[@Менеджер сайта]

Автор: Майк Магда (Mike Magda)
Дата: 20 января, 2016г.

Фото: Нагнетатель Torotrak V-Charge может иметь разные показатели наддува вне зависимости от частоты оборотов двигателя.

Значительный упор сегодня делается на наддув, и не просто на рынке, где главным являются эксплуатационные показатели, а практические решения по мощностям зависят от увеличенных рабочих объемов. Наддув требует особого внимания и там, где свое оборудование предлагают ОЕМ производители, где практическая мощность должна соответствовать растущим рабочим объемам двигателя, поскольку все показатели должны отвечать нормативам по выхлопу и расходу топлива.

Несмотря на обещание резко увеличить лошадиные силы, наддув имеет альтернативу, будь то турбонагнетатель или механический нагнетатель (суперчарджер). Именно поэтому концепция переменного наддува привлекает к себе такое огромное внимание в промышленности. И именно эта дорога была выбрана для проведения одной из последних кампаний в этой области – разработка довольно уникального нагнетателя V-Charge от компании Torotrak, который представлен в видео ролике выше. Как регулируемые фазы газораспределения или даже масляные насосы с регулируемым рабочим объемом, регулируемый наддув помогает выполнять регулировку двигателя под различные требования на различной частоте оборотов и при разных условиях нагрузки. Когда все эти переменные регулируются в правильное время и в правильных количествах, то эксплуатационные характеристики и производительность значительно повышаются.

В традиционных конфигурациях устройства, суммирующие мощности (например, турбонагнетатели и механические нагнетатели), в основном, имеют пиковые значения производительности, которые ограничены по диапазону частот оборотов, в зависимости от настроек и конструкции двигателя. В случае с механическими нагнетателями частота оборотов двигателя и приводной механизм, запускающий нагнетатель, являются основными факторами контроля. В то время, как механические нагнетатели положительного смещения или нагнетатели типа Рутс пользуются заслуженной репутацией, как устройства с некоторой задержкой в срабатывании, вращение которых не отличается высокой скоростью по сравнению с частотой вращения двигателя, центробежные нагнетатели (которые, по сути, являются турбонагнетателями с механическим приводом и должны вращаться в семь-восемь раз быстрее по сравнению с двигателем) могут «застрять» на нижней границе, если настройки выполнялись с упором на максимально возможную мощность. Это приемлемо, если речь идет о гонках, но в случае вождения на дорогах необходимо искать компромисс с целью получения необходимых дорожных качеств автомобиля.

Нагнетатели с регулируемой частотой вращения или регулируемым наддувом, предназначенные увеличить диапазон максимально низких и максимально высоких эксплуатационных характеристик, сегодня не являются новостью, а некоторые из них уже были представлены современному пользователю – на протяжении последних лет этого века. Например, в 2006-ом году на встрече Global Powertrain Congress специалист по трансмиссиям Антонов представил то, что называется первым в мире двухскоростным нагнетателем. Это устройство оснащено двухскоростной приводной системой с функцией автоматического переключения для ее установки на центробежных нагнетателях, предназначенной для американского тюнингового рынка. Но эта система так и не получила применения на практике.

Еще более интересная концепция была представлена компанией Eaton, которая разработала механический нагнетатель типа Рутс с регулируемой частотой оборотов с электрическим приводом. Этот нагнетатель предлагалось применять на гибридных автомобилях при условии использования функции «запуск-останов» (start-stop). Также мы знаем о существовании привода нагнетателя с регулируемой скоростью, разработанного компанией Fallbrook Technologies – там применяется плавно регулируемый планетарный привод, который может сочетаться с соответствующим центробежным нагнетателем. Но пока, ни одно их перечисленных устройств так и не было запущено в мало-мальски значимое производство.


Фото: Слева направо - двухскоростной механический нагнетатель Антонова, нагнетатель с регулируемой частотой оборотов с электроприводом Eaton и планетарный привод с регулируемой частотой оборотов Fallbrook Technologies для нагнетателей.

