NISSAN-CLUB.UA

от **Lalyque** » 25 мар 2010, 09:56

Идея наддува, как и все гениальное, проста: чем больше воздуха «впихнем» в цилиндр двигателя, тем большее количество топлива сможем сжечь за рабочий цикл. А, значит, получим большую мощность на выходе.
У большинства автолюбителей на слуху только один вид наддува - турбонаддув, а ведь это не единственный способ улучшить наполнение цилиндров. В современных двигателях внутреннего сгорания используются три вида наддува: резонансный, механический и уже упоминавшийся газотурбинный.

Резонансный наддув

При работе двигателя воздух постоянно перемещается по впускному трубопроводу от одного конца к другому. Если подобрать длину трубопровода таким образом, чтобы перед закрытием впускного клапана «волна» воздуха подходила к нему, то получим дополнительную порцию в цилиндр. Проблема в том, что передвижение воздушных «волн» зависит от оборотов двигателя, а, значит, для получения эффекта резонанса необходимы впускные трубопроводы переменной длины. Давление наддува, создаваемое таким способом, незначительно, и в десятки раз меньше давления, получаемого при газотурбинном наддуве.

Механический наддув

При механическом наддуве избыточное давление создается с помощью нагнетателя, приводимого в действие от коленвала двигателя. Преимуществами этого вида наддува является то, что давление нарастает пропорционально оборотам двигателя, причем уже с малых оборотов. То есть, имеем быстрый, без задержек «подхват».

По конструкции механические нагнетатели бывают двух типов: объемные и центробежные. Не вдаваясь в тонкости, отметим, что объемные имеют лучшие характеристики, отличаются невысокими скоростями вращения (а, значит, более долговечны), низким шумом. Качественно, но дорого. Поэтому такие нагнетатели зачастую устанавливают на автомобили премиум — класса.
В центробежных нагнетателях воздух нагнетается крыльчаткой. Для обеспечения достаточного давления центробежные нагнетатели должны иметь частоту вращения, в несколько раз превышающую обороты двигателя. Отсюда – повышенная шумность, недостаточная эффективность на малых и средних оборотах.

К преимуществам можно отнести простоту и дешевизну.

При сжатии в нагнетателе воздух нагревается, а при нагревании газы, как известно, расширяются. Если нагретый воздух подавать в цилиндры, то его там, естественно поместится меньше. Поэтому сжатый воздух перед подачей в цилиндры охлаждают в специальном устройстве – интеркулере, который представляет собой обычный радиатор.

Общими недостатками систем механического наддува являются: снижение КПД двигателя (так как часть его мощности расходуется на привод нагнетателя); необходимость в отдельном приводе; по сравнению с турбонагнетателями они занимают больше места.

Газотурбинный наддув

Наибольшее распространение на двигателях внутреннего сгорания получил турбонаддув. Турбина представляет собой вал с двумя крыльчатками, одна из которых расположена в выпускном коллекторе, а другая – во впускном. Приводится в действие давлением отработавших газов, то есть КПД двигателя не снижается. Турбокомпрессоры просты в изготовлении, но и имеют существенные недостатки. Первый из них – низкая эффективность на малых оборотах. Когда давление выхлопных газов невелико, не обеспечивается достаточная частота вращения турбины, а, значит и давление наддува. Второй – инерционность, или как зачастую называют это явление - «турбояма». Это вызвано тем, что с момента нажатия на педаль пройдет какое – то время, пока мотор наберет обороты, возрастет давление выхлопных газов, раскрутится турбина, и, наконец – то, повысится давление воздуха на впуске.

Для повышения давления при малых оборотах двигателя в последнее время применяются турбины с изменяемой геометрией. Такие турбины имеют поворотные лопатки, которые при низких оборотах направляют весь поток отработанных газов на крыльчатку, а при высоких – только часть.

Для преодоления эффекта «турбоямы» используют двухступенчатый наддув. При этом на двигатель устанавливается механический нагнетатель и турбокомпрессор. Первый обеспечивает эффективный наддув на малых оборотах, второй - на высоких (при этом механический нагнетатель отключается, не отбирая мощность двигателя).

Второй способ – установка сразу двух турбокомпрессоров. Здесь необходимо сделать отступление. Производительность турбины напрямую зависит от диаметра крыльчатки - чем он больше, тем выше создаваемое давление. Но при этом увеличивается инерционность, а, следовательно, заметнее эффект «турбоямы». «Маленькая» турбина, наоборот, быстро раскручивается, но не обеспечивает высокого давления.

Следовательно, если установить на двигатель «маленькую» и «большую» турбину, то и от «турбоямы» можно избавиться, и высокое давление наддува получить. «Маленькая» работает на «низах», а дальше подключается «большая».

Еще один вариант – установка двух «маленьких» турбин, которые и раскручиваются быстро, и, работая в паре, могут создать необходимое давление.

Необходимым элементом систем турбонаддува, как и при механическом наддуве, является интеркулер.

Важно отметить, что наддув не только повышает мощность двигателя, но и улучшает его экологические показатели. Дополнительная порция воздуха позволяет полнее сжигать топливо и снижает температуру в камере сгорания. Это приводит к уменьшению содержания вредных веществ в выхлопных газах.