Что такое суперчарджер в автомобиле

Что такое суперчарджер, для чего он установлен в машине

Механический наддув является одним из способов повысить мощность двигателя. Главным элементом такой системы является механический нагнетатель (Supercharger или compressor). Он представляет собой компрессор, приводимый в действие за счет вращения коленчатого вала. Установка механического нагнетателя обеспечивает увеличение мощности двигателя до 50%. Supercharger осуществляет забор воздуха через воздушный фильтр, сжимает и далее отправляет его во впускной коллектор ДВС, что и способствует повышению мощности последнего.

Понятие, плюсы и минусы механического нагнетателя Supercharger

Механический наддув – это процесс увеличения давление некой смеси на впуске двигателя для повышения массы горючей смеси в цилиндре для увеличения мощности относительно единицы объема двигателя.

Supercharger (cуперчарджер) также известный как компрессор Рутса — это механический нагнетатель использующий для собственного привода энергию коленчатого вала. Он является основным элементом механического наддува.

Главным функциональным плюсом cуперчарджера является то что он может закачивать воздух на минимальных оборотах, абсолютно без задержки, при этом рост силы наддува строго пропорционален оборотам двигателя.

Главным же минусом cуперчарджера является то что он обирает часть мощности двигателя на собственный привод.

Читайте также: На каких машинах стоит двигатель 5а. Надежные японские двигатели Toyota серия A. Обзор неисправностей и способы их ремонта

На данный момент механические нагнетатели практически не используются. Их место заменили турбонагнетатели (турбокомпрессоры). За редким исключением их продалжают устанавливают на легковые автомобили, если необходимо сделать разбег по мощности, дабы не изменять конструкции двигателя.

В среднем применение механического нагнетателя обеспечивает увеличение мощности двигателя до 50%, а крутящего момента на 30%. При этом механический нагнетатель отличают существенные потери мощности двигателя из-за затрат энергии на его привод. В разных механических нагнетателях они могут составлять до 30%.

Виды конструкций механического нагнетателя делятся в зависимости от типа привода.

1. Прямое крепление нагнетателя к фланцу коленчатого вала называют прямым приводом;
2. Ременной привод – характеризуется различными вида привода при помощи ремней. Делится на:
3. Зубчатый
   Клиновой
4. Плоский
5. Зубчатая передача через цилиндрический редуктор
6. Цепной привод;
7. Электрический привод подразумевает под собой использования для привода электродвигателя.

Данный вид привода естественно является наиболее энерго-затратным и требует большей мощности для аккумуляторов, но при этом он не снижает мощности двигателя.

Механический нагнетатель можно условно поделить на такие виды как:

1. Объемные
   Кулачковый – Roots, Eaton (Рутс, Итон)
2. Винтовой — Lysholm
3. Центробежные

Объемные нагнетатели

Объемные нагнетатели получили свое название из-за того что принцип их работы заключается в простой перекачке определенного объема воздуха без сжатия.

Кулачковый нагнетатель

Кулачковый нагнетатель является самым первым и от того самым старым и проверенным типом наддува. Его история развития стартовала 1859 году с работы двух талантливых братьев под фамилией Рутс (Roots). Изначально его использовали как промышленный вентилятор для продувки помещений. Чуть позже он получил широкое применение из-за своей простоты. Две помещенные в общий кожух прямозубые шестерни вращаются в разных направлениях, при этом перекачивая определенный объем воздуха от впускного до выпускного коллектора.

Спустя 90 лет другому американскому ученому Итону пришло в голову, как можно усовершенствовать конструкцию. Прямозубые шестерни заменили на косозубые роторы, и воздух стал перемещаться вдоль, а не поперек как это было раньше. С того времени усовершенствование нагнетателей этого типа идет по пути увеличения количества зубчатых лопаток (косозубых роторов). В первоначальной модели Итона «Eaton» их было две, а теперь сложно встретить меньше четырех. Основными функциональными недостатками нагнетателей типа Рутс является:

1. Неравномерная пульсационная подача воздуха создающие периодический недостаток давления. Увеличение количества зубчатых-лопастей и изменение формы впускного и выпускного окна компрессора на треугольное, позволяет свести этот недостаток к минимуму. К тому же эти конструктивные решения помогают сделать работу компрессоров Рутса намного тише и равномернее.
2. Во время выдавливания несжатого воздуха в трубопровод где находиться сжатый воздух, создается турбулентность, которая способствует росту температуры заряда воздуха. Это отрицательно сказывается на производительности ухудшая показатели калорийности топливной смеси из-за менее полного сгорания. Данная проблема коленчатых компрессоров решается установкой инкулера.

Развитие машиностроение позволило полностью оценить плюсы и минусы нагнетателей Рутса и получить из них максимум производительности.

Плюсы компрессоров Рутс:

1. Компактность
2. Простота конструкции
3. Долговечность
4. Эффективность на малых оборотах
5. Низкий уровень шума

Винтовой нагнетатель

Винтовой нагнетатель (Lysholm) также как и компрессор «Рутса» относится к объемно-роторным нагнетателям и в своей работе использует те же принципы, но в отличии от своего более раннего коллеги рабочую нагрузку в нем исполняют пара роторов с взаимодополняющими профилями. На английском винтовой нагнетатель называют Lysholm в честь его изобретателя Альфреда Лисхольма, который в 1936 году изготовил и запатентовал на него права.

