Что значит компрессорный двигатель. Виды и принцип работы механического нагнетателя
Только тюнингованный или спортивный автомобиль лет 10 назад мог похвастаться компрессором или турбиной. На сегодняшний мало, кто удивится «дополнительной мышцей» автомобильного двигателя, многие заводы производители сами устанавливают прибор, который увеличивает мощность. И если вам хотелось узнать, в чем отличие между турбированным и атмосферным двигателем, то вы нашли то, что искали.
Для начала нужно упомянут, что автомобильные двигатели делятся на 2 группы: надувные и атмосферные. Конструктивно эти двигатели сильно отличаются, можно сказать совсем, не похожи, прирост мощности также дают разный.
Как устроен атмосферный двигатель?
Атмосферный двигатель можно назвать самым сложным двигателем. Воздушно-топливная смесь без сопротивления подается в блок цилиндров, а это означает, что больше всего доработок грозит коллектору. Распредвал настраивается очень тонко, для того чтобы выпускной клапан был открыт максимальное время. Атмосферный двигатель, как мы видим, очень сложен в плане настройки, но он хорош в работе.
Атмосферный двигатель на любых оборотах имеет запас по мощности и моментально реагирует на нажатие педали – это главная изюминка такого двигателя.
Немного о турбированных двигателях
Принцип работы почти такой же, как и у атмосферного двигателя. Воздушно-топливная смесь под высоким давлением подается в цилиндры. Вся разница между этими двигателями, только в давлении.
Но недостатки не обошли стороной и турбированный двигатель:
1. Турбированный двигатель дает прирост только на больших оборотах, при маленьких оборотах это почти не заметно.
2. Турбированные двигатели не очень чувствительны. Это значит, что когда вы нажали на педаль газа, то прирост будет заметен не сразу.
3. Турбированные двигатели очень прихотливы к выбору типа смазки.
Компрессорные двигатели
Компрессор – это обычный механический нагнетатель, который в движение приводит ременный привод. Это означает, чем выше обороты, тем можно получить больше мощности. Компрессор не только подает воздушно-топливную смесь в цилиндры под высоким давлением, но и продувает цилиндры, когда выпускной и впускной клапан наполовину открыты и наполовину закрыты. Поэтому компрессор одновременно очищает двигатель и постоянно работает на максимум.
Самый главный недостаток — это то, что компрессор можно установить только на двигатели большого объема. Да и экономичным такой двигатель не назовешь.
________________________________________________________________________Совсем недавно компрессор или турбину ставили на спортивные или тюнингованные автомобили. Сейчас же в большинстве случаев сам завод-производитель увеличивает мощность моторов такими агрегатами. В чём же отличие между атмосферными, турбированными или компрессорными двигателями? Если вы хотите это узнать, то эта статья для вас. Начнём с того, что все автомобильные двигатели делятся на две категории: атмосферные и наддувные. Эти два типа очень сильно отличаются между собой как по своей конструкции, так и по мощности.
Первым рассмотрим атмосферный двигатель. Данный тип моторов является одним из самых сложных по своему устройству. В атмосферном движке топливно-воздушная смесь подаётся в цилиндры идеально, то есть без каких-либо помех или сопротивлений. Из этого можно сделать вывод о том, что был серьёзно доработан коллектор. В этих двигателях очень важна точность, поэтому настройка распредвала довольно сложный процесс. Это всё делается для того, чтобы впускной клапан открывался максимально долго. Ну и конечно же увеличивают диаметр цилиндра, а также ход поршня, что даёт дополнительный прирост мощности. Мы убедились, что атмосферный двигатель довольно сложен в плане своей конструкции, но несомненным его плюсом является отличная реакция на педаль газа, а также запас мощности на любых оборотах. К довольно серьёзным минусам можно отнести немаленький расход топлива и не очень высокую износостойкость самого мотора.
Расскажем немного о турбированном двигателе. Данный тип моторов является наиболее востребованным среди автолюбителей. Конструкции турбированного и атмосферного двигателя почти одинаковые. Но суть турбины в том, что она нагнетает давление. Благодаря этому топливно-воздушная смесь подаётся с более высоким давлением в цилиндры, что даёт значительный прирост мощности. Часто турбину заменяют на более мощную, так как чем больше давление, тем больше мощность.
Но, к сожалению, как и любой другой двигатель турбированный тоже имеет недостатки. При низких оборотах работа турбины вообще не ощущается. Но при быстром наборе оборотов или же на высоких оборотах вы почувствуете приятное ускорение. Это значит, что заработала турбина. Ещё турбированные двигатели очень требовательны в плане смазки. Важным недостатком является не моментальный отклик турбины на педаль газа. Это называется турбояма. Но обычный автолюбитель не заметит этого явления в городском потоке, а вот для автоспорта это серьёзный минус.
Ну и последним рассмотрим компрессорный двигатель. Данный двигатель представляет собой механический нагнетатель, который начинает своё движение с помощью ременного привода. То есть суть этого движка в том, что от количества оборотов напрямую зависит его мощность. Чем выше обороты, тем выше мощность. Компрессор не только подаёт топливно-воздушную смесь в цилиндры под давлением, но и продувает впускной и выпускной клапан в момент наполовину открытия и закрытия, тем самым всегда прочищая цилиндры. Благодаря такой конструкции данный тип двигателей всегда готов работать на пределе своих возможностей. Минусом этого двигателя является эффективность взаимодействия только с большими объёмами, поэтому этот двигатель является очень неэкономичным.
turbo76.ru
Чтобы получить энергию для движения, в автомобильном двигателе сгорает смесь топлива с воздухом. Чем больше воздуха добавлено в смесь, тем мощнее работает двигатель. Обычный двигатель втягивает воздух в каждый из своих цилиндров, когда поршень в цилиндре идет вниз. Но самые лучшие двигатели втягивают в цилиндры еще и дополнительный воздух. Это делается с помощью устройства под названием турбокомпрессор.
