Что такое суперчарджер в автомобиле

Суперчарджер: что это такое и зачем нужен?

Для большинства автомобилистов увеличение мощности транспортного средства стало, чуть ли, одним из самых заветных желаний. Конечно, среди многообразия всевозможных тюнингов неопытному в этом деле человеку бывает довольно сложно разобраться. В последнее время все большую популярность стали приобретать суперчарждеры. Данный элемент подразумевает под собой обычный нагнетатель механического вида, который выступает в устройстве в качестве ключевого элемента наддува. Благодаря такому элементу можно добиться создания давления во впускном тракте, значение которого будет превышать атмосферное давление. Такое устройство напрямую связано с коленвалом за счет специального привода. Принцип работы суперчарджера основан на изначальном втягивании воздуха, его сжатии и нагнетании непосредственно во впускную систему. во время втягивания воздуха внутри устройства образуется разряжение, а давление создается за счет быстрого вращения устройства. Именно из-за разницы давления и показателя оборотов мотора происходит нагнетание воздуха в двигатель.

Особенности устройства

Подобные устройства могут сильно разниться в зависимости от своих конструктивных особенностей. Однако при этом, на каждой модели суперчарджера обязательно должен присутствовать интеркулер. Данное устройство фактически является радиатором, благодаря которому происходит охлаждение сжатого воздуха. Необходимо это для того, чтобы нагретый воздух не уменьшал параметры, связанные с плотностью и давлением. Что же касается приводов, которые связывают коленвал с механическим нагнетателем, то они тоже бывают нескольких видов. Такие устройства могут быть электрическими или прямыми, цепными или ременными, а также зубчатыми. В электрических, приводом выступает электромотор, в прямых – к фланцу коленвала обычно крепится нагнетатель, в цепных – в качестве связи используется металлическая цепь. Что же касается зубчатых, то они представляют собой ничто иное, как цилиндрические редукторы.

Разновидности устройств: какие бывают?

Турбочарджеров существует достаточно большое количество. большинство из таких конструкций по прошествии определенного периода времени показывают свою неэффективность. из-за этого многие из них автомобилисты перестают устанавливать на свои авто. к таким устройствам можно отнести спиральные, шиберные и поршневые насосы, которые так и не были запущены в производство. В настоящее же время наиболее эффективными считаются кулачковые, центробежные и винтовые устройства. Кулачковые показали себя, как достаточно эффективные нагнетатели. сейчас такие механизмы оснащаются роторами, состоящими из 3-4 кулачков, вращающихся навстречу друг другу. За счет установки оптимального угла наклона кулачков в таких устройствах обеспечивается необходимый баланс между потерями и нагнетанием. В таких устройствах происходит довольно быстрое нагнетание воздушной массы до необходимых значений. Однако при этом, без установки системы регулирования такой суперчарджер не сможет нормально работать. Для его регулировки можно выполнить либо перепускание воздуха, либо периодическое отключение устройства. Ну а для того, чтобы система работала стабильно, ее необходимо комплектовать разными датчиками и электронным блоком управления.

Подробнее о суперчарджере будет рассказано в этом видеоролике:

Источник

Что такое суперчарджер, для чего он установлен в машине

Наверное, большинство автовладельцев хотят добавить своему транспортному средству как можно больше мощности. Существует масса способов тюнинга автомобиля, но в последнее время особенно много обсуждают суперчарджеры. О том, что же это такое, мы и поговорим сейчас.

Суперчарджер: что это такое

Под данным понятием подразумевают нагнетатель механического типа, что выступает в роли ключевого элемента механизма наддува. С помощью такого элемента во впускном тракте можно добиться создания давления, которое будет выше, чем атмосферное. При этом устройство напрямую связано с коленвалом при помощи специального привода.