Принцип работы компрессора Lysholm

• Начиная встречное взаимное движение, пара роторов захватывает воздух.
• Вдоль роторов воздух порциями проталкивается вперед попутно сжимаясь.

Следовательно, на выпуске окна компрессора не возникает турбулентности, как у компрессоров «Рутса». Это является главным отличием от роторно-шестеренчатых нагнетателей. Подобная схема работы обеспечивает стабильно высокую эффективность на всех уровнях нагрузки.

Плюсы компрессоров «Лисхольм»:

1. Высокий КПД (70%)
2. Надежность
3. Компактная конструкция
4. Низкий уровень шума.

Главным и единственным минусом компрессоров «Лисхольм» является очень слона форма роторов, из-за чего их производство является очень затратным и как следствие сам компрессор очень дорогой. Поэтому он не встречается в серийных авто и его производят очень мало компаний.

Центробежный нагнетатель

ентробежный нагнетатель получил на данный момент наиболее широкое применение среди всех механических нагнетателей. Главным образом его, используют в компоновке турбонаддува и реже как самостоятельное устройство наддува. Центробежный нагнетатель аналогичен турбонаддуву в плане нагнетания воздуха. Его основной деталью, как и у турбокомпрессора является крыльчатка. У этой детали весьма сложная в исполнении конусообразная форма и от того насколько правильно она спроектирована и сделана зависит КПД всего нагнетателя.

Кулачковый и винтовой механизмы

Такая разновидность нагнетателей является одной из самых ранних. Подобные устройства ставили в машины с начала 90-х годов. Названы они в честь изобретателей — Roots.

Это интересно: Лучший двигатель Шевроле Круз: как узнать номер

Эти нагнетатели характеризуются быстрым созданием давления, но иногда они могут создавать показатели выше нормы. В таком случае в нагнетательном канале могут образоваться пробки воздуха, что приведёт к уменьшению мощности агрегата.

Чтобы избежать проблем, при использовании таких приборов нужно регулировать показатели давления надува.

Это можно сделать с помощью пары способов:

1. Время от времени отключать устройство.
2. Обеспечить пропускание воздуха с применением специального клапана.

Большинство современных механических нагнетателей воздуха для автомобиля оборудуется электронными системами контроля. В них есть электронные блоки управления и датчики.

Roots-компрессоры являются довольно дорогостоящими. Объясняется это незначительными допусками при производстве таких изделий. Кроме того, за этими нагнетателями нужно регулярно ухаживать, так как чужеродные объекты или грязь внутри пусковой системы могут сломать чувствительный прибор.

Винтовые агрегаты напоминают своей конструкцией модели Roots. Называются они Lysholm. В винтовых нагнетателях создаётся давление внутри с помощью специальных шнеков.

Стоят такие компрессоры дороже кулачковых, поэтому их используют не очень часто и нередко ставят в эксклюзивные и спортивные автомобили.

Принцип действия центробежного нагнетателя:

1. воздух проходит по воздушному сужающемуся каналу и раскручивает лопасти крыльчатки.
2. Раскрученные лопасти, ведомые центробежной силой, отбрасывают воздух на периферию кожуха.
3. Там установлен диффузор, снижающий потери давления. Порой он имеет лопатки с регулируемым углом атаки.
4. Через диффузор воздух выталкивается в воздушный окружающий туннель (иначе воздухосборник) в форме улитки. Данная форма не случайна. Поток воздуха движется по каналу, который изначально был узким, а под конец стал широким, тем самым меняется скорость и давление воздушной массы на необходимые.

Главный недостаток центробежного компрессора связан с базовым принципом, который приводит его в действие. Для работы ему необходимо огромная скорость вращения крыльчатки. Давление производимое компрессором равно квадрату скорости крыльчатки. Поэтому базовая скорость компрессора начинается от 40 тысяч оборотов за минуту и может достигать 200 тысяч. Понятно что для разгона на такую скорость ремень привода должен работать крайне быстро. Из-за чего от работы этого наддува появляется очень сильный шум и детали подвергаются быстрому износу. Частично проблема шума решается установкой дополнительного мультипликатора, при этом теряя часть КПД механического нагнетателя.

Огромная нагрузка накладывает высокие требования на качество материалов и точность обработки деталей нагнетателя.

К еще одному минусу данного механического нагнетателя можно отнести его инерционное действие, проявляющий себя в отставании срабатывании. На малых оборотах его эффективность ничтожна, но при увеличении оборотов происходит быстрый скачек в мощности. Из-за данной особенности центробежный нагнетатель устанавливают на машины, где требуется высокая мощность и скорость, взамен интенсивности разгона.

Плюсы центробежного нагнетателя:

Низкая цена и простота установки центробежного нагнетателя сделали его очень популярным среди автолюбителей.

Минусы центробежного нагнетателя:

Повышенный износ, шум и эффективность прибавки мощности исключительно на высоких оборотах.

Суперчарджер: что это такое

Под данным понятием подразумевают нагнетатель механического типа, что выступает в роли ключевого элемента механизма наддува. С помощью такого элемента во впускном тракте можно добиться создания давления, которое будет выше, чем атмосферное. При этом устройство напрямую связано с коленвалом при помощи специального привода.

Чтобы лучше понять, что такое суперчарджер, необходимо разобраться с принципом функционирования данного устройства. Схема его работы выглядит так:

• воздух втягивается;
• происходит процесс сжатия;
• воздух нагнетается непосредственно во впускную систему.

