Для підвищення ККД двигуна використовують системи наддуву. Вони бувають різної конструкції – механічні нагнітачі повітря і турбонаддув. Всі вони використовують енергію потоку відпрацьованих газів. Зараз найчастіше використовують турбокомпресори.

Фото Как устроен турбонаддув

Турбонаддувна система. Принцип роботи.

Турбонаддувні системи дозволяють подати в циліндри двигуна більшу кількість повітря за рахунок його стиснення. Це в свою чергу збільшує потужність двигуна без збільшення споживання палива та збільшення об’єму двигуна. У різних виробників турбонаддувні системи відрізняються, але є загальні для всіх конструкцій компоненти:

  • повітрозабірник;
  • заслінка дроселя;
  • турбокомпресор;
  • інтеркулер;
  • перепускні клапани.

На роторному валі закріплені турбінне і компресорне колесо. Кожне з них має власні підшипники і укладене в окремий корпус. Відпрацьовані гази потрапляють спочатку в корпус турбіни, а потім в крильчатку турбінного колеса. Енергія газів розкручує колесо і приводний вал. Крильчаткою компресора повітря спрямовується в аналогічну турбіну (равлика) і стискається. Потім подається у впускний колектор. Температури тут до 1000 градусів Цельсія, тому корпус і ротор турбіни з крильчаткою виконують з жароміцних сплавів або керамічних композитів.

Перед подачею повітря в циліндри повітря проходить інтеркулер, який відбирає надлишкове тепло. Интеркулер – це повітряний або рідинний радіатор, який не тільки знижує температуру, але і зменшує щільність газу. Стиснене повітря, потрапляючи в циліндри двигуна, збагачує суміш киснем. Таким чином збільшується ефективність роботи мотора.

Щоб збільшити ефективність наддуву застосовують перепускні клапани. Wastegate – клапан для випуску зайвих відпрацьованих газів і підтримки оптимального тиску наддуву. Байпасний клапан в тракті високого тиску впускного колектора направляє частину потоку газу назад на вхід компресора. Це необхідно, щоб зменшити побічний ефект турбіни – турбояму (уповільнений набір оборотів на початку розгону автомобіля).

З турбояма борються і іншими способами – застосовують низькоінерційні турбіни, турбіни із змінною геометрією, встановлюють послідовно дві турбіни. Також застосовують комбінований наддув. Принцип аналогічний послідовності двох турбін, але замість меншї турбіни використовують механічний компресор.

Що таке механічний нагнітач?

Механічний нагнітач відрізняється від турбокоспресора відсутністю турбіни і тим, що вал компресора приводиться в рух за допомогою ременя, ланцюга або зубчастої передачі безпосередньо від колінвалу двигуна.

При використанні механічних нагнітачів турбоям не буває, але тут є інший недолік – для розкрутки валу використовується потужність двигуна. Проте, компресорні мотори поширені, тому що за рахунок тиску наддуву все ж значно підвищують ККД двигуна.

Компресори механічного нагнітача бувають декількох видів:

  • кулачковий нагнітач;
  • гвинтовий нагнітач;
  • равлики.

Кулачковий має два ротори з 3-4 кулачками. Вони розташовані по спіралі і створюють підвищений тиск повітря. Гвинтовий нагнітач замість кулачків використовує шнеки, за зовнішнім виглядом схожі на свердло. Що стосується равликів – це відцентрові нагнітачі, схожі на ті, що використовують в системі турбонаддуву.

Поделиться