История.
Терминология.
Принцип действия.
Разновидности.
Примеры инсталляций.
Автомобилисты нынешнего поколения - далеко не первые, кого гипнотизирует магия цифр скорости и максимальной мощности двигателей. Больше ста лет назад стартовала эта гонка. Уже в 1905 году был превзойден рубеж в 100 л. с., всего несколько лет спустя - 150 л. с. Рос объем и, соответственно, масса моторов, заставляя применять все более тяжелое шасси. А это, в свою очередь, заметно снижало заветные цифры на спидометре. Таким образом, еще в начале века инженеры начали решать невероятно сложную задачу: как повысить мощность двигателя, снижая остальные его параметры - вес, размеры, расход топлива.
"Мерседес-24/100/140" начала 20-х - один из первых автомобилей с приводным нагнетателем
В ту героическую эру родилось немало конструкций - от совершенно фантастических до вполне реальных. Наиболее замечательной в этом ряду оказалась идея наддува. Представим себе такт впуска двигателя внутреннего сгорания: мотор в это время работает как насос, к тому же весьма неэффективный - на пути воздуха (горючей смеси) находится воздушный фильтр, изгибы впускных каналов, в бензиновых моторах - еще и дроссельная заслонка. Все это, безусловно, снижает наполнение цилиндра. Ну а что требуется, чтобы его повысить? Поднять давление перед впускным клапаном - тогда горючей смеси (для дизелей - воздуха) в цилиндре "поместится" больше. Энергия сгорания заряда с большим количеством топлива, само собой, станет выше; вырастет и общая мощность двигателя.
Эта несложная теория воплотилась во множестве самых разнообразных устройств, получивших общее название "нагнетатели". Были здесь и поршневые компрессоры, и шиберные, и объемные: Бриллиантом во всей этой массе блеснул запатентованный в 1905 году швейцарским инженером Альфредом Бюхи агрегат, известный сегодняшним автомобилистам как турбонаддув. Слово это родилось много позже самой идеи, которую добрых четверть века не удавалось использовать - уровень технологий не был еще готов к этому. Чему удивляться - самые лучшие двигатели той поры имели ресурс 30-40 тысяч километров, в среднем же - 5-10 тысяч. Какой уж тут турбонаддув?
Система наддува типа "Компрекс"
Однако технический прогресс быстро набирал обороты, и к 30-м это препятствие практически утратило силу. Впрочем, трудностей и так хватало - назовем хотя бы основную, над решением которой работали конструкторы все прошедшие годы (и, заметим, так до конца и не решенную): ротор турбокомпрессора нельзя сделать большим! И все потому, что чем больше диаметр турбины, тем выше ее момент инерции. Стало быть, даже если водитель при разгоне порезче нажмет на педаль акселератора, быстрого ускорения все равно не получится: придется подождать, пока турбина наберет соответствующие обороты. Итак, турбину следует сделать как можно меньше по диаметру. Но поступление воздуха зависит от окружной скорости лопаток, которая тем меньше, чем меньше диаметр ротора: Остается увеличивать обороты, хотя и тут есть ограничение, на этот раз со стороны допустимых нагрузок на материалы. И это далеко не все проблемы.
Агрегат наддува на "формульном" двигателе "Рено", предназначенном для "Лотоса-93Т" начала 80-х. Через несколько лет наддув в F1 был запрещен.