Для втягивания необходимого количества воздуха, внутри supercharger образуется разряжение. Давление создается в результате быстрого вращения устройства (оно тут на порядок выше, чем показатель оборотов мотора). Именно из-за этой разницы, и возможно нагнетание воздуха в силовой агрегат.

Спиральные компрессоры (нагнетатели)

Леон Креукс в 1905 году подал заявку на патент для создания паровой машины, которая в процессе 10 лет доработки превратилась в компрессор с двумя спиральными витками, восьмью струями вместо четырех, внешней и внутренней камерой расположенными по бокам с разворотом в 180 градусов. Но на тот момент думать о массовом производстве компрессоров было очень рано. Не было материалов способных выдержать рабочую температуру и оборудования для точной обработки деталей. Последнее является решающим фактором, поскольку любая погрешность в изготовлении деталей, качестве или структуре поверхности могла привести к значительной потери КПД, быстрой поломке всего двигателя и нагнетателя в частности. Из-за этого его применение в машиностроении началось гораздо позднее.

в середине 80-х годов начала активно экспериментировать с необычными спиральными компрессорами наиболее известными как G-lader устанавливая их на модели «Golf», «Passat», «Polo», «Carrado». Хотя сейчас это направление ею уже свёрнуто, работа инженеров VW в нем никогда не будет забыта. Их наработки продолжает использовать ряд (преимущественно немецких) производителей устанавливая спиральные компрессоры в свои авто.

Суперчарджер – это механический нагнетатель для увеличения мощности

Под данным понятием подразумевают нагнетатель механического типа, что выступает в роли ключевого элемента механизма наддува. С помощью такого элемента во впускном тракте можно добиться создания давления, которое будет выше, чем атмосферное. При этом устройство напрямую связано с коленвалом при помощи специального привода.

Чтобы лучше понять, что такое суперчарджер, необходимо разобраться с принципом функционирования данного устройства. Схема его работы выглядит так:

• воздух втягивается;
• происходит процесс сжатия;
• воздух нагнетается непосредственно во впускную систему.

Для втягивания необходимого количества воздуха, внутри supercharger образуется разряжение. Давление создается в результате быстрого вращения устройства (оно тут на порядок выше, чем показатель оборотов мотора). Именно из-за этой разницы, и возможно нагнетание воздуха в силовой агрегат.

Нагнетатель как элемент агрегатного наддува [ править | править код ]

Применение нагнетателя и его функции [ править | править код ]

Работа нагнетателя на двухтактном и четырёхтактном моторах

Нагнетатель может применяться на поршневых и роторно-поршневых ДВС, работающих по любому термодинамическому циклу и с любым числом тактов. Для большинства типов подобных ДВС нагнетатель является опциональным элементом конструкции, не влияющим на принципиальную возможность работы самого ДВС. Основная задача нагнетателя здесь — наддув с целью повышения мощности. Под наддувом подразумевается в первую очередь принудительное нагнетание воздуха в ДВС с давлением выше текущего уровня атмосферного, приводящее к увеличению плотности и массы воздуха в камере сгорания перед тактом рабочего хода, что, в свою очередь, согласно правилу стехиометрической горючей смеси для конкретного типа двигателя, позволяет сжечь больше топлива, а значит увеличить крутящий момент (и мощность, соответственно) на любой сравнимой с безнаддувным двигателем частоте вращения коленвала/ротора. В рамках этой задачи наддув с помощью нагнетателя есть лишь один из возможных методов форсировки и/или повышения КПД, и наличие или отсутствие нагнетателя определяется лишь целями и бюджетом разработчиков конкретного мотора. Исключением из этого правила является только некоторые типы двухтактных поршневых ДВС, где нагнетатель в первую очередь выполняет задачу по принудительной продувке цилиндров на стыке двух рабочих тактов и присутствует во впускной системе такого ДВС практически всегда.

Отсутствие нагнетателя в составе ГТД [ править | править код ]

В газотурбинных ДВС нагнетатель формально отсутствует. Компрессор, входящий в состав любого газотурбинного ДВС, является абсолютно неотъемлемым элементом конструкции, обеспечивающим принципиальную возможность работы подобного ДВС, и такой компрессор в русскоязычном инженерно-техническом лексиконе нагнетателем не называется, хотя и выполняет функцию принудительного нагнетания воздуха.

Типы нагнетателей по их энергетическому приводу [ править | править код ]

Нагнетатель работает за счёт того или иного вида энергии, получаемой с самого ДВС либо напрямую, либо опосредованно. Возможно использование энергии выхлопных газов, механической энергии вращения валов ДВС, электрической энергии. В зависимости от своего энергетического привода конструкция нагнетателя имеет свои технические особенности и своё собственное название. Нагнетатели, работающие от энергии выхлопных газов, называются турбонагнетателями, от механического привода — приводными нагнетателями. Также есть нагнетатели, работающие от электрической энергии, но для их описания устоявшийся русскоязычный термин пока отсутствует и их можно называть как электронагнетателями, так и нагнетателями с электроприводом.

