ВОЗДУХА, БОЛЬШЕ ВОЗДУХА!
ВОЗДУХА, БОЛЬШЕ ВОЗДУХА!
ОБОЗРЕНИЕ ЗР
ВОЗДУХА, БОЛЬШЕ ВОЗДУХА!
СИСТЕМЫ НАДДУВА
Аркадий АЛЕКСЕЕВ
Автомобилисты сегодняшнего поколения - далековато не 1-ые, кого гипнотизирует мистика цифр скорости и наибольшей мощности движков. Больше 100 годов назад стартовала эта гонка. Уже в 1905 году был превзойден предел в 100 л. с., всего пару лет спустя - 150 л. с. Рос объем и, соответственно, масса моторов, заставляя использовать все более тяжелое шасси. А это, в свою очередь, приметно снижало священные числа на спидометре. Таким макаром, еще сначала века инженеры начали решать неописуемо сложную задачку: как повысить мощность мотора, снижая другие его характеристики - вес, размеры, расход горючего.
В ту геройскую эру родилось много конструкций - от совсем умопомрачительных до полностью реальных. Более восхитительной в этом ряду оказалась мысль наддува. Представим для себя такт впуска бензинового двигателя: мотор в это время работает как насос, к тому же очень неэффективный - на пути воздуха (горючей консистенции) находится воздушный фильтр, извивы впускных каналов, в бензиновых моторах - к тому же дроссельная заслонка. Все это, непременно, понижает заполнение цилиндра. Ну а что требуется, чтоб его повысить? Поднять давление перед впускным клапаном - тогда горючей консистенции (для дизелей - воздуха) в цилиндре "поместится" больше. Энергия сгорания заряда с огромным количеством горючего, само собой, станет выше; вырастет и общая мощность мотора.
Эта легкая теория воплотилась во огромном количестве самых различных устройств, получивших общее заглавие "нагнетатели". Были тут и поршневые компрессоры, и шиберные, и большие... Бриллиантом во всей этой массе блеснул патентованный в 1905 году швейцарским инженером Альфредом Бюи процесс, узнаваемый нынешним автомобилистам как турбонаддув. Слово это родилось много позднее самой идеи, которую хороших четверть века не удавалось использовать - уровень технологий не был еще готов к этому. Чему удивляться - самые наилучшие движки той поры имели ресурс 30-40 тыщ км, в среднем же - 5-10 тыщ. Какой уж здесь турбонаддув...
Но технический прогресс стремительно набирал обороты, и к 30-м это препятствие фактически утратило силу. Вобщем, проблем и так хватало - назовем хотя бы основную, над решением которой работали конструкторы все прошедшие годы (и, заметим, так до конца и не решенную): ротор турбокомпрессора нельзя сделать огромным! И все поэтому, что чем больше поперечник турбины, тем выше ее момент инерции. Стало быть, даже если шофер при разгоне порезче нажмет на педаль газа, резвого ускорения все равно не получится: придется подождать, пока турбина наберет надлежащие обороты. Итак, турбину следует сделать как можно меньше по поперечнику. Но поступление воздуха находится в зависимости от окружной скорости лопаток, которая тем меньше, чем меньше поперечник ротора... Остается наращивать обороты, хотя и здесь есть ограничение, сейчас со стороны допустимых нагрузок на материалы. И это далековато не все трудности.
Все же, уже в 30-х годах многие компании (естественно, самые богатые и передовые) устанавливали турбонаддув на свои модели. Тогда же появились многие устройства, ставшие сейчас неотклонимыми для агрегатов турбонаддува. Во-1-х, это, конечно, клапан, перепускающий выхлопные газы, если обороты турбины очень значительны. Не будь этого клапана, стал бы вероятен режим, когда обороты мотора вырастают неконтролируемо: выхлопных газов больше, соответственно, все выше обороты турбины и количество нагнетаемого воздуха... В таком случае поломка мотора неминуема. Перепускным клапаном управляет давление воздуха во впускном коллекторе: если оно выше допустимого, клапан раскрывается и часть отработавших газов идет в глушитель, минуя турбину.
