Преимущества принудительной индукции

Рабочий объем и эффективность безнаддувного двигателя ограничивают его мощность. Двигатель может вдохнуть столько воздуха, потому что атмосферная сила, толкающая воздух в двигатель, составляет всего 14,7 фунта. на квадратный дюйм на уровне моря. Что еще хуже, атмосферное давление уменьшается с высотой. Плотность воздуха также уменьшается с температурой, потому что горячий воздух тоньше холодного.

Большинство серийных безнаддувных двигателей достигают максимальной объемной эффективности только от 75% до 85%.

Двигатели Chevy, Ford или Chrysler с малым блоком или большим блоком обычно имеют два клапана на цилиндр и фиксированные фазы газораспределения, но если вы работаете с двигателем последней модели, несколько клапанов на цилиндр и переменная фаза газораспределения могут помочь улучшить эффективность дыхания. .

Другие хитрости для улучшения воздушного потока и объемной эффективности в атмосферном двигателе

• Установка распредвала с более высоким подъемом и увеличенным сроком службы.

• Модификация штатных головок или их замена на неоригинальные головки с увеличенными клапанами и лучшими портами.

• Установка впускного коллектора с более высокими и длинными направляющими, чтобы помочь нагнетать больше воздуха в цилиндры.

• Установка дроссельной заслонки большего размера или карбюратора (или нескольких карбюраторов), которые могут пропускать больше CFM (кубических футов в минуту).

• Добавление воздухозаборника или системы впуска холодного воздуха для подачи более холодного и плотного воздуха в двигатель.

• Улучшение продувки выхлопных газов с помощью коллекторов и перепускных труб, которые помогают улучшить поток воздуха из цилиндров.

Благодаря таким улучшениям можно повысить объемный КПД двигателя до 90% или даже выше. Но для достижения объемной эффективности 100 % или выше (особенно при более высоких оборотах) обычно требуется какая-либо система принудительной индукции, например турбокомпрессор или нагнетатель.

Принудительная индукция

Система принудительной индукции преодолевает ограничения атмосферного давления, нагнетая больше воздуха в цилиндры. Следовательно, выходная мощность двигателя становится функцией того, какой наддув он получает. Более того, увеличение давления наддува устраняет множество недостатков в системе впуска и головках цилиндров, которые в противном случае ограничивали бы поток воздуха и объемный КПД двигателя.

В конце концов, гораздо проще нагнетать воздух в двигатель с турбокомпрессором или нагнетателем, чем всасывать его только с помощью вакуума на впуске.

Даже при относительно умеренном уровне наддува, скажем, от 6 до 8 фунтов на квадратный дюйм, система принудительной индукции может легко увеличить выходную мощность типичного уличного двигателя на 150 и более лошадиных сил.

Поднимите давление наддува до 14-16 фунтов на квадратный дюйм, и обычно вы можете удвоить выходную мощность большинства двигателей. Поднимите его еще больше, и вы отправляетесь на гонки. Затем задача состоит в том, чтобы построить двигатель, чтобы он мог безопасно работать с дополнительной мощностью, не ломая что-то (к чему мы скоро перейдем).

Различия в подаче воздуха

Турбокомпрессор использует горячие выхлопные газы для вращения турбинного колеса на высоких скоростях, которое соединено коротким валом с рабочим колесом внутри корпуса компрессора. Крыльчатка всасывает воздух в корпус турбокомпрессора, сжимает его и нагнетает в двигатель, создавая давление наддува. При сжатии воздух нагревается, поэтому воздух, выходящий из турбонагнетателя, обычно направляется через теплообменник воздух-воздух или воздух-вода, называемый «промежуточным охладителем».

Давление наддува контролируется «перепускным клапаном», который открывается для сброса давления после достижения определенного уровня наддува.

Турбокомпрессоры доступны для многих популярных приложений и значительно упрощают установку, предоставляя все оборудование и сантехнику, которые необходимы для установки на конкретный автомобиль, включая топливные форсунки с более высоким расходом, топливный насос с более высоким расходом в некоторых случаях и специальный инструмент для настройки для повторная калибровка ECM.

Для сравнения, наддув обычно обеспечивает более мгновенный отклик дроссельной заслонки в зависимости от типа используемого нагнетателя. Нагнетатель представляет собой нагнетатель с ременным приводом, поэтому он несколько менее эффективен, чем турбо, поскольку потребляет мощность двигателя для привода нагнетателя. Турбодвигатель получает энергию привода бесплатно от выхлопных газов, но также создает небольшое противодавление, снижающее мощность, которое необходимо преодолеть, прежде чем он разовьет наддув и начнет развивать мощность.

