Типы наддува – это разновидности механизмов для автомобиля, оборудованного двигателем внутреннего сгорания, способные увеличить поток воздуха, попадающего в камеру сгорания совместно с горючей смесью для улучшения эффекта воспламенения и вырабатываемой от детонации энергии. Многие современные машины дополнительно в своей конструкции предусматривают специальные нагнетатели, которые повышают мощность силового агрегата, и тем самым увеличивают производительность мотора. Примечательно, что мощность двигателя внутреннего сгорания напрямую зависит от рабочего объема. Иными словами, чем больше литраж камеры сгорания, тем больше топлива в нее попадает и сгорает, и, следовательно, тем выше показатели отдачи. Разумеется, такое соотношение актуально и в настоящее время. Однако, ситуация несколько изменилась с появлением нагнетателей, из-за чего теперь даже малолитражные моторы могут выдавать внушительное количество лошадиных сил и Н*м крутящего момента. Необходимо понимать, что далеко не все автомобилисты понимают, о чем идет речь, из-за чего, здесь предстоит остановиться на особо важных нюансах касательно нагнетателей.

Непосредственная задача наддува

Как уже было сказано ранее, для того, чтобы мощность двигателя была выше, необходим соответствующий запас объема рабочей камеры сгорания. Однако, добиться этого на примере атмосферных блоков не так просто, так как мощные моторы этого типа обладают большими объемами, а, следовательно, внушительной массой и колоссальным расходом топлива. Именно поэтому инженеры поставили задачу найти альтернативный метод, и в конечном итоге, это привело к созданию нагнетателей. Эти устройства позволяют заметно увеличить мощность двигателя при сохранении компактных габаритов, а также минимального расхода топлива.

    Примечательно, что сам по себе двигатель внутреннего сгорания — это обычный насос, который втягивает в себя воздух. Правда без дополнений он это делает неэффективно, так как на пути воздушного потока расположен фильтр. А в случае с моторами бензинового типа еще и дроссельная заслонка. В конечном итоге, такой путь воздушной смеси не позволяет наполниться цилиндрам необходимым объемом воздуха в полной мере, из-за чего отдача силовых агрегатов атмосферного типа желает оставлять лучшего.

    Решая задачу альтернативного повышения мощности, инженеры бились над вопросом, что требуется, чтобы повысить объем воздуха, попадающего в камеру сгорания. В итоге, было принято решение заметно повысить давление перед впускными клапанами, чтобы в цилиндры вмещалось больше воздушной смеси. В момент работы наддува заметно улучшается наполняемость камер сгорания свежим воздухом, что в свою очередь открывает возможность сжигать заметно больше топлива и в конечном итоге получать большую производительность силовой установки. Как раз таким образом и был разработан нагнетатель воздуха для двигателя внутреннего сгорания.

    Типы наддува

    Сам по себе наддув появился в автомобилестроении уже достаточно давно, и с тех пор неизменно совершенствовался, так как производители всегда ставили разные цели. Именно поэтому, на сегодняшний день существует сразу три типа наддува, а именно:

    • газотурбинный вариант наддува, который функционирует за счет подачи отработанных газов в турбину;
    • резонансный тип нагнетателя, где для работы задействована кинетическая энергия воздушного потока, присутствующего во впускном коллекторе;
    • постоянный механический наддув, работающий за счет компрессора, приводящегося в движение из-за ремня, соединенного с двигателем.

    В каждом отдельном случае речь идет про конкретный тип нагнетателя, отличающийся своими конструктивными особенностями, а также принципом взаимодействия с двигателем внутреннего сгорания.

    Резонансный наддув

    Ранее уже было сказано, для лучшего наполнения цилиндров воздухом необходимо поднять давление непосредственно перед впускными клапанами. При этом, делать это постоянно не требуется, так как можно регулярно повышать показатель до того момента, пока не закроется клапан, чтобы недостающий воздушный поток в полной мере догрузился в камеру сгорания. Принцип работы такого наддува достаточно прост и возможен благодаря кратковременному повышению давления, для чего вполне будет достаточно для волны воздушного потока, которая будет гулять по впускному трубопроводу до того момента, пока не откроется нужный клапан в конкретный момент времени. Именно поэтому, на современных автомобилях, где используется резонансный наддув, особое внимание производитель уделяет впускному коллектору. Здесь также можно проследить взаимосвязь длины трубопровода и скорости вращения коленчатого вала. Если коллектор короткий, то максимальная отдача двигателя происходит на высоких оборотах. При условии, что впускной трубопровод длинный, пиковая мощность достигается на низких оборотах.

    Отдельно стоит упомянуть, что также существуют переменные длины впускных трубопроводов, которые создаются путем установки специальной резонансной камеры или за счет переключения на нужный канал. В последнем случае речь идет про динамический наддув. Примечательно, что в обоих ситуациях можно заметно ускорить движение воздушного потока. Стоит отметить, что при помощи такого наддува можно создать давление в 5 – 20 миллибар, чего на практике недостаточно, чтобы заметить более-менее серьезный прирост мощности, из-за чего автомобильные производители отдают предпочтение в пользу механического наддува или турбонаддува, так как там конечное значение варьируется в диапазоне 750 – 1 200 миллибар. Также для полного раскрытия темы стоит упомянуть про инерционный тип наддува, который функционирует за счет избыточного давления, созданного перед впускным клапаном из-за напора в трубопроводе. Этот тип может дать лишь незначительную прибавку к мощности на высокой скорости выше 140 км/ч, из-за чего его чаще всего используют для мотоциклов.