Этого конструкторам и, естественно, водителям показалось не достаточно, ведь и торможение, и следующий разгон турбины требуют определенного времени, стало быть, резвой реакции автомобиля ждать опять-таки не приходится. Не считая того, рассчитывая агрегат наддува на достаточную (не чрезмерную) подачу воздуха при оборотах выше средних, тем получают движок с так именуемым "турбоподхватом" - до 3000-4000 об/мин он набирает мощность практически как атмосферный, а потом резко (и для неопытного водителя внезапно) "выстреливает", мгновенно развивая обороты, близкие к наибольшим. Выходило, что под капотом вроде бы два мотора: один полностью мирный, а другой - взрывного характера.
Такое положение до 60-х годов всех устраивало: турбонаддув применялся в главном на Подвескаивных и гоночных машинах, так как их приверженцы (хотя бы в душе) просто простят мотору такую двойственность, только бы в подходящий момент, вдавив до упора педаль акселератора, почувствовать всю силу обезумевшего "табуна лошадок"... Средние скорости на дорогах тем временем росли, на полностью обыденных серийных автомобилях увеличивался рабочий объем движков: если в 1-ые послевоенные десятилетия двухлитровый движок казался чуть не монстром, то к концу 70-х он стал обыденным оснащением среднего домашнего автомобиля. И здесь вмешались законодатели. Скажем, в Италии машины с мотором до 2 л пользуются существенными налоговыми льготами, в Стране восходящего солнца этот "потолок" еще ниже - 660 см3. Здесь-то и кроется причина широкого распространения турбонаддува на массовых автомобилях, хотя для этого пришлось преодолеть ряд непростых технических препятствий.
Средний потребитель и слышать не желает о "подхвате", а тем паче о запаздывании реакций мотора. Ему не гоняться необходимо, а ездить каждый денек. Потому, не считая фактически агрегата наддува, под капотом "поселились" два перепускных клапана: один - для отработавших газов, а другой - чтоб перепускать лишний воздух из коллектора мотора в трубопровод до компрессора. Этот клапан также управляется давлением во впускном коллекторе. Таким макаром, частота вращения ротора турбины при сбросе газа понижается некординально, и при следующем нажатии на педаль задержка подачи воздуха составляет десятые толики секунды - время закрытия клапана. Перепуск отработавших газов тут уже не регулятор, а только ограничитель числа оборотов турбины.
Повсеместное проникновение электроники в управление движком не могло бросить вне собственной сферы систему турбонаддува. Оба упомянутых выше клапана сохранились, но вот управляет ими уже не давление в коллекторе, а электронные сервомоторы либо включенные в пневматическую систему электронные клапаны. Это дает возможность учесть не только лишь нагрузку на движок, да и огромное количество других причин: детонацию в цилиндрах, термический режим мотора, токсичность выхлопных газов и т. д.
Вам, возможно, встречались в городском потоке машины с шильдиком "интеркулер" на борту. Это заглавие закрепилось за радиатором остывания наддувочного воздуха, размещенным за компрессором. Интеркулер нужен для того, чтоб при том же давлении наддува "поместить" в цилиндр больше консистенции (воздуха). Вспомните школьную физику - при схожем давлении в определенный объем войдет больше (по массе) газа более низкой температуры. А ведь мощность мотора зависит конкретно от "массового" заполнения цилиндров. Пока интеркулер используют в главном на Подвескаивных машинах (скажем, на "Ferrari"), также на... магистральных грузовиках.
Как уже упоминалось, частота вращения ротора турбины должна быть очень велика. Как? До 150-180 тыщ об/мин. До ближайшего времени срок службы всего агрегата ограничивала конкретно долговечность подшипников. На самом деле, это были вкладыши, подобные вкладышам коленчатого вала, которые смазывались маслом под давлением. Износ таких подшипников скольжения был, естественно, велик, но шариковые не выдерживали большой частоты вращения и больших температур.
