В преследване на мощни суперзарядни устройства, списание Popular Mechanics
Както писахме в предишния брой, единственият начин за увеличаване на мощността на двигателя е чрез изгаряне на повече горима смес. Това може да се постигне по много начини, но най-често срещаният е да се увеличи работният обем на двигателя или да се увеличи подаването на горима смес към цилиндрите чрез компресор. Първата схема е добре позната от американските многолитрови коли. Очевиден плюс е простотата на дизайна на такъв двигател и следователно по-висок ресурс. Недостатъкът е голяма маса, което води до увеличаване на размерите и теглото на автомобила и в резултат на това влошаване на управлението.
Суперзареждането непременно води до усложняване на конструкцията на двигателя, което не може да не повлияе на надеждността, но ви позволява да постигнете повече мощност с по-малки размери и размери. Ако поставим 12-цилиндров двигател на Porsche, получаваме класическа американска кола, макар и с отлична динамика на ускорение. Немските автомобили са изненадващо маневрени с компактни 6-цилиндрови двигатели, в които успяват да извадят 456 к.с. от 3,5 литра обем.
инфлация
Най-елементарното е инерционното наддуване. Принципът на действието му е наистина прост: на капака, ако двигателят е отпред, или отстрани или на покрива, ако двигателят е отзад, се поставят допълнителни въздухозаборници, от които се подава допълнителен въздух през въздуховода към всмукателния колектор. Веднага отбелязваме, че въздухозаборниците на "ушия" "Запорожец" нямат нищо общо с херметизацията - те служеха за охлаждане на двигателя. По същия начин собствениците на "тунинг" Жигули бяха погрешни, за които майсторите инсталираха такива въздухозаборници на качулката. Факт е, че инерционното суперзарежданезапочва да работи само при скорости над 180 км / ч, които продуктът на местната автомобилна индустрия не може да развие при никакви обстоятелства. И можете да видите операционната система в Москва на няколко Pontiac Firebird Trans Am, на които фабрично е инсталирано инерционно суперзареждане.
Истинското увеличение на мощността може да се получи само чрез инсталиране на компресор. Ако се задвижва от механична трансмисия от коляновия вал, то такова устройство най-често се нарича механичен компресор в България, компресор в Германия, компресор в Америка и духалка в Англия. Ако компресорът се завърта от турбина, разположена в изпускателния тракт на двигателя, тогава най-често се нарича турбокомпресор (турбо).
-
автомобили
Защо имаме нужда от черни точки по ръбовете на стъклото?
Lamborghini Countach срещу Ferrari Testarossa
С немски акцент
За първи път компресор е използван в своите автомобили от легендарния французин Луи Рено. По ирония на съдбата днес Renault е една от малкото компании, които не използват компресор в двигателите на своите леки автомобили. Механичните компресори бяха световно известни за Mercedes-Benz, който инсталира компресори в края на 20-те години, първо на състезателни коли, а от 30-те години на миналия век, на производствени автомобили. След като компресорът "Мерцедес" се влюби в Адолф Хитлер и немските филмови звезди, модата на колите с компресор се разпространи в Холивуд и оттам в целия свят. Златният век на немските "компресори" завършва с началото на Втората световна война. Основната употреба на компресори по време на война е в авиацията: херметизирането се използва за компенсиране на липсата на кислород на големи височини. Американците са особено добри в това. Ето защо не е случайно, че в следвоенния период центърът за производство на механичникомпресори, преместени в чужбина. Дори механичните компресори, които се появиха отново на Mercedes след половинвековна пауза за германския гигант, се доставят от американската компания Eaton, която обаче не се рекламира много.
Но това не означава, че европейците са се сбогували с идеята за презареждане. Не е тайна, че небезизвестният дизайнер Фердинанд Порше има пръст в компресорите на Mercedes през 30-те години. Но на собствените си двигатели той реши да инсталира турбокомпресори. Проблемът беше, че те се задвижват от изгорели газове и трябва да издържат на доста високи температури. Дълго време нямаше топлоустойчиви и издръжливи материали, а турбокомпресорите останаха капризни и ненадеждни единици. И само силният напредък на германската отбранителна индустрия през 40-те години в областта на самолетните турбореактивни двигатели най-накрая предостави технологии и материали за производството на надеждни автомобилни турбини. Оттогава Porsche има най-добрите турбо двигатели в Европа.
Борба с ями
Модерният турбокомпресор е структурно по-прост от механичния компресор, но има свои собствени проблеми - високи изисквания към качеството на маслото и най-важното - бавна реакция при натискане на педала за газ, което се дължи на инерцията на турбината. Те се борят с недостатъка, като инсталират две малки турбини вместо една голяма (по-малко маса - по-малко инерция), една от тяхната страна на двигателя. Такава схема често се нарича "битурбо".