Смысл терминов «нагнетатель» и «компрессор» [ править | править код ]

Важным элементом нагнетателя является воздушный компрессор, который присутствует в конструкции абсолютно любого нагнетателя, независимо от его энергетического привода. При этом контексте агрегатного наддува оба термина — и нагнетатель и компрессор — используются наравне, в том числе в составе сложносоставных слов, типа турбонагнетатель/турбокомпрессор, что у непосвящённых в тему может вызвать вопросы к смысловым оттенкам терминов. Следует понимать, что с точки зрения семантики термин «нагнетатель» подразумевает функцию всего агрегата в целом, а «компрессор» — наименование энергетической машины и главного исполнительного узла абсолютно любого нагнетателя. В русскоязычном речевом обиходе равноправное использование обоих терминов применительно к наддуву фактически допустимо, а оба слова, как в простом, так и в сложносоставном виде в данном случае могут считаться синонимами.

В теории лопастных машин термины “нагнетатель” и “компрессор” не тождественны. Обычно лопастные машины, повышающие давление потока не более, чем на 10%, относят к вентиляторам; на 20…25% – к нагнетателям; большие давления соответствуют компрессорам. В обиходе нагнетатель в сборе часто называют “турбиной”, хотя в приводном нагнетателе турбина вообще отсутствует, а в газотурбинном является лишь приводом нагнетателя/компрессора.

Отличие турбины от суперчарджер

Разница между традиционным нагнетателем с механическим приводом (иногда его называют «суперчарджер») и турбонагнетателем заключается в способе, который приводит его в действие. По большому счету все нагнетатели – насосы, поскольку их задача в перекачке воздуха, соответственно для этого им необходима энергия. Нагнетатели, имеющие механический привод (объемные типа Рута или центробежные, винтового типа) питаются от энергии, которую получают от коленвала посредством механического соединения – зубчатая передача, ремень и т.д.

Суперчарджер

В свою очередь турбонагнетатели извлекают энергию, можно сказать из отходов, которые предназначены для выброса наружу – то есть от потока выхлопных газов. Как не странно, но в конечном итоге, турбина, которая работает на таких «отходах», дает двигателю намного больший прирост мощности – поскольку не требует дополнительных энергозатрат от самого мотора.

Следует отметить, что эти незначительные энергозатраты намного серьезнее, нежели кажутся на первый взгляд. Взять хотя бы механический нагнетатель, добавляющий к общей мощности силового агрегата, порядка 100 лошадиных сил. Прежде чем дать такую прибавку, он использует примерно 25-35 л.с. при условии, что двигатель не слишком объемный. Кстати, данная величина напрямую зависит от КПД нагнетателя, однако это уже отдельная тема. Итак, «поглотив» от производимой мощности 25-35 л.с., двигатель получит лишь 65-75 л. с.

Что до турбины, которую раскручивают выхлопные газы, а не коленвал, то она даст мотору порядка 90-95 «лошадей» мощности. При этом, где-то 5-10 «лошадок» будет съедено, это связано с противодавлением в выпускном тракте, хотя как бы там ни было, цифра заметно меньше.

Понятие, плюсы и минусы механического нагнетателя Supercharger

Механический наддув – это процесс увеличения давление некой смеси на впуске двигателя для повышения массы горючей смеси в цилиндре для увеличения мощности относительно единицы объема двигателя.

Supercharger (cуперчарджер) также известный как компрессор Рутса — это механический нагнетатель использующий для собственного привода энергию коленчатого вала. Он является основным элементом механического наддува.

Главным функциональным плюсом cуперчарджера является то что он может закачивать воздух на минимальных оборотах, абсолютно без задержки, при этом рост силы наддува строго пропорционален оборотам двигателя.

Главным же минусом cуперчарджера является то что он обирает часть мощности двигателя на собственный привод.

На данный момент механические нагнетатели практически не используются. Их место заменили турбонагнетатели (турбокомпрессоры). За редким исключением их продалжают устанавливают на легковые автомобили, если необходимо сделать разбег по мощности, дабы не изменять конструкции двигателя.

В среднем применение механического нагнетателя обеспечивает увеличение мощности двигателя до 50%, а крутящего момента на 30%. При этом механический нагнетатель отличают существенные потери мощности двигателя из-за затрат энергии на его привод. В разных механических нагнетателях они могут составлять до 30%.

Суперчарджер — 10 фактов, которых вы не знали

1. Известная сцена в фильме Mad Max, где он включает нагнетатель, считается нереалистичной, но бывают нагнетатели с электроуправляемым «сцеплением», а это значит — переключатель, который позволит вам включать и выключать его. (Не говоря о чарджерах с электроприводом, чтобы не зависеть от оборотов двигателя)

2. Хотя мы не видели ни одного на машине, еще во времена Второй мировой были нагнетатели с двумя или тремя передачами. Это позволяло менять давление по щелчку переключателя. Умно, а?

3. Нагнетатели, конечно, ставят не только на автомобили. Их можно применить практически ко всему, включая многие самолеты, поезда и лодки — мы даже видели некоторые надутые газонокосилки!

4. Не все нагнетатели большие. ProCharger делает A1, крошечный центробежный нагнетатель для таких вещей, как квадроциклы с максимальной выходной мощностью 150 л.с.

5. Несмотря на то, что он известен как более старая технология, механический нагнетатель был изобретен всего за пять лет до турбонаддува.

6. Нагнетатель часто называют «blower». Это связано с тем, что он был впервые изобретен в 1860 году как устройство для продувки свежего воздуха в подземных шахтах.

7. Дизели с наддувом встречаются не часто, но все дизельные 2-тактные двигатели конструктивно должны иметь нагнетатель. Причина не в создании избытка давления, а в простом вводе воздуха в цилиндры, поскольку дизайн двигателя таков, что он не может сделать это сам по себе. Некоторые из них также применяют турбины.

