Зачем мотору компрессор или немного о наддуве.

Александр Астапов

       Как известно, отдача ДВС напрямую зависит от количества горючей смеси, подаваемой в цилиндры. Хотите поднять мощность - сожгите больше топлива. Но как увеличить его количество? Видимо, одним из трех способов.

       Первый - самый простой: сделать емкость для смеси, то есть литраж мотора, побольше. В результате таких попыток появились многоцилиндровые моторы с огромными рабочими объемами (свыше 1000 куб. см). Но чем больше двигатель - тем больше масса всего мотоцикла.

1. YEIS - резонансный наддув "по-ямаховски",

       Второй способ - уменьшить сопротивление потоку, чтобы смесь как можно легче всасывалась. Или увеличить время, в течение которого осуществляется впуск смеси. Предположим, расширить фазу впуска. Но тогда она неизбежно перекроет фазу выпуска, что отразится на экономичности (особенно ярко это проявляется у заряженных "двухтактников"). Если же увеличивать сечение впускного канала, то мы неизбежно придем к необходимости увеличивать число клапанов на цилиндр до 4-х и более (размеры головки цилиндра имеют свои пределы, а разместить, при равной площади камеры сгорания, несколько клапанов намного легче, чем два). Стоимость мотора из-за этого намного увеличится, к тому же характеристика двигателя потеряет в эластичности, как и в случае с расширенными фазами.

2. Различные типы поршневых нагнетателей, применявшихся фирмой DKW.

       Но есть еще и третий способ, применяемый в случаях, когда требования (законодательные, налоговые, правила соревнований и т.д.) не позволяют увеличить литраж, а "накручивать" мотор нет возможности, и в то же время запас прочности нагруженных деталей (коленвал, шатунно-поршневая группа) позволяет увеличить мощность без значительного снижения надежности. В этом случае смесь просто заталкивается в цилиндр (или в цилиндры) двигателя специальным компрессором или другим способом. Этот процесс называется наддув. Он классифицируется по величине создаваемого избыточного давления на частичный (до 0,012 МПа), полный (0,012...0,06 МПа) и высокий (0,06...0,1 МПа и выше).

       Наиболее распространенной разновидностью частичного наддува является резонансный, когда используются колебания потока смеси во впускном коллекторе. Настройкой длины впускного трубопровода можно добиться значительного (до 15%) повышения мощности на определенных режимах. Чтобы расширить диапазон работы резонансного наддува, применяют коллекторы изменяемой (обычно с помощью заслонок) длины, что несколько усложняет конструкцию. Наиболее известным примером такой системы является "ямаховская" YEIS (Yamaha Energy Induction System - накопитель энергии Ямаха), в которой "накопителем энергии", то есть резонатором, является емкость, соединенная шлангом с впускным патрубком.

3. Ротативный нагнетатель Tina "Powerplus"...
4. ...и "zoller".

       В свое время (в 50-х гг.) чешской "Татрой" на гоночных автомобилях был успешно испытан так называемый эжекторный наддув, при котором воздух направлялся в карбюратор с помощью эжекционного устройства, работавшего от потока выхлопных газов. Эта система не получила распространения из-за затруднительного применения глушителей шума выпуска.

       Часто встречаемым (в особенности на спортбайках) способом частичного наддува является инерционный, в котором используется избыточное давление (как говорят, "стена") воздуха, возникающее перед мотоциклом на высоких скоростях. В этом случае воздух подводится к воздушному фильтру по воздуховодам из передней части мотоцикла (обычно из района фары).

5. Нагнетатель типа "Roots".

       Все эти способы, несмотря на их простоту, не могут быть признаны эффективными в силу малого избыточного давления, развиваемого этим устройствами. Для более высокой степени наддува необходим специальный компрессор, приводимый от самого двигателя (от его коленвала или системы выпуска) или постороннего источника...

       Изначально такие устройства, называемые нагнетателями, появились во времена первой мировой войны в авиации, чтобы обеспечить бесперебойную работу самолетного мотора на больших высотах, и в этом качестве зарекомендовали себя наилучшим образом. Эксперименты же с наддувом двигателей наземной техники, начатые еще Готлибом Даймлером в конце XIX века, поначалу не приносили успеха по двум причинам. Первая была связана с недостаточной прочностью деталей двигателей того времени. Вторая - с необходимостью высокоточного изготовления деталей нагнетателей. Кроме того, в те времена потребителям автомототехники вполне хватало мощности и безнаддувных двигателей.

6. "Харлей" + "Roots"= хот род.

       Но в 20-х годах конструкторам гоночных автомобилей и мотоциклов стало ясно, что лучший способ радикально повысить мощность двигателя, не нарушая правил соревнований (то есть не увеличивая литраж мотора) - применить наддув. И тогда на гоночные и рекордные трассы вышли мотоциклы, оснащенные нагнетателями приводного типа. Что же представляли собой эти агрегаты, первый из которых был установлен в 1925 году на рекордном мотоцикле фирмы "Victoria" (Германия)?

9. Принципиальная схема турбонаддува с
механически управляемым перепускным клапаном.

       Все они имели привод от коленчатого вала, непосредственный или с помощью цепной или зубчатой передачи. Размещение агрегата - перед двигателем или над картером коробки передач. Что же касается конструкции и принципа работы самих нагнетателей, то их можно подразделить на три основных типа: поршневые, ротативные и лопаточные.

       На двухтактных моторах DKW (Германия) обычно использовались поршневые нагнетатели различных исполнений: совмещенные с кривошипной камерой, с мембранным и золотниковым управлением и т.д. Их главный недостаток - неприспособленность для работы на высоких частотах вращения коленвала. Кроме того, в случае расположения нагнетателя отдельно от кривошипной камеры силовой агрегат имеет чрезмерные габариты и массу. В то же время на малых и средних оборотах они обеспечивают очень большую подачу смеси в цилиндр, в результате чего двигатели DKW имели отличную эластичность, абсолютно несвойственную безнаддувным "двухтактникам".

7. На дрегстерах "рутсы" просто незаменимы!

       Весьма распространенным типом нагнетателя был ротативный с вращающимися лопатками (схемы "Powerplus" и "Zoller"). Работает такая конструкция следующим образом. В цилиндрическом корпусе вращается эксцентрично расположенный барабан, увлекающий при вращении лопатки, насаженные с помощью подшипников на вал, концентричный с наружным корпусом (тип "Powerplus"). В нагнетателях типа "Zoller" противолежащие лопатки соединены в одно целое, вращение барабана сопровождается скольжением их в радиальных прорезях: лопатки снабжены башмаками, скользящими по поверхности эксцентриков, жестко связанных с неподвижными крышками корпуса.

8. На дрегстерах "рутсы" просто незаменимы!

Источник материала : журнал "МОТО"