Друг проблем, свързан с аеродинамиката на турбината, така нареченият "турбо лаг", е почти пълната липса на усилване до 2500-2800 об / мин. Проблемът се решава по много начини, включително такива екзотични неща като въртене на турбината с високоскоростен електродвигател.
Механичен компресор, който е твърдо свързан към валадвигател, има линейна зависимост на усилването от скоростта: колата почти мигновено реагира на натискане на педала на газта, което е особено ценно по време на ускорение. Недостатъкът на тази схема е по-ниската ефективност в сравнение с турбокомпресорите: механичният компресор поема мощност от вала на двигателя, а турбината се задвижва от почти свободни отработени газове.
Под-завъртане - бездната, завъртане - пропастта
Независимо от схемата на задвижване, самият въздух изпомпва компресора. Най-широко използвани са две схеми - схемата на ротационните зъбни колела на Рутс, патентована през 1866 г. от братята Филандер и Франсис Рутс, и центробежните компресори.
Красотата на компресорите на Roots е тяхната простота. Първоначално проектирани за двутактови двигатели, тези компресори са по същество импулсни, което няма най-добър ефект върху работата на двигателя. При тази схема скоростта на компресора обикновено е 0,5–2 скорости на коляновия вал на двигателя. При високи скорости компресорът може да се повреди, така че модерните компресори използват специални центробежни съединители, които ограничават скоростта.
Работната скорост на центробежните компресори е 40-90 хиляди оборота в минута (при някои модели - 90-130). Ако такъв компресор е усукан, потокът от принудителен въздух престава да бъде ламинарен и получената турбуленция започва да забавя потока - налягането пада. Ако не се завъртите, тогава центробежната сила става недостатъчна, за да създаде натиск и усилването практически изчезва. В резултат на това се оказва, че скоростта на центробежния компресор трябва да се поддържа в рамките на +/- 50%, докато по време на движение скоростта на двигателя се променя средно 7 пъти. Всичко това води домонтаж на различни вариатори и усложняване на дизайна.
Друг проблем е ограничаващото максимално налягане, което автомобилните двигатели могат да издържат. Добрите двигатели ви позволяват да повишите налягането във всмукателния колектор с 1,6-1,7 пъти, а компресорите лесно увеличават налягането с 2,7 пъти. За да се избегне свръхналягане, е необходимо да се монтират байпасни клапани за ограничаване на максималното налягане.
Излишно е да казвам, че увеличаването на входното налягане води до увеличаване на налягането в цилиндрите. Но съвременните автомобилни двигатели вече са достигнали границата. Коефициентът на сгъстяване при най-новите двигатели на Mercedes е достигнал 10-10,5 пъти, а при Porsche - 11-11,5 пъти. При по-висока компресия дори високооктановият бензин спира да гори и започва да детонира - да избухва. Изходът е или да се използват специални хипероктанови горива със степен на сгъстяване 17–18 на базата на метанол или нитрометан, или да се инсталират двигатели, които първоначално имат ниска степен на сгъстяване от 8–8,5. Това, между другото, обяснява защо поставянето на компресори на авангардни двигатели е безсмислено.
Механика за ръчно сглобяване
Във фабриката най-лесният начин е да инсталирате турбокомпресор - повече печалба в мощността, по-малко сложен дизайн, по-лесно регулиране. В механичните нагнетатели се добавят проблеми с превключвателите на празен ход, системите за управление на компресора и вариатора.Въпреки че това не плаши някои, за възможността за гладко сцепление във всички диапазони, някои компании отиват да усложнят дизайна и да инсталират механични нагнетатели - например Mercedes, Jaguar, Land Rover. Но това е по-скоро изключение. Много по-често на мощни машини можете да видите думата "Turbo".
Друго нещо е настройката. Тук, отстрани, повишен разход на гориво, повишена токсичност и работа на празен ход, най-важното- допълнителна мощност. Настроеното компресорно зареждане на двигатели е царството на механичните компресори и остарелите многолитрови двигатели. И двете са, разбира се, американски.
От най-добрите съвременни двигатели, например от 2,2-литровия турбо двигател Porsche, дизайнерите успяват да премахнат по 160 к.с. от литър. Класическият GM 5,4-литров двигател произвежда 70 к.с. от литър. Добавяне на допълнителни 50-100 к.с на литър няма да доведе до фатални последици за такъв мотор, за разлика от "европейския". Имаше само една дреболия - да се намери свободно място под капака и да се купи
$35 000 готов комплект за инсталиране на компресор.