Теория турбонаддува. Турбина и ее родственники

[Serg Ko]

Кто из автолюбителей никогда не слышал волшебное слово "турбо"? Звенит в ушах, воображение рисует нечто мощное, Стремительное. На этом фоне как-то скучно звучат термины "механический компрессор" или, хуже того - "объемный нагнетатель". На деле - не совсем так. Или совсем не так.
Какой водитель НЕ мечтал в том что бы в его автомобиле жило намного больше лошадок под капотом чем есть. Если кто-то заявить, что он НЕ из таких, то наверняка слукавит. Благо последнее время данную проблему довольно легко решить, вариантов увеличение мощности двигателя, да и комплектующих как грязи. В нашу жизнь плотно вошло слово "тюнинг" и многие тюнинговых ателье берутся сделать с вашим любимцем все, что угодно.
В русский язык с давних пор вошел термин "форсировка" (от английского force - сила), которые означает "увеличение мощности". Стоит вспомнить, что мощность двигателя напрямую связана со следующими его основными параметрами.
Представим себе такт впуска двигателя внутреннего сгорания. две вращающиеся в противоположных направлениях Прямозубые "шестерни", помещенные в общий кожух (напоминает современный маслонасос). Объемы воздуха в пространстве между зубьями шестерен и внутренней стенкой корпуса благополучно доставляются от впускного коллектора до выпускного. В 1949 году другой американский изобретатель - Итон - усовершенствовал конструкцию. шаг закрутки роторов меняется по длине, и при перемещении вдоль осей объем перекачиваемого воздуха в каждой ячейке уменьшается - воздух сжимается. Поэтому Lysholm - не просто нагнетатель, а чистой воды компрессор.
3. Центробежный компрессор (устоявшегося "фирменного" названия не имеет). В корпусе-улитка вращается крыльчатка сложной формы. Воздух засасывается по центру и отбрасывается по периферии, при этом благодаря действию центробежных сил происходит его сжатие. По этому это не просто нагнетатель, а тоже компрессор.
4. Турбокомпрессор, оно же турбонагнетатель. По сути, это тот же центробежный компрессор, но с другой схемой привода. Это самое важное, можно сказать, Принципиальное отличие механических нагнетателя от "турбо", пусть даже и "бы. "И" твин. ". Именно схема привода в значимой мере определяет характеристики и области применения тех или Иных конструкций. В турбокомпрессора крыльчатка-нагнетатель сидит на одном валу с крыльчаткой-турбиной которая встроен в выпускной коллектор двигателя и приводится во вращение отработавших газами. Прямой связи с коленвалом двигателя имеется, и управление подачей воздуха осуществляется за счёт давления отработавших газов, так сказать, по второй производной. Для данной конструкции присуща замедленная реакция на быстый "подхват".
Как следует из определения, механический нагнетатель / компрессор - роторный, спиральный или центробежный - имеет механический привод, Который осуществляется ремнем от коленвала двигателя (иногда через промежуточные шкивы). Здесь главное в том, что обороты нагнетателя / компрессора жестко связаны с оборотами коленвала.
Нагнетатель Roots и компрессор Lysholm
Нагнетатель Roots, и компрессор Lysholm имеют линейные характеристики, обороты компрессора увеличиваются синхронно с оборотами коленчатого вала, пропорционально растет подача воздуха, и кривая крутящего момента двигателя, практически НЕ меняя свою форму, равномерно перемещается вверх. В центробежные и турбокомпрессоров характеристики нелинейные - их производительность увеличивается с ростом числа оборотов. Поэтому установка того или иного агрегата по-разному меняет характеристики (кривые мощности и крутящего момента) двигателя.
Оба типа компрессоров весьма эффективны с самых низких оборотов, но Lysholm обеспечивает более плоскую характеристику на высших, у Roots ее спад начинается несколько раньше. К преимуществом Lysholm можно отнести и более высокий КПД, и лучшее соотношение габариты / масса, к тому же он меньше нагревается при работе. Рабочая частота вращения обычно 12-14 тыс. оборотов, но может доходит до 25 тыс. о. / Мин. (Стоит заметить что компания Mercedes-Benz одна из первых начала использовать компрессора в своих автомобилях, при чем предпостение они отдали имено роторным конструкциям. )
Роторы Lysholm с их сложной формой требуют высочайше точности изготовления - компрессоры этого типа появились на рынке заметно позже других. Главные их производители - шведские компании Lysholm и Autorotor. Более известные потребителю фирмы Kleemann, Whipple и пр. в основном поставляют готовые комплекты на шведской основе, Разработанные для конкретных двигателей. Комплекты включают интеркулер, систему привода, входной коллектор, переходники и разную мелочевку.
Механический центробежный компрессор
Механический центробежный компрессор конструктивно Наиболее прост и компактен, из-за чего весьма популярен - в американских "самодельщиков". Правда, здесь требуется промежуточное механическое устройство для повышения числа оборотов ротора (обычный диапазон - до 100. 000 об. / Мин. ). Производительность нелинейная - чем выше частота вращения, тем больше воздуха подается за каждый оборот. На низах эффективность практически нулевая, поэтому увеличение тяги здесь ожидать не приходится. Где-нибудь повыше можно Получить Заметный подъем кривой крутящего момента, но Лишь в довольно узком диапазоне оборотов. Следовательно, понадобится коробка со сближенными рядом и постоянная активно-утомительная работа ее рычагом.
Турбокомпрессор / турбонагнетатель.
Турбокомпрессор, по большому счету - тот же центро-бежные компрессор, но с принципиально иным приводом. Частота вращения может превышать 200. 000 об. / Мин. Явное достоинство. "Вдавила" резко газ и жди, пока мотор наберет обороты, увеличится давление выхлопных газов, раскрутится турбина, с ней крыльчатка нагнетателя - и наконец, "пойдет" воздух. Но с этим явлением, именуемым "турбо-яма" (по-английски "turbo-lag", что правильнее было бы перевести как "турбо-задержка" или "турбо-пауза"), научились бороться.
Поэтому, кроме собственно агрегата наддува, под апотом "поселились" два перепускных клапана. придется подождать, пока турбина наберет Соответствующие обороты. Итак, турбину следует сделать как можно меньше по диаметру. Но поступление воздуха зависит от окружной скорости лопаток, которая тем меньше, чем меньше диаметр ротора. // Tuning. infocar. com. ua / 1339_ukr