Компресор. Скільки захоплених поглядів часом притягує цей сіренький девайс поруч з двигуном навіть незважаючи на те, що під капотом будь-якого сучасного автомобіля є вузли набагато складніші, високотехнологічні і, як прийнято нині говорити, наворочені! І все ж при всій простоті і очевидності принципу роботи цього приладу багато як і раніше плутаються в різноманітті його варіантів. Які з них взагалі можна називати компресорами! Чим вони відрізняються від нагнітачів? Відповідь проста: нічим.
І компресор, і нагнітач - це будь-який пристрій, призначене для збільшення тиску повітря. Навіть турбокомпресор (він же турбонагнетатель) - це теж компресор, хоч і з приводом від газової турбіни. Ну а супер-, турбо- і інші - всього лише іноземні синоніми наших термінів. І за великим рахунком, усі ці "рутс", "лісхольми" і "компрекси" роблять одну і ту ж роботу - стискають повітря у впускному колекторі двигуна, різко збільшуючи його віддачу. Втім, роблять вони її все-таки по-різному.
І коли ми вирішуємо питання, який саме нагнітач найкращим чином підходить нашому автомобілю, ці відмінності стають для нас вельми істотними. Які тут можливі варіанти? Звичайно, найпростіші (і по влаштуванню, і в установці на двигун) - це компресори з приводом від колінчастого вала. Абсолютним же рекордсменом по простоті можна, мабуть, назвати приводний центробежнік. Він, до речі, є майже в будь-якому серійному моторі - у вигляді помпи, яка перекачує рідину в системі охолодження. Якщо ми здумаємо поставити подібну помпу у впускний тракт, її доведеться зробити досить великий (особливо потужні двигуни щохвилини споживають десятки кілограмів повітря), але принцип роботи збережеться: робоче тіло (тобто повітря) потрапляє на що обертається з великою швидкістю колесо з лопатками і відкидається до його периферії. Тут корпус-равлик збирає цей віялоподібні потік в один патрубок, звідки він і відправляється в подальшу подорож по інтеркулеру, колекторам і циліндрах.
Наскільки добре працює така система?
Цей нагнітач, що володіє високим ККД (у кращих зразків він досягає 80%!), Здатний розвивати значний тиск наддуву і не вимагає надмірних витрат енергії на власні потреби. Недолік у нього лише один, але дуже серйозний - ефективність залежить від частоти обертання його колеса, а значить, і клонували, з яким воно пов'язане через редуктор з постійним передавальним відношенням. І залежність ця, як кажуть математики, істотно нелінійна: при збільшенні оборотів, скажімо, на двадцять відсотків, тиск наддуву (а з ним і крутний момент двигуна!) Може вирости приблизно в півтора разу. Відповідно, при зниженні оборотів тяга так само швидко впаде, що суб'єктивно сприймається як повне її зникнення.
Чи означає це, що для автомобільних двигунів відцентровий компресор абсолютно не годиться?
Ні в якому разі! Справа в тому, що такий недолік цих нагнітачів кваліфікований установник може перетворити в гідність. Уявіть собі мотор, що має «низові» настройки, - з вузькими фазами, невеликим перекриттям клапанів (забігаючи трохи наперед, зауважимо, що це взагалі ідеальний варіант для форсування наддувом будь-якого типу), довгими колекторами. Крутний момент тут може бути досить великим, і його максимум, як правило, зміщений в зону малих оборотів. Зате і крива потужності у подібних агрегатів починає загинатися дуже рано - при 5000 об / хв і нижче.
Ось такий, здавалося б, млявий двигун можна дуже легко пожвавити за допомогою точно підібраного центробежніка. Якщо передавальне число приводу (зазвичай воно визначається діаметрами приводних ременів) підлаштувати так, щоб на оборотах, де природне наповнення йде на спад, раптом починався різке зростання тиску наддуву, то крутний момент продовжив би рости і далі. Правда, відсунеться ближче до правої частини шкали тахометра, але буде значно вище. Природно, виросте і потужність.
Центробежнік - штука витривала, але він дуже не любить працювати на замкнений вихід, тобто при маленьких витратах повітря і високому тиску наддуву. І бездумно зменшуючи діаметр шківа на компресорі (його обороти від цього збільшуються), можна догратися до помпажа, який супроводжується різким падінням тиску і ударами. До речі, з подібним явищем стикаються і деякі особливо забудькуваті, котрі нехтували установкою blow off-клапана (це таке Expottereo, яке підбурює повітря з виходу компресора на його вхід при закритті дросельної заслінки). Без нього перший же скидання газу на великих оборотах може привести до своєрідного короткого замикання.
Якщо говорити про двигун, то неприємні для нього наслідки - по іншу сторону графіка. Припустимо, ми змусили компресор добре "дути" в нижньому діапазоні оборотів і при цьому не вивели його за межі стійкої (без помпажа) роботи. Але ж розвивається їм тиск прогресивно (і, можна сказати, майже безмежно) збільшується в міру розкручування. Якщо не вжити заходів, то не виключений овербуст, детонація (вельми небезпечна на великих оборотах і тисках!) І різні інші неприємності аж до руйнування поршнів і шатунів.
