Авто-эскорт
                           








   Нагнетатель на двигатель. Изготавливаем нагнетатель своими руками
 
   Вариантов форсирования мотора – огромное множество. Начиная с чип-тюнинга и завершая монтажом «закиси азота». На сегодняшний день мы разберем единственный из вариантов тюнинга мотора — механический нагнетатель.

Типы нагнетателей
  Нагнетатель на двигатель. Изготавливаем нагнетатель своими руками
Принято различать нагнетатели с внутренним сжатием и без него. А вид сжатия зависит от геометрии роторов и оттого, как они сцепляются друг с другом. Почти все нагнетатели работают с внутренней степенью сжатия больше единицы. Исключением являются варианты спирального нагнетателя и «рутсы», которые лишь пропускают воздух, работая без внутреннего сжатия. Естественно, нагнетатели с внутренним сжатием имеют больше преимуществ, так как Кпд у таких конструкций выше, а шумовые параметры ниже. Но, с другой стороны, важным достоинством нагнетателей без внутреннего сжатия является способность корректировки давления наддува. То есть, например, при частичной нагрузке силовой агрегат ни в каком сжатии и не нуждается, сообразно при таком режиме снижается расход мощности.

Шумовые параметры очень важны, поэтому часто доводится проводить исследования, чтоб сбалансировать нагнетатель и его окружение в отношении уменьшения уровня шума. Поэтому все дaнные факторы имеют внушительное дейcтвие на выбор производителя при подборе надлежащего нагнетателя для своего мотора.

Отметим, что винтовые нагнетатели, нагнетатели Ванкеля и «рутсы» относятся к двухосевым нагнетателям и внутри- и внешнеосевыми. Нагнетатель Ванкеля, Kkk-ro-нагнетатель и Pierburg-лопастной и роторный нагнетатели относятся к внутриосевым, то есть оси размещены внутри корпуса, а нагнетатели типа «рутс» - к внешнеосевым агрегатам. Но присутствует еще единственный вид механических нагнетателей, так называемые «scroll»(от англ. спиральный нагнетатель), типичным представителем которых является известный G-нагнетатель, основанный Vw. Все дaнные типы относятся к одноосевым машинам.

Типы нагнетателей в деталях

1. Лопастной роторный нагнетатель. Праотцом Лрн является нагнетатель Арнольда Цоллера («zoller-нагнетатель»), который был открыт в начале Xx века. Роторный компрессор является многосекционным нагнетателем с внецентрорасположенным ротором, где находятся планки. А вращающие лопасти представляют секции, которые, если они увеличиваются, всасывают, и если уменьшаются, то сжимают бензино-воздушную смесь. Именно этот компрессор стал примером для подражания в американской фирме Bendix, и их разработка получила название «rotocharger».

2. Роторный нагнетатель Pierburg. В первые годы разработки Pierburg был лопастным нагнетателем, но так и не пошел в серийное производство, и его разработка была прекращена в 1989 году. А разработчики рассчитывали при помощи его поднимать мощность у бензиновых двигателей с 90 до 210 квт, и у дизельных с 60 до 150 квт. Одним из главных достоинств Pierburg’а является простая конструкция, поэтому и производство этого нагнетателя является относительно естественным: роторы получают в виде «метровых заготовок» путем профильного прессования. Кпд на средних и высоких оборотах высокий, в то время как на низких частотах вращения и при высоких степенях сжатия Кпд содержит плохие показатели.

3. Нагнетатель Kkk Ro. Предприятие Korr und Kausch (kkk) занималась разработкой нагнетателей Kuehnle. Предприятие представила целый ряд «ro-нагнетателей», которые подходили под разные объемы двигателей (до 2,4 литров у бензиновых и до 3,0 у дизельных). Данные нагнетатели, естественно, были испытаны на двигателях легковых автомобилей. Ro-нагнетатель в самом начале создавался как одноосевой роторно- поршневой нагнетатель и по своей строении был похож на Pierburg-нагнетатель, но всё же имел другую геометрию роторов. Нагнетатель Kkk Ro 2013, который обязан ставиться на бензиновые моторы с объемом до 1,3 литра и на дизельные с рабочим объемом до 1,6 литра, имел наибольший Кпд одинаковый 65%.

Серийное изготовление планировали начать ещё в 1989 году, но, к сожалению, на сегодняшний день от Ro-нагнетателя остался лишь единственный единица разреза модели и последний рекламный улица на английском языке.

