Шнековый нагнетатель Лисхольма

Обычно пользователи нашего сайта находят эту страницу по следующим запросам:
драгстеры с нагнетателями, нагнетатели Рутс, центробежные нагнетатели, шнековый нагнетатель Лисхольма, нагнетатель воздуха, моторчик нагнетателя, нагнетатель отопителя, масляный нагнетатель, турбонаддув, компрессор, турбонагнетатель

Шнековый нагнетатель Лисхольма

Пока в США все внимание было сконцентрировано на центробежных нагнетателях, в Европе проходили испытания шнековых нагнетателей как высокоэффективной альтернативы центробежным нагнетателям. По сравнению с большей частью других нагнетателей, история которых началась 100-150 лет назад, шнековые нагнетатели казались новичками. Внешне шнековый нагнетатель выглядит так же, как и центробежный, но внутри два ротора в виде шнеков вращаются по спирали.

Идея использовать две спирали в закрытом пространстве появилась примерно в 1784 году, когда Камерон и его сотрудник Джеймс Ватт, изобретатель парового двигателя, запатентовали спиральный двигатель. Другие переняли идею использования спиралей в качестве компрессора, но на практике она воплотилась только в 1934 году, когда был запатентован шнековый нагнетатель Лисхольма. Хотя в то время он был пригоден только для использования в промышленных целях, так как, чтобы обеспечить изоляцию шнеков, необходимо было использовать масло. Однако со временем многие компании начали разрабатывать новые шнеки с высокой точностью, что позволило им работать без смазки с зазорами менее 0,002 мм. Таким образом использование шнековых нагнетателей в автомобильной промышленности стало реальным. Например, японская компания IHI, известная выпуском турбокомпрессоров, создала первый в мире шнековый нагнетатель для серийного автомобиля Mazda/Eunos сдвигателем V6 объемом 1,3 л с циклом Миллера.

Шнековые нагнетатели, скорее всего, будут нагнетателями будущего. Огромным преимуществом является их конструкция. Ее эффективность составляет 70–85% (см.рис. 2.6), что значительно превышает эффективность нагнетателей Рутс (33–60%), не говоря уже о центробежных нагнетателях. Еще одним плюсом шнекового нагнетателя в отличие от нагнетателя Рутс является то, что он обеспечивает поток без пульсации. Ктому же он легче и меньше по размерам, чем нагнетатели Рутс, а также требует намного меньше мощности для приведения в действие. Ясчитаю, что основным преимуществом шнековых нагнетателей является возможность создания значительного давления наддува при низкой частоте вращения, как и у нагнетателей Рутс, но, кроме того, шнековые нагнетатели продолжают создавать высокое давление наддува при высокой частоте вращения, практически такое же, как и центробежные нагнетатели или турбокомпрессор. В действительности шнековые нагнетатели переходят все границы, соединив в себе положительные моменты обоих технологий. В начале 1990-х использование шнековых нагнетателей было запрещено в дрэг-гонках класса Top Fuel, однако наиболее мощные шнековые нагнетатели корпорации PSI до сих пор пользуются огромной популярностью в классе Top Alcohol.

На рис. 2.7 показан график увеличения мощности после установки шнекового нагнетателя Лисхольма Whipple 1600 A на оригинальный двигатель автомобиля Ford объемом 4,0 л. Даже без промежуточного охладителя и модификаций системы выпуска отработанных газов нагнетатель обеспечивал увеличение максимальной мощности до 41%, при этом давление наддува было ниже 0,41 бар.

Рис. 2.7. Шнековый нагнетатель обеспечивает впечатляющее увеличение мощности при любой частоте вращения двигателя.

Другие нагнетатели

Кроме наиболее распространенных типов нагнетателей, которые уже упоминались, существуют и другие, которые, скорее всего, останутся в прошлом, как это произошло с лопастными нагнетателями 20 лет назад. Немецкая компания ККК, например, представила многообещающий роторный компрессор, но не многие им заинтересовались. Также компания Brown Boveri, которая, наверно, первой запустила турбокомпрессоры всерийное производство в 1923 году, разработала волновой нагнетатель Comprex. Теперь эта компания получила название АВВ (ASEA Brown Boveri), а ее нагнетатель Comprex был испытан компанией Ferrari в 1981 году на гонках «Формулы-1», но без особого успеха. С тех пор этот нагнетатель был доработан и теперь устанавливается на малолитражные дизельные двигатели. В завершение стоит упомянуть спиральный нагнетатель G-lader компании Volkswagen. Принцип его работы был первоначально разработан французом Л. Кре около 100 лет назад, в 1905 году. Компания VW использовала версию G-40 со спиралями шириной 40 мм на малолитражном автомобиле VW Polo с двигателем объемом 1,3 л, атакже версию G-60 со спиралями шириной 60мм на автомобиле VW Golf с двигателем объемом 1,8 л в 1980-х и 1990-х годах. Однако, к сожалению, интерес к этой концепции пропал. И это несмотря на то, что G-lader эффективнее, чем нагнетатели Рутс, примерно на 55–68% и обеспечивает хорошее давление наддува при низкой частоте вращения. Скорее всего, мировое увлечение турбокомпрессорами затмило его преимущества.

Две половины корпуса нагнетателя G-lader (сверху). G-образная спираль (внизу слева) колеблется в корпусе посредством двух соединенных подвижных валов.