Нагнетатель

Нагнетатель — это компрессор, предназначенный для предварительного сжатия воздуха либо смеси воздуха с топливом, поступающий в цилиндры двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и повышения массового заряда горючей смеси. В результате из-за более высокой общей калорийности топливо-воздушной смеси, поступающей в цилиндры, увеличивается мощность двигателя.

За рубежом механический нагнетатель называется суперчарджер (supercharger).

Нагнетатели широко применяются в поршневых ДВС с целью принудительного обеспечения цилиндра воздухом, т.е. в двухтактных дизелях, или там, где нужна повышенная удельная мощность (авиационные двигатели, гоночные автомобили).

Первое свидетельство об использовании механического нагнетателя приписывают братьям Рутс, которые назвали его в честь своей фамилии («Roots»). 

Впервые нагнетатель, работающий по аналогу Рутс, установил на автомобиль немецкий инженер Готтлиб Даймлер в 1885 г. А в 1902 г. Луи Рено запатентовал собственную конструкцию нагнетателя.

В сфере авиастроения самый первый авиадвигатель, на который установили механический наддув, принадлежит самолету «Мюррей-Вильята». Рекордная высота на то время (1910 год) — 5200 м принадлежит также ему. 

Затем также начали применяться нагнетатели и в судоходстве. Установка турбонагнетателя на десятицилиндровые двигатели пассажирских лайнеров увеличили их мощность в 1,5 раза.

Широкое применение нагнетателей на автомобилях начинается с 1921 года. Их начали устанавливать на спортивные автомобили, участвующие в гоночных соревнованиях. Первые нагнетатели увеличивали мощность двигателя на 50-70%. 

В 70-80-е годы механические нагнетатели начинают уходить в историю, так как на замену им приходят более продвинутые турбонагнетатели (турбокомпрессоры). 

На современных автомобилях можно встретить 3 основных типа механических нагнетателей: винтовой (нагнетатель Lysholm), кулачковый (нагнетатель Roots) и центробежный.

Винтовой нагнетатель конструктивно похож на нагнетатель Roots. Он включает в себя 2 ротора-шнека определенной формы. Роторы сделаны конической формы, при которой воздушные камеры между роторами уменьшаются в размере по длине.

Порция воздуха захватывается шнеками, затем перемещается и сжимается при вращении шнеков и нагнетается во впускной патрубок, действуя более эффективнее, чем кулачковый нагнетатель. Однако стоимость первых довольно большая, поэтому обычно их устанавливают на дорогие спорткары.

Кулачковый нагнетатель — это самый старый тип механического нагнетателя. Их современный вид имеет два трех- или четырехкулачковых ротора, вращающихся навстречу друг другу. Кулачки установлены по спирали на всей длине ротора, благодаря углу закрутки кулачков обеспечивается максимальная эффективность в плане нагнетания и потерь.

Нагнетатели Roots дорого стоят, при этом тяжелые и шумные. Однако производителя достаточно успешно борются с излишним шумом, используя специальные конструкции корпуса.

Центробежный нагнетатель основывается на рабочее колесо (крыльчатку), которое вращается со скоростью около 50000-60000 об/мин.

Данный тип нагнетателей самый распространенный из всех остальных типов нагнетателей. Они легкие, компактные и эффективные, имеют возможность разнообразного крепления на двигателе.

Благодаря своей конструкции кулачковые и винтовые нагнетатели  используются для обеспечения высокой динамики при разгоне, а эффективность центробежных нагнетателей отображается в поддержании высоких скоростей.