание агрегата стандартного размера, но более эффективного в использовании. Более эффективной отдачи можно добиться при нагнетании большего объема воздуха в камеру сгорания, которое позволяет подать в цилиндр больше топлива, а значит достичь большей мощности за счет высокого давления и соответственно сильного выброса газа. Именно компрессор, который также называют нагнетателем, позволяет усилить подачу воздуха и увеличить мощность двигателя.

Кроме компрессора существует еще турбокомпрессор. Отличия между этими двумя устройствами состоят в способе извлечения энергии. Обычный компрессор приводится в действие энергией, которая передается от коленчатого вала мотора через ременный или цепной привод механическим путем. Что касается турбокомпрессора, то она работает благодаря сжатому потоку выхлопных газов, вращающих турбину.

Как работает компрессор

Для того чтобы понять как работает данный механизм, рассмотрим схему работы обычного четырехтактного двигателя внутреннего сгорания. С движением вниз поршня создается разрежение воздуха, который под действием атмосферного давления поступает в камеру сгорания. После поступления воздуха в двигатель он объединяется с топливной смесью и создает заряд, который можно трансформировать в полезную кинетическую энергию в результате горения. Горение создает свеча зажигания. Как только происходит реакция окисления топлива, выбрасывается большой объем энергии. Сила этого взрыва приводит в движение поршень, а сила этого движения поступает на колеса, заставляя их вращаться.

Более плотный поток топливно-воздушной смеси в заряд будет создавать более сильные взрывы. Но стоит понимать, что для сжигания конкретного количества топлива требуется определенное количество кислорода. Правильным считается соотношение: 14 частей воздуха к 1 части атмосферного воздуха. Эта пропорция имеет очень большое значение для эффективной работы силового агрегата автомобиля и выражает собой правило: «для того чтобы сжечь больше топлива нужно подать больше воздуха».

В этом и состоит работа компрессора. Он сжимает воздух на входе в двигатель, позволяя наполнять двигатель большому его количеству и создавать повышение давления. Вместе с этим в двигатель может поступать большее количество топлива, вызывая увеличение мощности. В среднем компрессор прибавляет 46% мощности и 31% крутящего момента.

Механический нагнетатель запускается с помощью приводного ремня, обернутого вокруг шкива, который подключен к ведущей шестерне. Ведущая шестерня привод в движение шестерню нагнетателя. Ротор компрессора впускает воздух, сжимает его и вбрасывает во впускной коллектор. Скорость вращения компрессора составляет 50 — 60 тысяч оборотов в минуту. В результате нагнетатель увеличивает подачу воздуха в двигатель машины примерно на 50%.

Так как горячий воздух сжимается, он теряет свою плотность и не может сильно расшириться во время взрыва. В этом случае он не может отдать столько же энергии, сколько производится при возгорании свечой зажигания более прохладной топливно-воздушной смеси. Можно сделать вывод, что для того чтобы нагнетатель работал с максимальной отдачей сжатый воздух на выходе из устройства должен быть охлажден. Процессом охлаждения воздуха занимается интеркулер. Горячий воздух охлаждается в трубках интеркулера с помощью холодного воздуха или холодной жидкости, в зависимости от вида механизма. Снижение температуры воздуха, увеличивая его плотность, делает сильнее заряд, который поступает в камеру сгорания.

Виды компрессоров

Компрессоры бывают трех видов: двухвинтовые, роторные и центробежные. Основное отличие между ними состоит в способе подачи воздуха во впускной коллектор автомобильного двигателя.

Двухвинтовый нагнетатель состоит из двух роторов, внутри которых циркулирует воздух. Эта конструкция создает много шума в виде свиста сжатого воздуха, который приглушают специальными методами шумоизоляции двигателя.

Фото. Двухвинтовой компрессор

Роторный нагнетатель расположен, как правило, в верхней части автомобильного двигателя и состоит из вращающихся кулачковых валов, которые перемещают атмосферный воздух во впускной коллектор. Он имеет большой вес и значительно утяжеляет вес транспортного средства. Кроме того, воздушный поток в данном виде компрессора имеет прерывистую структуру, что делает его наименее эффективным по сравнению с другими видами компрессоров.

Фото. Роторный компрессор

Центробежный нагнетатель — наиболее эффективен для принудительного повышения давления внутри двигателя машины. Он представляет собой крыльчатку, вращающуюся с огромной силой и нагнетающую воздух в небольшой корпус компрессора. Центробежная сила выталкивает воздух к краю крыльчатки, заставляя его с огромной скоростью покидать ее полость. Маленькие лопатки, расположенные вокруг крыльчатки преобразуют высокоскоростной поток воздуха с низким давлением в низкоскоростной поток с высоким давлением.

Фото. Центробежный компрессор

Достоинства компрессора

Основным достоинством компрессора является, естественно, увеличение мощности двигателя транспортного средства. Эксперты считают механические нагнетатели несколько лучше турбированных, потому что двигатели, оборудованные ими, не имеют задержки реакции в ответ на нажатие водителем педали газа, потому что механические компрессоры приводятся в движение непосредственно от коленчатого вала двигателя. Турбокомпрессоры в свою очередь подвержены отставанию, так как выхлопные газы набирают скорость нужную для раскручивания турбин лишь после истечения некоторого времени.

