Что такое чарджер для двигателя

Турбина или суперчарджер?

Турбонаддув — это не что иное, как слово, обозначающее процесс работы центробежного нагнетателя с турбоприводом (который в России часто называют просто турбиной), имеющий своей целью увеличение объема вентиляции двигателя. Конечный результат сходен с результатом действия любого нагнетателя – увеличение массы потока воздуха к двигателю и связанный с ним прирост мощности. Мощность, как известно, напрямую зависит от того, сколько воздуха попадет в двигатель.

Принципиальная разница между турбонагнетателем и традиционным нагнетателем с механическим приводом (также, возможно, известным читателю под словом «суперчарджер») состоит в способе, которым он приводится в действие. Все нагнетатели по сути своей – насосы. Они качают воздух и все они, естественно, требуют какого-то источника энергии, чтобы выполнять эту свою функцию. Нагнетатели с механическим приводом (центробежные, винтового типа или объемные нагнетатели Рута) работают благодаря энергии, получаемой ими от коленвала через механическое соединение – ремень, зубчатую передачу и т.п. Турбонагнетатели же извлекают энергию для своей работы из того, что вообще-то предназначено для выброса наружу – из потока выхлопных газов. Забавно, но в итоге турбина, работающая на таком «отработанном материале», способна дать любому двигателю более высокий прирост мощности – просто потому, что она не требует дополнительных энергозатрат от этого самого двигателя.

Кстати, эти энергозатраты намного более высоки, чем многие думают. Возьмем, к примеру, механический нагнетатель, который теоретически добавляет к мощности двигателя 100 лошадиных сил. До этого он «скушает» 25-35 л.с. (если двигатель не очень объемный). Эта величина, кстати, зависит от КПД самого нагнетателя, но это уже тема для другой статьи 🙂 Так вот, «отъев» от поставляемой им самим мощности те самые 25-35 л.с., механический нагнетатель оставит двигателю соответственно только 65-75 «лошадей». В то же время турбина, которая раскручивается выхлопными газами, а никак не коленвалом, даст двигателю 90-95 л.с. дополнительной мощности. При этом, конечно, 5-10 «лошадей» тоже потеряются — из-за противодавления в выпускном тракте, — но масштаб все равно не тот, не правда ли? В итоге при прочих равных двигатель с турбонаддувом получит мощности на 30-40 процентов больше, чем тот же двигатель с механическим нагнетателем.

Однако многие считают работу турбонагнетателей некой «черной магией». Свою долю в восхищенное недоумение, которое кто-то наверняка испытывает перед турбинами, вносит распространенное заблуждение касательно того, что поток выхлопных газов от двигателя недостаточно силен для того, чтобы привести в действие нагнетатель (компрессор). Однако это не так. Энергетический потенциал выхлопа любого двигателя внутреннего сгорания огромен. Он почти равен тому, что передается через маховик. А все благодаря тому, что энергия горения в ДВС высвобождается почти в одинаковых долях тремя путями: вращение коленвала, выделение тепла и сила выхлопа. Эта последняя сила как раз и заставляет вращаться целые газотурбинные двигатели, что уж говорить о турбочарджерах (а они представляют собой те же ГТД, только маленькие, и используют двигатель внутреннего сгорания как топку). Хороший повод задуматься о том, сколько энергии мы тратим впустую, позволяя ей просто утекать в атмосферу, хотя она могла бы добавить нам немного дополнительных лошадей под капот 🙂

Теперь вспомним школьный курс математики и немного поупражняемся на гипотетическом драгстере, который, допустим, оснащен суперчарджером и имеет мощность в 1000 л.с. Предположим, 500 л.с. из этой тысячи получены как раз благодаря суперчарджеру. Немного отмотав текст назад и взяв оттуда соотношение 65/100, с которым механические нагнетатели выдают реальную прибавку к мощности, а потом разделив 500 на 0,65, мы получим 769 л.с. Именно такую мощность должен реально выдавать суперчарджер, чтобы двигатель получил в итоге 500 л.с. в плюс. А теперь посчитаем, сколько «лошадей» потребуется от турбины, чтобы получить такой же результат. Взяв выше соотношение 95/100, получим 526 л.с. Из этого следует, что двигатель с механическим нагнетателем должен вырабатывать мощность в 1269 л.с. (500 + 769), чтобы сравняться с турбированным двигателем мощностью в 1026 л.с. (500 + 526) – при прочих равных условиях, безусловно.

