Наддув двигателя своими руками

В наше время двигатели внутреннего сгорания, имеющие механический нагнетатель воздуха, серийно почти не производятся. Они уступили место компактным турбокомпрессорам и стали уделом заядлых тюнеров и фирм, которые чтят традиции высокопроизводительного моторостроения. Но действительно ли системы механического наддува достойны забвения?

Механический нагнетатель: в чём суть этого способа наддува?

Для начала необходимо отметить, что турбокомпрессоры и суперчарджеры (supercharger – так на западе называют механический нагнетатель) – это одного поля ягоды. Оба узла выполняют одну и ту же функцию – подача воздуха под давлением во впускной коллектор мотора, что увеличивает объём топливно-воздушной смеси в цилиндрах и, как результат, повышает мощность силового агрегата. Причём повышается она прилично.

В чём же различия? Принципиальные различия кроются в типе привода механизмов. В случае с турбинами – это энергия выхлопных газов, а вот суперчарджеры приводятся в движение при помощи механического соединения с коленвалом двигателя.

Кстати, именно механический нагнетатель стоял у истоков наддувных моторов. Ещё в далёком 1885 году немецкий инженер по имени Готтлиб Даймлер получил патент на эти устройства, а на серийные авто они начали устанавливаться с 1900 года.

Несмотря на это, в отечественном автопроме они практически не прижились. На гражданских машинах их вовсе не было, увидеть, например, механический нагнетатель на ваз в штатной комплектации невозможно. Встретить суперчарджеры у нас можно, разве что, на некоторых моделях грузовой и специальной техники с двигателями Д100, ЯАЗ-204 и аналогичных.

Виды нагнетателей: кто есть кто

Пришло время разобраться с разновидностями суперчарджеров, и причинами их невысокой популярности у автопроизводителей. Для этого мы попытаемся вспомнить все плюсы и минусы механического нагнетателя воздуха для автомобиля.

Под капотами автомобилей можно встретить такие виды нагнетателей:

• кулачковый (больше известен в мире как Roots);
• винтовой (также именуемый Lysholm);
• центробежный.

История механического нагнетания воздуха в двигатели началась именно с кулачковых устройств. Представляет собой этот агрегат два ротора с кулачками, вращающимися навстречу друг другу. Кулачки имеют специальную форму, благодаря которой наиболее эффективно происходит процесс нагнетания давления.

Кстати, по аналогичному принципу устроены шестерённые масляные насосы. Считается, что нагнетатели Roots отлично работают даже на малых оборотах мотора – давление воздуха повышается очень быстро. Но у этого достоинства есть и обратная сторона.

Дело в том, что на высоких оборотах воздуха может оказаться слишком много, поэтому они оборудуются регуляторами давления, которые при необходимости стравливают излишки.

Схожую конструкцию имеют нагнетатели Lysholm. Их основа – два ротора-шнека конической формы, причём выемки одного совпадают с выступами другого. Воздух, захватывается этими элементами и сжимается при их вращении. Такие варианты встречаются реже кулачковых, так как их цена выше из-за сложности изготовления.

Центробежные нагнетатели по своему конструктиву очень напоминают турбокомпрессоры. Их ключевым элементом выступает крыльчатка, которая, вращаясь на высоких оборотах, разгоняет воздух.

Кстати, появились они примерно в одно и то же время, что и кулачковые. Неоспоримым преимуществом центробежных суперчарджеров является их компактность и дешевизна. Благодаря этим факторам, среди любителей тюнинга и тех, кто устанавливает механические нагнетатели своими руками, они пользуются очень широким спросом.

Из недостатков – сильная зависимость эффективности от частоты вращения коленвала двигателя.

Не всякий наддув одинаково полезен: плюсы и минусы

Итак, чем же глобально уступает механический нагнетатель турбокомпрессору? Проблема лежит в самой сути суперчарджеров, в их приводе. Как мы уже говорили выше, они имеют непосредственную связь с коленчатым валом мотора, а это значит, что нагнетатели потребляют часть его мощности.