В турбокомпрессоре есть турбина, которая приводится в движение от горячих газов, образующихся в двигателе автомобиля. Турбинный компрессор под большим давлением подает свежий воздух в цилиндры, в результате чего там происходит более полное сгорание топлива. Нагнетая дополнительный воздух в цилиндры, турбокомпрессор увеличивает мощность двигателя, не меняя его размеров.
Турбокомпрессор
Турбинный компрессор двигателя (голубой диск на верхнем рисунке) принимает свежий впускной воздух (голубые стрелы) и под сильным давлением направляет его в цилиндры. Компрессор приводится в движение турбиной (красный диск), которая и дала название всему устройству. А турбина вращается под действием горячих газов, выходящих из двигателя (красные стрелы). Центральный подшипник служит общей опорой компрессору и турбине.
Мощная добавка
Установленный на двигатель автомобиля (левый рисунок), турбокомпрессор (в голубом кружке) может значительно увеличить мощность двигателя. Первые модели турбокомпрессорных двигателей имели неприятное свойство перегреваться. Но теперь такие двигатели настолько отработаны, что применяются на всех типах машин: от лучших спортивных до малолитражек.
Для большей мощности двигателя
Турбокомпрессорный двигатель (рисунок ниже) использует горячие выхлопные газы (розовые на рисунке) для вращения турбины и вдувания сжатого воздуха (голубого на рисунке) в цилиндры. Выпускной клапан стравливает избыточное давление воздуха. Турбокомпрессор двигателя (в синем кружочке) представлен отдельно в увеличенном виде на среднем рисунке.
Приводится в движение энергией горячих выхлопных газов
Турбинное колесо, приводимое в движение горячими выхлопными газами двигателя (оранжевые стрелки), может вращаться с частотой до 100 000 оборотов в минуту. Компрессор вращается вместе с турбиной. Он засасывает свежий воздух (голубые стрелки) и под высоким давлением вталкивает этот воздух в цилиндры двигателя. Исполнительный механизм, состоящий из датчика и регулятора, поддерживает постоянным давление воздуха на входе в цилиндры.
Воздух под высоким давлением
Выхлопные газы (оранжевые на картинке справа) попадают на турбину и раскручивают колесо, которое находится на одном валу с колесом компрессора. Компрессорное колесо, крутясь как вентилятор (голубой), засасывает свежий воздух, сжимает его и под высоким давлением направляет в цилиндры.
information-technology.ru
Турбореактивный двигатель. Элементы конструкции.
Турбореактивный двигатель.
В этой статье вернемся к моим любимым двигателям. Я уже ранее говорил о том, что турбореактивный двигатель в современной авиации – основной. И упоминать его в той или иной теме мы еще будем часто. Поэтому пришла пора окончательно определиться с его конструкцией. Конечно же не углубляясь во всевозможные дебри и тонкости:-). Итак авиационный турбореактивный двигатель. Каковы основные части его конструкции, и как они взаимодействуют между собой.
1.Компрессор 2.Камера сгорания 3.Турбина 4. Выходное устройство или реактивное сопло.
Компрессор сжимает воздух до необходимых величин, после чего воздух поступает в камеру сгорания, где подогревается до необходимой температуры за счет сгорания топлива и далее уже получившийся газ поступает на турбину, где отдает часть энергии вращая ее (а она, в свою очередь компрессор), а другая часть при дальнейшем разгоне газа в реактивном сопле превращается в импульс тяги, которая и толкает самолет вперед. Этот процесс достаточно хорошо виден в ролике в статье о двигателе, как тепловой машине.
Турбореактивный двигатель с осевым компрессором.
Компрессоры бывают трех видов. Центробежные, осевые и смешанные. Центробежные обычно представляют собой колесо, на поверхности которого выполнены каналы, закручивающиеся от центра к периферии, так называемая крыльчатка.При ее вращении воздух отбрасывется по каналам центробежной силой от центра к периферии, сжимаясь сильно разгоняется и далее попадая в расширяющиеся каналы (диффузор) тормозится и вся его энергия разгона тоже превращается в давление. Это немного похоже на старый аттракцион, который раньше в парках был, когда люди становятся по краю большого горизонтального круга, опираясь спиной на специальные вертикальные спинки, этот круг вращается, наклоняясь в разные стороны и люди не падают, потому что их держит (прижимает) центробежная сила. В компрессоре принцип тот же.
Этот компрессор достаточно прост и надежен, но для создания достаточной степени сжатия нужен большой диаметр крыльчатки, что не могут себе позволить самолеты, особенно небольших размеров. Турбореактивный двигатель просто не влезет в фюзеляж. Поэтому применяется он мало. Но в свое время он был применен на двигателе ВК-1 (РД-45), который устанавливался на знаменитый истребитель МИГ-15, а также на самолеты ИЛ-28 и ТУ-14.