ем не менее, уже в 30-х годах многие фирмы (естественно, самые богатые и передовые) устанавливали турбонаддув на свои модели. Тогда же появились многие устройства, ставшие теперь обязательными для агрегатов турбонаддува. Во-первых, это, конечно же, клапан, перепускающий выхлопные газы, если обороты турбины слишком велики. Не будь этого клапана, стал бы возможен режим, когда обороты двигателя растут неконтролируемо: выхлопных газов все больше, соответственно, все выше обороты турбины и количество нагнетаемого воздуха: В таком случае поломка мотора неизбежна. Перепускным клапаном управляет давление воздуха во впускном коллекторе: если оно выше допустимого, клапан открывается и часть отработавших газов идет в глушитель, минуя турбину. Этого конструкторам и, естественно, водителям показалось мало, ведь и торможение, и последующий разгон турбины требуют определенного времени, стало быть, быстрой реакции автомобиля ожидать опять-таки не приходится. Кроме того, рассчитывая агрегат наддува на достаточную (не чрезмерную) подачу воздуха при оборотах выше средних, тем самым получают двигатель с так называемым "турбоподхватом" - до 3000-4000 об/мин он набирает мощность почти как атмосферный, а затем резко (и для неопытного водителя неожиданно) "выстреливает", моментально развивая обороты, близкие к максимальным. Получалось, что под капотом как бы два мотора: один вполне мирный, а другой - взрывного темперамента.
Клапан перепуска отработавших газов:
А - камера атмосферного давления; Б - камера управляющего давления; 1 - мембрана; 2 - клапан.
Такое положение до 60-х годов всех устраивало: турбонаддув применялся в основном на спортивных и гоночных машинах, поскольку их приверженцы (хотя бы в душе) легко простят мотору такую двойственность, лишь бы в нужный момент, вдавив до упора педаль газа, ощутить всю силу бешеного "табуна лошадей": Средние скорости на дорогах тем временем росли, на вполне обычных серийных автомобилях увеличивался рабочий объем двигателей: если в первые послевоенные десятилетия двухлитровый двигатель казался чуть ли не монстром, то к концу 70-х он стал обычным оснащением среднего семейного седана. И тут вмешались законодатели. Скажем, в Италии машины с мотором до 2 л пользуются существенными налоговыми льготами, в Японии этот "потолок" еще ниже - 660 см3. Здесь-то и кроется причина широкого распространения турбонаддува на массовых автомобилях, хотя для этого пришлось преодолеть ряд непростых технических препятствий.
Средний потребитель и слышать не хочет о "подхвате", а тем более о запаздывании реакций мотора. Ему не гоняться нужно, а ездить каждый день. Поэтому, кроме собственно агрегата наддува, под капотом "поселились" два перепускных клапана: один - для отработавших газов, а другой - чтобы перепускать излишний воздух из коллектора двигателя в трубопровод до компрессора. Этот клапан также управляется давлением во впускном коллекторе. Таким образом, частота вращения ротора турбины при сбросе газа снижается незначительно, и при последующем нажатии на педаль задержка подачи воздуха составляет десятые доли секунды - время закрытия клапана. Перепуск отработавших газов здесь уже не регулятор, а лишь ограничитель числа оборотов турбины.
Спиральный компрессор-нагнетатель:
1 - рабочая спираль; 2 - корпус; 3 - приводная шестерня.
Повсеместное проникновение электроники в управление двигателем не могло оставить вне своей сферы систему турбонаддува. Оба упомянутых выше клапана сохранились, но вот управляет ими уже не давление в коллекторе, а электрические сервомоторы или включенные в пневматическую систему электрические клапаны. Это дает возможность учитывать не только нагрузку на двигатель, но и множество других факторов: детонацию в цилиндрах, тепловой режим мотора, токсичность выхлопных газов и т. д.
Вам, вероятно, встречались в городском потоке машины с шильдиком "интеркулер" на борту. Это название закрепилось за радиатором охлаждения наддувочного воздуха, расположенным за компрессором. Интеркулер нужен для того, чтобы при том же давлении наддува "поместить" в цилиндр больше смеси (воздуха). Вспомните школьную физику - при одинаковом давлении в определенный объем войдет больше (по массе) газа более низкой температуры. А ведь мощность мотора зависит именно от "массового" наполнения цилиндров. Пока интеркулер применяют в основном на спортивных машинах (скажем, на "Феррари"), а также на магистральных грузовиках.