8. Центробежные нагнетатели, как и турбины, считаются более новыми технологиями, чем традиционный roots charger. Однако они были изобретены всего через три года после того, как первый автомобиль с наддувом появился в 1905 году.

Суперчарджер-что это.

Читал объяву написано суперчарджер twin cam 24 как расшифровуеться.

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?

Турбокомпрессор приводится в движение выхлопными газами двигателя, в то время как supercharger, он же нагнетатель воздуха, приводится в движение механически через ремень, раскручиваемый двигателем. Оба типа считаются динамическими компрессорами, в которых воздух разгоняется на большой скорости, а потом замедляется для увеличения давления. Воздух всасывается крыльчаткой и центробежной силой выбрасывается об корпус компрессора, где скорость преобразовывается в высокое давление. Больше воздуха, больше топлива, больше взрыв!

Типы механических нагнетателей

Есть три типа суперчарджеров:

1. Центробежный
2. Двух винтовой, типа Lysholm
3. Кулачковый, типа Roots

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.

Суперчарджеры и механические нагнетатели

Если вы хотите поднять на 40-50% мощность и крутящийся момент своего двигателя, и у вас есть как минимум $6000, тогда читайте статью о механических компрессорах, подготовленную специалистами SUV&TRUCK.

Суперчарджеры и механические нагнетатели являются одним из лучших средств для повышения мощности и тяги. В автомобилестроении эти устройства появились более 80 лет назад. Принцип работы суперчарджера достаточно прост. В двигателе внутреннего сгорания топливно-воздушная смесь засасывается в цилиндр, где сжимается поршнем и воспламеняется свечой зажигания. В результате взрыва поршень движется вниз и процесс повторяется. Чем больше объем двигателя, тем больше топливно-воздушной смеси в него влезет, тем больше будут мощность и тяга. Суперчарджер нагнетает смесь в двигатель под давлением, увеличивая мощность и тягу, т.е. как бы увеличивая объем двигателя.

Существует несколько типов суперчарджеров с разной степенью эффективности, но принцип их действия практически одинаков. Все они приводятся в движение от коленвала с ремнем и содержат одну или несколько крыльчаток, которые, вращаясь, загоняют воздух в двигатель.

В настоящее время существует два вида суперчарджеров: с внутренней и с внешней компрессией.

Суперчарджер с внутренней компрессией сжимает входящий воздух изнутри самого себя, работая как компрессор. Суперчарджер с внешней компрессией работает как обычный насос, просто закачивающий воздух в двигатель, нагнетатель Рутса. Раньше они были наиболее распространены, но сейчас стремительно набирают популярность суперчарджеры внутреннего типа. К этому типу относятся Paxton, Pro Chager. Винтовой нагнетатель Whipple также относится к этому типу.

Теперь подробнее рассмотрим оба типа.

1. Нагнетатель Рутса. В нем обычно 2 ротора. В полость между роторами и корпусом воздух по внешнему периметру корпуса попадает в нижнюю часть. Каждый ротор имеет 2 или 3 кулачка. Например, у B&M и Weiand их два, а у нагнетателей для автомобилей General Motors и у аналогичных Weiand, BPS, Hempton Kuhl, Littlefield, Dyer, Mooneyham-ux 3.

Если придать роторам спиральную форму, 2-х кулачков будет недостаточно для нагнетания – суперчарджер не будет работать. Необходимо установить 3-й кулачок, что и сделали конструкторы GMC. Кстати, на замерах мощности прямых 2-х кулачковых нагнетателей, никаких заметных отличий мощности найдено не было.

2. Суперчарджеры с внутренней компрессией — центробежные. При ровном давлении центробежный нагнетатель дает больший прирост мощности, чем нагнетатель Рутса. Причина в том, что центробежный нагнетатель не так сильно нагревает воздух. С другой стороны, прирост мощности от центробежного суперчарджера пропорционален оборотам, а значит, он уступает нагнетанию Рутса на низких оборотах.

Одним из самых важных достоинств чарджеров с внутренней компрессией является их хорошая совместимость с инжекторами. Эти нагнетатели устанавливаются сбоку двигателя как компрессор кондиционера. Как правило, клапан тяги системы впрыска крепится на входе чарджера, а выход чарджера – на вход инжектора.

Что касается их установки на Хот Роды, то следует отметить любопытную ситуацию: нагнетатель Рутса не собирается сдавать свои позиции. Суперчарджеры этого типа, чье применение изначально и ограничивалось установкой на Street rod и ранние Street machine, и сейчас благополучно используются. Причина в том, что для установки centrifugal supercharger на Street rod придется прорезать боковую поверхность капота. К тому же на старых машинах контроль над выхлопом менее жесткий и для них чаще всего выбирают именно Roots, не столько из-за эффективности, сколько из-за внешнего вида. Centrofugal Superchargers выпускаются разными компаниями.

Между тем, объединенные одной целью, они имеют различия. Paxton – центробежный суперчарджер, приводится в движение от коленвала ремнем, но у него есть одна внутренняя шарикоподшипниковая передача, позволяющая разгонять крыльчатку до 30000 об/мин.

Недостаток – ограниченный диапазон нагнетания, т.к. при слишком большом давлении шарики начинают проскальзывать, что приводит к повреждению суперчарджера. Сейчас выпускается модель NOVI2000 со спиральной передачей. Спиральные шестерки работают тише. Paxton утверждает, что нагнетание на этой модели – до 17 psi. Vortech появилась в начале 90-х и стала первым серьезным конкурентом Paxton.