Крылчатка центробежного компрессора на одном валу с турбиной.
Крыльчатки центробежного компрессора.
Двигатель ВК-1. В разрезе хорошо видна крыльчатка центробежного компрессора и далее две жаровые трубы камеры сгорания.
Истребитель МИГ-15
В основном сейчас используется осевой компрессор. В нем на одной вращающейся оси (ротор) укреплены металлические диски (их называют рабочее колесо), по венцам которых размещены так называемые «рабочие лопатки». А между венцами вращающихся рабочих лопаток размещены венцы неподвижных лопаток (они бычно крепятся на наружном корпусе), это так называемый направляющий аппарат (статор). Все эти лопатки имеют определенный профиль и несколько закручены, работа их в определенном смысле похожа на работу все того же крыла или лопасти вертолета, но только в обратном направлении. Теперь уже не воздух действует на лопатку, а лопатка на него. То есть компрессор совершает механическую работу (над воздухом:-)). Или еще более нагляднее:-). Все знают вентиляторы, которые так приятно обдувают в жару. Вот вам пожалуйста, вентилятор и есть рабочее колесо осевого компрессора, только лопастей конечно не три, как в вентиляторе, а побольше.
Примерно так работает осевой компрессор.
Конечно очень упрощенно, но принципиально именно так. Рабочие лопатки «захватывают» наружный воздух, отбрасывают его внутрь двигателя, там лопатки направляющего аппарата определенным образом направляют его на следующий ряд рабочих лопаток и так далее. Ряд рабочих лопаток вместе с рядом следующих за ними лопаток направляющего аппарата образуют ступень. На каждой ступени происходит сжатие на определенную величину. Осевые компрессоры бывают с разным количеством ступеней. Их может быть пять, а может быть и 14. Соответственно и степень сжатия может быть разная, от 3 до 30 единиц и даже больше. Все зависит от типа и назначения двигателя (и самолета соответственно).
Осевой компрессор достаточно эффективен. Но и очень сложен как теоретически, так и конструктивно. И еще у него есть существенный недостаток: его сравнительно легко повредить. Все посторонние предметы с бетонки и птиц вокруг аэродрома он как говорится принимает на себя и не всегда это обходится без последствий.
Камера сгорания. Она опоясывает ротор двигателя после компрессора сплошным кольцом, либо в виде отдельных труб (они называются жаровые трубы). Для организации процесса горения в комплексе с воздушным охлаждением она вся «дырчатая». Отверстий много, они разного диаметра и формы. В жаровые трубы подается через специальные форсунки топливо (авиационный керосин), где и сгорает, попадая в область высоких температур.
Турбореактивный двигатель (разрез). Хорошо видны 8-ми ступенчатый осевой компрессор, кольцевая камера сгорания, 2-ухступенчатая турбина и выходное устройство.
Далее горячий газ попадает на турбину. Она похожа на компрессор, но работает, так сказать, в противоположном направлении. ЕЕ раскручивает горячий газ по тому же принципу, как воздух детскую игрушку- пропеллер. Неподвижные лопатки в ней находятся не за вращающимися рабочими, а перед ними и называются сопловым аппаратом. Ступеней у турбины немного, обычно от одной до трех-четырех. Больше и не надо, ведь для привода компрессора хватит, а остальная энергия газа потратится в сопле на разгон и получение тяги. Условия работы турбины мягко говоря «ужасные». Это самый нагруженный узел в двигателе. Турбореактивный двигатель имеет очень большую частоту вращения (до 30000 об/мин). Представляете какая центробежная сила действует на лопатки и диски! Да плюс факел из камеры сгорания с температурой от 1100 до 1500 градусов Цельсия. Вобщем ад:-). Иначе не скажешь. Я был свидетелем, когда при взлете самолета Су-24МР оборвалась рабочая лопатка турбины одного из двигателей. История поучительная, обязательно о ней расскажу в дальнейшем. В современных турбинах применяются достаточно сложные системы охлаждения, а сами они (особенно рабочие лопатки) изготавливаются из особых жаропрочных и жаростойких сталей. Эти стали достаточно дороги, да и весь турбореактивный двигатель в плане материалов очень недешев. В 90-е годы, в эпоху всеобщего разрушения на этом нажились многие нечистые на руку люди, в том числе и военные. Об этом тоже как-нибудь позже…
После турбины – реактивное сопло. В нем, собственно, и возникает тяга турбореактивного двигателя. Сопла бывают просто сужающиеся, а бывают сужающе-расширяющиеся. Кроме того бывают неуправляемые (такое сопло на рисунке), а бывают управляемые, когда их диаметр меняется в зависимости от режима работы. Более того сейчас уже есть сопла, которые меняют направление вектора тяги, то есть попросту поворачиваются в разные стороны.
Турбореактивный двигатель – очень сложная система. Летчик управляет им из кабины всего лишь одним рычагом – ручкой управления двигателем (РУД). Но на самом деле этим он лишь задает нужный ему режим. А все остальное берет на себя автоматика двигателя. Это тоже большой и сложный комплекс и еще скажу очень хитроумный. Когда еще будучи курсантом изучал автоматику, всегда удивлялся, как конструкторы и инженеры все это понапридумывали:-), а рабочие-мастера изготовили. Сложно… Но зато интересно 🙂 …
Вот и все пока. Вкратце опять не получилось:-). Но я все же надеюсь, что вам было интересно. До следующей встречи.
