У минулій статті ми з вами розібрали, як за допомогою динамічного наддуву поліпшити наповнення циліндрів повітрям, тим самим, збільшивши потужність двигуна. Тепер розглянемо варіант із застосуванням додаткових воздухонагнетателя, а саме пристрій з механічним наддувом.
Рис 1 - Механічний нагнітач повітря.
Відмінною особливістю механічного наддуву є те, що пристрій нагнітає повітря в циліндри приводиться в дію безпосередньо від двигуна, тобто механічно. І тому його обороти на пряму залежать від оборотів колінчастого вала.
Регулювання тиску наддуву відбувається за допомогою байспасного клапана. На сучасних автомобілях ним керує блок керування двигуном. Клапан влаштований таким чином, якщо тиск повітря, що нагнітається стає більше ніж потрібно, то клапан відкривається і перепускає частину повітря назад на впуск, таким чином відбувається падіння тиску на виході нагнітача до необхідної величини.
Головною перевагою використання механічного наддуву є рівномірне збільшення крутного моменту і поліпшення динамічних характеристик двигуна. Це відбувається в слідстві прямій залежності оборотів нагнітача від оборотів колінчастого вала двигуна.
Крім позитивних моментів в застосуванні механічного наддуву також присутні і негативні. Нагнетатель, що приводиться в дію безпосередньо від двигуна, веде до того, що на двигун збільшується навантаження, що в результаті призводить до збільшення витрати палива. Але цей негативний момент може бути знижений якщо нагнітач за коштами електромагнітної муфти буде відключатися при малих навантаженнях на двигун.
-
Механічні нагнітачі можуть наводитися в роботу наступними способами:
- ремінний привід.
- ланцюговий привід.
- прямий привід розташований безпосередньо на коленвале.
- привід через зубчасту передачу.
- електропривод.
-
Конструктивно механічні воздухонагнетателя можна розділити на наступні типи:
- нагнітачі Roots.
- нагнітачі Lysholm.
- відцентрові нагнітачі.
Давайте тепер кожен тип розглянемо докладніше.
Конструкція нагнітачів Roots що отримала назву на честь інженерів розробників дуже проста і схожа з конструкцією і принципом роботи шестерневого масляного насоса.
Рис 2 - Воздухонагнетатель Roots.
Два ротора обертаються назустріч один одному, захоплюючи і пропускаючи через себе повітря, виштовхують його, тим самим, створюючи тиск на виході. Залежно від частоти обертання роторів з протилежного боку утворюється тиск.
Другий тип механічних воздухонагнетателя Lysholm також отримали назву на честь їх розробника Лісхольма, вони за своєю конструкцією схожі на нагнітачі Roots.
Рис 3 - Воздухонагнетатель Lysholm.
Їх ще називають гвинтовими нагнітачами, так як їх основу складають два шнека, які, обертаючись в протилежні сторони, захоплюють і пропускають через себе порції повітря, створюючи на виході тиск.
Третім видом будуть відцентрові воздухонагнетателя. Вони за своєю конструкцією та принципом дії схожі з турбокомпресорами.
Рис 4 - Відцентровий Воздухонагнетатель.
Так як в їх основі лежить крильчатка, при обертанні якої лопаті розташовані на ній захоплюють повітря і під дією відцентрової сили виштовхують його назовні. Різниця лише в тому, що в даному випадку крильчатка наводиться в дію не енергією відпрацьованих газів як в турбокомпресорі, а від руху колінчастого вала. Мінус даних нагнітачів в тому, що вони дають ефект тільки при обертанні крильчатки з великою швидкістю, тому результат від них більше проявляється на високих оборотах двигуна.
У процесі стиснення повітря відбувається його нагрівання, в результаті це призводить до того, що кількість повітря, що подається в циліндри стає менше, ніж, якби він мав більш низькою температурою. Отже ми доб'ємося меншого приросту потужності. Для того, що б уникнути цього негативного моменту в системах воздухонагнетателя стали використовувати інтеркулери, які дозволяють знизити температуру, а, отже, і збільшити кількість повітря, що подається в циліндри.
Рис 5 - Система охолодження повітря, що нагнітається.
Рис 6 - Интеркулер.
За своєю конструкцією інтеркулер нагадує звичайний радіатор, який охолоджується потоком зустрічного повітря або охолоджувальною рідиною.