В суперчарджерах Vortech для внутренней передачи используются прямозубые шестерни. Их недостатком, особенно на холостых оборотах, является шум. Такие суперчарджеры увеличивают мощность в 1,5-2 раза, так как промежуточное охлаждение позволяет использовать больший напор. Цена увеличивается одновременно с эффективностью.

Турбина и компрессор, суперчарджер против турбокомпрессора: полный разбор темы

Многие автолюбители часто путают турбину и компрессор, для них это одинаковые гаджеты. С одной стороны это так, они похожи по своему назначению – сжатие наружного воздуха и повышение его давления перед подачей во впускной коллектор. Но принцип работы, устройство и эффективность у них разная.

Поэтому сегодня подробно разберём различия между ними. И начнем с супердчарджера, так как про устройство и принцип работы турбины в двигателе автомобиля я рассказывал в других материалах.

Что такое суперчарджер

Это механический компрессор в моторе автомобиля, который используется для повышения давления вдуваемого воздуха с целью повышения мощности двигателя. Дословно – суперзаряженный, то есть, делает силовой агрегат заряженным большой мощностью.

Так как это механический нагнетатель воздуха, соответственно, он приводится в работу при помощи привода. В нашем случае – это ремень, который передает крутящий момент от коленвала мотора к валам (лопостям) суперчарджера.

Какие виды бывают

Компрессоры можно разделить на три вида:

1. Нагнетатель Рутса;
2. Суперчарджер Лисхольма;
3. Центробежный. Этот тип отличается от первых двух конструкцией. Он имеет некоторые преимущества перед ними.

Первые два вида похожи между собой по конструкции, но немного различаются по принципу работы. Давайте начнём с устройства компрессоров, чтобы иметь общее представление.

Из чего состоит и как работает

Классический суперчарджер состоит из двух валов (шнеков). Представьте себе мясорубку и шнек в ней, который крутиться и выталкивает фарш. Так вот, в механическом нагнетателе их два. Они плотно прижаты между собой. В зависимости от типа, они могут вращаться во встречном направлении или противоположном.

Это упрощенное описание устройства, но этого будет достаточно для понимания разницы между видами компрессоров. Он соединяется ремнём с коленвалом двигателя. То есть, валы приводятся в движение за счет вращения коленчатого вала. Чем выше его обороты, тем быстрее они крутятся.

При вращении над шнеками создается разряжением. За счет этого происходит всасывание наружного воздуха. Они сжимают его до определенного значения, выбрасывая в нижнюю часть. После этого воздух с избыточным давлением попадает во впускной коллектор.

Как видите, суперчарджер и турбокомпрессор сжимают воздух, поднимая давление наддува. Отличие состоит только в способе раскрутки компрессора. Первый работает за счет механической передачи энергии от двигателя к нагнетателю при помощи приводного ремня. Второй использует энергию выхлопных газов.

Кроме этого, механический нагнетатель начинает работать на низких оборотах мотора, что позволяет получить всю мощность силового агрегата сразу при старте. Турбонагнетатель раскручивается за счет выхлопа. Так как скорость выхлопных газов низкая на «низах», то её не хватает раскрутить турбину. Из-за этого при старте наблюдается эффект «турбоямы».

Теперь рассмотрим разницу между суперчарджерами. Какой из них более эффективный и почему.

Компрессор Рутса

В этом типе механического нагнетателя валы вращаются в противоположные стороны. Точнее – друг против друга. Таким образом воздух обтекает их по сторонам. Проходя между ними и стенкой он сжимается.

Такая схема работы компрессора приводит к негативным явлениям:

1. Повышенный шум. Мотор с суперчарджером Рутса слышно издалека, особенно, когда он разгоняется.
2. Увеличенный износ внутренних частей. При обтекании воздухом лопастей, создается большое трение, что и приводит к быстрому износу.
3. Высокая температура сжатого воздуха. Это самая главная проблема компрессоров Рутса.

Минимизировать эти недостатки, призван современный тип механических нагнетателей Лисхольм.

Суперчарджер Лисхольм (Lysholm)

В отличие от Рутса, здесь воздух не обтекает лопасти (валы) компрессора, а он ими зажимается. Это связано с тем, что допасти вращаются навстречу друг другу. Поэтому воздух, попадая на шнеки, проходит между ними. Он сжимается и выбрасывается вниз. Здесь постоянно поддерживается зона с избыточным давлением.

Данная схема обладает рядом преимуществ:

1. Температура наддува ниже, чем у компрессора Рутса.
2. Плотность воздуха выше, так он проходит меньший путь между лопастями.
3. Эффективность выше, чем у Рутса.
4. Более тихий.

Центробежный нагнетатель

Это механический компрессор, который напоминает турбину, только в нём нет горячей улитки. Он также приводится в движение ременной передачей от коленвала. А значит, он тоже «съедает» часть мощности двигателя.

Но он обладает рядом преимуществ перед другими типами:

1. Меньшие габариты. Его можно установить почти на каждый двигатель, он занимает мало места под капотом.
2. В нём меньше трущихся деталей, поэтому, его обслуживать и ремонтировать дешевле. Да и срок службы больше.
3. У него большая производительность. Вместе с ним можно установить фронтальный интеркулер. Это охладит воздух, а значит увеличит эффект от наддува.