P.S. А вот вам напоследок атракцион, о котором я выше писал. Я на нем в детстве-то не катался, а сейчас их просто нет у нас. Так что знаю только в теории:-).
Вот такой он был, может и сейчас где-то работает...
Фото кликабельны.
avia-simply.ru
Компрессорный двигатель принцип работы
Компрессором называют любое приспособление, которое предназначено для сжатия и подачи воздуха, а также других газов под давлением. Где используется это устройство?
Автомобильные инженеры, создатели гоночных авто и просто любители скорости все время работают над увеличением мощности двигателей. Одним из способов ее увеличения есть строительство мотора большого внутреннего объема, но большие двигатели много весят и кроме того затраты на их производство и содержание очень высоки.
Фото. ProCharger D1SC – центробежный компрессор
Второй способ увеличения интенсивности двигателя - это создание агрегата стандартного размера, но более эффективного в использовании. Более эффективной отдачи можно добиться при нагнетании большего объема воздуха в камеру сгорания, которое позволяет подать в цилиндр больше топлива, а значит достичь большей мощности за счет высокого давления и соответственно сильного выброса газа. Именно компрессор, который также называют нагнетателем, позволяет усилить подачу воздуха и увеличить мощность двигателя.
Кроме компрессора существует еще турбокомпрессор. Отличия между этими двумя устройствами состоят в способе извлечения энергии. Обычный компрессор приводится в действие энергией, которая передается от коленчатого вала мотора через ременный или цепной привод механическим путем. Что касается турбокомпрессора, то она работает благодаря сжатому потоку выхлопных газов, вращающих турбину.
Как работает компрессор
Для того чтобы понять как работает данный механизм, рассмотрим схему работы обычного четырехтактного двигателя внутреннего сгорания. С движением вниз поршня создается разрежение воздуха, который под действием атмосферного давления поступает в камеру сгорания. После поступления воздуха в двигатель он объединяется с топливной смесью и создает заряд, который можно трансформировать в полезную кинетическую энергию в результате горения. Горение создает свеча зажигания. Как только происходит реакция окисления топлива, выбрасывается большой объем энергии. Сила этого взрыва приводит в движение поршень, а сила этого движения поступает на колеса, заставляя их вращаться.
Более плотный поток топливно-воздушной смеси в заряд будет создавать более сильные взрывы. Но стоит понимать, что для сжигания конкретного количества топлива требуется определенное количество кислорода. Правильным считается соотношение: 14 частей воздуха к 1 части атмосферного воздуха. Эта пропорция имеет очень большое значение для эффективной работы силового агрегата автомобиля и выражает собой правило: «для того чтобы сжечь больше топлива нужно подать больше воздуха».
В этом и состоит работа компрессора. Он сжимает воздух на входе в двигатель, позволяя наполнять двигатель большому его количеству и создавать повышение давления. Вместе с этим в двигатель может поступать большее количество топлива, вызывая увеличение мощности. В среднем компрессор прибавляет 46% мощности и 31% крутящего момента.
Механический нагнетатель запускается с помощью приводного ремня, обернутого вокруг шкива, который подключен к ведущей шестерне. Ведущая шестерня привод в движение шестерню нагнетателя. Ротор компрессора впускает воздух, сжимает его и вбрасывает во впускной коллектор. Скорость вращения компрессора составляет 50 - 60 тысяч оборотов в минуту. В результате нагнетатель увеличивает подачу воздуха в двигатель машины примерно на 50%.
Так как горячий воздух сжимается, он теряет свою плотность и не может сильно расшириться во время взрыва. В этом случае он не может отдать столько же энергии, сколько производится при возгорании свечой зажигания более прохладной топливно-воздушной смеси. Можно сделать вывод, что для того чтобы нагнетатель работал с максимальной отдачей сжатый воздух на выходе из устройства должен быть охлажден. Процессом охлаждения воздуха занимается интеркулер. Горячий воздух охлаждается в трубках интеркулера с помощью холодного воздуха или холодной жидкости, в зависимости от вида механизма. Снижение температуры воздуха, увеличивая его плотность, делает сильнее заряд, который поступает в камеру сгорания.
Виды компрессоров
Компрессоры бывают трех видов: двухвинтовые, роторные и центробежные. Основное отличие между ними состоит в способе подачи воздуха во впускной коллектор автомобильного двигателя.
Двухвинтовой компрессор
Двухвинтовый нагнетатель состоит из двух роторов, внутри которых циркулирует воздух. Эта конструкция создает много шума в виде свиста сжатого воздуха, который приглушают специальными методами шумоизоляции двигателя.
Фото. Двухвинтовой компрессор
Роторный компрессор
Роторный нагнетатель расположен, как правило, в верхней части автомобильного двигателя и состоит из вращающихся кулачковых валов, которые перемещают атмосферный воздух во впускной коллектор. Он имеет большой вес и значительно утяжеляет вес транспортного средства. Кроме того, воздушный поток в данном виде компрессора имеет прерывистую структуру, что делает его наименее эффективным по сравнению с другими видами компрессоров.
Фото. Роторный компрессор
Центробежный компрессор
Центробежный нагнетатель - наиболее эффективен для принудительного повышения давления внутри двигателя машины. Он представляет собой крыльчатку, вращающуюся с огромной силой и нагнетающую воздух в небольшой корпус компрессора. Центробежная сила выталкивает воздух к краю крыльчатки, заставляя его с огромной скоростью покидать ее полость. Маленькие лопатки, расположенные вокруг крыльчатки преобразуют высокоскоростной поток воздуха с низким давлением в низкоскоростной поток с высоким давлением.