Чтобы лучше понять, что такое суперчарджер, необходимо разобраться с принципом функционирования данного устройства. Схема его работы выглядит так:

Для втягивания необходимого количества воздуха, внутри supercharger образуется разряжение. Давление создается в результате быстрого вращения устройства (оно тут на порядок выше, чем показатель оборотов мотора). Именно из-за этой разницы, и возможно нагнетание воздуха в силовой агрегат.

Конструктивные особенности устройства

С вопросом: «Суперчарджер: что это?» мы разобрались. В то же время, подобные устройства могут достаточно сильно отличаться по своим конструктивным параметрам.

В любом случае, в моделях должен присутствовать интеркулер. Фактически, он представляет собой особый радиатор, с помощью которого охлаждается сжатый воздух. Это необходимо потому, что нагретый воздух уменьшает параметры, связанные с давлением и плотностью. Интеркулеры бывают жидкостными и воздушными.

Приводы, что связывают коленвал с механическим нагнетателем, также делятся на несколько видов. Так, устройства могут быть:

Разновидности устройств

Существует достаточно большое количество разновидностей турбочарджеров. В то же время, большинство конструкций спустя небольшой промежуток времени показывают свою неэффективность, так что их перестают устанавливать на транспортные средства. К примеру, можно сказать о шиберных, спиральных и подпоршневых насосах, которые так и не запустили в серийное производство, либо очень скоро сняли с конвейера.

На данный момент наибольшей популярностью пользуются следующие модели:

Кулачковые модели

Такое устройство изобрели еще в 1900 г. Модель показала себя как достаточно эффективный нагнетатель, так что ее усовершенствованные аналоги встречаются и в наше время. На данный момент механизмы оснащают роторами, которые состоят из трех-четырех кулачков, что вращаются друг другу на встречу.

Оптимальный угол наклона кулачков обеспечивает баланс между потерями и нагнетанием. Сам принцип работы устройства несколько напоминает масляный насос.

Среди преимуществ модели можно выделить достаточно быстрое нагнетание воздушной массы до нужных параметров. В то же время, без системы регулировки подобный суперчарджер не может нормально функционировать.

Регулировку осуществляют двумя методами:

Чтобы система работала стабильно, ее комплектуют разными датчиками (температуры, давления и пр.), электронным блоком управления и рядом других механизмом.

Стоят кулачковые суперчарджеры очень дорого, так как их нормальное функционирование зависит от точности изготовления, зато и эффективность у них достаточно высока. Стоит отметить, что для корректной работы приборов очень важен окружающий воздух.

Если в нем будет много мусора и грязи, система может выйти из строя. Кроме того, устройство занимает достаточно много места, а также создает много шума, для компенсации которого монтируют дополнительные резонаторы, демпферы и пр.

Винтовые модели

По-другому такие устройства называют Lysholm. Во многом данные модели напоминают кулачковые нагнетатели. Они включают в себя два ротора-шнека особой конической формы. На одном из них присутствуют выступы, на втором – выемки.

При включении механизма воздух захватывается при помощи шнеков, а во время их вращения воздушная масса начинает сжиматься, после чего попадает в патрубки. Основное отличие от предыдущего варианта состоит в том, что нагнетание происходит внутри, в результате чего данный суперчарджер отличается повышенной эффективностью.

В то же время, подобные устройства не отличаются широким распространением в силу достаточно высокой цены. Как правило, винтовые модели устанавливаются на дорогих спорткарах и гоночных машинах.

Центробежные устройства

Фактически, они являются аналогами турбокомпрессоров. Крыльчатка начинает очень быстро вращаться (вплоть до 60 тыс. об./мин), в силу чего воздух и нагнетается. Возникло устройство также вначале 20 века. Модель отличается:

С другой стороны, во многом эффективность работы суперчарджера такого типа зависит от частоты вращения коленчатого вала. Как результат, необходимо устанавливать привод с передаточным отношением переменного типа.

Для чего можно использовать механические нагнетатели

Основная функция тройного суперчарджера, как и любого другого устройства такого типа, состоит в увеличении мощности транспортного средства. Как правило, приборы используют для:

На серийных моделях суперчарджеры встречаются крайне редко, а вот гоночные авто практически не обходятся без данного устройства.

