Нагнетатель (двигателестроение): различия между версиями
| [непроверенная версия] | [непроверенная версия] |
Содержимое удалено Содержимое добавлено
Дополнил контент |
Добавил контент |
||
Строка 31:
== Приводной нагнетатель ==
[[File:Roots blower (Autocar Handbook, 13th ed, 1935).jpg|thumb|Объёмный приводной нагнетатель Roots]]
[[File:Supercharger Animation by Tyroola.gif|thumb|Объёмный нагнетатель Roots в работе]]▼
[[File:Powerplus supercharger (Autocar Handbook, 13th ed, 1935).jpg|thumb|Объёмный приводной нагнететель PowerPlus на основе шиберного пластинчатого насоса]]
[[File:ATI ProCharger Supercharger Cutaway.jpg|thumb|Центробежный приводной нагнетатель ATI ProCharger]]▼
Таковым является нагнетатель, конструкция которого состоит из компрессора и некоего механического привода, посредством которого, в свою очередь, и обеспечивается работа нагнетателя за счёт использования мощности, получаемой с мотора, на который осуществляется наддув. Единого общего вида у приводного нагнетателя нет. Исходя из принципов работы своего компрессора приводные нагнетатели могут быть [[Компрессор#Объёмные_компрессоры|объёмные]], то есть осуществляющие наддув импульсно порциями некоего фиксированного объёма, и [[Компрессор#Динамические_компрессоры|динамические]], то есть осуществляющие наддув непрерывным потоком. В группу объёмных нагнетателей попадают такие конструкции как: [[Кулачковый насос|кулачковые]] (американские '''Roots''', '''Eaton'''), [[Винтовой компрессор|винтовые]] (американский '''Lisholm''', немецкий '''Mercedes''' 2000-х годов), [[Спиральный_компрессор|спиральные]] (немецкий '''G-Lader''', применявшийся на Volkswagen 1990-х), [[Пластинчатая_гидромашина|шиберные]] (британский нагнетатель '''PowerPlus''' для довоенных [[MG Cars|MG]] и [[Rolls-Royce Merlin]]). Динамические приводные нагнетатели известны только [[Лопастной_компрессор#Центробежный_компрессор|центробежного]] типа, известных собственных названий они обычно не имеют, а их конструкция более-менее универсальна и в общем и целом схожа с конструкцией некоего канонического центробежного компрессора. В обоих случаях, независимо от типа компрессора, конструкция его механического привода не имеет принципиального значения для работы нагнетателя в целом, с теми лишь особенностями, что привод компрессора имеет повышающее [[передаточное отношение]] (порядка 0,15-0,08), а иные конструкции привода позволяют включать/отключать нагнетатель (в том числе по аналоговому принципу) по команде водителя или блока управления. Сами приводы возможны промежуточными валами, шестернями, зубчатыми ремнями, цепями, набором трапецеидальных ремней, а также прямые приводы с торцов коленчатого или распределительного валов. В случаях отключаемого привода используются [[Муфта_(механическое_устройство)|муфты]] различной конструкции.
Особенностью работы приводного нагнетателя в сравнении с другими агрегатами наддува является то, что на его привод мотор вынужден расходовать существенную часть своей так называемой [[Индикаторная мощность|индикаторной мощности]]. Это приводит к тому, что все моторы с приводными нагнетателями имеют высокий [[удельный расход топлива]], который может в разы превышать удельный расход топлива безнаддувного мотора сравнимой [[Лошадиная_сила#Измерение_нетто|нетто-мощности]]. На высоких оборотах мотора затраты мощности на привод нагнетателя растут нелинейно относительно роста отдачи от его применения, что ещё более увеличивает значения удельного расхода топлива, а сама разница между индикаторной мощностью и нетто-мощностью на максимальных режимах может достигать значения в 50% от нетто.
Ввиду относительно низкого уровня термонапряжённости при работе, приводные нагнетатели относительно нетребовательны к технологии металлов и качеству смазки, и работоспособный надёжный агрегат наддува на основе приводного нагнетателя был доступен к производству практически одновременно с появлением массовых автомобилей. Однако ввиду требований к точности производства деталей приводные нагнетатели были в любом случае дороги, и их применение в первой половине XX-го века ограничивалось эксклюзивными, псевдоспортивными или гоночными автомобилями. Второй областью применения приводных нагнетателей были поршневые авиамоторы, в которых наддув был призван компенсировать понижение атмосферного давления на высоте и связанное с этим разрежение воздуха. После 2МВ авиация перешла на турбореактивные двигатели, а конструкторы автомобильных моторов пошли по пути безнаддувной форсировки, в результате чего приводные нагнетатели оказались почти забыты, и их уделом остался лишь американский тюнинг или некоторые американские и редкие европейские модели дорожных машин. В начале 2000-х приводные нагнетатели стали появляться на относительно недешёвых дорожных машинах в составе комбинированных агрегатов наддува в паре с турбонагнетателем. Подобные системы наддува применяются до сегодняшнего момента, хотя в последние годы существует тенденция вытеснения комбинированного наддува эффективным всережимным турбонаддувом на основе турбин типа Twin-Scroll или турбин изменяемой геометрии, а также комбинированным наддувом из турбонагнетателя и электронагнетателя.