Фото. Центробежный компрессор
Достоинства компрессора
Основным достоинством компрессора является, естественно, увеличение мощности двигателя транспортного средства. Эксперты считают механические нагнетатели несколько лучше турбированных, потому что двигатели, оборудованные ими, не имеют задержки реакции в ответ на нажатие водителем педали газа, потому что механические компрессоры приводятся в движение непосредственно от коленчатого вала двигателя. Турбокомпрессоры в свою очередь подвержены отставанию, так как выхлопные газы набирают скорость нужную для раскручивания турбин лишь после истечения некоторого времени.
Недостатки двигателей
Так как компрессор запускается с помощью коленчатого вала мотора, это немного уменьшает мощность силового агрегата. Компрессор увеличивает нагрузку двигателя, поэтому последний должен быть крепким настолько, чтобы выдерживать сильные взрывы в камере сгорания. Современные автопроизводители учитывают это условие и создают более сильные узлы для моторов, предназначенных для работы в паре с компрессором, что повышает стоимость автомобиля, а также стоимость его технического обслуживания.
В целом нагнетатели - это наиболее эффективный способ добавить двигателю транспортного средства лошадиных сил или мощности другими словами. Компрессор может добавить от 50 до 100% мощности, поэтому его часто устанавливают на свои авто гонщики и приверженцы высокоскоростной езды.
generator.uef.ru
"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453
Всем известно, что мощность атмосферных двигателей внутреннего сгорания сильно зависит от рабочего объема. Также мощность ограничена физическим размером двигателя. Если говорить простыми словами, то атмосферные моторы затягивают воздух с улицы посредством разрежения, возникающего в результате движения поршней в цилиндрах. При этом от количества воздуха зависит и количество топлива, которое в дальнейшем сгорит. Чтобы повысить мощность атмосферных двигателей, необходимо увеличивать рабочий объем, но можно также поступить проще - установить компрессор для двигателя.
Так, мощность вырастет за счет подачи в камеры сгорания воздуха под определенным давлением. Объем цилиндра и число камер сгорания можно не увеличивать. Воздух будет нагнетаться внутрь двигателя в принудительном порядке, что автоматически увеличит количество горючего в топливной смеси. Такой заряд сгорит с максимальной отдачей. Это не что иное, как наддув.
Для технической реализации наддува используют системы турбонаддува и механические компрессоры для двигателя. Каждое решение имеет свои недостатки и преимущества. При этом нагнетатель механического типа можно установить даже своими руками на любой атмосферный двигатель автомобиля.
История наддува
Впервые идея принудительной подачи в двигатель большего количества воздуха посредством энергии вращения появилась в светлой голове Готтлиба Даймлера в 1885 году. Затем в 1905 году Альфред Бюхи, австриец, запатентовал аналогичное решение, работающее на мощности выхлопных газов. Однако, прежде чем это смогли реализовать, прошло немного времени. Первая машина, оснащенная механическим компрессором для двигателя, появилась лишь в 1921 году.
Тогда необходимо было решить проблему потери мощности при наборе высоты. Этой первой машиной оказался "Мерседес-Бенц". Конкретную модель история умалчивает. Затем технология наддува нашла применение в грузовых автомобилях и в грузоперевозках в целом. Дополнительная мощность была очень кстати на дизельных силовых агрегатах судов и поездов. Легковой автомобиль, на который впервые был установлен принудительный нагнетатель, - Oldsmobile Jetfire с V8 на 215 лошадиных сил.
Виды наддува
К наддувам, а под этим стоит понимать только механические схемы, относят компрессор с механическим приводом и турбокомпрессор. Приводные нагнетатели чаще всего устанавливаются вдоль блока цилиндров на рядных двигателях. На V-образных блоках компресс можно обнаружить в развале между половинками мотора. Такой компрессор для двигателя приводится в действие посредством приводного ремня, а крутящий момент отбирается от коленчатого вала. Воздух прессует двумя винтовыми роторами или же крыльчаткой. Устройство популярных моделей компрессоров мы рассмотрим позже.
Что касается турбины, то она приводится в действие за счет выхлопных газов, которые вылетают из камер сгорания под высоким давлением. Эти газы и заставляют вращаться крыльчатку турбины. Чаще всего турбокомпрессор установлен за выпускным коллектором. В некоторых моделях группы VAG ("Фольксваген", "Ауди" и "Шкода") турбина является часть компрессора.
Отдельно стоят и электрические компрессоры на атмосферный двигатель. Их преимущество в том, что нет отбора мощности от двигателя и при работе отсутствует турбояма, характерная для турбокомпрессоров, так как он приводится в действие от электрического двигателя. Но эта схема пока провоцирует массу вопросов.
Также имеются и безагрегатные системы наддува. Это повышение давления на впускном тракте за счет скорости движения воздуха и особой формы и размеров воздушных патрубков. Избыточное давление - это дополнительная мера повышения мощности для атмосферных моторов. Такая схема реализована в автомобиле "Панамера GTX" от "Порше".
с приводом
В этой группе можно выделить такие решения, как компрессор Рутса, Линсхольма, а также центробежный компрессор. Рассмотрим их устройство и особенности.