Радиаторы интеркулера под капотом "Феррари-228GTO"
Как уже упоминалось, частота вращения ротора турбины должна быть очень велика. Насколько? До 150-180 тысяч об/мин. До последнего времени срок службы всего агрегата ограничивала именно долговечность подшипников. По сути, это были вкладыши, подобные вкладышам коленчатого вала, которые смазывались маслом под давлением. Износ таких подшипников скольжения был, конечно, велик, однако шариковые не выдерживали огромной частоты вращения и высоких температур.
Выход нашли только недавно, когда удалось разработать подшипники с керамическими шариками. Сперва это сделали японские фирмы, а затем и шведский СКФ - и машины с такими подшипниками появились на дорогах. Однако достойно удивления не применение керамики - подшипники заполнены постоянным запасом пластичной смазки, то есть канал от штатной масляной системы двигателя уже не нужен! На очереди - металлокерамический ротор турбины, который примерно на 20% легче изготовленного из жаростойких сплавов, да к тому же обладает меньшим моментом инерции.
В последнее время стали применять такой способ регулирования подачи воздуха, как изменяемый угол наклона лопаток компрессора. Идея эта, опять-таки, давняя, а вот воплотить ее долго не могли; в качестве примера назовем новейший агрегат наддува "опелевских" дизелей "Экотек".
Может показаться, что победное шествие системы турбонаддува ничем не может быть заторможено. Уже встречаются моторы с двумя турбокомпрессорами, все "умнее" становится управляющая электроника: Но как раз в это время после многолетнего забвения возрождается давний конкурент "турбо" - приводной компрессор, получающий вращение от коленчатого вала двигателя. В чем же его преимущества? Если коротко - в более быстрой реакции мотора на управляющее воздействие, а с учетом гораздо меньшей его частоты вращения - еще и в большей технологичности изготовления. Однако за все, как известно, приходится платить. Если турбокомпрессор повышает КПД двигателя, используя энергию отработавших газов, по сути уже выброшенную, то приводной компрессор отбирает энергию у самого двигателя. Допустим, конструкторам пришло бы в голову заменить нагнетателем турбокомпрессор мотора "Порше-911". В режиме максимальной мощности это привело бы к потере 26 кВт! Конечно, при этом мощность "наддутого" мотора все равно заметно превосходила бы тот же показатель "атмосферного" (безнаддувного) варианта, а вот топливная экономичность пострадала бы.
Говоря о типах нагнетателей, можно заметить: их многообразие уже в прошлом. И поршневые, и центробежные, и большинство других вариантов вряд ли когда-нибудь вновь появятся на автомобильных моторах. Остаются разве что объемные нагнетатели (они по принципу действия чем-то напоминают шестеренчатые насосы системы смазки), к которым - через шестьдесят лет! - вернулись конструкторы "Мерседеса".
Впервые нагнетатели типа "Рутс" появились на легковых машинах этой фирмы еще в 20-х. Работали они не постоянно, а лишь кратковременно подключались многодисковым сцеплением на режимах максимальной мощности, производя устрашающий визг (у Ремарка более поэтично - "пение рассерженной осы") и пожирая ресурс мотора. У современных компрессорных "мерседесов" схема почти та же, но они включаются в работу раньше - при 1500 об/мин. Между прочим, нагнетатель похожего типа знаком тем, кому приходилось иметь дело с отечественным мотором ЯАЗ-204 или ЯАЗ- 206. Этот двухтактный дизель конструкции 40-х годов имел, благодаря компрессору, неплохие по тем временам показатели, а потому выпускался несколько десятилетий подряд. Упомянем еще необычные спиральные нагнетатели, с которыми в 80-х годах немало экспериментировал "Фольксваген". Можно вспомнить несколько серийных модификаций "Гольфа", "Пассата", "Коррадо". В 90-х это направление, по сути, было свернуто.