Нагнетатель с «поступательным рабочим объемом» (также называемый нагнетателем в стиле «Рутса»), такой как на ZR1 Corvette, GT 500 Shelby Mustang, Roush Mustang и многих уличных тягах, имеет лопастные роторы, вращающиеся в противоположных направлениях, которые нагнетают воздух в двигатель. Развиваемое давление наддува зависит от частоты вращения двигателя и передаточного числа шкива нагнетателя.

Для сравнения, «центробежный» нагнетатель не имеет роторов, вращающихся в противоположных направлениях, но использует конструкцию компрессора, аналогичную рабочему колесу турбонагнетателя. Форсирование строится с увеличением оборотов больше похоже на турбо, но отклик дроссельной заслонки лучше из-за настройки ременного привода.

Комплекты нагнетателей доступны для многих популярных дорожных двигателей и обычно обеспечивают повышение мощности на 150–200 или более лошадиных сил, с чем может справиться большинство стандартных блоков. Но необходимы дополнительные модификации для поддержания надежности двигателя при более высоких уровнях наддува.

Отказы турбины и проблемы с двигателем

Отказы турбокомпрессора часто являются результатом плохой смазки или разложения масла. Высокая температура в корпусе турбовыхлопа передает много тепла подшипникам вала в центральном корпусе. Если подача охлаждающей жидкости или масла к корпусу турбокомпрессора затруднена или отсутствует, это может привести к выходу из строя подшипника. Синтетическое масло рекомендуется для двигателей с турбонаддувом, потому что оно может работать при более высоких температурах лучше, чем обычное масло. Регулярная замена масла также обязательна.

Поскольку турбокомпрессоры увеличивают сжатие и мощность, они также увеличивают температуру и давление в камерах сгорания двигателя. Это может усложнить жизнь прокладке головки блока цилиндров, если прокладка не способна выдержать дополнительное давление.

Многие прокладки головок, которые используются в заводских двигателях с турбонаддувом, изготовлены из многослойной стали (MLS). Прокладка головки MLS обычно состоит из трех-пяти слоев стали. Внешние слои обычно имеют тиснение и покрыты каким-либо типом высокотемпературного синтетического каучука, в то время как центральный слой может быть плоским и функционировать больше как прокладка. Прокладки MLS более долговечны, чем типичные композитные прокладки головки блока цилиндров, и могут выдерживать более высокие температуры и давления в турбоустановках. Прокладки головки MLS на вторичном рынке часто доступны в качестве модернизации для замены прокладок головки блока цилиндров на многих безнаддувных двигателях, а также на более старых двигателях с турбонаддувом, которые могут не иметь прокладки головки MLS.

Оригинальные прокладки головки блока MLS обычно требуют очень гладкой поверхности (30 RA или меньше) как на головке блока цилиндров, так и на блоке цилиндров, но большинство прокладок MLS послепродажного обслуживания имеют покрытия, которые могут выдерживать вдвое более шероховатую поверхность (60 RA). /Р>

Модификации двигателя

Всякий раз, когда вы настраиваете двигатель для клиента, который будет использовать какой-либо тип добавочной мощности, потребуются серьезные обновления или модификации, чтобы безопасно справиться с увеличением мощности. Какие моды и сколько будет зависеть от движка и приложения. Двигатель, который используется в дрэг-каре или гоночном автомобиле другого типа, может не набрать много миль за сезон, но те мили, которые он проедет, будут тяжелыми милями на полном газу под большой нагрузкой. Уличные двигатели, с другой стороны, большую часть времени работают при относительно небольших нагрузках и лишь изредка вырабатывают максимальную мощность. Но ожидается, что они прослужат десятки тысяч миль без каких-либо серьезных проблем. Таким образом, можно утверждать, что долговечность двигателя одинаково важна для обоих типов приложений, добавляющих мощность.

Модернизация, необходимая для работы с добавками мощности, будет зависеть от двигателя и уровня мощности, на который рассчитан двигатель. Для типичного уличного применения замена стандартных поршней, шатунов и коленчатого вала обычно не требуется, если только клиент не хочет добиться безумного уровня мощности. Большинство серийных двигателей V8 могут безопасно выдерживать от 150 до 200 дополнительных лошадиных сил на улице, не сталкиваясь с какими-либо серьезными проблемами.

Когда выходная мощность двигателя превышает примерно 600 л.с. с малым блоком или 800 л.с. с большим блоком, модернизация становится обязательной с помощью усилителей мощности.