Недостатки двигателей

Так как компрессор запускается с помощью коленчатого вала мотора, это немного уменьшает мощность силового агрегата. Компрессор увеличивает нагрузку двигателя, поэтому последний должен быть крепким настолько, чтобы выдерживать сильные взрывы в камере сгорания. Современные автопроизводители учитывают это условие и создают более сильные узлы для моторов, предназначенных для работы в паре с компрессором, что повышает стоимость автомобиля, а также стоимость его технического обслуживания.

В целом нагнетатели — это наиболее эффективный способ добавить двигателю транспортного средства лошадиных сил или мощности другими словами. Компрессор может добавить от 50 до 100% мощности, поэтому его часто устанавливают на свои авто гонщики и приверженцы высокоскоростной езды.

Каждый автовладелец, я не исключение, хочет улучшить свой двигатель, поднять ему КПД. И это действительно можно сделать. Самыми новейшими технологиями в этом плане являются установка турбины либо компрессора. Благодаря им мощность мотора может возрасти до 40%. А это реально много! Но вот что же лучше установить, и какая между ними разница - вот с этими вопросами нужно разобраться.

Как происходит повышение мощности?

Перед тем, как выяснять что лучше, нужно разобраться в том, из-за чего возрастает мощность. Для начала скажу, что ни для кого не секрет, что двигатель работает благодаря горению воздушно-топливной смеси. Воздух просто засасывается через воздушный фильтр в патрубки. Бензин же подается по топливным трубкам. Жидкость течь сама не может, поэтому ей помогает насос.

Если установлены компрессор или турбина, тогда в цилиндры начинает с бешеной скоростью подаваться воздух. Это дает прирост мощности. Воздуха в цилиндрах много, ЭБУ подает больше топлива - условия благоприятные, мощность увеличивается. Я считаю, что это понятно всем.

Компрессор и турбина выполняют одну и ту же функцию - подача воздуха в цилиндры. Но в чем же тогда их разница? Для начала нужно разобраться с каждой деталью по отдельности.

Что представляет собой компрессор?

Этот агрегат механически нагнетает воздух в систему. Устанавливают его на блок цилиндров, приделав специальное крепление. На данный момент на рынке можно встретить 3 вида компрессоров: роторный, винтовой и центробежный. Следует сказать, что турбины появились намного позже компрессоров. Компрессорные нагнетатели устанавливались на все двигателя внутреннего сгорания того времени. Да и сейчас большинство ВАЗов тюнингуются именно компрессорами. Минусов, как и плюсов, у этой детали полно. Приведу основные.

Плюсы:

1. Воздух подается под большим давлением. Мощность возрастает до 10%. Заводская установка такого давления создать не может. Воздух просто засасывается в систему, нигде не задерживаясь.
2. Очень надежная вещь.
3. Уход почти не требуется.
4. Устанавливается, как генератор: на блок. Ничего изменять в конструкции не нужно.
5. Отсутствует турбояма. К ней вернемся, когда будем говорить о турбине.
6. Для его работы не нужна высокая температура.
7. Установка аксессуара может производится собственными силами.
8. Не требует масляного охлаждения.

Основные минусы:

1. Прирост мощности очень маленький.
2. Деталь устарела и потеряла востребованность.

Компрессор, путем ременного привода, соединяется с коленчатым валом. Поэтому от оборотов двигателя зависит производительность. Говоря об оборотах, нужно сказать, что максимальная скорость вращения вала компрессора не будет превышать скорость вращения коленвала. Таким образом, максимальные обороты, выдаваемые компрессором - 8000. В некоторых случаях могут достигать 12000. Но этого все равно не хватает до эффекта турбины. Стоимость такого агрегата варьируется от 20000Р до 40000Р.

Далее разберемся с турбиной. Турбина также нагнетает воздух, но для ее работы необходима температура в 800 градусов. Ее нужно встраивать в систему двигателя, так как ее нужно подключить для смазки маслом, подключить к глушителю, ведь она питается выхлопными газами.

Принцип работы турбины можно легко описать: выхлопные газы выходят из цилиндров и попадают в турбину, раскручивают колесо турбины; на этой оси расположено второе колесо турбины, которое тоже раскручивается до бешеных оборотов и подает воздух дальше по трубкам.

Установленная турбина может раскручиваться до 240000 оборотов в минуту. Это, несомненно, быстрее компрессора. Производительность у турбины больше, поэтому она и дает прирост мощности в 40%.

Плюсы турбины:

• У этого аксессуара имеется лишь один плюс - высокий КПД. Все остальное - отрицательные стороны.

Минусы:

1. Для смазки системы и отвода температуры используется масло. За его уровнем в двигателе нужно тщательно следить, ведь турбина в нормальном рабочем состоянии «съедает» 1 литр на 10000 км.
2. Что не делай, у турбины низкий ресурс. Она не выдержит 140 тысяч пробега, после чего ей потребуется ремонт.
3. Ремонт не из дешевых. Может достигать 200 000Р.
4. Из-за большого прироста мощности приводная цепь не выдерживает и растягивается. Впоследствии при эксплуатации она может проскальзывать - это очень плохо! Чаще всего с этой проблемой сталкиваются малообъемные двигателя.
5. Установка турбины в автосервисе стоит приличных денег. Самостоятельно никак не установишь.