Обзор современных систем наддува был бы неполным без упоминания еще о двух разработках. Первая называется "наддув типа Компрекс", над которым уже три десятка лет работают инженеры швейцарской фирмы "Браун энд Бовери". Строго говоря, устройство - это не компрессор, хотя и использует энергию отработавших газов. Действует оно так. Цилиндр, разделенный на продольные каналы, вращается вокруг своей оси, приводимый ремнем от коленчатого вала. Торцы цилиндра прикрывают две глухие крышки статора, в которых по два окна - для воздуха и выхлопных газов. Цикл работы следующий: после открытия выпускного клапана в цилиндре двигателя ударная волна распространяется по трубопроводу, проходит через окно торцевой крышки и продолжает движение по каналам ротора, сжимая находящийся в них воздух. Поскольку ротор вращается, в определенный момент открывается окно и воздух поступает в трубопровод повышенного давления. Окно тут же закрывается, и потоку выхлопных газов ничего не остается, как, отразившись от торцевой крышки, направиться в обратный путь, навстречу открывающемуся окну выпуска. За отраженной волной сжатия следует волна разрежения, она позволяет к моменту удаления газов заполнить канал свежим воздухом, эжектировав его через соответствующее окно. Принцип действия агрегата позволил дать ему еще одно название - "волновой обменник".
Кроме швейцарцев, наддувом "Компрекс" всерьез заинтересовались японцы: на рынок выпущено уже несколько моделей фирмы "Мазда", оснащенных подобным агрегатом. К слову, над таким устройством работают и харьковские моторостроители.
Наконец, последнее, о чем хотелось бы сказать, так это о системе резонансного наддува. Как уже отмечалось в начале статьи, для лучшего наполнения цилиндра следует поднять давление перед впускным клапаном. Между тем повышенное давление необходимо вовсе не постоянно - достаточно, чтобы оно поднялось в момент закрытия клапана и "догрузило" цилиндр дополнительной порцией смеси. Для кратковременного повышения давления вполне "подойдет" волна сжатия, гуляющая по впускному трубопроводу при работе мотора. Достаточно лишь рассчитать длину самого трубопровода, чтобы волна, несколько раз отразившись от его концов, пришла к клапану в нужный момент. Теория (по крайней мере, при объяснении "на пальцах") проста, а вот воплощение ее требует немалой изобретательности: клапан при разных оборотах коленчатого вала открыт неодинаковое время, а потому для использования эффекта резонансного наддува требуются впускные трубопроводы переменной длины! И такие моторы были созданы - со специальными заслонками, открывающими воздуху тот или иной путь. Пик популярности этого решения пришелся на середину 80-х, а затем производители, видимо, пришли к выводу: зачем морочить себе голову, если уже есть и более производительный турбонаддув, и управляющая им электроника? В последнее время сообщений о новых двигателях с резонансным наддувом почти не поступает...
Итак, работы над различными вариантами наддува поршневых двигателей продолжаются. Можно ли сказать, что они в полном разгаре? Трудно определить - ведь не исключено, что на сцене появятся двигатели, отличные от нынешних поршневых. И уже новые поколения конструкторов будут стремиться выжать из них все - в угоду новым поколениям автомобилистов.
Механические нагнетатели. Термины.
AFTERCOOLER (ИНТЕРКУЛЕР) - промежуточное охлаждение наддувочного воздуха. Применение промежуточного охлаждения в наддувочных системах позволяет не только увеличить мощность мотора. но и понизить температурные нагрузки на двигатель и понизить температуру выхлопных газов, тем самым снизить содержание оксидов азота и понизить расход топлива. Применение интеркулера позволяет избежать появление детонации в двигателях с искровым зажиганием. Для охлаждения наддувочного воздуха может применяться охлаждающая жидкость или окружающий воздух. Интеркулер использующий для охлаждения жидкость может распологаться в любом месте. Недостаток охлаждающего радиатора. использующего окружающий воздух - увеличенные габариты радиатора. Важной характеристикой промежуточного охладителя является коэффициент рассеивания теплоты. Данный коэффициент определяет зависимость между эффективностью охлаждения наддувочного воздуха и разностью между температурами наддувочного и охлаждающего воздуха:
Ф=(t1E-t1A)/(t1E-t2E),
где Ф - коэффициент рассеивания теплоты
t1E - температура наддувочного воздуха на входе
t1A - температура наддувочного воздуха на входе
t2E - температура охлаждающего воздуха на входе
Примерное значение Ф для легковых автомобилей 0,4....0,7
AIR BY-PASS VALVE (ВОЗДУШНЫЙ КЛАПАН ОБХОДА) - перепускной воздушный клапан, с помощью которого поддерживается постоянное давление наддува в системах работающих в широком диапазоне частот вращения. Обычно такой клапан направляет избыточное количество воздуха или отработавших газов (газотурбинные нагнетатели) в обход нагнетателя.