Ось для приводних нагнітачів об'ємного типу (наприклад, Roots або Lysholm) така небезпека практично виключена завдяки їх чудовою лінійності - кожному обороту валу відповідає строго певна кількість повітря. Приблизно постійним, не залежних від оборотів буде і тиск. З прийнятною для практики точністю можна сказати, що його величина однозначно задається діаметром приводних шківів, а вже їх вибирають, виходячи з типу компресора. Наприклад, компресори Roots, які не вміють стискати повітря в своїх надрах, а тільки проштовхують його по прогінної частини.
Але не дарма кажуть, що недоліки - це продовження достоїнств. Великий тиск, який розвивають об'ємні нагнітачі на малих обертах, здорово допомагає при інтенсивному розгоні на повному дроселі. Тут воно забезпечує відмінне, дуже рівне і тривалий прискорення. А якщо ми відпустимо педаль і захочемо прокотитися не поспішаючи, в економічному режимі? Заощадити завадить компресор, який буде витрачати значну частину потужності двигуна на тертя лопатей про корпус і марне проштовхування стисненого повітря через прикриту дросельну заслінку. Тому системи такого типу, як правило, роблять відключаються за допомогою спеціальної муфти зчеплення.
Цього недоліку начисто позбавлені нагнітачі відцентрові. Так, на малих обертах розвивається ними тиск невеликий, але і втрати мінімальні. До речі, така якість центробежніков широко використовується в поршневих авіаційних моторах.
На злітній режимі, коли потужність важливіше економічності, компресор працює в повну силу. Але варто лише трохи зменшити оберти, як надмірна наддув тут же пропадає, вільно обертається колесо нагнітача майже не створює зайвого спротиву і практично не підвищує апетит двигуна. Незважаючи на те, що в чистому вигляді на автомобілях вона зустрічається не так вже й часто. Якщо вал відцентрового компресора з'єднати з турбіною, то вийде турбонагнетатель. Саме цей прилад сьогодні встановлюється на автомобілі з наддувними двигунами.
Що можна сказати про системи такого типу? В першу чергу, напевно, що "турбо" - це тема! Завдяки турбонаддуву ми можемо домогтися надзвичайно високого рівня форсування, непоганий економічності і отримати двигун, що володіє практично будь-яких необхідних нам характером. Але перш ніж розглядати особливості роботи турбомоторов, доречно поговорити про те, що ж таке добре підібраний нагнітач. Те, що прилад повинен бути надійним і якісним, це зрозуміло. Очевидно і те, що його ККД повинен бути близьким до максимально можливого - у всякому разі, на найбільш часто використовуваних швидкостях і режимах.
За якими параметрами можна судити про придатність компресора для того чи іншого автомобіля?
Їх багато, але щоб виділити найголовніший, досить згадати принципи роботи двигуна. Здавалося б, що спільного між скромною 1,5 літрової "четвіркою" компактного хетчбека і 12-циліндровим твором мистецтва під капотом BMW або Ferrari? Ці агрегати разюче відрізняються і обсягом, і потужністю, і оборотами, при яких вона досягається. Буквально всім! але є і схожість. По-перше, різні мотори одного покоління мають близький механічний ККД.
Тобто на тертя кілець і підшипників ми витрачаємо приблизно однакову кількість відсотків від корисної роботи газу в циліндрах. По-друге, ця сама робота, виконувана кожним кілограмом суміші повітря і палива, строго залежить від ступеня стиснення і температури згоряння. Остання ж при нормальних регулюваннях системи харчування майже ідентична як для двигуна мопеда, так і для агрегату від боліда Формули 1. А це означає, що практично однаковою буде і потужність на коленвале, що розвивається цим кілограмом повітря в суміші з паливом.
Все це разом узяте має дуже важливі наслідки. Виявляється, компресора все одно, скільки клапанів, циліндрів і літрів робочого об'єму має мотор. Головне, щоб він витрачав потрібну кількість повітря, що, як ми з'ясували, відповідає абсолютно певній кількості коней.
Виходить, що крім оптимального тиску для нагнітача, за великим рахунком, важлива лише потужність, яку ми розраховуємо отримати від надутого їм двигуна. Тобто якщо мотор нашої Лади під надлишковим тиском 0,6 кг / см2 буде розвивати 150 л. с. (А він на це цілком здатний!), То турбокомпресор КІЗ від популярних 150-сильних "Фольксвагенів" і "Ауді" з шильдиком 1,8 Turbo на кормі нам доведеться впору. Нехай наш агрегат видасть цю потужність на трохи великих оборотах (обсяг- то менше!), але все буде працювати як треба: режими нагнітача будуть точно такими ж, як і у автомобіля-донора. Звичайно, цим варіантом спектр можливостей не обмежується. але золоте правило працює майже в будь-якому випадку: якщо збігаються тиск наддуву і витрати повітря, то компресор нам, швидше за все, підійде. Перший п араметр можна виміряти на обладнаному їм живому моторі (або з'ясувати у тих, хто це робив), а другий визначається потужністю, яку легко впізнати з каталогу.
Залишається виконати лише одну умову. Плановане нами тиск повинен спокійно витримувати двигун. І якщо воно досить велике, то не обійтися без зменшення ступеня стиснення - інакше можлива детонація. Для вирішення цієї проблеми, як правило, доводиться змінювати і налаштування системи управління, яка до того ж повинна забезпечувати форсований мотор покладеним обсягом палива.