==== Специфика применения на автомобильных моторах ====
▲[[File:Supercharger Animation by Tyroola.gif|thumb|Объёмный нагнетатель Roots в работе]]
На бензиновых моторах серийных легковых автомобилей в случаях разработки мотора под наддув на основе приводного нагнетателя таковой нагнетатель всегда будет только объёмного типа. Обоснованием этого является то важное качество любых [[Компрессор#Объёмные_компрессоры|объёмных компрессоров]], что их производительность всегда имеет линейную зависимость от частоты вращения ротора. Именно поэтому моторы с объёмными нагнетателями удобны для водителя: они работают в переходных режимах не хуже безнаддувных (у них отсутствует какая-либо задержка в раскрутке мотора при нажатии на педаль газа) и увеличивают крутящий момент во всём диапазоне оборотов, что на моторе с объёмным нагнетателем особенно ощутимо на «низах». Также у объёмных нагнетателей есть то конструктивное преимущество, что их применение не требует каких-либо дополнительных управляющих элементов и системах (клапанах сброса давления, электронных блоков управления, дополнительных датчиков), что в периоды отсутствия электронных систем впрыска позволяло легко устанавливать объёмные приводные нагнетатели на карбюраторные моторы или моторы с механическим впрыском. В современных системах комбинированного наддува в случае применения объёмных приводных нагнетателей, таковые отвечают за наддув на низких оборотах мотора и выводятся из работы управляющими системами по достижению достаточного давления наддува параллельно работающего турбонагнетателя.
▲[[File:ATI ProCharger Supercharger Cutaway.jpg|thumb|Центробежный приводной нагнетатель ATI ProCharger]]
Центробежные нагнетатели также могут применяться на бензиновых моторах легковых автомобилей. Но ввиду того, что в любых центробежных компрессорах зависимость объёма перекачиваемого вохдуха от числа оборотов не является линейной, приводные нагнетатели на их основе делаются либо кратковременно подключаемыми (наподобие машин американского тюнинга), либо устанавливаются на моторы, для которых эффективность работы в переходных режимах и эффективность работы на «низах» не сильно важна (например, машины для гонок на дистанцию в четверть мили). При этом установка подключаемого приводного центробежного нагнетателя на изначально безнаддувный мотор может и не требовать доработок под наддув, если время работы мотора в режиме наддува ограничено. А установка постоянно работающего приводного центробежного нагнетателя помимо доработок под наддув может потребовать наличия клапанов сброса давления (что не нужно в случае объёмных нагнетателей). В любом случае обычные серийные дорожные автомобили приводными центробежными нагнетателями не оснащаются.
И объёмные и центробежные приводные нагнетатели могут применяться не только на бензиновых моторах легковых автомобилей, но и на бензиновых и дизельных моторах тяжёлой техники. Выбор приводного нагнетателя, а не более подходящего турбонагнетателя, здесь, вероятно, объясняется спецификой эксплуатации. Примером первого случая является американский танковый бензиновый мотор Teledyne Continental [[AVSI-1790]]; примером второго — советский/российский танковый дизельный мотор [[В-46]].
В современном массовом автомобильном моторостроении использование приводных нагнетателей сходит на нет. Главной причиной этого являются механические потери на привод, выражающиеся в повышенном расходе топлива и повышенных выбросах углекислого газа. Адекватной заменой объёмных приводных нагнетателей сегодня являются турбонагнетатели с турбинами типа [[Твинскролл|Twin-Scroll]] и с [[Турбокомпрессоры с изменяемой геометрией|турбинами изменяемой геометрии]], а также применение нагнетателей с электроприводом в системах комбинированного наддува, что во всех случаях так или иначе помогает решать проблему турболага в переходных режимах и проблему низкой эффективности обычного турбонаддува на низких оборотах мотора.
==== Специфика применения на двухтактных моторах ====
| |||