Так, к примеру, такие затраты могут достигать до 30% полезной работы двигателя, хотя и прирост от наддува тоже немаленький – до 50%. Помимо этого, данные механизмы громоздкие и достаточно шумные, из-за чего не все автопроизводители хотят возиться с установкой дополнительных демпферов и звукоизоляции.

Среди однозначных преимуществ нагнетателей можно выделить их работу уже при минимальных оборотах мотора, а присущая турбокомпрессорам турбояма (запаздывание роста мощности) у наших сегодняшних героев статьи отсутствует напрочь.

В дополнение к этому, суперчарджеры легки в установке, что открывает интересные возможности для людей, которые хотят повысить прыть своих автомобилей.

Следите за публикациями, подписывайтесь на блог и изучайте, изучайте, изучайте!

На заре автомобилестроения инженеры решали вопрос увеличения мощности двигателей внутреннего сгорания, что называется, в лоб – увеличивали количество и размеры цилиндров. Однако практичность таких разработок даже во времена дешевой нефти была под большим вопросом. Нагнетатель воздуха позволил решить эту проблему своими руками.

1 Турбонагнетатели – с чем столкнулись инженеры?

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.

Представить принцип работы такого устройства совершенно не сложно даже школьнику младших классов. Работу мотора обеспечивает постоянное сгорание топливно-воздушной смеси, которая поступает в цилиндры двигателя. В зависимости от возможностей двигателя и режимов его работы устанавливается оптимальное соотношение воздуха и топлива. В обычных условиях объем ТВС ограничен размерами цилиндра – внутрь камеры смесь попадает благодаря разрежению на такте впуска.

Нагнетатель воздуха позволяет подать внутрь цилиндра на впуске больше топливно-воздушной смеси. Больше ТВС – больше энергии при сгорании, больше мощность агрегата. Казалось бы, все просто, как дважды два, однако без нюансов не обошлось. Увеличение мощности двигателя таким способом повлекло целый ряд проблем. И далеко не всегда последствия удается ликвидировать своими руками.

Кроме того, с увеличением объема ТВС увеличивается и шанс детонации двигателя в буквальном смысле этого слова. Даже без детонации преждевременный износ агрегата гарантирован. Чтобы уменьшить негативные последствия для автомобиля (избежать их полностью не удается), принято использовать высокооктановое топливо, а также декомпрессию. В первом случае приходится своими руками платить немалые деньги, а во втором существенно снижается мощность.

2 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:

1. Механический – "отец" нагнетателей, возникший практически сразу же после появления ДВЗ. В действие такой наддув приводится коленвалом мотора.
2. Электрический – более современный вариант турбонаддува, в котором излишнее давление в цилиндрах создает электрический компрессор.
3. Турбонаддув – нагнетатель в такой системе работает от давления выхлопных газов и компрессора.
4. Комбинированный наддув – совмещение различных систем, чаще всего механической и турбо.

Как правило, такие системы серийно на автомобили не устанавливаются, что дает автолюбителям множество возможностей для тюнинга своими руками.

3 Механический турбонагнетатель воздуха – своими руками совершенствуем авто!

Наиболее эффективен режим турбо на впрысковых бензиновых двигателях. Моторы карбюраторного типа также могут работать с механическим нагнетателем, однако им необходима определенная доработка своими руками, в частности, установка жиклеров с увеличенным сечением и другие меры. В случае с инжекторным двигателем все сводится к новой прошивке.

Механический нагнетатель, работающий от коленвала двигателя, имеет несомненное достоинство – он работает абсолютно синхронно с агрегатом и в режиме турбо обеспечивает равномерную подачу воздуха в соответствии с оборотами мотора. Однако такое устройство будет отбирать для своей работы часть мощности движка.