Если капнуть глубже, тогда недостатков можно найти больше. В зависимости от мощности мотора, и от желаемого прироста, стоимость турбины будет варьироваться в пределах от 30 - до 60 тысяч. Но это не все, кроме самого агрегата нужно будет приобрести и выпускной коллектор, все трубки, а также интеркулер. В общем, окончательная цена будет в районе 200 000Р.

С каждым агрегатом все понятно. Вся их разница лишь в том, что:

1. Компрессор работает на ременном приводе.
2. Турбина питается выхлопными газами и смазывается моторным маслом.

Но что же лучше подойдет для увеличения мощности?

Если вы сомневаетесь, тогда посмотрите на автомобильные заводы, где уже никто не устанавливает компрессоры. Прирост мощности настолько не ощутимый, что никто и не заморачивается. Установив низкообъемный мотор, производители выводят его мощностные характеристики на высокий уровень именно благодаря установленной турбине.

Если говорить правду, то турбина - это действительно верное решение. Она дает максимальный добавочный эффект. Если же большой добавки мощности не требуется, и не хочется возиться с обслуживанием, тогда лучше всего установить компрессор. Тем, кто хочет тюнингануть свой ВАЗ, и не требует от него колоссальной мощности, я посоветую установить компрессор. Это будет «безгеморойное» и дешевое решение. Я свой голос отдам компрессору, так как у самого установлен это агрегат. Эмоции только положительные.

Турбина же подойдет тем, кому нужна большая мощность, и у кого есть деньги на ее обслуживание. Двигатель нужно будет частично изменять. К тому же система смазки потребует изменений. Окончательная стоимость вырастет в разы. Все минусы покрываются колоссальным приростом мощности.

Прокачать «сердце» автомобиля, усилить его движущую мощь хочет каждый автолюбитель. Есть несколько способов для получения заметного результата, но самым простым и распространенным является оборудование двигателя наддувом воздуха. Благодаря этому простому методу, можно добиться значительной прибавки лошадиных сил без увеличения рабочего объема, что в последнее время активно применяется большинством зарубежных автопроизводителей. Самыми распространенными являются турбокомпрессоры и приводные нагнетатели, которые на первый взгляд очень похожи, но в действительности имеют различия в конструкциях, тем самым оказывая разное влияние на характер автомобиля.

Чтобы понять, как работает эта система, не нужна специальная подготовка. Всё довольно просто: в цилиндры подается дополнительная порция воздуха, которая создает положительное давление на впуске. Это изменение отслеживается системой управления двигателем, которая настроена на приготовление рабочей смеси оптимального состава, что заставляет ее увеличить подачу топлива. В итоге мы получаем состав, при сгорании которого выделяется больше энергии, что и приводит к повышению мощности двигателя.

Рассмотрим основные отличия данных систем. Источником энергии для турбокомпрессоров являются отработанные газы двигателя, которые вращают турбинное колесо устройства. В отличие от них, приводные нагнетатели используют механическую передачу от коленвала двигателя. Поэтому производительность наддува находится в прямой зависимости от частоты вращения мотора, то есть компрессор в любой момент обеспечивает необходимую подачу воздуха.

Типы приводных нагнетателей

За последние сто лет было создано много типов приводных нагнетателей, но в современном автомобилестроении применяются чаще всего только три разновидности: роторные, винтовые и центробежные. Подача воздуха в первых двух видах производится при помощи двух цилиндрических вращающихся роторов особой формы, а в третьем - лопатками крыльчатки.

Роторные компрессоры

Ключевыми характеристиками роторных компрессоров является простота конструкции, большой срок эксплуатации, уравновешенность, высокая чистота подаваемого воздуха и положительная зависимость давления воздуха за компрессором от частоты вращения роторов. Эта особенность важна при работе двигателя в часто меняющихся режимах. Воздух в рабочей полости компрессора не сжимается, поэтому роторные приводные нагнетатели еще называют компрессорами с внешним сжатием. Устройства эффективны только при умеренной степени повышения давления, которая равна отношению величины давления нагнетания к давлению всасывания. При росте давления на впускном окне, КПД компрессора резко падает.

Чаще всего применяются роторные компрессоры, оснащенные двумя одинаковыми роторами и отличающиеся поперечным расположением впускного и выпускного окон в корпусе устройства. Это наглядно видно на приведенном рисунке.

К недостаткам таких компрессоров можно отнести заметную зависимость КПД устройства от величины зазоров между работающими деталями, большой нагрев, пульсацию давления нагнетания и сильный шум, которые заметны при применении простых в изготовлении прямозубых роторов. Исходя из этого, роторные компрессоры в основном используют для создания положительного давления со значениями не более 0,5-0,6 бара.

Стараясь уменьшить шум и улучшить равномерность подачи воздуха, роторы делают спиральной формы. Но даже эти ухищрения, как и применение окон клиновидной формы, только уменьшают пульсацию давления. Устранить ее полностью в компрессоре с внешним сжатием практически невозможно. Заметного уменьшения амплитуды пульсаций позволяет добиться применение трехзубчатых роторов вместо двухзубчатых. В этом случае период пульсации давления и скорости в проточной части устройства соответствует 60° угла поворота роторов.