Компания ProCharger потрясла весь промышленный рынок несколько лет назад, когда представила механический нагнетатель i-1 на выставке SEMA. Используя так называемый «CVT» или, по-другому, бесступенчатую трансмиссию между ведомым шкивом и центробежным нагнетателем, наддув можно регулировать согласно оборотам в минуту – либо в соответствии со всеми эксплуатационными характеристиками, либо согласно расходу топлива или дорожным качествам автомобиля. Бесступенчатая трансмиссия (CVT) оснащена двумя шкивами с регулируемым диаметром, которые соединены посредством высокопрочного ремня. Электрический мотор используется для изменения размеров шкива, эффективно меняя при этом передаточное число между двигателем и нагнетателем. Компания ProCharger уже обеспечила наличие внутреннего заданного коэффициента 8:1, а бесступенчатая трансмиссия позволяет выполнять настройку с коэффициентом 2:1 при низкой частоте оборотов, чтобы повысить наддув и ускорить время срабатывания дросселя, в ином случае коэффициент падает до .5:1 при высокой частоте оборотов для максимальной эффективной скорости нагнетателя.

Контроль системы обеспечивается электронными средствами. Пользователь может выбирать между тремя предварительно запрограммированными режимами, благодаря которым обеспечивается более широкий диапазон мощности в зависимости от условий эксплуатации и вождения. Хотя есть опция настроек пользователем, уровни наддува все также программируются на обороты в минуту. Другими словами, наддув не регулируется в условиях реального времени системой управления двигателем ECU, поскольку компьютер оценивает большое количество различных переменных значений – положение дросселя, подача топлива, выбор передачи и многое другое (дополнительно к частоте оборотов в минуту).

Фото: Нагнетатель i-1 компании ProCharger использует технологию CVT, благодаря чему может меняться частота оборотов центробежного нагнетателя.

В то же время, нагнетатель V-Charge компании Torotrak предназначен для рынка OEM, где системы управления двигателем выполняют полный контроль над нагнетателем при наличии широкого диапазона частоты оборотов в минуту, и где наддув является полностью независимым от частоты оборотов двигателя. Вместо бесступенчатой трансмиссии для изменения частоты вращения нагнетателя, нагнетатель V-Charge является инструментом воздействия Torotrak на безредукторный фрикционный привод, за счет чего обеспечивается работа привода с регулируемой частотой вращения, который и отвечает за повороты нагнетателя. Представители компании говорят, что нагнетатель V-Charge «обеспечивает от 0 до 95 процентов целевого крутящего момента всего лишь за четыреста миллисекунд и убирает наддув быстрее, чем это требуется».


Фото: Схематичное изображение нагнетателя V-Charge Torotrack, где показан вариатор и эпицикл фрикционного привода, за счет чего частота оборотов центробежного нагнетателя меняется в зависимости от коэффициентов, указанных ниже.



Как отмечено в рисунке выше, вариатор фрикционного привода может регулировать передаточное число от пониженной передачи при соотношении .35:1 и выше до повышенной передачи 2.82:1. Устройство получает соотношение повышенной передачи 3:1 от двигателя и также имеет встроенный эпицикл планетарного фрикционного привода, который обеспечивает фиксированное повышение частоты оборотов с коэффициентом 12:67:1. При частоте оборотов двигателя 1000 об/мин нагнетатель V-Charge способен вращать центробежный компрессор нагнетателя при скорости от 13300 до 107200 об/мин, при этом регулировка изменяемых значений будет непрерывной.

Компания ToroTrak выкладывала в сети видео ролики с прекрасной графикой, в которых наглядно показан принцип работы их нагнетателя V-Charge. Это довольно уникальное решение, благодаря которому производители автомобилей получают и высокие эксплуатационные характеристики, и экономный расход топлива, поскольку эта сфера промышленности не только нацелена на потребителя, но и обязана соблюдать стандарты по CO2.

Перейти на сайт Enginelabs