ГЛАВНАЯАВТОМОТОЛОДКИПРОЧЕЕПРОЕКТЫМАСТЕРСКАЯОБОРУДОВАНИЕФОТОГАЛЕРЕЯФОРУМССЫЛКИКОНТАКТЫ

    ТУРБО

    Вместо эпиграфа.
    "Внимание! Весеннее предложение от Немкофф турбо-мегарэйсер инжиниринг!!!
    Двигатели внешнего сгорания с управляемым углом тяги, для самостоятельной установки на табуретку. В комплекте поставляется всё необходимое для установки, а именно: молоток и 3 гвоздя. Новые мозги вам выдадут на финише, до которого старые ГАРАНТИРОВАННО долетят за 3 секунды!"

    DNK

    Андрей Судьбин. "ГЛОТОК СЖАТОГО ВОЗДУХА".

    Сколько стоит воздух? Да нисколько, вот он вокруг - дыши сколько влезет. Но есть люди, которые очень хорошо знают цену глотка воздуха. Это водолазы, космонавты, подводники и... конструкторы систем наддува для двигателей внутреннего сгорания.
    Идея повысить мощность двигателя, принудительно закачивая в цилиндры дополнительное количество топливовоздушной смеси, родилась немногим позднее, чем сам автомобиль с мотором внутреннего сгорания. Еще в 1902 году Луи Рено вел эксперименты по установке нагнетателей воздуха на двигатели своих самодвижущихся колясок. Тогда же швейцарскому изобретателю Бучи был выдан патент на турбонагнетатель.
    Первые удачные конструкции появились в двадцатые годы, и уже в 1921-м фирма Daimler начала оснащать свои автомобили нагнетателями, сконструированными братьями Рутс еще в 1860 году. Конечно же, американцы Филандер и Френсис Рутс ни о каких автомобилях и думать не думали. Просто предложенная ими схема воздуходувки с двумя похожими на восьмерку роторами оказалась очень удобной. Настоящую известность этой конструкции принесли спортивные автомобили Bentley и Mercedes (персонаж романа Ремарка «Три товарища», автомобиль по имени Карл, явно относился к славному племени компрессорных автомобилей Mercedes-Benz тридцатых годов). Затем нагнетатели ушли в небо и переселились на спортивные трассы. Но история, как учил нас старик Гегель, всегда развивается по спирали, двигатели дошли до очередного этапа конструктивно-технологического совершенства, и в воздухе явно запахло ренессансом наддувных систем.
    Под термином «наддув» мы будем понимать любую систему, позволяющую увеличить количество подаваемой в цилиндры горючей смеси. В технической литературе часто встречается понятие «динамический наддув». Это целая система разнообразных ухищрений, вносимых в конструкцию газораспределительного механизма двигателя, к которым относятся и системы изменяемых фаз, и настройка впускных коллекторов. Можно упомянуть и об инерционном наддуве. Дополнительное давление создается потоком набегающего воздуха. Нам такие системы неинтересны, так как работать они начинают только на скоростях выше 150 километров в час, а эффективность динамического наддува несоизмерима с наддувом принудительным.
    Важнейшей характеристикой любого устройства наддува является избыточное давление, создаваемое во впускном тракте двигателя. В зависимости от его величины наддув делят на частичный (до 0,35 атм), полный (0,35 1,0 атм) и высокий (свыше 1,0 атм).
    В разных странах устройства наддува называют по-разному: в Германии - Kompressor, в Англии - Blower, в США - Supercharger. Мы будем пользоваться терминами «нагнетатель», «компрессор» и «суперчарджер».
    Едем дальше. Устройство принудительного наддува должно получить какой-то привод. На сегодняшний день распространены два типа привода: механический - от коленчатого вала двигателя, и от турбины, помещаемой в выхлопной тракт. Каждый имеет свои достоинства и недостатки. Начнем с турбокомпрессоров. Широкое использование турбонаддува с приводом от турбины связано с тем, что, во-первых, сами устройства получаются достаточно простыми и компактными, а во-вторых, при применении его КПД двигателя растет. Дополнительное сопротивление, создаваемое турбиной, очень мало, так как она работает на больших оборотах. Но есть у турбокомпрессоров и недостатки, и главный из них - нелинейная связь его работы с оборотами двигателя. Когда жмете на газ, и скорость истечения выхлопных газов растет, турбина некоторое время раскручивается и лишь затем начинает подавать воздух во впускной канал. Так возникает знаменитая турбояма. Компрессоры с механическим приводом типа Roots или Lysholm такого недостатка лишены. Давление во впускном тракте начинает расти буквально с первыми оборотами коленчатого вала. Кроме того, турбокомпрессоры очень чувствительны к качеству смазывающего их масла и давлению в масляной магистрали двигателя!
    Перейдем теперь к компрессорам с механическим приводом. Конструктивно самые простые из них - нагнетатели центробежного типа. Но за конструктивную простоту приходится платить эффективностью, ведь центробежные нагнетатели начинают создавать необходимое давление только тогда, когда обороты ротора достигнут определенной величины. Но все же десятки фирм, в том числе такие известные, как Paxton и Vortech, производят нагнетатели именно этого типа.
    Самые эффективные нагнетатели - объемного типа. Они поднимают кривые мощности и крутящего момента двигателя, не меняя формы самой кривой. В этой группе наибольшее распространение получили различные вариации на тему бессмертного творения братьев Рутс. Современные суперчарджеры этого типа выпускают такие известные фирмы, как Eaton, AMG, TRD, Allen и BBK. Но при всех преимуществах главный недостаток системы Roots остался: компрессор этого типа представляет собой, по сути, вентилятор, избыточное давление создается только во впускном тракте, и при превышении определенного предела эффективность всей системы резко падает. Этих недостатков лишены нагнетатели типа Lysholm, или double screw («двойной винт»). Рабочие роторы компрессоров Lysholm напоминают шнеки от мясорубки. С каждым оборотом двигателя шнеки захватывают порцию воздуха, сжимают ее внутри корпуса компрессора и загоняют в цилиндры. Сама схема придумана достаточно давно, но вот реальные конструкции на ее базе появились лишь в 1995 году. Линейку компрессоров именно такого типа выпускает, например, фирма Kleemann.
    Несколько слов еще об одном важнейшем компоненте системы наддува - интеркулере. Дело в том, что в соответствии с законами физики воздух при сжатии нагревается. Чем выше температура газа, тем больше расстояние между отдельными его молекулами и тем меньшее их количество содержится в заданном объеме, тем менее эффективно работает двигатель. Наверное, все обращали внимание, что в прохладную погоду движок тянет лучше и машинка бежит веселее. Именно по этой причине все рейсы самолетов Аэрофлота из Гаваны назначались на предрассветные часы. Вот для решения этой проблемы и служит интеркулер. Охладить воздух можно, пропустив его через радиатор, обдуваемый воздухом же. Но можно доверить эту работу специальной охлаждающей жидкости. Это сложнее, ведь понадобится создать отдельную систему охлаждения, зато эффективность будет выше.
    Теперь вы знаете о системах наддува много больше, но, поверьте мне, далеко не все. О том, какие технические проблемы возникают при установке системы наддува на конкретный двигатель, мы поговорим в следующий раз.

     

    С уважением, Механик.

    Вверх