Для повышения КПД двигателя используют системы наддува. Они бывают разной конструкции – механические нагнетатели воздуха и турбонаддувы. Все они используют энергию потока выхлопных газов. Сейчас чаще всего используют турбонагнетатели.

Фото Как устроен турбонаддув

Турбонаддувная система. Принцип работы.

Турбонаддувные системы позволяют подать в цилиндры двигателя большее количество воздуха. Это в свою очередь увеличивает мощность двигателя без увеличения потребления топлива и объема двигателя. У разных производителей турбонаддувные системы отличаются, но есть общие для всех конструкций компоненты:

  • воздухозаборник;
  • заслонка дросселя;
  • турбокомпрессор;
  • интеркулер;
  • перепускные клапаны.

На роторном валу закреплены турбинное и компрессорное колесо. Каждое из них имеет собственные подшипники и заключено в отдельный корпус. Отработанные газы попадают сначала в корпус турбины, а потом в крыльчатку турбинного колеса. Энергия выхлопных газов раскручивает колесо и приводной вал. Крыльчаткой компрессора воздух направляется в аналогичную турбину (улитку) и сжимается. Потом подается во впускной коллектор. Температуры здесь до 1000 градусов Цельсия, поэтому корпус и ротор турбины с крыльчаткой выполняют из жаропрочных сплавов или керамических композитов.

Перед подачей воздуха в цилиндры воздух проходит интеркулер, который отбирает избыточное тепло. Интеркулер – это воздушный или жидкостный радиатор, который не только понижает температуру, но и уменьшает плотность газа. Сжатый воздух, попадая в цилиндры двигателя, обогащает смесь кислородом. Таким образом увеличивается эффективность работы мотора.

Чтобы увеличить эффективность наддува применяют перепускные клапаны. Wastegate – клапан для выпуска лишних отработанных газов и поддержки оптимального давления наддува. Байпасный клапан в тракте высокого давления впускного коллектора направляет часть потока газа назад на вход компрессора. Это необходимо, чтобы уменьшить побочный эффект турбины – турбояму (замедленный набор оборотов в самом начале разгона).

С турбоямами борются и другими способами – применяют низкоинерционные турбины, турбины с изменяемой геометрией, устанавливают последовательно две турбины. Также применяют комбинированный наддув. Принцип аналогичный последовательности двух турбин, но вместо меньшей турбины используют механический компрессор.

Что такое механический нагнетатель?

Механический нагнетатель отличается от турбонагнетателя отсутствием турбины и тем, что вал компрессора приводится в движение с помощью ремня, цепи или зубчатой передачи непосредственно от коленвала движка.

Для механических нагнетателей не страшны турбоямы, но здесь есть другой недостаток – для раскрутки вала используется до 20% мощности двигателя. Тем не менее, компрессорные моторы распространены, потому что за счет давления наддува все же значительно повышают КПД двигателя.

Компрессоры механического нагнетателя бывают нескольких видов:

  • кулачковый нагнетатель;
  • винтовой нагнетатель;
  • улитки.

Кулачковый имеет два ротора с 3-4 кулачками. Они расположены по спирали и создают повышенное давление воздуха. Винтовой нагнетатель вместо кулачков использует шнеки, по внешнему виду похожие на сверло. Что касается улиток – это центробежные нагнетатели, похожие на те, что используют в системе турбонаддува.

Поделиться