AIR FUEL RATIO (ВОЗДУШНО-ТОПЛИВНОЕ ОТНОШЕНИЕ) - соотношение количества воздуха к количеству топлива в воздущно-топливной смеси. Топливо, используемое в двигателях с искровым зажиганием, является более летучим, чем, например дизельное топливо. Кроме того смешивание бензина с воздухом до попадания в камеру сгорания занимает больше времени, чем в дизеле. Бензиновые двигатели работают на более гомогенных смесях, которые, кроме того, очень близки к стехиометрическим. В двигателях с искровым зажиганием момент появления искры определяет начало процесса сгорания. Идеальное воздушно топливное отношение определяется параметрами - 14:7:1.
AMBIENT TEMPERATURE (ОКРУЖАЮЩАЯ ТЕМПЕРАТУРА) - текущая температура окружающего воздуха.
ATMOSPHERIC PRESSURE (АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ) - давление воздуха в атмосфере. Единицы измерения: 1мм.вод.ст. (водного столба) = 1кп/м2 = 0,0980665 гПа = 0,1 гПа
BAROMETRIC PRESSURE (БАРОМЕТРИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ) - термин для атмосферного давления. Единицы измерения: 1 мм.рт.ст (ртутного столба) = 1,33322 Па.
BOOST (ДАВЛЕНИЕ НАДДУВА) - коэффициент давления наддува соответствует увеличению плотности нагнетаемого воздуха по сравнению с атмосферным давлением ( в двигателях без наддува воздух поступает под атмосферным давлением). Одним из главных факторов при выборе наддува является вид используемой системы наддува, поределяющий возможную степень повышения давления. Эффективность повышения давления максимальна тогда, когда температура сжатого воздуха не возрастает или возвращается к своему первоначальному значению за счет применения интеркулера (промежуточного охлаждения воздуха).
ВТМ - BOOST TIMING MASTER (РЕГУЛИРОВКА ДАВЛЕНИЯ НАДДУВА) - регулировка системы зажигания в соответствии с давлением наддува для предотвращения появления детонации.
CHOKE LINE (СНИЖЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ НАДДУВА) - данный термин определяет снижение эффективности наддува механического нагнетателя за счет применения неправильных настроек или несоответствующего нагнетателя параметрам двигателя. Например, снижение эффективности наддува может быть вызвано применением неправильного размера шкивов, что может привести к неэффективной работе нагнетателя, либо применение маломощного нагнетателя на двигателях большого объема и т.д.
COMPRESSION RATIO (СТЕПЕНЬ СЖАТИЯ) - принцип работы всех поршневых двигателей состоит в сжатии топливовоздушной смеси в цилиндре перед ее воспламенением или во впрыске топлива в горячий сжатый воздух для его воспламенения. Степень сжатия расчитывается по следующему уравнению:
ε= Vh + Vc / Vc
ε - степень сжатия
Vh - рабочий объем цилиндра
Vc - объем камеры сгорания
COMPRESSOR HOUSING (КОРПУС НАГНЕТАТЕЛЯ) - корпус нагнетателя, где непосредственно, расположен воздушный компрессор.
COMPRESSOR MAPS (ДИАГРАММЫ КОМПРЕССОРА) - графические диаграммы технических показателей работы компрессора.
DENSITY (ПЛОТНОСТЬ) - масса, отнесенная к единице объема. Единицы измерения плотности: кг/м3,кг/дм3,кг/л,г/см3.