Основное отличие турбонагнетателей от суперчарджеров

Турбонагнетатели являются еще одним распространенным способом увеличить мощность мотора. Основное принципиальное различие состоит в том, что турбины для своей работы используют отработанные газы, тогда как суперчарджеры питаются от мощности силового агрегата транспортного средства.

В результате, механические нагнетатели черпают часть мощности машины, которая могла быть использована для роста скорости авто. Возможно, небольшая потеря может показаться несущественной, но на больших скоростях эффект будет заметным. Таким образом, суперчарджеры на данный момент не являются наиболее оптимальным способом тюнинга авто.

Заключение

В общем, для увеличения мощности двигателя используют суперчарджеры – специальные механические нагнетатели, привод которых напрямую связан с коленвалом. Существует несколько разновидностей таких устройств, которые получили широкое распространение по всему миру. В то же время, подобные приборы питаются напрямую от мотора, в то время как турбины используют энергию выхлопных газов. Как результат, именно турбонагнетатели и являются наиболее эффективным вариантом.

Источник

Supercharger — механический нагнетатель

Понятие, плюсы и минусы механического нагнетателя Supercharger

Механический наддув – это процесс увеличения давление некой смеси на впуске двигателя для повышения массы горючей смеси в цилиндре для увеличения мощности относительно единицы объема двигателя.

Supercharger (cуперчарджер) также известный как компрессор Рутса — это механический нагнетатель использующий для собственного привода энергию коленчатого вала. Он является основным элементом механического наддува.

Главным функциональным плюсом cуперчарджера является то что он может закачивать воздух на минимальных оборотах, абсолютно без задержки, при этом рост силы наддува строго пропорционален оборотам двигателя.

Главным же минусом cуперчарджера является то что он обирает часть мощности двигателя на собственный привод.

На данный момент механические нагнетатели практически не используются. Их место заменили турбонагнетатели (турбокомпрессоры). За редким исключением их продалжают устанавливают на легковые автомобили, если необходимо сделать разбег по мощности, дабы не изменять конструкции двигателя.

В среднем применение механического нагнетателя обеспечивает увеличение мощности двигателя до 50%, а крутящего момента на 30%. При этом механический нагнетатель отличают существенные потери мощности двигателя из-за затрат энергии на его привод. В разных механических нагнетателях они могут составлять до 30%.

Виды конструкций механического нагнетателя делятся в зависимости от типа привода.

Данный вид привода естественно является наиболее энерго-затратным и требует большей мощности для аккумуляторов, но при этом он не снижает мощности двигателя.

Механический нагнетатель можно условно поделить на такие виды как:

Объемные нагнетатели

Объемные нагнетатели получили свое название из-за того что принцип их работы заключается в простой перекачке определенного объема воздуха без сжатия.

Кулачковый нагнетатель

Кулачковый нагнетатель является самым первым и от того самым старым и проверенным типом наддува. Его история развития стартовала 1859 году с работы двух талантливых братьев под фамилией Рутс (Roots). Изначально его использовали как промышленный вентилятор для продувки помещений. Чуть позже он получил широкое применение из-за своей простоты. Две помещенные в общий кожух прямозубые шестерни вращаются в разных направлениях, при этом перекачивая определенный объем воздуха от впускного до выпускного коллектора.

Спустя 90 лет другому американскому ученому Итону пришло в голову, как можно усовершенствовать конструкцию. Прямозубые шестерни заменили на косозубые роторы, и воздух стал перемещаться вдоль, а не поперек как это было раньше. С того времени усовершенствование нагнетателей этого типа идет по пути увеличения количества зубчатых лопаток (косозубых роторов). В первоначальной модели Итона «Eaton» их было две, а теперь сложно встретить меньше четырех. Основными функциональными недостатками нагнетателей типа Рутс является:

Развитие машиностроение позволило полностью оценить плюсы и минусы нагнетателей Рутса и получить из них максимум производительности.