Поэтому, самым лучшим выбором будет установка центробежного компрессора, если не хотите всё переделывать под турбонагнетатель.

Совместная установка турбины и компрессора в одном моторе

Такие автомобили есть. В них реализована связка механического компрессора и турбины. Это обеспечивает постоянную мощность двигателю на любых оборотах коленчатого вала.

Это связано с тем, что механический нагнетатель начинает работать на низких оборотах, так как связан с коленвалом ремнем. Он вступает в работу, как только начинает вращаться коленчатый вал мотора.

Турбина раскручивается на высоких оборотах, на «низах» она не работает, так как недостаточно скорости выхлопных газов. Поэтому, мощность двигателю на низких оборотах даёт компрессор, а на высоких – турбонагнетатель.

Такая связка убирает турбояму или турболаг на турбированных моторах.

Так что всё-таки лучше турбина или компрессор

Однозначно лучшим вариантом будет турбокомпрессор. Он обладает рядом достоинств:

1. Не крадет мощности у двигателя за счет ременной передачи.
2. Он может прокачать через себя больше воздуха.
3. Менее шумный.
4. С ним устанавливается интеркулер – охладитель воздуха. Это снижает температуру наддува и увеличивает мощность двигателя.
5. Не занимает много места под капотом.

Использование одной турбины в турбомоторе не дает прироста мощности на низах. Но это нивелируется установкой турбины с изменяемой геометрией или твинскролл турбокомпрессора.

Что лучше турбина или суперчарджер?

Турбонаддув — это, так сказать, обозначение процесса работы турбопривода с центробежным нагнетателем, который среди автомобилистов просто называют турбиной. Главная цель турбины — увеличить объем вентиляции силового агрегата. В конечном результате итог работы любого нагнетателя один и тот же, увеличенный поток воздуха, вследствие которого возникает прирост мощности. Ведь, как известно, мощность напрямую связана с количеством воздуха, которое попадет в двигатель.

Турбина

Отличие турбины от суперчарджер

Разница между традиционным нагнетателем с механическим приводом (иногда его называют «суперчарджер») и турбонагнетателем заключается в способе, который приводит его в действие. По большому счету все нагнетатели – насосы, поскольку их задача в перекачке воздуха, соответственно для этого им необходима энергия. Нагнетатели, имеющие механический привод (объемные типа Рута или центробежные, винтового типа) питаются от энергии, которую получают от коленвала посредством механического соединения – зубчатая передача, ремень и т.д.

Суперчарджер

В свою очередь турбонагнетатели извлекают энергию, можно сказать из отходов, которые предназначены для выброса наружу – то есть от потока выхлопных газов. Как не странно, но в конечном итоге, турбина, которая работает на таких «отходах», дает двигателю намного больший прирост мощности – поскольку не требует дополнительных энергозатрат от самого мотора.

Следует отметить, что эти незначительные энергозатраты намного серьезнее, нежели кажутся на первый взгляд. Взять хотя бы механический нагнетатель, добавляющий к общей мощности силового агрегата, порядка 100 лошадиных сил. Прежде чем дать такую прибавку, он использует примерно 25-35 л.с. при условии, что двигатель не слишком объемный. Кстати, данная величина напрямую зависит от КПД нагнетателя, однако это уже отдельная тема. Итак, «поглотив» от производимой мощности 25-35 л.с., двигатель получит лишь 65-75 л. с.

Что до турбины, которую раскручивают выхлопные газы, а не коленвал, то она даст мотору порядка 90-95 «лошадей» мощности. При этом, где-то 5-10 «лошадок» будет съедено, это связано с противодавлением в выпускном тракте, хотя как бы там ни было, цифра заметно меньше.

Как работает турбонагнетатель

Для многих людей работа турбонагнетателя — некая «магия», в связи с этим люди, не представляющие себе принцип работы этого агрегата, ошибочно полагают, что потока выхлопных газов очень мало для того, чтобы с такой скоростью вращать компрессор или нагнетатель. Но как не крути, именно газы приводят в движение турбину. Как бы там не казалось, и чтобы там кто не придумывал, энергетический потенциал выхлопа любого ДВС просто огромен, его значение почти равно тому, которое передается от маховика. Это достигается за счет того, что энергия высвобождаемая процессом горения в ДВС, высвобождается практически в равных долях тремя путями: выделение тепла, вращение коленвала и сила выхлопа. Последняя сила, собственно и заставляет вращаться газотурбинные моторы, что до турбочарджеров (а они по большому счету и есть те же ГТД, только в миниатюре) используют ДВС в качестве топки. Только подумайте, сколько полезной энергии в прямом смысле улетает в трубу, а ведь она могла бы обеспечит ваш двигатель неплохой прибавкой мощности.

Как работает суперчарджером

Теперь предлагаю вспомнить школьный курс математики и поупражняться в гипотетическом дрегстере. Предположим, он оборудован суперчарджером и обладает мощностью в 1000 л.с. Допустим, 500 «лошадей» из данной тысячи он получил за счет суперчарджера. Немного раньше мы получили соотношение 65/100 — это реальная мощность, которой механические нагнетатели обеспечивают ДВС. Теперь необходимо разделить 500 на 0,65, после чего у нас выходит 769 л.с. В действительности именно такую мощность должен выдавать суперчарджер для того чтобы мотор в конечном итоге получил прибавку к мощности 500 л.с.