Выход отыскали только не так давно, когда удалось создать подшипники с глиняними шариками. Сначала это сделали японские компании, а потом и шведский СКФ - и машины с такими подшипниками появились на дорогах. Но достойно удивления не применение керамики - подшипники заполнены неизменным припасом пластичной смазки, другими словами канал от штатной масляной системы мотора уже не нужен! На очереди - металлокерамический ротор турбины, который приблизительно на 20% легче сделанного из жаростойких сплавов, да к тому же обладает наименьшим моментом инерции.
В ближайшее время стали использовать таковой метод регулирования подачи воздуха, как изменяемый угол наклона лопаток компрессора. Мысль эта, опять-таки, давнишняя, а вот воплотить ее длительно не могли; в качестве примера назовем новый агрегат наддува "опелевских" дизелей ЭКОТЕК.
Может показаться, что победное шествие системы турбонаддува ничем не может быть заторможено. Уже встречаются моторы с 2-мя турбокомпрессорами, все "умнее" становится управляющая электроника... Но как раз в это время после долголетнего забвения возрождается давнешний соперник "турбо" - приводной компрессор, получающий вращение от коленчатого вала мотора. В чем все-таки его достоинства? Если кратко - в более резвой реакции мотора на управляющее воздействие, а с учетом еще наименьшей его частоты вращения - к тому же в большей технологичности производства. Но за все, как понятно, приходится платить. Если турбокомпрессор увеличивает КПД мотора, используя энергию отработавших газов, на самом деле уже выброшенную, то приводной компрессор отбирает энергию у самого мотора. Допустим, конструкторам пришло бы в голову поменять нагнетателем турбокомпрессор мотора "Porsche 911". В режиме наибольшей мощности это привело бы к потере 26 кВт! Естественно, при всем этом мощность "наддутого" мотора все равно приметно превосходила бы тот же показатель "атмосферного" (безнаддувного) варианта, а вот топливная экономичность пострадала бы.
Говоря о типах нагнетателей, можно увидеть: их обилие уже в прошедшем. И поршневые, и центробежные, и большая часть других вариантов навряд ли когда-нибудь вновь появятся на авто моторах. Остаются разве что большие нагнетатели (они по принципу деяния кое-чем напоминают шестеренчатые насосы системы смазки), к которым - через шестьдесят лет! - возвратились конструкторы "Мерседеса".
В первый раз нагнетатели типа "Рутс" появились на легковых машинах этой компании еще в 20-х. Работали они не повсевременно, а только краткосрочно подключались многодисковым сцеплением на режимах наибольшей мощности, производя устрашающий визг (у Ремарка более поэтично - "пение рассерженной осы") и пожирая ресурс мотора. У современных компрессорных "мерседесов" схема практически та же, но они врубаются в работу ранее - при 1500 об/мин. Меж иным, нагнетатель схожего типа знаком тем, кому приходилось иметь дело с российским мотором ЯАЗ-204 либо ЯАЗ-206. Этот двухтактный дизель конструкции 40-х годов имел, благодаря компрессору, хорошие по тем временам характеристики, а поэтому выпускался несколько десятилетий попорядку. Упомянем еще необыкновенные спиральные нагнетатели, с которыми в 80-х годах много экспериментировал "Фольксваген". Можно вспомнить несколько серийных модификаций "Гольфа", "Пассата", "Коррадо". В 90-х это направление, на самом деле, было свернуто.