DETONATION, KNOCK (ДЕТОНАЦИЯ) - нарушение процесса сгорания. Детонация происходит тогда, когда скорость распространения пламени приближается к скорости звука, в основном, ближе к концу процесса сгорания. Когда остаточные газы уже сильно сжаты и меют высокую температуру. Детонацию характеризует очень высокое максимальное давление. Детонация - нарушение процесса сгорания. приводящее к повреждениям поршней, головки блока цилиндров и т.д. Для того, что бы избежать детонации, момент зажигания устанавливают более поздним, однако. в принципе, это ухудшает показатели среднего эффективного давления и сопровождается ростом температуры отработавших газов. в большинстве случаев, регулировка нагрузки в большей части рабочего диапазона осуществляется посредством изменения расхода воздуха.
EFI, ELECTRONIC FUEL INJECTION (ЭЛЕКТРОННАЯ СИСТЕМА ВПРЫСКА) - электронная система впрыска топлива. Современные технологии позволяют осуществлять управление функциями впрыска топлива и зажигания посредством единого электронного устройства. Многие из входных сигналов пригодны для регулирование как впрыска, так и зажигания. Использование единого электронного блока управления повышает надежность системы и позволяет отказаться от использования механического и пневматического регулирования системы зажигания. Микропроцессор (чип) электронного блока управления преобразует поступающую информацию в так называемые параметрические поверхности (трехмерные графические характеристики),которые учитывают действия водителя и нагрузку на двигатель.
Терминология
EFFICIENCY ISLANDS ( МОМЕНТ ЭФФЕКТИВНОСТИ) - области эфективной работы компрессора на графической диаграмме.
FUEL RICH/LEAN (ТОПЛИВО-ВОЗДУШНОЕ ОТНОШЕНИЕ) - отношение количества воздуха к количеству топлива. Данный параметр регулируется с помощью кислородного датчика- лямбда-зонда.
FMU, FUEL MANAGEMENT UNIT (РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ТОПЛИВА) - топливный регулятор давления. используется для настройки давления топлива в системе. Часто используется для достижения необходимого топливного давления при применении нагнетателей.
IMPELLER (РОТОР) - ротор механического нагнетателя.
INDUCER (ВОЗДУШНЫЙ КАНАЛ) - впускной воздушный канал механического нагнетателя.
INTERCOOLER (ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ ОХЛАДИТЕЛЬ) - радиатор промежуточного охлаждения наддувного воздуха.
MAF, MASS AIR FLOW SENSOR (ДАТЧИК РАСХОДА ВОЗДУХА) - специальный датчик, измеряющий массовый расход воздуха. Существуют два вида таких датчиков - проволочнвй и пленочный. Принцип действия датчиков основан на изменении сопротивления измерительного элемента (платиновой проволоки или пленочного резистора) при охлаждении его потоком воздуха, проходящего через сечение расходомера. Для увеличения чуствительности расходомера температура его измерительного элемента поддерживается в пределах 70 - 150 градусах цельсии выше температурв проходящего воздуха.
MAP,MANIFORD ABSOLUTE PRESSURE (ДАВЛЕНИЕ ВПУСКНОГО КОЛЛЕКТОРА) - абсолютное давление во впускном коллекторе. Соответственно, чем больше давление наддува, тем выше давление в коллекторе.
NATURALLY ASPIRATED (ЕСТЕСТВЕННЫЙ ВПУСК) - двигатель с естественным впуском воздуха. Без применения турбокомпрессоров и механических нагнетателей.
PCV, POSITIVE CRANKCASE VENTILATION (ВЕНТИЛЯЦИЯ КАРТЕРА) - данный термин обозначает систему вентиляции картера.
PRESSURE BOOST (ДАВЛЕНИЕ НАДДУВА) - данный термин означает различие между барометрическим давлением и давлением в коллекторе на наддувных двигателях.
PRESSURE ABSOLUTE (АБСОЛЮТНОЕ ДАВЛЕНИЕ) - единица измерения 1 бар = 10 в пятой степени Па = 10Н/см2.
