Турбина и компрессор, суперчарджер против турбокомпрессора: полный разбор темы

Это механический компрессор в моторе автомобиля, который используется для повышения давления вдуваемого воздуха с целью повышения мощности двигателя. Дословно – суперзаряженный, то есть, делает силовой агрегат заряженным большой мощностью.

Так как это механический нагнетатель воздуха, соответственно, он приводится в работу при помощи привода. В нашем случае – это ремень, который передает крутящий момент от коленвала мотора к валам (лопостям) суперчарджера.

Компрессоры можно разделить на три вида:

1. Нагнетатель Рутса;
2. Суперчарджер Лисхольма;
3. Центробежный. Этот тип отличается от первых двух конструкцией. Он имеет некоторые преимущества перед ними.

Первые два вида похожи между собой по конструкции, но немного различаются по принципу работы. Давайте начнём с устройства компрессоров, чтобы иметь общее представление.

Классический суперчарджер состоит из двух валов (шнеков). Представьте себе мясорубку и шнек в ней, который крутиться и выталкивает фарш. Так вот, в механическом нагнетателе их два. Они плотно прижаты между собой. В зависимости от типа, они могут вращаться во встречном направлении или противоположном.

Это упрощенное описание устройства, но этого будет достаточно для понимания разницы между видами компрессоров. Он соединяется ремнём с коленвалом двигателя. То есть, валы приводятся в движение за счет вращения коленчатого вала. Чем выше его обороты, тем быстрее они крутятся.

При вращении над шнеками создается разряжением. За счет этого происходит всасывание наружного воздуха. Они сжимают его до определенного значения, выбрасывая в нижнюю часть. После этого воздух с избыточным давлением попадает во впускной коллектор.

Как видите, суперчарджер и турбокомпрессор сжимают воздух, поднимая давление наддува. Отличие состоит только в способе раскрутки компрессора. Первый работает за счет механической передачи энергии от двигателя к нагнетателю при помощи приводного ремня. Второй использует энергию выхлопных газов.

Кроме этого, механический нагнетатель начинает работать на низких оборотах мотора, что позволяет получить всю мощность силового агрегата сразу при старте. Турбонагнетатель раскручивается за счет выхлопа. Так как скорость выхлопных газов низкая на «низах», то её не хватает раскрутить турбину. Из-за этого при старте наблюдается эффект «турбоямы».

Теперь рассмотрим разницу между суперчарджерами. Какой из них более эффективный и почему.

В этом типе механического нагнетателя валы вращаются в противоположные стороны. Точнее – друг против друга. Таким образом воздух обтекает их по сторонам. Проходя между ними и стенкой он сжимается.

Такая схема работы компрессора приводит к негативным явлениям:

1. Повышенный шум. Мотор с суперчарджером Рутса слышно издалека, особенно, когда он разгоняется.
2. Увеличенный износ внутренних частей. При обтекании воздухом лопастей, создается большое трение, что и приводит к быстрому износу.
3. Высокая температура сжатого воздуха. Это самая главная проблема компрессоров Рутса.

Минимизировать эти недостатки, призван современный тип механических нагнетателей Лисхольм.

В отличие от Рутса, здесь воздух не обтекает лопасти (валы) компрессора, а он ими зажимается. Это связано с тем, что допасти вращаются навстречу друг другу. Поэтому воздух, попадая на шнеки, проходит между ними. Он сжимается и выбрасывается вниз. Здесь постоянно поддерживается зона с избыточным давлением.

Данная схема обладает рядом преимуществ:

1. Температура наддува ниже, чем у компрессора Рутса.
2. Плотность воздуха выше, так он проходит меньший путь между лопастями.
3. Эффективность выше, чем у Рутса.
4. Более тихий.

Это механический компрессор, который напоминает турбину, только в нём нет горячей улитки. Он также приводится в движение ременной передачей от коленвала. А значит, он тоже «съедает» часть мощности двигателя.

Но он обладает рядом преимуществ перед другими типами:

1. Меньшие габариты. Его можно установить почти на каждый двигатель, он занимает мало места под капотом.
2. В нём меньше трущихся деталей, поэтому, его обслуживать и ремонтировать дешевле. Да и срок службы больше.
3. У него большая производительность. Вместе с ним можно установить фронтальный интеркулер. Это охладит воздух, а значит увеличит эффект от наддува.

Поэтому, самым лучшим выбором будет установка центробежного компрессора, если не хотите всё переделывать под турбонагнетатель.

Такие автомобили есть. В них реализована связка механического компрессора и турбины. Это обеспечивает постоянную мощность двигателю на любых оборотах коленчатого вала.

Это связано с тем, что механический нагнетатель начинает работать на низких оборотах, так как связан с коленвалом ремнем. Он вступает в работу, как только начинает вращаться коленчатый вал мотора.

Турбина раскручивается на высоких оборотах, на «низах» она не работает, так как недостаточно скорости выхлопных газов. Поэтому, мощность двигателю на низких оборотах даёт компрессор, а на высоких – турбонагнетатель.

Такая связка убирает турбояму или турболаг на турбированных моторах.

Однозначно лучшим вариантом будет турбокомпрессор. Он обладает рядом достоинств:

1. Не крадет мощности у двигателя за счет ременной передачи.
2. Он может прокачать через себя больше воздуха.
3. Менее шумный.
4. С ним устанавливается интеркулер – охладитель воздуха. Это снижает температуру наддува и увеличивает мощность двигателя.
5. Не занимает много места под капотом.

Использование одной турбины в турбомоторе не дает прироста мощности на низах. Но это нивелируется установкой турбины с изменяемой геометрией или твинскролл турбокомпрессора.