Обзор современных систем наддува был бы неполным без упоминания еще о 2-ух разработках. 1-ая именуется "наддув типа Компрекс", над которым уже три 10-ка лет работают инженеры швейцарской компании "Браун энд Бовери". Строго говоря, устройство - это не компрессор, хотя и употребляет энергию отработавших газов. Действует оно так. Цилиндр, разбитый на продольные каналы, крутится вокруг собственной оси, приводимый ремнем от коленчатого вала. Торцы цилиндра прикрывают две глухие крышки статора, в каких по два окна - для воздуха и выхлопных газов. Цикл работы последующий: после открытия выпускного клапана в цилиндре мотора ударная волна распространяется по трубопроводу, проходит через окно торцевой крышки и продолжает движение по каналам ротора, сжимая находящийся в их воздух. Так как ротор крутится, в определенный момент раскрывается окно и воздух поступает в трубопровод завышенного давления. Окно здесь же запирается, и сгустку выхлопных газов ничего не остается, как, отразившись от торцевой крышки, направиться в оборотный путь, навстречу открывающемуся окну выпуска. За отраженной волной сжатия следует волна разрежения, она позволяет к моменту удаления газов заполнить канал свежайшим воздухом, эжектировав его через соответственное окно. Принцип деяния агрегата позволил дать ему очередное заглавие - "волновой обменник".
Не считая швейцарцев, наддувом "Компрекс" серьезно заинтересовались жители страны восходящего солнца: на рынок выпущено уже несколько моделей компании "Мазда", снаряженных схожим агрегатом. К слову, над таким устройством работают и харьковские моторостроители.
В конце концов, последнее, о чем хотелось бы сказать, так это о системе резонансного наддува. Как ранее говорилось сначала статьи, для наилучшего заполнения цилиндра следует поднять давление перед впускным клапаном. Меж тем завышенное давление нужно совсем не повсевременно - довольно, чтоб оно взошло в момент закрытия клапана и "догрузило" цилиндр дополнительной порцией консистенции. Для краткосрочного увеличения давления полностью "подойдет" волна сжатия, прогуливающая по впускному трубопроводу при работе мотора. Довольно только высчитать длину самого трубопровода, чтоб волна, пару раз отразившись от его концов, пришла к клапану в подходящий момент. Теория (по последней мере, при разъяснении "на пальцах") ординарна, а вот воплощение ее просит большой изобретательности: клапан при различных оборотах коленчатого вала открыт неодинаковое время, а поэтому для использования эффекта резонансного наддува требуются впускные трубопроводы переменной длины! И такие моторы были сделаны - со особыми заслонками, открывающими воздуху тот либо другой путь. Бум популярности этого решения пришелся на середину 80-х, а потом производители, видимо, сделали вывод: для чего морочить для себя голову, если уже есть и поболее производительный турбонаддув, и управляющая им электроника? В ближайшее время сообщений о новых движках с резонансным наддувом практически не поступает...
Итак, работы над разными вариациями наддува поршневых движков длятся. Можно ли сказать, что они в полном разгаре? Тяжело найти - ведь не исключено, что на сцене появятся движки, хорошие от сегодняшних поршневых. И уже новые поколения конструкторов будут стремиться выдавить из их все - в угоду новым поколениям автомобилистов.
"Мерседес-24/100/140" начала 20-х - один из первых автомобилей с приводным нагнетателем (вверху).
Схема турбонаддува двигателя внутреннего сгорания: 1, 2 - выпускные трубопроводы; 3 - перепускной воздушный клапан; 4 - клапан перепуска отработавших газов; 5 - впускной трубопровод; 6, 11 - впускные каналы; 7 - канал управляющего давления; 8 - регулятор состава консистенции; 9 - воздушный фильтр; 10 - топливная магистраль; 12 - топливная форсунка; 13 - компрессор; 14 - турбина; 15 - глушитель.
Схема наддува типа "Компрекс".
Агрегат наддува на "формульном" движке "Рено", созданном для "Лотоса-93Т" начала 80-х. Через пару лет наддув в формуле 1 был запрещен.
Клапан перепуска отработавших газов: А - камера атмосферного давления; Б - камера управляющего давления; 1 - мембрана; 2 - клапан.
Радиаторы интеркулера под капотом "Феррари-228GTO".
Типы приводных нагнетателей: 1 - шиберные (на данный момент фактически не используются); 2, 3 - большие.