Все виды приводных нагнетателей объединяют общие преимущества. Это простота: на двигатель смогут даже люди, далекие от тюнинга. Также приводные конструкции эффективны на различных оборотах коленчатого вала. В них нет турбоямы, которая является особенностью турбин.
Недостатком считается то, что крутящий момент отбирается от двигателя. Мотор теряет мощность, на него повышается нагрузка. Однако после монтажа можно ощутить прирост мощности до 46 процентов.
Роторный компрессор Roots
Сейчас на авто можно встретить это решение. Например, такой компрессор двигателя на «Мерседес» в 230-м кузове. Он практически не менялся со времен изобретения. Два ротора, вращающихся навстречу друг другу с двумя, тремя или четырьмя лопастями подают воздух непосредственно во впускной коллектор двигателя, создавая в нем давление. Из коллектора воздух подается уже в камеры сгорания.
Винтовые компрессоры
Эти устройства работают немного на другом принципе. Так, в одном корпусе располагаются два винта, имеющих сложную форму.
Они также вращаются навстречу друг другу. Винты за счет особенностей захватывают воздух и доставляют его к выпуску, одновременно сжимая. Мощность и производительность этих моделей значительно выше, чем характеристики роторных решений. Компрессор не создает турбулентности воздушных потоков на высоких оборотах двигателя.
Особенности
И первый, и второй варианты функционируют без дополнительных смазочных материалов. Смазаны только подшипники на валах. Корпус, вращающиеся элементы разделяются между собой небольшими зазорами. Поэтому нет нужды и в охлаждении компрессора после того, как двигатель остановится.
Вращение валов синхронизируется при помощи шестеренчатой передачи от ведущего вала. Он соединен ремнем с коленчатым валом. Далее крутящий момент передается на ведомый. Так добиваются высокой точности работы без сильного трения и перегревов.
Устройство центробежного компрессора
В конструкции имеются лишь один-единственный вал. На нем надежно установлена крыльчатка. Когда она вращается, то захватывается поток воздуха из центра и отбрасывается по периметру. Далее воздушный поток поступает в специальный напорный патрубок. Это позволяет сделать компрессор с минимальными размерами, небольшим весом и высокой производительностью.
Турбокомпрессор
Конструкция такого нагнетателя также предельно простая. На одном валу установлены крыльчатки. Каждая из этих двух крыльчаток вращается в своем отдельном корпусе. Одна из них вращается за счет потока выхлопных газов. Вторая, связанная с первой, вращается и сдавливает воздух во впускной тракт. Чем выше обороты коленчатого вала, тем выше мощность компрессора.
Особенность в том, что здесь имеется зависимость оборотов турбины не от частоты вращения коленчатого вала, а от силы потока выхлопных газов. Здесь есть связь с так называемой турбоямой - это задержка реакции срабатывания турбины при нажатии на педаль газа. Внешне - это секундная задумчивость двигателя, которая затем сразу же сменяется резким подхватом. Инженеры всеми силами борются с этой проблемой самым разными методами - так, например, устанавливают электрический двигатель для воздушного компрессора, баллон со сжатым воздухом.
Процесс установки связан с определенными трудностями. Так как нагрузка достаточно высокая, а количество оборотов турбины может достигать 300 тысяч оборотов, то турбине нужна постоянная смазка. Ее подсоединяют к масляной магистрали и подводят под давлением смазку. Поэтому поставить компрессор на двигатель такого плана можно только при помощи специалистов. Проведенный самостоятельный монтаж ни к чему хорошему не приведет.
Двойной наддув
Это не что иное, как две турбины, соединенные параллельно, последовательно или ступенчато.
Вначале решение предназначалось для того, чтобы устранить турбояму, но также мощность двигателя компрессора здесь выше, а значит, выше и мощность двигателя. Кроме того, удалось оптимизировать режимы работы мотора и снизить расход горючего.
Наддув с параллельными турбинами
Система состоит из двух турбин, имеющих одинаковые характеристики. Они подключены друг к другу параллельно. Таким наддувом можно комплектовать мощные V-образные силовые агрегаты. Каждый турбокомпрессор соединяется с отдельным ответвлением выпускного коллектора. Плюсы здесь в том, что можно ставить небольшие турбины. Они легче раскручиваются, за счет чего и уменьшается турбояма.
Последовательное соединение
Здесь также работает две турбины. Одна из них задействована постоянно. Вторая запускается по мере необходимости. Воздух из двух турбин подается к одному впускному коллектору.
Двухступенчатый наддув
Это сложное, однако интересное и эффективное решение. Здесь работают две турбины, соединенных последовательно. Они имеют разные размеры, соединены между собой патрубками, а также перепускными клапанами. На небольших оборотах задействована меньшая турбина. Она легче, и инерция ее меньше. На средних оборотах двигателя срабатывает большая турбина. Обе всегда работают последовательно. Но это еще не все нюансы. На максимальных оборотах коленчатого вала ДВС большая турбина отключается.
Регулировка системы осуществляется посредством датчиков и электромагнитных клапанов, которые открывают или закрывают определенные участки выпускного тракта.
Установка
Зачастую приобретают уже готовые установочные комплекты, которые включают в себя все необходимое, но их стоимость достаточно высокая. Также можно купить комплект от иномарок, адаптированный под разные модели двигателей. Еще один вариант - китайские комплекты. Здесь при монтаже нужны лишь минимальные доработки. Работа потребует знаний и навыков. Нужно, как минимум, уметь отличать турбину от двигателя компрессора кондиционера.