Винтовые компрессоры

В отличие от роторного типа устройств, винтовые компрессоры обеспечивают диагональное движение воздуха в проточной части. Внутреннее сжатие достигается изменением объема полостей между корпусом и вращающимися винтовыми роторами. Такая конструкция позволяет получать довольно высокую степень повышения давления воздуха при высоком КПД (более 80%). Большая скорость вращения компрессора (до 12 тыс. об/мин) позволила снизить его габариты, к тому же появилась возможность использовать привод от газовой турбины.

Основными преимуществами винтового компрессора являются его высокая надежность и уравновешенность. Нагнетаемый воздух не содержит примесей масла, поэтому он наиболее пригоден для работы с поршневым двигателем.

Недостатком такого компрессора часто называют особую сложность формы роторов и их массивность, что ведет к их высокой стоимости. При работе винтовой компрессор производит шум высокой частоты, который вызывается пульсациями давления в режимах всасывания и нагнетания.

Рассмотрим конструкцию винтового компрессора на приведенном рисунке:

Его роторы представляют собой зубчатые колеса со спиральными зубьями, которые имеют большой угол наклона спирали. Профили зубьев и выемок роторов полностью соответствуют друг другу. В процессе работы зубья роторов не соприкасаются с корпусом и между собой, что достигается применением синхронизирующих шестерен на валах роторов. При этом отношение количества зубьев шестерен равно отношению количества зубьев соответствующих роторов. Основным распределительным органом при этом выступает ротор с впадинами.

Винтовые компрессоры могут создавать давление до 1 бара, а в некоторых случаях и выше, поэтому чаще всего применяются на мощных и скоростных автомобилях.

Центробежные компрессоры

Наибольшее распространение в двигателях внутреннего сгорания получили центробежные компрессоры. Этот тип устройств относится к лопаточным машинам, принцип действия которых основан на взаимодействии потока воздуха с лопатками рабочего колеса и неподвижных элементов машины. По сравнению с другими конструкциями, центробежные компрессоры имеют более компактные размеры и относительно просты в изготовлении.

Конструкция центробежного компрессора состоит из входного устройства, рабочего колеса (крыльчатки), и диффузора, который включает в себя безлопаточную и лопаточную части, причём последняя может отсутствовать. Также имеется воздухосборник, чаще всего выполняемый в виде улитки. В центробежном компрессоре воздух, пройдя через фильтр, попадает во входное устройство, которое для устойчивости потока постепенно сужается по направлению движения и служит для равномерного его подвода к колесу при минимальных потерях. Рабочее колесо устанавливается на шлицах, но в случае небольших размеров, может крепиться на гладком валу, который через механическую передачу связывается с коленвалом двигателя или рабочим колесом газовой турбины.

Основополагающими параметрами центробежного компрессора являются: расход воздуха, степень повышения давления и КПД компрессора. В современных устройствах, применяемых для наддува двигателей внутреннего сгорания, эти параметры могут изменяться в широком диапазоне. Так, например, степень повышения давления в компрессорах, приводимых в движение валом двигателя, может достигать 1,2 единиц. А в случае использования центробежного компрессора в форсированном комбинированном двигателе ее значение может достигать 3-3,5.

Центробежные компрессоры имеют много общего с турбокомпрессорами. Они довольно компактны, имеют небольшую цену и достаточно долговечны. Конечно, они не отличаются большим КПД и теряют свою эффективность на малых оборотах, но довольно часто применяются на отечественных автомобилях ВАЗ.

Хорошим примером такого устройства может служить . Он может быть установлен на модель Лада-Приора, оснащенную ГУР или кондиционером. В комплекте используется серийный , создающий избыточное давление наддува до 0,5 бар при скорости вращения 5200 об/мин. Для его установки не требуется внесения изменений в конструкцию двигателя, только рекомендуется понизить степень сжатия путем замены штатной прокладки головки блока на более толстую. Разработчики изначально рассчитывали на максимальное упрощение установки компрессора, поэтому он может быть установлен автолюбителем самостоятельно.

Для установки на модель Нива-Шевроле предназначен . В устройстве применен компрессор ПК-23, который при своевременной замене ремня и подшипников обладает неограниченным ресурсом. Создавая давление наддува до 0,5 бар, устройство отличается сравнительно небольшими габаритами и бесшумностью работы. Этот комплект может устанавливаться на двигатели с максимальным объемом 2 л.

Одной из основных задач, стоявших перед разработчиками с момента рождения ДВС, являлось повышение его мощности. Решение проблемы в лоб – увеличение количества цилиндров – приводит к росту массы и габаритов двигателя, а также вызывает другие сложности. Тем не менее, ещё на самых первых моторах был определен достаточно простой вариант увеличения мощности до пятидесяти процентов, при сохранении всех прочих характеристик силового агрегата. Добиться этого позволяет нагнетатель, обеспечивающий подачу дополнительного количества воздуха в двигатель авто.

Вот здесь и скрыта тонкость, позволяющая повысить мощность двигателя. Если в него подавать ТВС под давлением, то в тот же самый объем ее поместится гораздо больше, и значит, в процессе сгорания смеси выделится больше энергии и увеличится мощность, которую способен развивать силовой агрегат. Для увеличения объема воздуха, идущего в цилиндры двигателя авто, используется нагнетатель (компрессор). Так называется механизм для сжатия и подачи газа под давлением. Дополнительным преимуществом может стать экономия топлива, т. к. необходимой мощности можно добиться от мотора меньшего объема.