    Наддув механического типа

    Довольно распространенные варианты нагнетателей, которые имеют простое конструктивное устройство, но при этом позволяют поднять мощность двигателя до внушительных значений. Принцип работы такого устройства заключается в том, что компрессор соединен напрямую с двигателем внутреннего сгорания соответствующим ремнем и постоянно находится в рабочем положении. Так как механизм работает постоянно, он способен закачивать воздух в цилиндры при любых оборотах, независимо от скорости движения и частоты вращения коленчатого вала. Примечательно, что это устройство увеличивает давление при повышении скорости вращения коленвала.

    Стоит отметить, что такие системы требуют для установки на мотор большого количества свободного пространства, так как для их работы необходим дополнительный зубчатый ремень, либо шестеренчатый привод. Также не стоит забывать, что наддув механического типа выдает повышенный уровень шума. При использовании такого устройства может сложиться ощущение, что мотор работает на высоких оборотах даже в тот момент, когда ДВС функционирует на холостом ходу. Именно поэтому, в современных автомобилях этот вариант наддува практически не используется, даже несмотря на свои характерные достоинства.

    Примечательно, что существует сразу два варианта механических нагнетателей. В частности, речь идет про центробежные и объемные устройства. В случае объемными механическими наддувами говорится про нагнетатели, представляющие собой ничто иное, как шестеренчатый насос, где предусмотрены сразу два ротора, вращающихся в противоположных направлениях. Стоит также отметить, что оси роторов в данном случае связаны между собой соответствующими шестернями. Главная особенность такого устройства заключается в том, что воздушная смесь сжимается не в нагнетателе, а непосредственно в трубопроводе. Эта система не совершенна, и при достижении определенных показателей воздух начинает сочиться в обратном направлении. Такое устройство при наивысшем давлении начинает снижать КПД всей системы.

    Если говорить про второй тип механических наддувов, а именно про центробежные нагнетатели, то они по своей конструктивной особенности серьезно напоминают турбонаддув. Этот вариант также испытывает недостаток в сбрасывании избытков воздуха при чрезмерном сжатии воздушной смеси. По своей сути это действительно напоминает турбонаддув, однако отличается от него наличием соответствующего привода, который приводит механизм в действие. Также не стоит забывать о том, что эти компрессоры ограничены в своих возможностях по той простой причине, что фактическая величина вырабатываемого давления пропорциональна квадрату скорости компрессорного колеса, чья частота вращения ограничена числом оборотов двигателя.

    Газотурбинный тип наддува

    Эти разновидности нагнетателей чаще всего применяются на современных транспортных средствах. По своей конструкции, это такой же механический центробежный наддув, но с использованием полностью другой схемы привода, работающей за счет возврата отработанных газов. Крыльчатка нагнетателя в данном случае располагается на одном валу с турбиной, которая в свою очередь встроена в выпускной коллектор. Примечательно, что скорость вращения турбокомпрессора может доходить до пары сотен тысяч оборотов в минуту по той простой причине, что нет какой-либо взаимосвязи со скоростью вращения двигателя. Именно поэтому, турбонаддув дает положительный прирост мощности независимо от числа оборотов силового агрегата, а лишь в зависимости от скорости вращения самой турбины.

    Преимущества турбонаддува

    Как уже было сказано ранее, по своей конструктивной особенности и КПД, эти устройства существенно превосходят любой иной наддув, более того, касательно турбонаддува можно выделить сразу несколько характерных преимуществ:

    • мотор не расходует большое количество топлива;
    • масса авто не увеличивается, как и рабочий объем ДВС;
    • заметно возрастает динамика;
    • наддув работает оптимально, как при низких, так и при высоких оборотах мотора;
    • улучшаются экологические показатели;
    • турбонаддув имеет простую конструкцию.

    Однако, несмотря на большое число положительных моментов, не стоит также забывать про главный недостаток, а именно увеличение теплоотдачи, из-за чего турбине необходимо остывать. Более того, авто с турбонаддувом требуется дополнительная система охлаждения.

    Комбинированный наддув

    Так как все перечисленные варианты нагнетателей имеют свои характерные преимущества, в некоторых случаях автомобильные производители осуществляют комбинирование разных систем наддува. Это позволяет максимально поднять мощность силового агрегата без негативных последствий. В частности, чаще всего совмещаются приводные компрессоры, а также турбонаддув. Первое устройство поднимает показатели мощности на низких оборотах, тогда как при высокой частоте вращения коленчатого вала в дело вступает турбокомпрессор, выдающий дополнительную мощность, из-за чего автомобиль при достижении определенного порога скорости не проваливается, а наоборот приобретает еще больше динамики. В тот момент, когда в работу включается турбонаддув, механический компрессор автоматически отключается и запускается лишь в тот момент, когда двигатель вновь переходит в работу на малых оборотах.

    Вывод

    Современные автомобили существенно опережают своих предшественников не только в плане технического оснащения, но и по силовой части, так как при том же рабочем объеме могут выдавать более внушительные показатели мощности, что, в частности, отражается на динамике, а также скоростных характеристиках. Добиться этого производителям удалось благодаря внедрению наддува, за счет которого в камеры сгорания попадает больше воздуха. Это заметно увеличивает эффект от сгорания топлива. Разумеется, турбомоторы имеют собственные недостатки по сравнению с «атмосферниками». Однако, с каждым годом производители их стараются полностью устранить, чтобы в скором времени полностью отказаться от крупногабаритных и малоэффективных силовых агрегатов атмосферного типа.

    Автор: Олег Мокров

    Комментировать

    Нет больше статей