KNOW-HOW выбор и расчет нагнетателейРазобравшись с конструкциями и типами нагнетателей в двух предыдущих номерах, поговорим о применимости компрессоров на мотоциклетных моторах и расчете параметров их работы, опираясь не только на теорию, но и на опыт подобных инсталляций.ХОЧЕШЬ – ДУЙ!текст Льва ГАРЯЕВА, фото из архива редакции64moto.zr.ru январь 2011 режде чем прикидывать, как бы половчее загнать побольше лошадей в двигатель любимого аппарата, невредно задуматься о последствиях прибавки 40–50 (в «гражданских» условиях это предел) процентов мощности. И уж коли на одной чаше весов лежит увеличение тяги, на второй, как это ни печально, кроме денег – еще и ресурс движка: чем больший прирост мы хотим получить, тем меньше нам на этом приросте останется кататься. Главный враг – не только возросшие нагрузки на детали ЦПГ, но и возможность выхода на режим детонации, а чем выше давление наддува, тем вероятнее этот губительный для движка процесс. Ведь чем больше топливо-воздушной смеси попадает в цилиндры, тем сильнее она сжимается перед воспламенением и тем выше ее склонность к мгновенному взрывоподобному сгоранию (напомним, скорость химической реакции пропорциональна концентрации участвующих в ней компонентов), что по степени тяжести последствий для мотора сопоставимо с отсутствием масла или антифриза. Если же глаза (уши, нос и голова) боятся, а руки все равно просятся делать, – дерзайте! Но слепо доверять расчетам не стоит – ни один из них не может точно «НЕДОДУВ» – ЛУЧШЕ, смоделировать режим работы ЧЕМ «ПЕРЕДУВ» нагнетателя (что объемника, ПО КРАЙНЕЙ МЕРЕ ТЕМ, что центробежника) – уж ЧТО НЕ ГРОБИТ МОТОР очень сильно реальные услоДЕТОНАЦИЕЙ. В ПОГОНЕ вия влияют на результат, ЗА МОТОРНЫМ ТАБУНОМ и в процессе установки компНЕ НАДО ЗАБЫВАТЬ, рессора придется подбирать давление наддува. ЧТО МОТОР ВЫ ВСЕ-ТАКИ Параметр, без которого не СТРОИТЕ НЕ НА ОДИН ЗАЕЗД. обходится ни один расчет, – коэффициент наполнения цилиндров. Это величина (в наших расчетах будем именовать ее буквой «К»), описывающая отношение объема всасываемой за время, пока открыт впускной клапан, смеси* к объему цилиндра. Из-за того что наполнение цилиндра происходит очень быстро, рабочей смеси в нем обычно оказывается куда меньше того, что он мог бы вместить. Так, у какого-нибудь древнего «Харлея» с двухклапанными головками и большим ходом поршня коэффициент наполнения, дай Бог, дотянет* Многие тюнингеры говорят о воздухе, поскольку его и подает нагнетатель, однако не будем забывать, что «по дороге» в цилиндр воздух успевает смешаться с бензином.Зубчатый ременный привод – залог точности передаточного отношения между коленвалом и компрессором. Однако на этапе настройки мотоцикла придется иметь шкивы с разным числом зубцов.до 0,8, а у прошлогодней Yamaha R1 с системой резонансного наддува за счет переменной длины впускных патрубков эта величина в некоторых режимах превышает единицу. Но все моторы одинаковы в том, что в верхнем сегменте скоростного диапазона коэффициент наполнения уменьшается (чем выше частота вращения коленвала, тем меньше время открытия впускных клапанов). Так все-таки, сколько «наддувать», дабы мотор не загнулся от детонации, и какой использовать бензин? Это нетрудно прикинуть, используя формулу приведенной степени сжатия.где η1 – геометрическая степень сжатия (из заводских данных), а Рбуст – избыточное давление наддува.