НАГНЕТАТЕЛЬ ВОЗДУХА НА АВТО – НЕ ВСЕ ТАК ПРОСТО

Однако использовать нагнетатель воздуха прямо в лоб оказалось достаточно затруднительно. Дело в том, что хотя мощность двигателя при этом увеличилась, но это создало ряд новых проблем, которые требовали своего решения для успешного внедрения наддува на авто. Одной из них явилось выделение значительно большего количества тепла при сгорании ТВС, из-за чего прогорали клапана, поршни, выходила из строя система охлаждения.

Другой особенностью стала повышенная вероятность возникновения детонации бензинового двигателя. Когда нагнетатель осуществляет дополнительную подачу воздуха в мотор, то возникающие в них при сжатии повышенные температура и давление могут вызвать детонацию, вследствие чего возможно разрушение двигателя, или как минимум, его преждевременный значительный износ. Избежать этого поможет использование высокооктановых видов топлива или декомпрессия, так по-другому называется уменьшение степени сжатия. Новые виды горючего дороги, что увеличивает стоимость эксплуатации авто, а декомпрессия приводит к снижению выдаваемой мощности, т.е. теряется эффект от использования наддува воздуха.

НАГНЕТАТЕЛЬ НА АВТО – КАКИМ ОН БЫВАЕТ

Подачу воздуха в мотор можно осуществить разными вариантами, при которых используется внешний нагнетатель или складывающиеся условия в процессе движения. Исходя из этого, можно определить такие способы наддува: ➤ механический, когда на авто устанавливается механический нагнетатель, приводимый в действие от коленвала мотора; ➤ турбонаддув, когда предусмотрено использование турбо нагнетателя, приводимого в действие выхлопными газами; ➤ электрический, в этом случае в авто применяется электрический нагнетатель воздуха; ➤ «Comprex», при этом способе отсутствует приводной нагнетатель, а в цилиндры подача воздуха осуществляется с помощью выхлопных газов; ➤ комбинированный, при котором используются несколько различных схем, как правило, совмещают механический нагнетатель и турбонаддув.

Существуют и другие способы, обеспечивающие подачу воздуха в двигатель авто, но выше отмечены наиболее часто применяемые на машинах. На отечественных, кстати, в том числе семейства ВАЗ, подобные устройства серийно не устанавливались.

МЕХАНИЧЕСКИЙ НАГНЕТАТЕЛЬ НА КАРБЮРАТОРНЫЙ АВТО – ВАРИАНТЫ ПОСТРОЕНИЯ

Механический нагнетатель был создан одним из первых, почти после появления ДВС. Он связан непосредственно с коленвалом двигателя авто и начинает работать сразу же после его запуска, обеспечивая подачу воздуха пропорционально оборотам мотора. Это является несомненным достоинством, но такой нагнетатель для своей работы отбирает часть мощности двигателя.

Существует несколько самых распространенных вариантов построения подобных устройств, наиболее известные из них показаны на фото. Их конструктивные особенности рассмотрены ниже: ➤ . Первоначально это были две обычные шестеренки, вращающиеся в разные стороны, помещенные в замкнутый корпус. С течением времени они видоизменились до того, что представлено на фото. Работает такой нагнетатель достаточно просто – вращающиеся лопатки ротора создают воздушный поток от входа к выходу. Основной недостаток подобных устройств – подача воздуха осуществляется неравномерно, что приводит к пульсации давления. Кроме того, после прохождения устройства возникающая турбулентность воздуха вызывает его нагрев. К достоинствам надо отнести простоту, компактность, и надежность, низкий уровень шума. ➤ . Относится к аппаратам винтового типа. Работает подобное устройство аналогичным образом – воздушный поток создается вращающимися роторами. Благодаря малому зазору между ними, обеспечивается требуемое качество наддува. Главным отличием подобного устройства будет сжатие воздуха внутри корпуса. Однако сложности проектирования и изготовления таких изделий вызывают их высокую стоимость, что ограничивает их применение в массовом производстве авто. ➤ Центробежный нагнетатель . Является наиболее распространенным типом и применяется как самостоятельно, в виде компрессора, так и в составе турбо устройств. Вращающиеся лопатки захватывают воздух и отбрасывают его на периферию корпуса. Двигаясь вдоль корпуса, имеющего улиткообразную форму, воздушный поток на выходе приобретает необходимое давление.

Для того чтобы центробежный нагнетатель работал эффективно, его крыльчатка должна вращаться с высокой скоростью. Обеспечение такого режима работы связано с трудностями смазки подшипников и создания подобных условий. Однако простота и относительно низкая стоимость самих устройств, сделала их наиболее популярными среди других типов нагнетателей. Особенно часто они используются для тюнинга авто, в том числе и семейства ВАЗ.