Спиральный компрессор-нагнетатель: 1 - рабочая спираль; 2 - корпус; 3 - приводная шестерня.
ОБОЗРЕНИЕ ЗР
ВОЗДУХА, БОЛЬШЕ ВОЗДУХА!
СИСТЕМЫ НАДДУВА
Аркадий АЛЕКСЕЕВ
Автомобилисты сегодняшнего поколения - далековато не 1-ые, кого гипнотизирует мистика цифр скорости и наибольшей мощности движков. Больше 100 годов назад стартовала эта гонка. Уже в 1905 году был превзойден предел в 100 л. с., всего пару лет спустя - 150 л. с. Рос объем и, соответственно, масса моторов, заставляя использовать все более тяжелое шасси. А это, в свою очередь, приметно снижало священные числа на спидометре. Таким макаром, еще сначала века инженеры начали решать неописуемо сложную задачку: как повысить мощность мотора, снижая другие его характеристики - вес, размеры, расход горючего.
В ту геройскую эру родилось много конструкций - от совсем умопомрачительных до полностью реальных. Более восхитительной в этом ряду оказалась мысль наддува. Представим для себя такт впуска бензинового двигателя: мотор в это время работает как насос, к тому же очень неэффективный - на пути воздуха (горючей консистенции) находится воздушный фильтр, извивы впускных каналов, в бензиновых моторах - к тому же дроссельная заслонка. Все это, непременно, понижает заполнение цилиндра. Ну а что требуется, чтоб его повысить? Поднять давление перед впускным клапаном - тогда горючей консистенции (для дизелей - воздуха) в цилиндре "поместится" больше. Энергия сгорания заряда с огромным количеством горючего, само собой, станет выше; вырастет и общая мощность мотора.
Эта легкая теория воплотилась во огромном количестве самых различных устройств, получивших общее заглавие "нагнетатели". Были тут и поршневые компрессоры, и шиберные, и большие... Бриллиантом во всей этой массе блеснул патентованный в 1905 году швейцарским инженером Альфредом Бюи процесс, узнаваемый нынешним автомобилистам как турбонаддув. Слово это родилось много позднее самой идеи, которую хороших четверть века не удавалось использовать - уровень технологий не был еще готов к этому. Чему удивляться - самые наилучшие движки той поры имели ресурс 30-40 тыщ км, в среднем же - 5-10 тыщ. Какой уж здесь турбонаддув...
Но технический прогресс стремительно набирал обороты, и к 30-м это препятствие фактически утратило силу. Вобщем, проблем и так хватало - назовем хотя бы основную, над решением которой работали конструкторы все прошедшие годы (и, заметим, так до конца и не решенную): ротор турбокомпрессора нельзя сделать огромным! И все поэтому, что чем больше поперечник турбины, тем выше ее момент инерции. Стало быть, даже если шофер при разгоне порезче нажмет на педаль газа, резвого ускорения все равно не получится: придется подождать, пока турбина наберет надлежащие обороты. Итак, турбину следует сделать как можно меньше по поперечнику. Но поступление воздуха находится в зависимости от окружной скорости лопаток, которая тем меньше, чем меньше поперечник ротора... Остается наращивать обороты, хотя и здесь есть ограничение, сейчас со стороны допустимых нагрузок на материалы. И это далековато не все трудности.
Все же, уже в 30-х годах многие компании (естественно, самые богатые и передовые) устанавливали турбонаддув на свои модели. Тогда же появились многие устройства, ставшие сейчас неотклонимыми для агрегатов турбонаддува. Во-1-х, это, конечно, клапан, перепускающий выхлопные газы, если обороты турбины очень значительны. Не будь этого клапана, стал бы вероятен режим, когда обороты мотора вырастают неконтролируемо: выхлопных газов больше, соответственно, все выше обороты турбины и количество нагнетаемого воздуха... В таком случае поломка мотора неминуема. Перепускным клапаном управляет давление воздуха во впускном коллекторе: если оно выше допустимого, клапан раскрывается и часть отработавших газов идет в глушитель, минуя турбину.