PRESSURE RATIO (СООТНОШЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ) - соотношение давления в коллекторе и барометрического давления. Соотношение давления = фактическое давление коллектора + атмосферное давление деленное на абсолютное давление. Данный путь применим для вычеслений в том случае, когда неизвестны параметры входного канала компрессора.
PRESSURE REGULATOR (РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ) - данный термин используется для топливных,воздушный или газовых регуляторов давления. При помощи этих регуляторов. настраивается и поддерживается в системах необходимый показатель давления.
PSI, POUND PER SQUARE INCH (ФУНТ-СИЛ/КВ.ДЮЙМ) - единица измерения давления, применяемая в США ,1PSI = 0,0689 бар.
SAE J1723 - стандарт по которому определяется эффективность работы механических нагнетателей.
SPEED LINE (ЛИНИЯ СКОРОСТИ) - один из показателей работы механического нагнетателя на графических диаграммах
STOICHIOMETRIC (СТЕХИОМЕТРИЯ) - идеальное соотношение воздушно-топливной смеси. Например, для полного сгорания 1 кг. бензина требуется 14,5 кг. воздуха.
SUPERCHARGER ( досл.:СУПЕРНАГРУЗКА) - в отношении механических нагнетателей - означает непосредственно нагнетатель, либо наддув воздуха перед непосредственным впуском в двигатель.
SURGE (ВЫБРОС, ВОЗДУШНАЯ ВОЛНА) - термин, обозначающий состояние недостаточного давления воздуха в системах механического наддува. Данное явление может происходить во время, когда дроссельная заслонка закрыта, а скорость ротора компрессора все еще велика. Это состояние является прямым следствием неправильного выбора давления наддува. Как правило, датчики массового расхода воздуха дают сбой в работе при возникновении этого явления.
SURGE LINE (ЛИНИЯ ВОЗДУШНОЙ ВОЛНЫ) - см. SURGE.
TPS, TROTTLE POSITION SENSOR (ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ ДРОССЕЛЬНОЙ ЗАСЛОНКИ) - датчики положения дроссельной заслонки можно разделить на два вида - датчики концевого типа и потенциометрические датчики. Датчики концевого типа регистрируют режимы "холостого хода" и "полной нагрузки". Потенциометрические датчики. кроме этих двух параметров, регистрируют точный угол положения дроссельной заслонки и скорость ее открытия и закрытия.
VALVE OVERLAP ( ПЕРЕКРЫТИЕ КЛАПАНОВ) - термин обозначающий время, когда впускной и выпускной клапаны открыты.
VOLUTE ( СПИРАЛЬ) - форма корпуса компрессора, где размещается ротор. выпускной и впускной каналы.
VORTEX (досл. ВОДОВОРОТ) - свободный поток воздуха внутри компрессора.
Классификация, принцип действия:
Работа двигателя внутреннего сгорания (ДВС) построена на том, что топливо должно быть замешено с необходимым количеством окислителя, т. е. кислорода. Это обеспечит полное и эффективное сгорание горючей смеси и позволит достичь максимально возможной мощности. Больше сгорит – больше мощность. Кислорода в воздухе по объему всего 21%, а по массе 23% (это на уровне моря, при определенных давлении и температуре). Для нормальной работы двигателя пропорции смеси топливо–воздух принимаются приблизительно 1:14,7. Если прибавить к стандартному давлению в одну атмосферу, к примеру, еще одну, то получим в 2 раза больше воздуха, а значит, и кислорода, поступающего в цилиндры. Стало быть, мы должны получить от мотора в 2 раза больше мощности. Двигатель объемом 1,5 л при давлении наддува чуть более атмосферы практически эквивалентен трехлитровому «атмосфернику». Это, конечно, грубая арифметика, но идея именно такова. И, кстати говоря, такой прирост отнюдь не предел. Можно пойти по пути увеличения объема моторов. Больше рабочий объем цилиндра – больше топливовоздушной смеси со всеми вытекающими отсюда последствиями. Так делали американские производители. Огромные, высокообъемные моторы с неимоверным потреблением горючего, но впечатляющим крутящим моментом. В Европе, и особенно в Японии, делали маленькие, компактные и экономичные двигатели. Но мощность, тем не менее, была также востребована покупателями автомобилей. Наверное, это была одна из причин, почему именно на старом континенте появились первые разработки нагнетателей.
