Об’ємні нагнітачі
У минулому номері ми вивчали анатомію та фізіологію «равликів», які працюють на благо примусового наповнення циліндрів. Зараз подивимося, як улаштовані «м'ясорубки».
000_moto_1210_050
Принципова відмінність об'ємних нагнітачів від відцентрових, розглянутих нами минулого разу, полягає в тому, що вони ізолюють впуск від зовнішнього середовища і стискають повітря не в собі в «равлику», а просто запихають його в циліндри порціями. Найпоширенішою конструкцією стала та, яку у 1859 році вигадали брати Рутс: усередині овального корпусу обертаються два ротори, що формою нагадують вісімки, які й прокачують повітря (див. малюнок). Основна характеристика такого нагнітача — продуктивність, тобто обсяг повітря, що подається компресором за один оборот. Синхронне та рівномірне обертання роторів забезпечує пару шестерень. Ротори не стосуються ні стін, ні один одного, відповідно, немає зносу. Звідси і основний недолік нагнітача братів Рутс: при зростанні різниці тиску на вході та виході компресора через зазори між роторами та корпусом просочується все більше й більше повітря та ККД падає. Тому "рути" рідко застосовують при тисках вище 0,5 бар - "надута" з малою ефективністю потужність в основному витрачається на привід компресора.
Від недоліків перейдемо до переваг: по-перше, продуктивність об'ємника, на відміну від відцентрового, не залежить від оборотів двигуна, а значить, тиск наддуву постійно і забезпечує рівний «прихід» у всьому діапазоні оборотів, не потрібно чекати, коли мотор розкрутиться і компресор вийде на режим, по-друге, відсутність деталей, що обертаються з космічною швидкістю, має на увазі менш технологічну конструкцію, меншу навантаження на деталі, і як наслідок, більший ресурс. Подальшерозвиток таких компресорів призвело до того, що лопат на роторах ставало більше, а зазори між ними менше, що підвищувало ККД. Тим не менш, такі недоліки, як великий розмір і пульсації потоку (ротори прокачують повітря порціями, а це призводить до того, що тиск у впуску трохи «скаче»), не дали їм витіснити відцентрові; такі компресори найбільше прижилися у світі драг-рейсингу (згадуємо американські muscle-кари з компресорами, що стирчать з капотів, і дивимося на «драговий» GSX-R 750 на картинці). В наш час найбільшого поширення набули нагнітачі Eaton, «молодша» лінійка яких (М45 та інші) за продуктивністю цілком підходить великим мотоциклетним моторам.
За подальший розвиток ідеї братів Рутс взявся Альф Лісхольм. У 1936 році він запатентував гвинтовий компресор: засунув у корпус нагнітача Рутса не прямі ротори у формі вісімок, а два «дзеркальні» шнеки, майже як у м'ясорубці, і переніс впуск із боку корпусу на торець. Виходить, що канавки шнеків як би «розкриваються», засмоктуючи повітря, а потім, коли шнек повертається, починають «закриватися», випихаючи повітря у випуск. Так як канавок на шнеку багато, а зазори при належному виготовленні менше і «заковиристіше», ніж у «рутса», то і ККД такого пристрою вищий, і він працює плавно, забезпечуючи рівномірний наддув без стрибків і пульсації. І навіщо тоді "рутс", коли "лісхольм" перевершує його за всіма параметрами? По всіх, та не по всіх: через дуже складну форму «м'ясорубок», гвинтовий компресор при виготовленні обходиться мінімум у півтора рази дорожче, ніж звичайний з прямими роторами. Саме тому такі нагнітачі міцно застовпили за собою преміум-сегмент ринку компресорів, і The Machine Льодокола, побудований Юрієм Шифом («Мото» №11–2010) — яскравий тому приклад:вільне дихання його чотирьох циліндрів забезпечує саме гвинтовий нагнітач.