Впрочем, 35 л.с., которые теряет суперчарджер и 5 л.с., которые теряет турбонагнетатель – значения максимальные. Возьмем другое соотношение: 25 л.с. теряет суперчарджер и 10 л.с. – турбонагнетатель. Соотношение сил здесь все равно не в пользу механического привода. 1056 л.с. должен будет выдать турбодвигатель и 1167 л.с. – его собрат с суперчарджером. При этом турбодвигатель, к слову, намного меньше износится, что тоже порой имеет значение. (Примечание: все приведенные здесь соотношения, конечно, не идеально точны для двигателей внутреннего сгорания, но близки к реальности). Так что, подводя итог, можно сказать, что «черная магия» турбонаддува – не магия вовсе, а просто более эффективное использование энергии, которую выделяет двигатель. Однако пока изложенные выше вещи удалось донести до конструкторов и разработчиков моторов, прошли десятилетия – и это не преувеличение. Однако сейчас можно наблюдать огромную популярность турбонаддува. Значит, кто-то все-таки не побоялся «черной магии», что не может не радовать.

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

Механический нагнетатель — чарджер

by admin · Сентябрь 18, 2012

Для увеличения мощности двигателя используют не только турбины, но и механически нагнетатели воздуха — чарджеры. Назначение и особенности использования подобны турбинам. Основное отличие составляет способ привода крыльчатки компрессора. В отличии от турбонаддува, в котором для вращения крыльчатки используется «бесплатная» энергия движения выхлопных газов, в чарджере (charger) используется ременный привод от коленвала, реже шестереночный. В этом кроются все плюсы и минусы использования механического нагнетателя.

Основной плюс установки чарджера на автомобиль — постоянная прибавка в мощности во всем диапазоне оборотов работы двигателя, без турбоям и лагов, которые присущи системам с турбонаддувом.

Но для привода нагнетателя требуется приводящее устройство, которое посредством ременной или шестереночной передачи передает энергию на шкив чарджера вращая его. Т.к. чаще всего вращение передается от коленвала, значит часть энергии двигателя тратится на создание давления и эффективность системы и прирост мощности уменьшается. Видимо, по этой причине все большее число автопроизводителей устанавливают на серийные автомобили двигатели с турбонаддувом.

Есть несколько разновидностей чарджеров: центробежные, нагнетатели Рутса (roots), нагнетатели типа Лисхольм, каждые из которых обладает определённой степенью эффективности, однако принцип действия у них схожий. В движение их приводит коленчатый вал, в их структуре присутствует одна или несколько крыльчаток, вращающихся и создающих давление.

Центробежный нагнетатель — по большому счету это турбина, в которой вместо горячей части шкив, а холодная часть идентичная. Ввиду схожести конструкции крыльчатка должна вращаться с очень высокой скоростью, подобно скоростям в турбине, 100-200 тыс. об./мин. это накладывает очень высокие требования к точности изготовления всех деталей и к качеству смазки вращающихся деталей. Зато отсутствует проблема сильного нагрева элементов за счет прохождения горячих выхлопных газов. Данный вид нагнетателей имеет небольшой «лаг», он значительно меньше чем у турбины, но присутствует из-за того, что чтобы создать ощутимое давление необходимо раскрутить крыльчатку, а т.к. она приводится в движение ременной передачей от коленвала, то на малых оборотах эффективность небольшая.

Нагнетатели Рутса — чаще всего овальный корпус с парой роторов, которые имеют специальную форму и вращаются в разные стороны. Роторы и корпус имеют небольшой зазор, чтобы не было механических повреждений. При вращении роторов воздух порциями поступает в нагнетательный трубопровод, который имеет конический вид. Воздух, проходя по трубопроводу такой формы сжимается, увеличивается скорость и давление и далее он под давление поступает во впускной коллектор и камеры сгорания. Такой тип нагнетателя имеет существенный недостаток из-за своего строения и принципа работы. Т.к. между стенками корпуса и роторами, а так же между самими роторами, имеется расстояние, то при увеличении давления в нагнетательном трубопроводе воздух начинает просачиваться обратно и настигает предел наддува, чем выше создаваемое давление в трубопроводе тем меньше становится КПД самого нагнетателя. Это технологическая особенность и никакими подгонками и повышением точности изготовления отдельных частей это не исправить. В истории есть примеры, когда количество роторов было более двух и это снижало потерю КПД при увеличении давления, но заканчивалось все тем, что сил затраченных на работу такого нагнетателя тратилось больше чем он создавал прибавку к мощности. Еще одной особенностью работы такой системы служит нагрев воздуха в следствии турбулентности на границе несжатого и сжатого воздуха в нагнетательном трубопроводе. Поэтому нагнетатели Рутса обязательно устанавливают с промежуточным охладителем воздуха.