Этого конструкторам и, естественно, водителям показалось не достаточно, ведь и торможение, и следующий разгон турбины требуют определенного времени, стало быть, резвой реакции автомобиля ждать опять-таки не приходится. Не считая того, рассчитывая агрегат наддува на достаточную (не чрезмерную) подачу воздуха при оборотах выше средних, тем получают движок с так именуемым "турбоподхватом" - до 3000-4000 об/мин он набирает мощность практически как атмосферный, а потом резко (и для неопытного водителя внезапно) "выстреливает", мгновенно развивая обороты, близкие к наибольшим. Выходило, что под капотом вроде бы два мотора: один полностью мирный, а другой - взрывного характера.
Такое положение до 60-х годов всех устраивало: турбонаддув применялся в главном на Подвескаивных и гоночных машинах, так как их приверженцы (хотя бы в душе) просто простят мотору такую двойственность, только бы в подходящий момент, вдавив до упора педаль акселератора, почувствовать всю силу обезумевшего "табуна лошадок"... Средние скорости на дорогах тем временем росли, на полностью обыденных серийных автомобилях увеличивался рабочий объем движков: если в 1-ые послевоенные десятилетия двухлитровый движок казался чуть не монстром, то к концу 70-х он стал обыденным оснащением среднего домашнего автомобиля. И здесь вмешались законодатели. Скажем, в Италии машины с мотором до 2 л пользуются существенными налоговыми льготами, в Стране восходящего солнца этот "потолок" еще ниже - 660 см3. Здесь-то и кроется причина широкого распространения турбонаддува на массовых автомобилях, хотя для этого пришлось преодолеть ряд непростых технических препятствий.
Средний потребитель и слышать не желает о "подхвате", а тем паче о запаздывании реакций мотора. Ему не гоняться необходимо, а ездить каждый денек. Потому, не считая фактически агрегата наддува, под капотом "поселились" два перепускных клапана: один - для отработавших газов, а другой - чтоб перепускать лишний воздух из коллектора мотора в трубопровод до компрессора. Этот клапан также управляется давлением во впускном коллекторе. Таким макаром, частота вращения ротора турбины при сбросе газа понижается некординально, и при следующем нажатии на педаль задержка подачи воздуха составляет десятые толики секунды - время закрытия клапана. Перепуск отработавших газов тут уже не регулятор, а только ограничитель числа оборотов турбины.
Повсеместное проникновение электроники в управление движком не могло бросить вне собственной сферы систему турбонаддува. Оба упомянутых выше клапана сохранились, но вот управляет ими уже не давление в коллекторе, а электронные сервомоторы либо включенные в пневматическую систему электронные клапаны. Это дает возможность учесть не только лишь нагрузку на движок, да и огромное количество других причин: детонацию в цилиндрах, термический режим мотора, токсичность выхлопных газов и т. д.
Вам, возможно, встречались в городском потоке машины с шильдиком "интеркулер" на борту. Это заглавие закрепилось за радиатором остывания наддувочного воздуха, размещенным за компрессором. Интеркулер нужен для того, чтоб при том же давлении наддува "поместить" в цилиндр больше консистенции (воздуха). Вспомните школьную физику - при схожем давлении в определенный объем войдет больше (по массе) газа более низкой температуры. А ведь мощность мотора зависит конкретно от "массового" заполнения цилиндров. Пока интеркулер используют в главном на Подвескаивных машинах (скажем, на "Ferrari"), также на... магистральных грузовиках.
Как уже упоминалось, частота вращения ротора турбины должна быть очень велика. Как? До 150-180 тыщ об/мин. До ближайшего времени срок службы всего агрегата ограничивала конкретно долговечность подшипников. На самом деле, это были вкладыши, подобные вкладышам коленчатого вала, которые смазывались маслом под давлением. Износ таких подшипников скольжения был, естественно, велик, но шариковые не выдерживали большой частоты вращения и больших температур.
