Механический наддув: устройство и принцип работы

Один из способов повышения мощности двигателя без увеличения его рабочего объема — механический наддув. В отличие от турбонаддува, работающего за счет энергии отработавших газов, механический нагнетатель (компрессор) приводится в действие вращением коленчатого вала, отбирая часть мощности у двигателя. Компрессор через воздушный фильтр забирает воздух, сжимает его и отправляет во впускной коллектор ДВС. Перекачка воздуха может происходить на минимальных оборотах, без задержки, при этом давление наддува меняется с изменением оборотов двигателя.

Для работы механической системы наддува используются следующие виды привода:

• прямой. Компрессор монтируется непосредственно на фланец коленчатого вала;
• ременной. Производители применяют разные виды ремней (плоские, клиновидные, зубчатые). В таком приводе существует вероятность проскальзывания, срок службы его невысок;
• цепной. Аналогичен ременному с использованием цепи вместо ремня;
• шестеренчатый. Существенные габариты и повышенный шум — недостатки этого вида передачи.

Виды механических нагнетателей

Условно механические компрессоры можно разделить на объемные (кулачковые, винтовые) и центробежные.

Стандартом считается объемный нагнетатель кулачкового типа (Roots). Два ротора с лопастными кулачками помещены в один кожух и вращаются в противоположных направлениях, перекачивая воздух от входного до выходного канала. Компактная, простая и долговечная конструкция эффективна на малых оборотах и имеет низкий уровень шума.

Недостаток кулачкового нагнетателя — неравномерная, пульсирующая подача воздуха и его просачивание обратно в нагнетатель при высоких оборотах. В результате КПД системы снижается.

Усовершенствованная конструкция нагнетателя Roots — винтовой компрессор (Lysholm). Кулачковые роторы заменили на спиралевидные шнеки, перемещающие воздух не поперек конструкции, а вдоль. Шнеки встречным движением захватывают воздух и проталкивают его вперед, попутно сжимая. При высоких оборотах он не будет возвращаться в компрессор, снижая мощность.

Преимущества нагнетателей Lysholm — высокий КПД (до 70%), компактность, низкий уровень шума.

Самый распространенный тип механических нагнетателей — центробежный. Используется в комплексе с турбокомпрессором для устранения турбоямы. Основной рабочий элемент — крыльчатка, сходная по конструкции с колесом компрессора турбины, вращающаяся с частотой 60 000 об/мин. Крыльчатка помещается в корпус-улитку. Воздух на большой скорости под малым давлением поступает на крыльчатку, лопасти которой захватывают поток и отбрасывают его на корпус. При перемещении по корпусу воздух замедляется и приобретает нужный уровень давления.

Центробежные нагнетатели просто устанавливаются, доступны по цене, но, подобно турбокомпрессору, наиболее эффективны при высоких оборотах.