Самыми распространенными вариантами построения механических нагнетателей, которые можно установить своими руками, являются три типа:

• Центробежный аппарат – применяется как самостоятельно в виде компрессора, так и в комбинации с другими устройствами. Принцип работы достаточно прост – лопатки, вращающиеся на большой скорости, захватывают воздух и забрасывают внутрь корпуса, который имеет улиткообразную форму. На выходе из корпуса поток воздуха приобретает нужное для режима турбо давление. Невысокая стоимость устройства и возможность установки своими руками сделали его наиболее популярным. Однако в его работе хватает и сложностей, в частности, с техобслуживанием.
• Нагнетатель ROOTS – представляет собой лопатки ротора, которые помещены в замкнутый корпус. Воздух захватывается на входе, за счет высокой скорости вращения лопаток воздух приобретает более высокое давление на выходе. Главный недостаток устройства такого типа – неравномерность подачи воздушного потока, что вызывает пульсацию давления в режиме турбо. Однако относительно тихая работа, надежность и компактность заставляют автомобилистов мириться даже с таким недостатком. При определенных навыках обращения с техникой вам не составит труда установить такой наддув своими руками.
• Нагнетатель LYSHOLM – представитель винтового типа аппаратов. Принцип работы схож с предыдущим – поток воздуха создается роторами, которые вращаются на высокой скорости. Главное отличие этого типа нагнетателей – маленький зазор между винтами, что вызывает множество сложностей в проектировании и установке таких изделий. Встречаются они на автомобилях нечасто и стоят недешево. Устанавливать их своими руками не рекомендуется, лучше обращаться к специалистам по турбонаддуву.

4 Турбонагнетатель – универсальный наддув своими руками

Как для бензиновых, так и для дизельных двигателей возможно применение турбонагнетателя. Это устройство представляет собой комбинацию компрессора и турбины, которая использует давление выхлопных газов для работы. Последнее устройство создает ряд проблем – турбина должна выдерживать высокие температуры и огромную скорость вращения, а значит, материалы для ее изготовления должны быть сверхпрочными. Некоторую часть нагрузки с турбины снимает компрессор, что и позволяет комплексу в целом справляться со своей задачей.

Недостаток устройства заключается в некотором запаздывании режима турбо – необходимо время, чтобы после нажатия на педаль турбина раскрутилась до нужного количества оборотов.

Впрочем, современные агрегаты решают и эту проблему, в основном благодаря наличию дополнительных нагнетателей. В отличие от турбонагнетателя, никакого запаздывания после нажатия на педаль в случае с электрическим компрессором вы не почувствуете – устройство, которое чаще всего комбинируют с центробежной турбиной, начинает работать уже на малых и средних оборотах, а турбина подключается на высоких. Электрический нагнетатель воздуха достаточно прост в реализации – никаких сложных систем и устройств для его установки не потребуется, так что усовершенствовать авто своими руками с его помощью вполне осуществимо.

Вместо нее расположен приводной шкив с редуктором. Достоинства те-же что и у турбокомпрессора, плюс малый вес. Недостатки также аналогичны турбокомпрессорам. Центробежный нагнетатель вступает в работу не сразу, а лишь по достижении рабочих оборотов. В плюс к недостаткам турбины у этого вида нагнетателей — отбирание мощности у двигателя.

Неверно. Центробежный нагнетатель вступает в работу сразу, а не по достижению оборотов, по причине наличия у оного приводного шкива. Коленвал, вращаясь, вращает компрессор – это вместо "горячей" части турбины, чем и нивелируется т.н. турбояма (турбина работает не сразу а при достижении определенных оборотов), отсуда же и разница в производительности: турбина за счет отсутствия ременной передачи может раскручиваться до больших скоростей и создавать большее давление чем нагнетатель центробежный при равных размерах, отсуда же и более высокий КПД турбодвигателей, т.к. отсутствует ременная передача отбирающая мощность двигателя, а её присутствие дает по существу только один плюс по отношению к турбокомпрессору – отсутствие турбоямы.

Источник: automotogid.ru