Соответственно, если мы имеем мотор с геометрической степенью сжатия 10 и дуем туда компрессором 0,6 бара, то приведенная степень сжатия равна 12,6. При этом уже потребуется бензин с октановым числом более 98, однако в реальности не все так драматично. Не все те 0,6 бара избытка долетят до камеры сгорания, особенно на больших оборотах – противный коэффициент наполнения никаким нагнетателем из цилиндров не выдуть. Поэтому даже моторы современных спортбайков со степенью сжатия около 11 вполне безболезненно выдерживают до 0,6 бара «буста» на больших оборотах (а нука вспоминаем, компрессоры какого типа у нас лучше дуют на верхах?) на 98-м бензине. Думаете, мало? Ошибаетесь – даже такая невысокая, по гоночным меркам, величина избыточного давления при грамотнойянварь 2011 moto.zr.ru65 KNOW-HOWИзбыточное давление, барВЫБОР И РАСЧЕТ НАГНЕТАТЕЛЕЙИзбыточное давление, барВ процентах указан КПД1,4 71% 1,2 70% 1,0 68%140 000 об/мин 125 000 об/мин 120 000 об/минВ процентах указан КПД2,0110 000 об/мин 90 000 об/мин 65 000 об/мин 45 000 об/мин65% max 60% 70%1,50,8 65% 0,6 60%201 500 об/мин 186 400 об/мин 171 100 об/мин 154 700 об/мин 135 300 об/мин1,0 75% 70% 76% 0,5 65% 00,40,2110 800 об/мин 79 100 об/мин0255075100 Производительность, л/с50100150Производительность, л/сRotrex C15–16 – самый маленький из доступных нагнетателей. Им можно «дуть» даже четырехсотки-шестисотки. Для более объемных моторов стоит обратить внимание на модель С15–60. В процентах указан КПД1,3 1,2 70% 1,1 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 74% 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 50 150 250 350 Производительность, л/с 65%60 000 об/мин 55 000 об/мин 50 000 об/мин 45 000 об/мин 40 000 об/мин 35 000 об/мин 30 000 об/минRotrex C30–64 отлично подойдет для умеренного наддувания литровых спортбайковских моторов. В нем отлично сочетается компактный размер и неслабая производительность. В процентах указан КПД1,014 000 обИзбыточное давление, барИзбыточное давление, бар0,9 0,86000 об/м 4500 об/м 10 000 об 12 000 об/мин 15 500 об8000 об/м0,7 0,6 0,5 0,4/мин/мин/мин65% 70% 75%инин68%0,2 0,1 060%0,367 65 % %ин55%50%45%5075100125Производительность, л/сА вот Vortech V5 – как раз идеальный вариант для проекта степени «хард» вроде 300-сильных «хаябус».Eaton M45 – идеальный вариант для «низовых» чопперных моторов благодаря тому, что наибольшим КПД обладает при сравнительно небольшом расходе воздуха. Опять же на чопперах и круизерах нет такого дефицита места, как на спортбайках.настройке мотора обеспечивает прибавку по силам примерно вполовину от стока. Если требуется еще больше, для ухода от детонации есть два пути: либо «разжимать» мотор (каким-либо образом уменьшать степень сжатия), либо применять авиационный (или гоночный, он же «из бочки») бензин с высокой стойкостью к детонации (ОЧ 102 и выше). Тут, как в известной песенке: «думайте сами, решайте сами!» Вот мы и подошли непосредственно к расчету параметров наддува.Производители нагнетателей всегда снабжают свои изделия так называемыми «картами», на которых кроме зависимости производительности компрессора от частоты вращения, отмечены области наивысшего КПД. Чем он больше, тем меньше нагнетатель отбирает мощности у двигателя и больше этой же мощности «надувает», соответственно, нам и нужно попасть в область минимальных затрат и максимальной отдачи. К примеру, мы хотим наддуть 0,5 бара (самая распространенная вели-чина) в литровый спортбайковский мотор. Величина давления наддува (в наших расчетах «Р», измеряется в барах) есть отношение объема топливовоздушной смеси, закачиваемой в цилиндры к объему, который мотор бы засосал при работе в обычном атмосферном режиме. В нем за один оборот литровый мотор теоретически засасывает поллитра смеси, ведь в четырехтактном моторе фаза впуска в цилиндре – один раз за два оборота. А почему теоретически? Потому что величинурасхода (обозначим ее буквой «G», как это принято в газодинамике, и будем мерить в литрах в