Выход отыскали только не так давно, когда удалось создать подшипники с глиняними шариками. Сначала это сделали японские компании, а потом и шведский СКФ - и машины с такими подшипниками появились на дорогах. Но достойно удивления не применение керамики - подшипники заполнены неизменным припасом пластичной смазки, другими словами канал от штатной масляной системы мотора уже не нужен! На очереди - металлокерамический ротор турбины, который приблизительно на 20% легче сделанного из жаростойких сплавов, да к тому же обладает наименьшим моментом инерции.
В ближайшее время стали использовать таковой метод регулирования подачи воздуха, как изменяемый угол наклона лопаток компрессора. Мысль эта, опять-таки, давнишняя, а вот воплотить ее длительно не могли; в качестве примера назовем новый агрегат наддува "опелевских" дизелей ЭКОТЕК.
Может показаться, что победное шествие системы турбонаддува ничем не может быть заторможено. Уже встречаются моторы с 2-мя турбокомпрессорами, все "умнее" становится управляющая электроника... Но как раз в это время после долголетнего забвения возрождается давнешний соперник "турбо" - приводной компрессор, получающий вращение от коленчатого вала мотора. В чем все-таки его достоинства? Если кратко - в более резвой реакции мотора на управляющее воздействие, а с учетом еще наименьшей его частоты вращения - к тому же в большей технологичности производства. Но за все, как понятно, приходится платить. Если турбокомпрессор увеличивает КПД мотора, используя энергию отработавших газов, на самом деле уже выброшенную, то приводной компрессор отбирает энергию у самого мотора. Допустим, конструкторам пришло бы в голову поменять нагнетателем турбокомпрессор мотора "Porsche 911". В режиме наибольшей мощности это привело бы к потере 26 кВт! Естественно, при всем этом мощность "наддутого" мотора все равно приметно превосходила бы тот же показатель "атмосферного" (безнаддувного) варианта, а вот топливная экономичность пострадала бы.
Говоря о типах нагнетателей, можно увидеть: их обилие уже в прошедшем. И поршневые, и центробежные, и большая часть других вариантов навряд ли когда-нибудь вновь появятся на авто моторах. Остаются разве что большие нагнетатели (они по принципу деяния кое-чем напоминают шестеренчатые насосы системы смазки), к которым - через шестьдесят лет! - возвратились конструкторы "Мерседеса".
В первый раз нагнетатели типа "Рутс" появились на легковых машинах этой компании еще в 20-х. Работали они не повсевременно, а только краткосрочно подключались многодисковым сцеплением на режимах наибольшей мощности, производя устрашающий визг (у Ремарка более поэтично - "пение рассерженной осы") и пожирая ресурс мотора. У современных компрессорных "мерседесов" схема практически та же, но они врубаются в работу ранее - при 1500 об/мин. Меж иным, нагнетатель схожего типа знаком тем, кому приходилось иметь дело с российским мотором ЯАЗ-204 либо ЯАЗ-206. Этот двухтактный дизель конструкции 40-х годов имел, благодаря компрессору, хорошие по тем временам характеристики, а поэтому выпускался несколько десятилетий попорядку. Упомянем еще необыкновенные спиральные нагнетатели, с которыми в 80-х годах много экспериментировал "Фольксваген". Можно вспомнить несколько серийных модификаций "Гольфа", "Пассата", "Коррадо". В 90-х это направление, на самом деле, было свернуто.