Плюсы компрессоров Рутс:

Винтовой нагнетатель

Винтовой нагнетатель (Lysholm) также как и компрессор «Рутса» относится к объемно-роторным нагнетателям и в своей работе использует те же принципы, но в отличии от своего более раннего коллеги рабочую нагрузку в нем исполняют пара роторов с взаимодополняющими профилями. На английском винтовой нагнетатель называют Lysholm в честь его изобретателя Альфреда Лисхольма, который в 1936 году изготовил и запатентовал на него права.

Принцип работы компрессора Lysholm

Следовательно, на выпуске окна компрессора не возникает турбулентности, как у компрессоров «Рутса». Это является главным отличием от роторно-шестеренчатых нагнетателей. Подобная схема работы обеспечивает стабильно высокую эффективность на всех уровнях нагрузки.

Плюсы компрессоров «Лисхольм»:

Главным и единственным минусом компрессоров «Лисхольм» является очень слона форма роторов, из-за чего их производство является очень затратным и как следствие сам компрессор очень дорогой. Поэтому он не встречается в серийных авто и его производят очень мало компаний.

Центробежный нагнетатель

ентробежный нагнетатель получил на данный момент наиболее широкое применение среди всех механических нагнетателей. Главным образом его, используют в компоновке турбонаддува и реже как самостоятельное устройство наддува. Центробежный нагнетатель аналогичен турбонаддуву в плане нагнетания воздуха. Его основной деталью, как и у турбокомпрессора является крыльчатка. У этой детали весьма сложная в исполнении конусообразная форма и от того насколько правильно она спроектирована и сделана зависит КПД всего нагнетателя.

Принцип действия центробежного нагнетателя:

Главный недостаток центробежного компрессора связан с базовым принципом, который приводит его в действие. Для работы ему необходимо огромная скорость вращения крыльчатки. Давление производимое компрессором равно квадрату скорости крыльчатки. Поэтому базовая скорость компрессора начинается от 40 тысяч оборотов за минуту и может достигать 200 тысяч. Понятно что для разгона на такую скорость ремень привода должен работать крайне быстро. Из-за чего от работы этого наддува появляется очень сильный шум и детали подвергаются быстрому износу. Частично проблема шума решается установкой дополнительного мультипликатора, при этом теряя часть КПД механического нагнетателя.

Огромная нагрузка накладывает высокие требования на качество материалов и точность обработки деталей нагнетателя.

К еще одному минусу данного механического нагнетателя можно отнести его инерционное действие, проявляющий себя в отставании срабатывании. На малых оборотах его эффективность ничтожна, но при увеличении оборотов происходит быстрый скачек в мощности. Из-за данной особенности центробежный нагнетатель устанавливают на машины, где требуется высокая мощность и скорость, взамен интенсивности разгона.

Плюсы центробежного нагнетателя:

Низкая цена и простота установки центробежного нагнетателя сделали его очень популярным среди автолюбителей.

Минусы центробежного нагнетателя:

Повышенный износ, шум и эффективность прибавки мощности исключительно на высоких оборотах.

Спиральные компрессоры (нагнетатели)

Леон Креукс в 1905 году подал заявку на патент для создания паровой машины, которая в процессе 10 лет доработки превратилась в компрессор с двумя спиральными витками, восьмью струями вместо четырех, внешней и внутренней камерой расположенными по бокам с разворотом в 180 градусов. Но на тот момент думать о массовом производстве компрессоров было очень рано. Не было материалов способных выдержать рабочую температуру и оборудования для точной обработки деталей. Последнее является решающим фактором, поскольку любая погрешность в изготовлении деталей, качестве или структуре поверхности могла привести к значительной потери КПД, быстрой поломке всего двигателя и нагнетателя в частности. Из-за этого его применение в машиностроении началось гораздо позднее.