секунду) нужно еще помножить на коэффициент наполнения «К», о котором мы уже говорили. Так что расход считаем по формулегде N – частота вращения коленвала, а V – рабочий объем мотора (также в литрах!).66moto.zr.ru январь 2011 Соответственно получаем, что в безнаддувном режиме при частоте вращения коленвала в 12 000 об/ мин и коэффициенте наполнения (усредненно) 0,9, мотор расходует 5400 литров в минуту (многие производители компрессоров обозначают производительность не в литрах в секунду, а в килограммах в секунду, так что не стоит забывать, что при комнатной температуре масса литра воздуха – примерно 1,3 грамма). Соответственно, давление наддува можно выразить через соотношение расходов воздуха между компрессором и мотором.Тут уже нетрудно догадаться, что при желаемом давлении наддува 0,5 бара, компрессор должен «выплевывать» не 5400, а 8100 литров в минуту, то есть в полтора раза больше, чем рабочий объем движка. Смотрим на карту характеристик «рутса» Eaton M45 и видим, что при расходе 8100 л/мин (135 л/с) и давлении 0,5 бара, мы попадаем в область 55–60% КПД и частоту вращения входного вала компрессора чуть более 12 000 об/мин. Негусто, скажете вы и будете абсолютно правы. Но вспомните, о чем мы говорили в прошлом номере: «верхи» – не конек «объемников». Стоит с максимальных оборотов сбросить до половины шкалы тахометра (до 6000 об/мин), как Eaton будет работать уже на пике эффективности в 67– 68% при том же давлении. В оппоненты объемнику Eaton M45 возьмем центробежник Rotrex C30–64. При том же режиме и давлении мы попадаем в область 70%-ного КПД, но при этом не имеем сильного «прихода» на малых оборотах. Стоит упомянуть, что крыльчатка Ротрекса должна при этом вращаться с частотой около 80 000 об/мин (см. график) что соответствует частоте вращения входного вала редук-При проектировании тора компрессорного агрегата 8400 компоновки об/мин. нагнетателя важно Но как показывает практика зарусделать «холодный впуск», чтобы забор бежных инсталляций в «лайт-реживоздуха был не из-за ме», то есть без «разжатия» моторов радиатора, а из зоны и давлении не более 0,6 бара (больненагретого воздуха. ше всего успехов с Ротрексами добились англичане из TTS-Performance), тюнингерами больше полюбилась «младшая» модель С15–60 (мой Gold РЕКОМЕНДАЦИИ Wing, кстати, «надК ПРИМЕНЯЕМОМУ БЕНЗИНУ дут» именно им) за лучший «продув» на ОКТАНОВОЕ ЧИСЛО СТЕПЕНЬ СЖАТИЯ (исследовательский (ориентировочно) средних оборотах метод) и более компактный 92 до 10,5 размер. В вариантах 95 10–12,5 «хард» (например, 98 12–14,5 102 13,5–16 Suzuki Hayabysa с 300 109 15,5–18 силами на колесе и давлением наддува Примечание: рекомендованная 1,3 бара) используют степень сжатия может быть выше при меньшем объеме цилиндра и/или уже большие «улитки» малой форсировке базового вроде Rotrex C30–74 двигателя. или Vortech V5. Подытожим эту серию мозговзрыва тем, что какими бы ни были расчеты, точными или не очень, при установке нагнетателя в попытках поймать золотую середину между «приходом» и расходом, придется перебрать несколько вариантов с передаточными числами между коленвалом и входным шкивом компрессора, так что эту возможность надо заложить в конструкцию привода. В следующем же номере поговорим о нюансах установки комПО ВОЗМОЖНОСТИ прессоров на одно-, ПРИВОДНОЙ РЕМЕНЬ двух- и многоцилиндКОМПРЕССОРА СЛЕДУЕТ ровые движки, охлаЗАКРЫТЬ ОТ ПОПАДАНИЯ дим накал страстей ВОДЫ, ПЫЛИ И ГРЯЗИ. в интеркулерах, а также покопаемся в способах подружить «наддутый» мотор со штатными системами впрыска топлива и зажигания, а если нужно, модифицировать их под бустерный режим. Заодно перечислим меры предохранения от «недодува», «передува» и «лагов».реклама