Еще каких-то 10 лет назад турбиной, или компрессором мог похвастаться только спортивный, или тюнингованный автомобиль. Но сегодня мало кого удивишь «дополнительной мышцей» двигателя, ведь на многие автомобили завод-производитель сам устанавливает агрегат, увеличивающий мощность мотора. И если вы хотите знать, в чем отличие между атмосферным, турбированным и компрессорным двигателем, то вы попали куда нужно, потому что именно об этом мы вам и расскажем.
Для начала упомянем, что автомобильные двигатели можно разделить на 2 группы: атмосферные и наддувные. Конструктивно эти типы очень сильно отличаются, да и прирост мощности двигателя дают разный.
Основы атмосферного двигателя
Атмосферный двигатель является едва ли не самым сложным по своему устройству. В атмосферном двигателе топливно-воздушная смесь подается в цилиндры без малейших сопротивлений, а это означает, что серьезным доработкам подвергся . Во-вторых, очень тонко настраивается распредвал, с целью обеспечить максимально длительное открытие впускного клапана. Наконец, увеличивается ход и диаметр , с целью обеспечить еще большую мощность двигателя. Как видим, атмосферный двигатель очень сложен в конструктивном плане, но эластичен и отзывчив в работе.
Главная изюминка атмосферного двигателя в том, что он имеет запас мощности на любых оборотах, мгновенно реагирует на нажатие педали акселератора. Это значит, что атмосферный двигатель лучше всех раскручивается до максимальных оборотов. Вместе с этим, среди имеющихся недостатков, наиболее серьезными является высокий расход топлива и относительно не высокий ресурс мотора.
Немного о турбированных двигателях
Турбированный двигатель – это классика жанра. Большинство автовладельцев отдают свое предпочтение именно турбированным моторам. Принцип работы турбированного двигателя примерно тот же, что и у атмосферного. Топливно-воздушная смесь под давлением попадает в цилиндры двигателя. Разница только в давлении. Кроме того, в зависимости от желаний владельца, можно увеличить давление, нагнетаемое турбиной, что даст прирост мощности.
Тем не менее, хоть турбированные двигатели и являются наиболее распространенными из рассматриваемых нами типов, турбо моторы все же имеют некоторые недостатки:
- Во-первых , турбина дает прирост мощности только на высоких оборотах двигателя, при малых оборотах она практически не чувствуется.
- Во-вторых , для турбированных моторов характерно такое явление, как турбопровал. Это значит, что турбина не сразу же дает прирост мощности, после того, как вы нажали педаль газа в пол, а спустя несколько десятых секунд. Возможно, для городской езды это мелочь, но в автоспорте это серьезный недостаток. Наконец, турбированные двигатели очень чувствительны к системе смазки.
Компрессорные двигатели
Компрессор на двигателе – это своего рода , который приводится в движение ременным приводом. Это значит, чем выше будут обороты двигателя, тем больше мощности он получит. Компрессор не только подает топливно-воздушную смесь в цилиндры под давлением, но и продувает их, когда впускной и выпускной клапан находятся в положении наполовину открытия и закрытия. Таким образом, компрессор не только увеличивает мощность, но и прочищает цилиндры, что позволяет двигателю постоянно работать на максимуме своих возможностей.
Первый в мире серийный автомобиль с механическим нагнетателем - Mercedes-Benz 6/25/40 и 10/40/65 образца 1921 года. Тогда же на моделях Mercedes с такими моторами появилось характерное обозначение Kompressor. И где теперь такие "Мерсы"?! Казалось бы, еще совсем недавно такими были прошлый "Гелик" от AMG, седан S55, купе SLK и SL...
Нет их больше, в борьбе за экономию топлива и экологию турбокомпрессоры вытеснили нагнетатели с механическим приводом, и не только у Mercedes. "Турбо" легче и компактнее, проще компонуется в моторный отсек, не отнимает у двигателя заметное количество мощности на привод и не накручивает расход топлива.
Но есть у мотора с компрессором один большой плюс: понятие "турбояма" отсутстует в нем как явление! Компрессор напрямую "привязан" к коленвалу через приводной ремень и выдает давление линейно даже с малых оборотов. Вот почему мотор с механическим нагнетателем буквально следует за педалью газа, давая более быстрый и острый отклик. За это и ценится, особенно на мощных и быстрых спортивных моделях. Потому и держатся до сих пор за компрессоры немногочисленные оставшиеся производители...
F-Type SVR, ХЕ SV Project 8
Время диктует правила: компания Jaguar тоже переходит на турбомоторы, но и в его "стае" пока не выродились компрессорные модели. Например, у кроссовера F‑Pace SVR под капотом 550-сильный 5-литровый V8, дающий 4,3 сек до 100 км/час. У спортивного F-Type сразу 4 варианта компрессорных движков. Самые безобидные - 3-литровый V6 в 340 или 380 сил. Но топовый вариант - это F-Type SVR, форсированный до 575 "сил", которые ускоряют машину до 100 км/час за 3,7 сек и дают набрать 322 км/час.
Jaguar ХЕ SV Project 8 хоть с натяжкой, но можно назвать серийным: компания выпустит всего 300 таких машин по цене от 150 000 фунтов.
