Нагнетатель — компрессор для предварительного сжатия воздуха или смеси воздуха с топливом, поступающих в цилиндры двигателя внутреннего сгорания и увеличения массового заряда горючей смеси. В итоге из-за более высокой суммарной калорийности поступающей в цилиндры топливо-воздушной смеси, повышается мощность двигателя.
Нагнетатель впервые был установлен на автомобиль немецким инженером Готтлибом Даймлером в 1885 году. В 1902 году Луи Рено запатентовал свою конструкцию нагнетателя.
Нагнетатели нашли широкое применение в поршневых двигателях внутреннего сгорания для ситуаций, где требуется принудительное обеспечение цилиндра воздухом, то есть в двухтактных дизелях, или там, где требуется повышенная удельная мощность — в гоночных автомобильных и авиационных двигателях.
Суперчарджер
Суперчарджер (компрессор Рутса) — механический нагнетатель, имеющий механический привод от коленчатого вала. В этом их отличие от турбонагнетателя, использующего энергию выхлопных газов. Преимущество суперчарджеров перед турбонаддувом в том, что они начинают работать при холостых оборотах, а турбина начинает нагнетать воздух после того, как поднимется давление выхлопных газов. На двухтактных дизелях воздуходувка строится с обязательным применением механического нагнетателя (семейство Д100, ЯАЗ-206).
С помощью механического нагнетателя можно получить прибавку в мощности до 50 %, несмотря на то, что часть мощности двигателя затрачивается на сам привод нагнетателя. Одно из основных преимуществ механических нагнетателей — отсутствие провала мощности на переходных режимах при увеличении оборотов.
Типы нагнетателей
Центробежный нагнетатель — применяется как в системах с механическим приводом, так и в турбокомпрессорах.
Работа осуществляется следующим образом. Основная деталь центробежного нагнетателя — рабочее колесо, или крыльчатка. Лопатки крыльчатки играют самую главную роль. От того, насколько правильно они спроектированы и изготовлены, зависит результирующая эффективность всего нагнетателя. Итак, воздух, пройдя по расширяющемуся (диффузорному) воздушному каналу в нагнетатель, попадает на радиальные лопасти крыльчатки. Лопасти отбрасывают воздух центробежной силой к периферии кожуха, где имеется диффузор. Далее воздух выталкивается в окружной воздушный туннель. Для эффективной работы крыльчатка должна вращаться очень быстро. Скорости могут быть 40 тысяч об/мин и более, а для высоконапорных компрессоров дизелей они приближаются к 200 тысячам об/мин.
Свойство газов при нагреве расширяться поставило перед разработчиками ещё одну задачу. Атмосферный воздух, нагнетаемый хоть турбокомпрессором, хоть турбонагнетателем нагревается от сжатия (когда создаётся давление в системе впускных коллекторов) и от деталей самой системы турбонаддува, то есть воздух, нагревшись, расширился, при этом его объём увеличился, но количество содержащегося в нем кислорода осталось прежним. Так был разработан интеркулер, назначение которого — охлаждать воздух. Холодный воздух имеет большую плотность, нежели горячий, и поэтому несёт в себе больше кислорода, а чем больше кислорода — тем лучше проходит реакция горения. Интеркулер (с англ. — «промежуточный охладитель») представляет собой воздушный радиатор, который охлаждает воздух на пути в цилиндры и дополнительно выполняет роль ресивера.