ТУРБОКОМПРЕССОР ВОЗДУХА

Такой подход к обеспечению мотора дополнительным количеством воздуха является наиболее популярным. Применяется он и для дизелей, и для бензиновых моторов. Принцип, на котором работает подобный нагнетатель, понятен из приведенного рисунка:

По сути дела, это комбинация двух устройств – турбины, использующей энергию выхлопных газов, и компрессора. Здесь надо сразу отметить, что режим турбо, применяемый для повышения мощности дизелей, применяется гораздо чаще, чем нагнетание воздуха в бензиновых двигателях. В них повышение давления ограничено появлением детонации, и введение режима турбо требует принятия специальных защитных мер. Использование энергии отработанных газов связано с целым комплексом проблем, в первую очередь с применяемыми материалами. Лопатки турбины должны выдерживать температуру до тысячи градусов, и при этом скорость их вращения зачастую превышает десять тысяч оборотов в минуту. Однако режим турбо, при котором в дизель поступает дополнительный воздух, облегчает его работу. Исходя из изложенных особенностей, наилучшим образом наддув турбо будет выполняться при высоких оборотах двигателя, когда турбина сильно раскручена. Другой особенностью такого режима является так называемое запаздывание. В момент резкого нажатия педали, пока сработает наддув в режиме турбо, проходит некоторое время, что и вызывает провал в характеристике или турбо ямой. Чтобы его обойти, применяются специальные технические решения. Одним из возможных вариантов будет применение двух нагнетателей турбо, один из которых работает на малых оборотах, а другой на высоких. Каждый из автопроизводителей по-своему решает эту задачу – кто-то использует мощный нагнетатель, обеспечивающий излишний приток воздуха на всех режимах, и при необходимости сбрасывает его излишки, кто-то применяет несколько маленьких нагнетателей вместо одного большого, кто-то реализует различные комбинации двух первых вариантов.

Если говорить о режиме турбо для бензиновых двигателей, то стоит отметить, что он максимально эффективен на впрысковых двигателях. Карбюраторный мотор может работать в режиме турбо, но ему необходима определенная доработка – установка жиклеров большего сечения, изменение уровня поплавковой камеры и ряд других мер. Тогда как для инжекторного двигателя все сведется к использованию новой прошивки.

Тем не менее, режим турбо зачастую реализуют и на старых машинах, в том числе и семейства ВАЗ, правда, в этом случае чаще всего применяют электрический наддув.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ НАГНЕТАТЕЛЬ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ АВТОМОБИЛЯ

Подобные системы, реализующие режим турбо, относятся к комбинированным. В них чаще всего используется электрический мотор, работающий совместно с центробежным нагнетателем. Достоинством такого подхода, когда привод выполнен как электро, является его универсальность. Он не связан напрямую с работой двигателя, как механический наддув, и электрический мотор можно использовать при любых условиях. Благодаря такому приводу как электро, можно избежать провала в характеристике нагнетателя. На средних и малых оборотах мотора работает электрический нагнетатель, на высоких включается турбина и реализуется обычный режим турбо. Подобные возможности построения наддува с использованием такого привода как электро, привлекают внимание все более широкого круга автопроизводителей.

Стоит отметить, что нагнетатель электро является привлекательным для выполнения тюнинга авто, в том числе и семейства ВАЗ. На этом рынке есть (отличный от уже описанных) осевой электрический нагнетатель. По оси воздуховода ставится вентилятор (электро). Когда он работает, то усиленный поток воздуха направляется во впускной коллектор. Фактически, таким образом вентилятор (электро) обеспечивает наддув. К достоинствам, которыми обладает подобный электрический нагнетатель, следует отнести простоту его реализации. Для создания такой системы наддува не требуется никаких технически сложных систем и устройств, обычный бытовой вентилятор (электро) зачастую справится с обеспечением подачи нужного дополнительного количества воздуха в цилиндры мотора. Использование такой техники позволяет без особых затруднений провести тюнинг старых машин, например таких, как ВАЗ ранних годов выпуска.

НАГНЕТАТЕЛЬ НА ВАЗ

В данном случае проблему надо рассматривать несколько шире – речь зачастую идет не конкретно о каком-то автомобиле семейства ВАЗ 2114, а вообще об улучшении атмосферного двигателя. Это достаточно сложная проблема, и она не имеет однозначного решения. Конечно, решаясь улучшить характеристики старого автомобиля, например какой-то модели ВАЗ или Москвича, при использовании штатного двигателя его мощность можно увеличить только с помощью наддува. Однако это далеко не так просто сделать, как кажется с первого взгляда. Повышение мощности мотора ВАЗ Приора 16 клапанов, как и любого другого, должно сопровождаться дополнительными изменениями, обеспечивающими правильное использование подобного усовершенствования. В противном случае измененный двигатель очень быстро выйдет из строя.

В то же время благодаря тюнингу двигателя, старый ВАЗ или любой другой подобный автомобиль, может получить новую жизнь, тем более что сделать подобные улучшения достаточно просто и не слишком дорого. Гораздо проще грамотно и правильно поставить на ВАЗ нагнетатель воздуха, что обеспечит прирост порядка тридцати процентов мощности двигателя, чем заниматься полной переделкой мотора в поисках тех же самых тридцати процентов мощности. Но это уже совсем другая тема, в том числе и в отношении старых автомобилей ВАЗ, и хотя она не менее интересна, ее рассмотрение надо проводить самостоятельно. Использование дополнительного объема воздуха для обеспечения прироста мощности двигателей, в том числе и семейства ВАЗ, довольно известный и давно освоенный автостроителями прием. Он позволяет решить многие вопросы, связанные с получением большей мощности от сравнительно небольших моторов, правда, при соблюдении ряда правил. Но, тем не менее, этот подход достаточно широко применяется разработчиками различных марок авто.