4. Lysholm-нагнетатель или винтовая машина приобрела свою репутация в 1995 году, оснастив силовой агрегат V6 Mazda Xedos 9. Такой вид нагнетателя безупречно подходил под силовой агрегат Mazda, который тогда работал по принципу Миллера, то есть уменьшения работы по сжатию. Стоит отметить, что Lysholm-нагнетатели ещё в 50-е годы производились швейцарской фирмой Sauer, но с появлением турбонагнетателей репутация такой винтовой машины стала падать. Поэтому Lysholm можно повстречать на серийных образцах только у Mazda Xedos 9.

Винтовой нагнетатель представляет собой компрессор с большим Кпд. Разработчик уверяет, что полный Кпд, включая механические потери, составляет в наивысшей точке свыше 70%. И потери в зазорах меж роторами относительно малы. Этот быль объясняется внушительный частотой вращения, которую может набрать винтовой нагнетатель (на втором роторе). Здесь присутствует одна из физических закономерностей, то есть с увеличением скорости вращения отрицательное дейcтвие потерь в зазорах снижается путем компенсации через увеличенный размер потока. Всё это хорошо заметно по крутым линиям частоты вращения на карте характеристик нагнетателя.

Но Lysholm-нагнетатель содержит и некоторые недостатки. Например, присутствие ясный выраженных шумов. Для того, чтобы снизить уровень шума, нужны добавочные затраты, которые к тому же ещё и занимают много места и снимают достоинство компактности этого нагнетателя.

5. Нагнетатель Autorotor .ещ. одна винтовая машина была представлена шведской фирмой Opcon Autorotor. Минимальная конструкция обязана была разгонять силовой агрегат до 132квт/180л.с., максимальная, соответственно, предопределена для двигателей мощностью до 292квт/400л.с. Главным достоинством такого нагнетателя является маленький вес (минимальный нагнетатель весит около 3,8 килограмма). Такая винтовая машина предопределена для двигателей V6, которые имеют удобную форму для их расположения в подкапотном пространстве.

6. Sprintex — родственник Lysholm-нагнетателя. Этот механизм, гpaничaщий по строении к Lysholm-нагнетателю, выпустила шотландская предприятие Fleming Thermodynamics Ltd из города Глазго. Sprintex являлся, можно сказать, уменьшенной копией Lysholm’а, но приминялся он для двигателей с рабочим объемом от 1,3 до 2,0 литра (sprintex S 82)и от 2,0 до 3,5 литра (sprintex S 102). Такая винтовая машина использовалась на рынке дооснащения, например, его добавочно устанавливали на силовой агрегат Landrover Discovery.

7. Рутс-нагнетатель. Роторный двухлопастной нагнетатель или рутс-вентилятор в 1998 году был единственным нагнетателем, который производился крупными партиями и применялся на практике. В Сша поставкой «рутсов» занималась предприятие Eaton, которая обеспечивала этой продукцией такие заводы популярных марок автомобилей, как Ford (1988 Thuenderbird 3,8 литровый V6) и Gm (1992 Buick Park Avene 3,8-литровый V6, 243 л.с.; Buick Riviera 3,8-литровый V6 243 л.с.; Oldsmobile Eighty-eight 3,8-литровый V6, 243 л.с.).

Но в Европе тоже не отставали от технического прогресса. Так, в частности, Jaguar оснастил свой 4,0-литровый рядный шестицилиндровый силовой агрегат Xj (xjr6 Supercharger,235квт/320л.с., рутс-вентилятором. Но уже в 1997 году Jaguar представил другую модель - Aj V8 Supercharger. Этим Jaguar доказал свою приверженность к компрессорному наддуву. Ведь новый, представленный в 1996 году V8 без наддува, пробыл на рынке всего год, так как его вариация Aj V8 Supercharger уже отодвинул в сторону компрессорный вариант.

Теперь я бы хотел немного подробнее направиться к описанию рутс-нагнетателя. По своей строении он представляет собой внешнеосевую роторно-поршневую машину с двумя вращающимися в разные стороны роторами, которые имеют форму «восьмерки» и вращаются без касания в противоположных направлениях. Стоит отметить одну из особенностей рутс-нагнетателя, которая заключается в том, что нагнетатели такого типа работают без внутреннего сжатия. Также «рутс» работает и без внутреннего уплотнения, поэтому Кпд у рутс-нанетателя приемлемо небольшой.