Компания «Volkswagen» в середине 80-х годов начала активно экспериментировать с необычными спиральными компрессорами наиболее известными как G-lader устанавливая их на модели «Golf», «Passat», «Polo», «Carrado». Хотя сейчас это направление ею уже свёрнуто, работа инженеров VW в нем никогда не будет забыта. Их наработки продолжает использовать ряд (преимущественно немецких) производителей устанавливая спиральные компрессоры в свои авто.

Преимущества спирального компрессора:

Поршневые компрессоры

Одна из самых распространённых схем среди обычных воздушных компрессоров является поршневые компрессоры (нагнетатели). На данный момент они совершенно не используются в автомобиле строении, в отличие от судоходства, где устанавливаются почти на все крупные судна. Основным действующим элементом поршневого компрессора как это ни странно звучит, является поршень. При движении в нижнюю мертвую точку (НМТ) он выталкивает весь находящейся под ним сжатый воздух.

Шиберные (лопастные) компрессоры (нагнетатели также известные как ротационно пластинчатые компрессоры)

Говоря о незаслуженно забытых видах компрессорах, стоит обязательно упомянуть шиберные (лопастные) компрессоры – прекрасные в своей простоте конструкции и принципе действия апараты.
Устройство лопастного компрессора

В корпусе компрессора находится ротор чей размер составляет ¾ от внутреннего размера корпуса. Он смещен в одну из сторон относительно середины пары отверстий растянутых по всей длине цилиндра. На роторе нанесены несколько продольных канавок, в которые помещены лопатки. При вращении ротора воздух сначала засасывается в одну из долей (промежуток между лопатками), в момент когда лопасти выдвигаются повинуясь центробежной силе, а затем сжимаются по пути подхода к выпускному отвествию.

Плюсы лопастного компрессора (нагнетателя)

Качественно изготовленные лопастные компрессоры могут создавать весьма и весьма большое давление. Если сравнивать их с теме же компрессорами Рутс у них на 50% больше мощности, меньше шумность, выше КПД, меньше потери воздуха и его температура. К тому же они меньше отбирают мощности двигателя.

Минусы лопастного компрессора

Из-за свой конструкции лопастной компрессор имеет огромную фрикционную нагрузку между корпусом и шиберами (лопастями). Со временем эксплуатации нагнетателя, увеличивался износ и потери воздуха, КПД существенно уменьшалось. Из-за этого лопастные компрессоры приходилось делали габаритными и низкооборотными. Что являлось недопустимо для развития машиностроения. О них стали отказывается и по не многу забывать. По пришествию долгих лет металлообрабатывающая отрасль шагнула далеко вперед. Появились новые материалы и технологии высоко-точной обработки, конструкторы стали задумывается о применении старых технических решений, которые ранее не нашли применения в жизни. Возможно, в скором будущем лопастные компрессоры вернутся в массовое производство.

Источник

Supercharger – нагнетатель воздуха для автомобиля

Supercharger – это по сути воздушный компрессор, который подаёт больше воздуха в двигатель, чтобы тот смог выдавать больше мощности. Но разве турбокомпрессоры не делаю тоже самое? Делают! Технически, турбокомпрессор — это просто другой тип суперчарджера. Так если турбокомпрессор и суперчарджер делают одно и то же, то тогда в чём разница?

Типы механических нагнетателей

Есть три типа суперчарджеров:

Центробежный нагнетатель воздуха

Центробежные нагнетатели воздуха маленькие и относительно просты в установке, но прирост мощности пикообразный. Когда он раскручивается, центробежная сила значительно возрастает и supercharger может перекачивать воздух удивительно быстро. Так как этот тип механического нагнетателя работает также, как и турбокомпрессор, то у него есть те же проблемы. Требуется немного времени чтобы раскрутиться, и они не так хорошо работают на низких оборотах.