Турбо-компрессор на ВАЗ 2105 (видео)

История турбонагнетателя

Сложно это представить, но еще в 1909 году автомобиль с двигателем внутреннего сгорания установил рекорд скорости в 200 км/ч – достижение для тех времен невероятное. Еще сложнее представить объем двигателя, благодаря которому удалось разогнать авто до такой скорости – 28 литров! Даже речи быть не могло, чтобы запустить такие агрегаты в массовое производство, ведь их обслуживание своими руками было практически невозможным, ввиду огромных габаритов двигателя. К счастью, дальнейшие разработки автомобильных инженеров велись в сторону уменьшения объема при сохранении мощностей, а также упрощения конструкции. Чтобы автомобиль стал массовым, следует дать возможность ремонтировать его своими руками – так размышляли первые автомобилестроители и были совершенно правы. Благодаря появлению нагнетателя, удалось при сохранении всех параметров сходу увеличить мощность на целых 50 %! Сегодня опытному автомобилисту не составит труда своими руками установить одну из популярных систем турборежима.

Нагнетатель воздуха – как влить силы в двигатель?

С развитием автомобилестроения возникали и различные способы компрессии воздуха. Многие разработки уверенно дошли и до наших дней. Итак, разберемся, какие способы наддува существуют:

Механический нагнетатель - устройство и принцип работы

Механизм, о котором пойдет речь в этой статье, известен нам как Механический нагнетатель, Supercharger, Kompressor. За этими названиями скрывается устройство, повышающее мощность двигателя за счет нагнетания в цилиндры воздуха под давлением, превышающем атмосферное. Основным отличием данной системы от турбонаддува является то, что для привода компрессора используется не бесплатная энергия выхлопных газов, а часть энергии, производимой двигателем. Отсюда все плюсы и минусы механических нагнетателей, к которым с одной стороны можно отнести мгновенный отклик на нажатие педали газа (компрессор всегда готов к своей работе, нет необходимости ждать пока он раскрутится и выйдет на свои рабочие обороты), отличную тягу на низах, а с другой стороны - повышенный расход топлива и меньшая итоговая мощность при том-же давлении наддува, нежели у систем с турбонаддувом.

Виды механических нагнетателей

В отличие от турбокомпрессора, в простонародье прозванного "улиткой" и имеющего лишь такой форм-фактор, механические нагнетатели бывают нескольких типов.

Этот самый древний и самый простой тип нагнетателей, обязан своим появлением американцам - братьям Филандер и Фрэнсис Рутс, еще в 1860 (!) году запатентовавшим этот роторный вид нагнетателя. Примечательно, что первоначально этот механизм использовался исключительно для вентиляции промышленных помещений и шахт, и лишь в 1885 году всем известный Готтлиб Даймлер получил свой патент на нагнетатель, работающий по принципу нагнетателя братьев Рутс. В 1900 году увидел свет первый серийный автомобиль марки Daimler-Benz, оснащенный первым механическим нагнетателем типа Рутс. В 1949 году другой американский изобретатель, Итон, улучшил конструкцию нагнетателя - прямозубые шестерни уступили место косозубым роторам и воздух начал перемещаться не поперек их осей вращения а вдоль. Но как и до модернизации, основным принципом работы нагнетателей типа Roots стала простая перекачка воздуха в другой объем, без сжатия воздуха внутри механизма, так что роторный нагнетатель Roots это объемный нагнетатель, а не компрессор. У этого вида нагнетателей есть ощутимые недостатки. С ростом оборотов двигателя и соответственно, скорости вращения роторов, нагнетатель начинает накачивать воздух слишком интенсивно и воздух начинает проникать обратно в нагнетатель. Таким образом, с определенного уровня оборотов, нагнетатель Рутс начинает потреблять мощности двигателя больше чем способен дать в ответ. В добавок, из-за несовершенной формы роторов, воздух подается неравномерно, прерывистыми качками, тем самым понижая КПД нагнетателя. Однако есть и неоспоримые достоинства. Нагнетатели данного типа, в отличие от центробежных, начинают свою работу уже при низких оборотах и продолжают, без потери эффективности, нагнетать воздух в цилиндры. Этим качеством обусловлена любовь спортсменов - дрэгстеров и роддеров по всему миру к этим, самым простым нагнетателям.