Теперь давайте прикинем, сколько лошадиных сил необходимо получить от турбины, чтобы в конечном результате вышел такой же результат. Учитывая вышеописанное соотношение 95/100, мы получаем 526 л.с., из чего следует, что мотор оснащенный механическим нагнетателем обязан производить 1269 л.с. (500 + 769) мощности, для того чтобы сравняться с двигателем оснащенным турбиной мощностью в 1026 л.с. (500 + 526) – при равных условиях.

При этом турбированный двигатель подвергается намного меньшему износу, что тоже немаловажно, я бы даже сказал это довольно весомый аргумент.

В заключение. Все вышеприведенные соотношения могут быть не точными для двигателей внутреннего сгорания, значения брались исходя из характеристик некоторых моделей моторов и турбин.

Подводя итоги, можно с уверенностью сказать, нет здесь никакой «магии», турбонаддув – вполне реальный агрегат, имеющий прекрасные характеристики, лучшую эффективность использования энергии, выделяемой двигателем по сравнению с суперчарджером.

Нагнетатель воздуха в автомобиле: устройство, принцип работы, 2 типа конструкции

Механический нагнетатель воздуха позволяет увеличить мощность автомобильного двигателя за счёт повышения давления. Другое его название — суперчарджер (от английского слова «supercharger»).

С его помощью можно на 30 % увеличить крутящий момент и обеспечить двигателю 50 %-ный прирост мощности. Об этом прекрасно знают производители автомобильного транспорта.

Действие прибора

Принцип работы нагнетателя происходит практически по такой же схеме, что и у турбокомпрессора. Прибор втягивает воздух из окружающего пространства, сжимает его, после чего отправляет во впускной клапан автодвигателя.

Этот процесс реализуется посредством разрежения, созданного в полости коллектора. Давление при этом создаётся вращением нагнетателя. Во впуск мотора воздух попадает благодаря разнице давлений.

Воздух, сжимаемый внутри автомобильного нагнетателя, сильно нагревается во время сжатия. Это уменьшает его показатели плотности при нагнетании. Для снижения его температуры применяется интеркулер.

Это приспособление представляет собой радиатор жидкостного или воздушного типа, который позволяет предотвратить перегрев всей системы независимо от того, как работает нагнетатель.

Тип привода механического агрегата

Механическая разновидность ДВС-компрессоров обладает конструктивными отличиями от иных вариантов. Главное из них — система привода оборудования.

У автонагнетателей могут быть следующие типы приводов:

• ременной, состоящий из плоских, зубчатых или поликлиновых ремней;
• цепной;
• прямой привод, который крепится непосредственно к фланцу коленчатого вала;
• зубчатая передача;
• электропривод.

У каждой конструкции есть свои достоинства и недостатки. Её выбор зависит от задач и модели авто.

Кулачковый и винтовой механизмы

Такая разновидность нагнетателей является одной из самых ранних. Подобные устройства ставили в машины с начала 90-х годов. Названы они в честь изобретателей — Roots.

Эти нагнетатели характеризуются быстрым созданием давления, но иногда они могут создавать показатели выше нормы. В таком случае в нагнетательном канале могут образоваться пробки воздуха, что приведёт к уменьшению мощности агрегата.

Чтобы избежать проблем, при использовании таких приборов нужно регулировать показатели давления надува.

Это можно сделать с помощью пары способов:

1. Время от времени отключать устройство.
2. Обеспечить пропускание воздуха с применением специального клапана.

Большинство современных механических нагнетателей воздуха для автомобиля оборудуется электронными системами контроля. В них есть электронные блоки управления и датчики.

Roots-компрессоры являются довольно дорогостоящими. Объясняется это незначительными допусками при производстве таких изделий. Кроме того, за этими нагнетателями нужно регулярно ухаживать, так как чужеродные объекты или грязь внутри пусковой системы могут сломать чувствительный прибор.

Винтовые агрегаты напоминают своей конструкцией модели Roots. Называются они Lysholm. В винтовых нагнетателях создаётся давление внутри с помощью специальных шнеков.

Стоят такие компрессоры дороже кулачковых, поэтому их используют не очень часто и нередко ставят в эксклюзивные и спортивные автомобили.

Центробежная конструкция

Работа этого вида приборов очень похожа на функционирование турбокомпрессора. Рабочий элемент агрегата — крыльчатка-колесо. Он очень быстро вращается при работе, засасывая в себя воздух.

Следует отметить, что эта разновидность является самой популярной среди всех механических приборов. Она обладает массой преимуществ.

• компактные габариты;
• небольшая масса;
• высокий уровень эффективности;
• доступная цена;
• надёжная фиксация на автомобильном моторе.

К недостаткам можно отнести лишь практически полную зависимость показателей производительности от оборотов коленвала автодвигателя. Но современные разработчики учитывают этот факт.

Применение компрессоров на авто

Использование механических компрессоров особенно популярно и среди дорогостоящих машин, и среди спортивных авто. Такие нагнетатели часто применяются в целях автотюнинга. Большая часть автомобилей спортивного типа оснащена именно механическими компрессорами или их модификациями.

Широкая популярность этих агрегатов поспособствовала тому, что многие компании сегодня предлагают полностью готовые решения для установки на атмосферный двигатель. В таких комплектах содержатся все необходимые детали, подходящие практически всем моделям силовых установок.

Но машины серийного производства, особенно средней стоимости, достаточно редко оборудуются механическими нагнетателями.