Центробежный
Подобные нагнетатели в тюнинге получили в настоящее время наибольшее распространение. По своей конструкции они наиболее близки к турбонаддуву, поскольку имеют одинаковый принцип нагнетания воздуха. Разняться лишь способы привода. Работа осуществляется следующим образом. Основная деталь центробежного нагнетателя – рабочее колесо, или крыльчатка. Она имеет довольно сложную конусообразную форму. Лопатки крыльчатки играют самую главную роль. От того, насколько правильно они спроектированы и изготовлены, зависит результирующая эффективность всего нагнетателя. Итак, воздух, пройдя по сужающемуся воздушному каналу в нагнетатель, попадает на радиальные лопасти крыльчатки. Лопасти закручивают и отбрасывают его центробежной силой к периферии кожуха, где имеется диффузор. Зачастую диффузор имеет лопатки (порой с регулировкой угла атаки), призванные снизить потери давления. Далее воздух выталкивается в окружной воздушный туннель (воздухосборник), который чаще всего имеет улиткообразную форму (воздухосборник, описывая окружность, постепенно расширяется в диаметре). Такая конструкция создает необходимое давление воздушного потока на выходе из нагнетателя. Дело в том, что внутри кольца воздух поначалу движется быстро, и его давление мало. Однако в конце улитки русло расширяется, скорость воздушного потока понижается, а давление увеличивается. Так создается необходимый подпор для накачки цилиндров «спрессованной атмосферой». В силу самого принципа работы у центробежного нагнетателя есть один существенный недостаток. Для эффективной работы крыльчатка должна вращаться не просто быстро, а очень быстро. Фактически производимое центробежным компрессором давление пропорционально квадрату скорости крыльчатки. Скорости могут быть 40 тысяч об/мин и более, а для высоконапорных компрессоров дизелей они приближаются к цифре 200 тыс. об/мин. И поскольку привод осуществляется от коленвала посредством ременной передачи на шкив турбины, шум от такого устройства довольно сильный. Хотя многим именно этот характерный свист греет душу. Появились даже обманки, имитирующие звучание работающей турбины. Проблема шумности и ресурса элементов привода частично снимается введением дополнительного мультипликатора. Здесь стоит упомянуть интересное решение компании Powerdyne. Внутри единого корпуса нагнетателя располагается дополнительная повышающая ременная передача. Она не требует обслуживания, смазки и рассчитана на пробег более 80 тыс. км. Это позволяет уменьшить передаточное число внешней, основной ременной передачи, чем снизить ее рабочие нагрузки. Высокие рабочие обороты накладывают особые требования на качество используемых материалов и точность изготовления (учитывая огромные нагрузки от центробежных сил). К минусам самого принципа нагнетания можно также отнести некоторую задержку в срабатывании, хотя нужно отметить, что эта задержка не столь заметна, как у турбонагнетателей. И еще одно замечание. Как правило, центробежный нагнетатель дает прибавку на довольно высоких оборотах двигателя. Сначала давление нарастает медленно, но затем, с увеличением оборотов, довольно резко возрастает. Эта особенность делает центробежные нагнетатели наиболее пригодными для тех случаев, когда более важно поддержание высоких скоростей, а не интенсивность разгона. Как было отмечено выше, центробежные нагнетатели очень популярны. Сравнительно низкая цена и, самое главное, простота установки способствовали тому, что компрессоры этого типа почти вытеснили другие, более дорогие и сложные типы. Особенно в сфере тюнинга. В настоящее время центробежные нагнетатели производятся рядом компаний. Вот лишь самые известные из них: Paxton Automotive, Powerdyne Automotive, ATI ProCharger, RK Sport, Vortech.
занимательно
ОтветитьУдалить