Из-за специфичной геометрии роторов впуск и выпуск воздуха проистекает прерывисто. Такая резкая характеристика пеpедвижения воздуха провоцирует появление дополнительных шумов, снижение которых вероятно лишь при монтаже глушителя или резонатора.

Но в целом же рутс-вентиляторы очень надежны и почти безотказны. Также их относительно просто изготовить для нескольких вариантов производительности, так как при этом они обязаны быть модифицированы только по длине.

8. G-нагнетатель(«scroll type»). Мысль спирального одноосевого нагнетателя очень стара: в 1905 году изобретатель Леон Креукс подал заявку на аттестат. Изначально предусмотренный в качестве паровой машины, он имел 2 спиральных витка, размещенных единственный в другом. В течение десятилетий он совершенствовался и, в конце концов, превратился из первоначальной четырехструйной машины в восьмиструйную, которая была оснащена двумя камерами - внутренней и наружной - по обеим сторонам с углом разворота 180 градусов относительно друг друга. Но тогда о массовом производстве таких нагнетателей можно было только мечтать, потому что в то время еще отсутствовали иновационные технологии и соответствующее оборудование, например, высокоскоростные фрезерные станки. Сложность изготовления заключалась также в том, что производство частей должно было быть максимально точным, потому что любое отклонение в структуре или качестве плоскости могло привести к значительному снижению Кпд.

Поэтому в качестве нагнетательного аппарата для автомобильного мотора спиральный нагнетатель стал применяться очень поздно. С середины восьмидесятых до 1992 года его серийно использовал лишь Volkswagen в образцах Polo, Corrado, Golf и Passat. Это был зенит его карьеры, после чего в современном производстве так и не нашлось места под капотом для G-нагнетателя. А ведь многочисленными победами в гонках с 1988 по 1990 годы Volkswagen как раз должен именно ему.

Также G-нагнетатель содержит массу достоинств: высокий Кпд(75,9% у прототипов, и поэтому был, наверное, самым эффективным из всех механических нагнетателей того времени) и небольшой уровень шума, хорошее уплотнение (благодаря чему присутствие давления наддува проявлялось уже на малых оборотах) и низкая мощность трения.

Но все это не смогло содействовать G-нагнетателю составить какую-либо конкуренцию турбонагнетателям с их мощным потенциалом и выгодными финансовыми затратами и условиями использовании. Турбонагнетатели имели достоинства в весе и доступной компоновке, а также относительно малые затраты на массовое изготовление оттеснили G-нагнетатель с автомобильного рынка.

9. Особенный вариант Zf Turmat. Этот нагнетатель занимает особое место между механически приводимых нагнетателей, так как при ближайшем рассмотрении бросается в глаза его сильное сходство с турбонагнетателем. Всё дело в том, что среда в такие машины попадает через вытесняющий, а не через лопаточный нагнетатель. То есть Zf Turmat применяет компрессор турбонагнетателя. Turmat был разработан фирмой, производящей приводы Zf. Но и Bmw был тесно объединен с этим проектом. Этот баварский производитель, который выпустил в 1973 году серийно первый транспортное средство с наддувом Bmw 2002 Turbo, искал некую альтернативу турбонагнетателю. Как раз Zf Turmat мог бы быть такой альтернативой, ведь он объединил достоинства лопаточного компрессора, то есть высокий Кпд (до 75%), и вытесняющего нагнетателя, который позволял бы оперативно увеличить давление наддува с частоты вращения при холостом ходе.

Нагнетатель был предусмотрен для двигателей с рабочим объемом от 2,0 до 3,5 литра. Первые испытания с Bmw 525 на 2,5-литровом шестицилиндровом моторе прошли успешно и подтвердили на практике отличную характеристику срабатывания и высокую подвижность.

Как было уже упомянуто выше, Кпд у Zf Turmat был одним из самых высоких между конкурентов, но Кпд связи «нагнетатель-привод» был не на высоте. Из-за высокого момента инерции этой взаимосвязи меж нагнетателем и приводом происходил быстрый износ ремней и привода; шкивы не были защищены и свободно подвергались коррозии, а при присутствии ограждения конструкция приобретала лишний вес. Конечно, в процессе разработки и оптимизации в конструкцию Zf Turmat было внесено много разных изменений и поправок, но дaнные доработки все же не смогли исключить все недостатки, поэтому работа над этим нагнетателем в 1989 году была прекращена.