Автором идеи винтового компрессора является немецкий конструктор Кригар, еще в конце XIX века предложивший использовать подобные устройства в промышленных целях. Первый в мире винтовой нагнетатель был изготовлен и запатентован шведским инженером Альфом Лисхольмом в 1936 году и на данный момент компрессоры Лисхольм - наиболее совершенный и эффективный тип нагнетателей. Внешне компрессор типа Lysholm очень похож на нагнетатель Roots, однако существенно отличается от него конструктивно. Внутри те же два ротора, однако их формы заострены елочкой, а сами они похожи на сверла. Поэтому компрессор и называется винтовой (спиральный). При вращении роторов воздух проникающий в нагнетатель не просто перекачивается в другой объем, а сжимается, следовательно, в отличие от нагнетателей Roots, воздух с ростом оборотов вытесняться обратно в нагнетатель не будет. Отсюда - отличный стабильный КПД в широчайшем диапазоне оборотов. Однако и у этого совершенного агрегата есть минусы. Самый главный из них - очень высокая себестоимость и цена, делающая этот агрегат труднодоступным. Ну и конечно чуда не произошло - компрессор типа Lysholm все так-же потребляет мощность двигателя, ведь он приводится так-же - ремнем от шкива коленвала. Для более наглядного представления о компрессоре Лисхольм, давайте разберем один =)

Широчайшая сфера применения стала основной причиной появления все новых и новых видов компрессорного оборудования. Наибольшее распространение получили агрегаты, оснащенные электродвигателем. Однако при отсутствии бытовой или промышленной сети их эксплуатация невозможна.

Конечно, для подключения оборудования можно использовать электрогенератор, но намного целесообразнее приобрести компрессор с двигателем внутреннего сгорания. Такое решение позволяет сэкономить и деньги, и полезную площадь. Да и обслуживать придется один агрегат вместо двух. А это означает дополнительное снижение как финансовых, так и временных затрат.

Преимущества компрессорного оборудования с ДВС

Возможность эксплуатации в автономном режиме — это важное, но далеко не единственное достоинство агрегатов с двигателем внутреннего сгорания. К примеру, нельзя не отметить:

• Широчайший модельный ряд. На рынке представлены как бензиновые, так и дизельные установки, которые различаются по мощности, производительности, рабочему давлению и другим параметрам. Это позволяет приобрести подходящий вариант и для эксплуатации в частном гараже, и для профессионального использования.
• Отличные эксплуатационные характеристики. Современные моторы для компрессоров с внутренним сгоранием отличает высокий моторесурс, нетребовательность к обслуживанию, минимальный уровень шума. Кроме того, все агрегаты комплектуются системой «легкий старт», что обеспечивает простой запуск двигателя даже при низкой температуре.
• Нетребовательность к окружающим условиям. Значительная часть моделей на базе ДВС изначально разрабатывается с учетом эксплуатации в «поле». Их оснащают специальным корпусом, который защищает механизм от влаги, пыли, механических повреждений и прочих воздействий.

Отдельно стоит отметить экономичность современных двигателей внутреннего сгорания, которыми комплектуют компрессоры. При разработке новых моделей и зарубежные, и российские производители уделяют особое внимание снижению расхода топлива. К примеру, дизельные агрегаты мощностью 150-170 кВт, сжимающие до 20 000 л/мин воздуха, в среднем потребляют около 30 литров солярки.

Виды компрессоров с ДВС

Все автономные компрессорные установки, представленные на современном рынке, можно классифицировать по таким признакам, как:

• Тип топлива. Бытовое и полупрофессиональное оборудование представлено бензиновыми агрегатами. Мощность таких моделей варьируется в пределах 3-15 кВт, а выработка составляет 200-2000 л/мин. Дизельные агрегаты, как правило, более мощные. Они производят до 45 000 л/мин сжатого воздуха, поэтому подходят как для профессионального, так и для промышленного применения.
• Конструкция. По этому признаку все компрессоры с внутренним сгоранием топлива делят на два типа — поршневые и винтовые. Первые представлены установками различной мощности и могут быть и бытовыми, и профессиональными. Вторые отличаются большей производительностью, поэтому чаще всего их используют для решения различных промышленных задач.
• Степень мобильности. Все установки, предназначенные для сжатия воздуха, делят на стационарные, передвижные и мобильные. Агрегаты первого типа обычно используют на производствах. Передвижные модели собирают на базе колесного шасси и оснащают дышлом для буксировки. Мобильные компрессоры отличает небольшой вес и компактные размеры, благодаря чему их легко перемещать в пределах помещения или перевозить с одного объекта на другой.

Безусловно, мы привели далеко не полную классификацию, но и она позволяет получить общее представление о видах компрессоров с двигателем внутреннего сгорания . Что же касается других различий, то к их числу можно отнести тип привода (прямой или ременный), наличие или отсутствие защитного кожуха, степень сжатия (низкого и высокого давления) и другие характеристики.

Особенности эксплуатации

Чтобы продлить срок службы компрессорной техники и обеспечить безопасность обслуживающего персонала, при использовании оборудования необходимо придерживаться установленных правил, а также рекомендаций производителя. В том числе:

• передвижные агрегаты следует оборудовать противооткатными упорами;
• монтаж мощных стационарных установок выполняют на специальном фундаменте;
• после первых 7-8 часов эксплуатации необходимо сменить масло;
• уровень технологических жидкостей следует проверять ежедневно;
• очистку компрессора выполняют по завершении рабочей смены;
• воздушный фильтр меняют по мере необходимости, но не реже 1 раза в год;
• конденсат из ресивера следует сливать ежедневно;
• обслуживание агрегата выполняется силами персонала, прошедшего обучение.

Также стоит отметить, что в случае поломки компрессора с двигателем внутреннего сгорания недопустимо самостоятельно выполнять ремонт. Особенно в том случае, если техника находится на гарантии. Несанкционированное вмешательство автоматически аннулирует обязательства завода-производителя.