2-х винтовой нагнетатель типа Lysholm

2-х винтовой нагнетатель воздуха, иногда его называют Lysholm, перекачивает одинаковое количество воздуха за оборот, вне зависимости от того, как быстро все вращается. Это значит вы получаете моментальный и постоянный прирост мощности на любых оборотах, даже прямо со старта.

Внутри 2-х винтового суперчарджера находятся два больших винта. Они представляют собой слегка конические роторы. Один из них папа, второй мама и они взаимосмыкаются по ходу своего вращения. В процессе его работы всасывается воздух через впускное отверстие сзади суперчарджера. Воздух сжимается, проходя по ротору с впадинами, которые в свою очередь постепенно сужаются ближе к переду и оттуда попадает во впуск. Когда воздух попадает во впуск, он уже более плотный. Больше воздуха в том же объеме, может сжечь больше топлива.

Кулачковый нагнетатель типа Roots

Третий тип приводного нагнетателя является на сегодняшний день наиболее популярным – это supercharger типа Roots и он может достигать больших размеров. Дизайн суперчарджера типа Roots был уникальным и оригинальным. Впервые был запатентован братьями Филандером и Фрэнсисом Рутс в 1860 году. Они изобрели его, чтобы помочь вентилировать доменные печи и шахтные колодцы. Позже Готтлиб Даймлер запатентовал его для использования на двигателях внутреннего сгорания.

Первыми автомобилями с приводными нагнетателя типа Roots были модели Mercedes-Benz Kompressor, вышедшие в продажу в 1923 году.

Внутри нагнетателя воздуха типа Roots находятся два вращающихся ротора с сомкнутыми кулачками, но в отличие от 2-х винтового, эти роторы одинаковые и симметричные. Воздух попадает в пространство между кулачками вращающихся роторов, которые перемещают его вдоль стенок из отверстия сверху на дно суперчарджера. Помимо формы роторов, самое большое отличие между нагнетателем типа Lysholm и нагнетателем типа Roots – это то, что в воздух не сжимается внутри, он просто задувается роторами во внутрь двигателя.

Отличия турбокомпрессора от нагнетателя

Сжатый воздух нагревается и это заставляет его стремится к расширению. Турбокомпрессоры обычно направляют сжатый воздух через интеркулер, чтобы его охладить, но нагнетатель воздуха обычно прикручен прямо над впуском двигателя, поэтому их интеркуллер обычно находится прям там же. В интеркулер подается охлаждающая жидкость, чтобы сжатый воздух охлаждался прямо перед тем, как попасть в двигатель.

Так как supercharger приводится в движение коленвалом, то воздух прокачивается постоянно. В итоге, огромное количество воздуха собирается в коллекторе, вне зависимости от скорости на которой вы движетесь. Приводные нагнетатели воздуха как и Lysholm, так и Roots успешно делают работу двигателя такой, будто у него большой объем. То есть, отклик на педаль газа такой же, какой вы ожидаете от атмосферного двигателя. Это значит отсутствие задержки – турбо ямы, как на турбовом двигателе.

Supercharger отремонтировать проще чем турбину и он не нуждается в постоянной подачи масла. Слабые места у приводных нагнетателей это в основном муфта и подшипники, больше собственно ломаться там нечему.

Так как вы не можете просто задуть больше воздуха внутрь двигателя и на этом закончить. Компании по улучшению производительности, которые производят суперчарджеры, также поставляют их с готовым комплектом для установки на двигатель. Обычно такой набор включает в себя и другие запчасти, которые вам понадобится, чтобы помочь этим механическим нагнетателям делать свою работу, при этом ничего не испортив. Помимо самого суперчарджера, в него входит алюминиевый верхний и нижний коллектор, воздушно-жидкостный интеркулер и обновление ЭБУ. Из-за того, что при его установки вы меняете много переменных, эти компоненты спроектированы и разработаны чтобы работать безукоризненно. Ну а лучшее во всем этом, это то, что суперчарджер выдает очень много дополнительной мощности.

Источник