Наддув с волновыми обменниками давления

Не хотелось оставить без внимания такой редкий метод повышения мощности мотора. Он представляет собой так называемый наддув с волновым обменником. Такой вид наддува распологается меж механическим наддувом и турбонаддувом. Главным представителем этого вида является Complex-нагнетатель.

Этот нагнетатель является единственно выпущенным внушительный партией нагнетателем с волновым обменником давления. Он, как и механический нагнетатель, приводится в действие от распределительного вала, но не применяет полученную энергию для сжатия свежего воздуха. Здесь привод призван лишь для синхронизации частоты вращения Complex-ротора с частотой вращения распределительного вала мотора. Поэтому и польза мощности здесь ничтожно мал(~0,2квт), Так же стоит отметить, что в Complex смелость отработавших газов служит для того, чтобы сдавить свежий воздух.

Свое первенство Complex-нагнетатель проявляет на низких оборотах двигателя, так как при этом ему вполне приемлемо и малого объема отработавших газов для того, чтобы заполучить высокую величину сжатия. В этом и заключается основное различие от турбонагнетателя, количество отработавших газов в котором распологается в ровный зависимости от привода компрессора.

Complex был серийно использован в дизельных образцах двух знаменитых марок: Opel в 2,3-литровом Senator и Mazda 626 в 2,0-литровом четырехцилиндровом моторе. Но Opel ставил Complex-нагнетатели на свои модели всего год (до 1986года), в различие от Mazda, который поставлял свои моторы с Complex-наддувом до 1996 года, пока в июне 1997 года полностью не был снят с программы изготовления.

Тюнинг с механическими нагнетателями

Тюнинг в прошлые годы играл второстепенную роль, но на нынешний день этот вид деятельности очень популярен, поэтому фирмы, специализирующиеся на доработке двигателей с целью поднятия мощности, не оставляют без внимания и механический наддув.

Услуги по повышению мощности при помощи «рутса» предлагали многие тюнинговые ателье. Например, Lotec из Колебармора работала с нагнетателями Eaton. Оборудованные Lotec автомобили (в основном Mercedes) отправлялись далее для сбыта в мюнхенскую фирму Koenig Special. Другая больше знаменитая предприятие Carlsson Autotechnik Gmbh применяет рутс-модифицированный «нагнетатель Ванкеля» фирмы Wankel Rotary.

Zf Turmat являлся до сих пор одним из более популярных нагнетателей, которые использовали для повышения мощности мотора. Поэтому многие поставщики, раньше всего из-за океана, вскоре извлекли польза из реализации идеи «a la Zf Turmat» и делали наброски подобных, но сильно упрощенных по своей строении нагнетателей. Такие лопаточные компрессоры из Америки не могли снабдить на немецких автобанах очень большой скорости. Да и надежность у них была на низком уровне.

С 1985 года в Европе стали появляться нагнетатели австрийской фирмы Albert. «albrex Superchanger» применялись многими тюнерами этой страны, и до середины 90-х годов многие Albrex Superchanger устанавливались под капоты автомобилей, прошедших подготовку в Koenig Special. Но со временем они были вытеснены американскими нагнетателями(vortech), которые имели высокий Кпд.

Инженерное бюро Asa из Шробенхауза разработало механический центробежный нагнетатель, который по строении очень похож на Zf Turmat. Все дело в том, что владельцы этого инженерного предприятия несколько лет принимали участие в модернизации Zf Turmat. Нагнетатель Turbomex устанавливали в Porsche 911(993), Audi A8, Bmwm3(e36) и Vw Golf и Corrado с двигателем V6. Но в различие от Zf Turmat давление наддува в Turbomex регулируется. Asa установила приемлемо прогрессивную систему, в которую вступают модифицированная система очистки воздуха с встроенным в дроссельный клапан расходомером воздуха. Корректирование содержит и то преимущество, что оно увеличивает Кпд привода. Положительный общий баланс дооборудованного Turbomex автомобиля был подтвержден путем сравнения данных измерений с сопоставимым двигателем без наддува.

Подводя итог, хочется сказать, что, конечно, механический наддув не так уж популярен и эффективен, но и о нем пока еще не забыли. Хотя медленно такой метод повышения мощности мотора медленно уходит в прошлое и уступает место турбонаддуву, о котором мы расскажем вам в очередный раз.