Но и F-Type SVR - не предел. Потому что представленный в 2017 году полноприводный седан ХЕ SV Project 8 еще круче! Его компрессорный V8 в отделении Special Vehicle Operations "разогнали" до 600 л.с. и 700 Нм - это самый мощный дорожный Jaguar в истории. Крыша, крылья, двери и крышка - из алюминия, а капот, бамперы, пороги, передний сплиттер и заднее регулируемое антикрыло - из карбона. За доплату выкидывается задний диван, а спереди ставятся углепластиковые спортивные кресла. В итоге это еще и самый легкий седан Jaguar с мотором V8. А его разгон до 96 км/час за 3,3 сек и вовсе заявлен как рекорд в своем классе.
Range Rover Sport SVR
Еще один британский оплот компрессорных движков - это Land Rover. Моделей с такими моторами у компании несколько, но нас интересует одна - это "заряженный" Range Rover Sport SVR, который в 2017 году перенес плановое обновление.
В России такой Range Rover Sport SVR стоит от 8,9 млн рублей.
После рестайлинга его компрессорный V8 объемом 5 л форсировали с 550 до 575 л.с. и 700 Нм. В компании его называют самым быстрым продуктом Land Rover в истории: разгон до 100 км/час у него занимает 4,5 сек, а максимальная скорость достигает 280 км/час. Причем тяжелый вседорожник оказался таким резвым, что во время установления одного из рекордов скорости обогнал Ferrari 458 Italia!
Заголовок
Третье поколение "заряженного" седана CTS-V, вышедшее в 2015 году, считается на сегодня самым мощным серийным Cadillac. Еще бы, ведь под капотом у него живет чистое механическое зло! Компрессорный 6,2-литровый V8 взят от "Корвета" и развивает 640 л.с. и 855 Нм.
Одно время Cadillac CTS-V продавался и в России по цене от 6 490 000 рублей.
И все это - на заднем приводе. Разгон до 96 км/час за 3,7 сек и максимальная скорость в 320 км/час совсем не удивляют, хотя и весит машина 1,8 т. Под адский мотор перенастроены адаптивная подвеска и усилены тормоза, кузов закован в развитый аэродинамический обвес, а в оснащении есть функция lauch control. Короче, свирепость Chevrolet Corvette Z06, завернутая в роскошь Cadillac.
Grand Cherokee Trackhawk
В какой-то момент в Jeep решили, что их "заряженный" Grand Cherokee SRT с атмосферным V8 объемом аж 6,4 л - это не запредельно круто. Поэтому взяли да и вкатили под капот "Гранда" компрессорный V8 в 6,2 л от купе Dodge Challenger Hellcat. В результате год назад появился Grand Cherokee Trackhawk - самый быстрый и мощный серийный Jeep в истории марки.
Летом на Jeep Grand Cherokee Trackhawk назвали российские цены: у нас он будет стоить 8 200 000 рублей и поставляться только под заказ.
Его мотор развивает 717 метрических лошадиных сил и 881 Нм крутящего момента. И хотя весит этот "утюг" 2,4 т, свирепая тяга швыряет его до 100 км/час всего за 3,7 сек, (лишь на 0,1 с медленнее, чем более легкий Lamborghini Urus, который мы недавно тестировали) и разгоняет до 290 км/час. Естественно, чтобы остановить один из самых быстрых SUV планеты, на Trackhawk стоят усиленные тормоза Brembo, серьезно переделана подвеска и перенастроен полный привод. Правда, пониженной в раздатке нет, но такому чудищу она и без надобности.
Кроме Cadillac, в империи GM на компрессорных моторах еще катаются Chevrolet Camaro и Corvette. Если точнее, то Camaro ZL1 и Corvette Z06 используют общий 6,2-литровый V8 серии LT4, развивающий 659 л.с. и 881 Нм. Но на фоне представленной в ноябре 2017 года очередной эволюции Corvette ZR1 они просто меркнут!
В России новый Chevrolet Corvette ZR1 пока не продается, а в США стоит от $123 000.
Потому что этот "заряженный" Corvette - самый мощный и быстрый в истории модели. У нового ZR1 свой компрессорный V8 объемом 6,2 л с комбинированным впрыском топлива. Отдача - 765 л.с. и 969 Нм. Привод - задний, коробки - 7-ступенчатая "механика" (!) или 8-ступенчатый автомат. До 96 км/час спорткар доезжает за 2,85 сек и разгоняется до 340 км/час. А чтобы не взлететь и суметь остановиться, на ZR1 поставили карбон-керамические тормоза и развитый аэродинамический обвес сразу с двумя вариантами заднего антикрыла.
Впрочем, Dodge Challenger Demon сделали тиражом всего в 3300 машин, которые уже распроданы по цене от $85 000. Но остался наследник. В июне этого года Dodge представил рестайлинговый Challenger SRT Hellcat в новой версии Redeye. "Красноглазый" позаимствовал у "Демона" мотор, и хотя он дефорсирован до 808 л.с. и 958 Нм, это все равно один из мощнейших массовых автомобилей в мире. C феноменальным аппетитом: по данным Dodge, в режиме "газ в пол" расход 5,4 л/мин, и полный бак Hellcat Redeye уничтожит за 11 минут! Правда, за это время купе способно унестись далеко-далеко: на ускорение до 60 миль в час (96 км/ч) спорткар тратит 3,4 с, а максимальная скорость достигает 327 км/ч.