При всех особенностях нагнетатели данного типа получили наибольшее распространение за счет высокой эффективности на малых и средних оборотах работы двигателя. Именно нагнетатели Рутса можно встретить на серийных автомобилях марки Ford, GM, DaimlerChrysler.

Винтовой нагнетатель — или нагнетатель Лисхольма. По своему строению напоминает компрессор Рутса, но вместо роторов особой формы имеет два шнека, подобно мясорубочному шнека, который входят в зацепление. Встречное вращение приводит к тому, что порция воздуха зажимается шнеками и проталкивается вперед. За счет очень маленьких зазором между роторами и стенками корпуса достигается высокая эффективность и уменьшенные потери давления. В отличии от предыдущего типа компрессоров, Лисхольмы не греют так сильно воздух и очень тихо работают. Но достаточно сложная конструкция и очень высоки требования к минимизации зазоров между шнеками и между корпусом делают такие компрессоры достаточно не бюджетным решением на пути увеличения мощности.

Источник

Суперчарджер

Суперчарджеры или механические нагнетатели являются сейчас одним из лучших средств для повышения мощности и тяги. В автомобилестроении эти устройства появились более 80 лет назад. Принцип работы суперчарджера достаточно прост. В двигателе внутреннего сгорания топливно-воздушная смесь засасывается в цилиндр, где сжимается поршнем и воспламеняется свечой зажигания. В результате взрыва поршень движется вниз, и процесс повторяется. Чем больше объём двигателя, тем больше топливно-воздушной смеси в него влезет, тем больше будут мощность и тяга. Суперчарджер нагнетает смесь в двигатель под давлением, увеличивая мощность и тягу, т.е. как бы увеличивая объём двигателя.

Виды суперчарджера
Существует несколько типов суперчарджеров с разной степенью эффективности, но принцип их действия практически одинаков. Все они приводятся в движение от коленвала с ремнём и содержат одну или несколько крыльчаток, которые, вращаясь, загоняют воздух в двигатель.

В настоящее время существует два вида суперчарджеров:
-с внутренней компрессией,
-с внешней компрессией.

Суперчарджер с внутренней компрессией сжимает входящий воздух изнутри самого себя, работая как компрессор.

Суперчарджер с внешней компрессией работает как обычный насос, просто закачивающий воздух в двигатель, нагнетатель Рутса. Раньше они были наиболее распространены, но сейчас стремительно набирают популярность суперчарджеры внутреннего типа. К этому типу относятся Paxton, Pro Chager. Винтовой нагнетатель Whipple также относится к этому типу.

Нагнетатель Рутса
В нём обычно 2 ротора. В полость между роторами и корпусом воздух по внешнему периметру корпуса попадает в нижнюю часть. Каждый ротор имеет 2 или 3 кулачка. Если придать роторам спиральную форму, 2-х кулачков будет недостаточно для нагнетания – суперчарджер не будет работать. Необходимо установить 3-ий кулачок. Кстати, на замерах мощности прямых 2-х кулачковых нагнетателей, никаких заметных отличий мощности найдено не было.

Суперчарджеры с внутренней компрессией — центробежные
При ровном давлении центробежный нагнетатель даёт больший прирост мощности, чем нагнетатель Рутса. Причина в том, что центробежный нагнетатель не так сильно нагревает воздух. С другой стороны, прирост мощности от центробежного суперчарджера пропорционален оборотам, а значит, он уступает нагнетанию Рутса на низких оборотах.

Одним из самых важных достоинств чарджеров с внутренней компрессией является их хорошая совместимость с инжекторами. Эти нагнетатели устанавливаются сбоку двигателя как компрессор кондиционера. Как правило, клапан тяги системы впрыска крепится на входе чарджера, а выход чарджера – на вход инжектора; Что касается их установки на Хот Роды, то следует отметить любопытную ситуацию: нагнетатель Рутса не собирается сдавать свои позиции. Суперчарджеры этого типа, чьё применение изначально и ограничивалось установкой на Street rod и ранние Street machine, и сейчас благополучно используются. Причина в том, что для установки centrifugal supercharger на Street rod придется прорезать боковую поверхность капота. К тому же на старых машинах контроль над выхлопом менее жёсткий и для них чаще всего выбирают именно Roots, не столько из-за эффективности, сколько из-за внешнего вида; Centrofugal Superchargers выпускаются разными компаниями.