Обзор современных систем наддува был бы неполным без упоминания еще о 2-ух разработках. 1-ая именуется "наддув типа Компрекс", над которым уже три 10-ка лет работают инженеры швейцарской компании "Браун энд Бовери". Строго говоря, устройство - это не компрессор, хотя и употребляет энергию отработавших газов. Действует оно так. Цилиндр, разбитый на продольные каналы, крутится вокруг собственной оси, приводимый ремнем от коленчатого вала. Торцы цилиндра прикрывают две глухие крышки статора, в каких по два окна - для воздуха и выхлопных газов. Цикл работы последующий: после открытия выпускного клапана в цилиндре мотора ударная волна распространяется по трубопроводу, проходит через окно торцевой крышки и продолжает движение по каналам ротора, сжимая находящийся в их воздух. Так как ротор крутится, в определенный момент раскрывается окно и воздух поступает в трубопровод завышенного давления. Окно здесь же запирается, и сгустку выхлопных газов ничего не остается, как, отразившись от торцевой крышки, направиться в оборотный путь, навстречу открывающемуся окну выпуска. За отраженной волной сжатия следует волна разрежения, она позволяет к моменту удаления газов заполнить канал свежайшим воздухом, эжектировав его через соответственное окно. Принцип деяния агрегата позволил дать ему очередное заглавие - "волновой обменник".
Не считая швейцарцев, наддувом "Компрекс" серьезно заинтересовались жители страны восходящего солнца: на рынок выпущено уже несколько моделей компании "Мазда", снаряженных схожим агрегатом. К слову, над таким устройством работают и харьковские моторостроители.
В конце концов, последнее, о чем хотелось бы сказать, так это о системе резонансного наддува. Как ранее говорилось сначала статьи, для наилучшего заполнения цилиндра следует поднять давление перед впускным клапаном. Меж тем завышенное давление нужно совсем не повсевременно - довольно, чтоб оно взошло в момент закрытия клапана и "догрузило" цилиндр дополнительной порцией консистенции. Для краткосрочного увеличения давления полностью "подойдет" волна сжатия, прогуливающая по впускному трубопроводу при работе мотора. Довольно только высчитать длину самого трубопровода, чтоб волна, пару раз отразившись от его концов, пришла к клапану в подходящий момент. Теория (по последней мере, при разъяснении "на пальцах") ординарна, а вот воплощение ее просит большой изобретательности: клапан при различных оборотах коленчатого вала открыт неодинаковое время, а поэтому для использования эффекта резонансного наддува требуются впускные трубопроводы переменной длины! И такие моторы были сделаны - со особыми заслонками, открывающими воздуху тот либо другой путь. Бум популярности этого решения пришелся на середину 80-х, а потом производители, видимо, сделали вывод: для чего морочить для себя голову, если уже есть и поболее производительный турбонаддув, и управляющая им электроника? В ближайшее время сообщений о новых движках с резонансным наддувом практически не поступает...
Итак, работы над разными вариациями наддува поршневых движков длятся. Можно ли сказать, что они в полном разгаре? Тяжело найти - ведь не исключено, что на сцене появятся движки, хорошие от сегодняшних поршневых. И уже новые поколения конструкторов будут стремиться выдавить из их все - в угоду новым поколениям автомобилистов.
"Мерседес-24/100/140" начала 20-х - один из первых автомобилей с приводным нагнетателем (вверху).
Схема турбонаддува двигателя внутреннего сгорания: 1, 2 - выпускные трубопроводы; 3 - перепускной воздушный клапан; 4 - клапан перепуска отработавших газов; 5 - впускной трубопровод; 6, 11 - впускные каналы; 7 - канал управляющего давления; 8 - регулятор состава консистенции; 9 - воздушный фильтр; 10 - топливная магистраль; 12 - топливная форсунка; 13 - компрессор; 14 - турбина; 15 - глушитель.
Схема наддува типа "Компрекс".
Агрегат наддува на "формульном" движке "Рено", созданном для "Лотоса-93Т" начала 80-х. Через пару лет наддув в формуле 1 был запрещен.
Клапан перепуска отработавших газов: А - камера атмосферного давления; Б - камера управляющего давления; 1 - мембрана; 2 - клапан.
Радиаторы интеркулера под капотом "Феррари-228GTO".
Типы приводных нагнетателей: 1 - шиберные (на данный момент фактически не используются); 2, 3 - большие.
Спиральный компрессор-нагнетатель: 1 - рабочая спираль; 2 - корпус; 3 - приводная шестерня.