Механический нагнетатель: принцип действия, классификация

Для обеспечения нужной мощности двигателя необходима своевременная подача воздуха. Чтобы процесс горения был интенсивным, ему требуется кислород. Чем быстрее чередуются такты в моторе, тем больше нужно воздушных масс, поэтому для повышения мощности используется специальное устройство, способное подготавливать и подавать кислородную смесь в камеру сгорания.

Конструкция и принцип работы

Нагнетатель - это локальная компрессорная установка, которая повышает мощность ДВС до 50% за счет интенсивного забора воздуха, его сжатия и транспортировки в камеру сгорания. Система механического наддува состоит из нескольких компонентов:

• Компрессор;
• Воздушный фильтр;
• Интеркулер - снижает температуру входящего воздуха и способствует более высокой степени сжатия;
• Перепускная и дроссельная заслонки, которые служат в качестве направляющих для входящего потока и повышают его давление;
• Датчики давления и температуры.

Основным элементом системы является дроссельная заслонка, открытая на высоких оборотах. Перепускная заслонка при этом плотно прикрыта, поэтому поток попадает во впускной коллектор. На низких оборотах дроссель открыт под определенным углом, а перепускной клапан раскрывается полностью, благодаря чему потоки частично попадают на вход компрессора. Таким образом регулируется их подача в зависимости от режима работы ДВС.

Классификация устройств и их особенности

В автомобилестроении применяется несколько типов систем механического наддува.

Центробежные нагнетатели построены на том же принципе действия, что и турбонаддув, с той лишь разницей, что используется другой привод. Воздушная масса попадает через канал на лопасти крыльчатки, раскручивая их, а затем отбрасывается к периферии кожуха, на диффузор, и через него в воздухозаборник под высоким давлением. Характерная особенность агрегатов - расширяющийся объем корпуса по типу улитки, который используется для воздушного разгона. Недостатки - шумность, задержка в срабатывании и неровное нарастание давления. Однако невысокая цена, эффективность и простота их вполне компенсирует.

Roots - объемные кулачковые нагнетатели в корпусе с овальным сечением, в их конструкции основными элементами являются два ротора с разнонаправленным вращением. На оси между ними расположены шестерни, которые “связывают” роторы между собой. Набирая высокие обороты, они сжимают воздух вне компрессора. Главные недостатки этих устройств - снижение КПД при росте давления, дополнительный перегрев из-за турбулентности. Поэтому существует необходимость добавлять к схеме агрегата дополнительные интеркулеры. Достоинствами являются низкая шумность, способность работать на малых и средних оборотах. Кроме этого, они являются наиболее износостойкими и долговечными

Винтовые нагнетатели, которые устанавливаются на спортивные автомобили, представляют собой систему из двух параллельно установленных шнеков - винтов сложной формы. Вращаясь, они затягивают воздух между собой и нагнетают его во впускной коллектор. Высокая цена и сложность изготовления исключает целесообразность оснащения таким устройством не спортивные модели авто.

Недостатки использования таких систем очевидны: повышение мощности негативно сказывается на ресурсе ДВС. Многие детали придется заменить на более прочные, чтобы избежать их износа и поломок - в частности, кривошипно-шатунные механизмы, поршни. Также следует позаботиться о дополнительном охлаждении мотора. Еще один существенный риск - детонация. Подача воздушной смеси по напором в конце такта сжатия может спровоцировать взрыв камеры. Избежать этого можно переходом на топливо с большим октановым числом.