Между тем, объединённые одной целью, они имеют различия. Paxton – центробежный суперчарджер, приводится в движение от коленвала ремнём, но у него есть одна внутренняя шарикоподшипниковая передача, позволяющая разгонять крыльчатку до 30000 об/мин. Недостаток – ограниченный диапазон нагнетания, т.к. при слишком большом давлении шарики начинают проскальзывать, что приводит к повреждению суперчарджера. Сейчас выпускается модель NOVI2000 со спиральной передачей. Спиральные шестёрки работают тише. Paxton утверждает, что нагнетание на этой модели – до 17 psi; Vortech появилась в начале 90-х и стала первым серьёзным конкурентом Paxton.

В суперчарджерах Vortech для внутренней передачи используются прямозубые шестерни. Их недостатком, особенно на холостых оборотах, является шум. Такие суперчарджеры увеличивают мощность в 1,5-2 раза, так как промежуточное охлаждение позволяет использовать больший напор.

Источник

✠ что такое supercharger

Многие пишут в личку что такое чарджер, что он дает, как работает и в чем отличия от турбины. Постораюсь написать максимально понятный пост.
Чарджер имеет другие названия ( суперчарджер, нагнетатель, чарг, компрессор)
Нагнетатели отличаются от турбин тем, что приводятся в действие ремнем от коленала ( ремень натянут на шкив нвгнетателя и коленвала)
Нагнетатели бывают трех видов

Рутсовые, центрефужные и системы лисхольм
Рутс сильно греют воздух и производительность не очень хорошая
Центрефужный нагнетатель доводьно популярен у немцев, по сути это турбина работающая от ремня и не имеющая горячей части
Лично я отдаю предпочтение чарджерам системы «лисхольм», эти сверла способны творить чудеса не сильно нагревая при этом воздух.
Почему чарджеры нагревают воздух?! В этом нет ничего необычного, турбины так же греют его…
Любое сжатие воздуха приводит к нагреву. Будь то турбина сжимающая крыльчаткой, будь то чарджер сжимающий воздух своими шнеками.
Чарджеры не требуют переделки выпускного коллектора но требуют довольно сложной переделки впускного

в то время как впуск турбины может собрать и ребенок.
Чарджер ремонтируется проще чем турбина и не нуждвется в постоянной подачи масла. Слабые места у нагнетателей это в основном муфта и подшипники, больше ломаться там и нечему.
Если правильно подобрать нагнетатель то можно добиться идеально ровного прироста сил без турбоям и прочего.
С турбиной проще закрыть капот, с компрессором это может быть весьма проблематично. т.к. он ставится в основном в развал мотора, хотя при желании можно вкорячить и вместо кондера или даже куда то сбоку если для этого есть пространство.
Как известно, турботачки охлаждают впускной сжатый воздух через интеркулера, такой трюк имеет место быть и в случае с нагнетателями, вариант довольно бюджетный и очень удобен если ставить чарджер с боку или вместо кондера. Есть так же более компактный но дорогой способ охладить впуск с компрессором, установив два вертикальных радиатора во впускном коллекторе

Тем кто выбирает между чаргом и турбиной нужно учитывать все вышеизложенное и понимать затраты.
Поставить на мотор комплект идеального чарджера, который будет тянуть с низов и до конца стоит не дешего.

Рассмотрим вариант надувки 0.6 на моторе 1uz vvti
Что потребуется:
Сам чарджер 112 ( цена в районе 35тр)
Радиаторы (цена 15тр)
Форсунки 3sgte последнего поколения (цена 15тр)
Мозги вемс или обит (цена 40тр)
Впускной коллектор ( мы делаем за 60тр)
Ремень( 3 тр)
Шкивы (10тр)
Фитинги, помпа, и радиатор внешний (цена 20 тр)

Итог 200 тысяч такова цена хорошего комплекта, но стоит лишь поднять планку и сразу попвдаем на шатуны, поршни и итон 122, а такой комплеут уже переваливает за пол млн

Источник