Нагнетателем называют компрессор, служащий для предварительного сжатия воздуха или топливовоздушной смеси, поступающей в камеры сгорания силового агрегата, что увеличивает массовый заряд горючей смеси и мощность двигателя.
Рассмотрим основные виды, характеристики и особенности функционирования нагнетателей воздуха входящих в конструкцию силовых агрегатов транспортных средств.
Механический нагнетатель (Supercharger)
Относится к основным элементам механической системы наддува, который создает давление во впускном тракте двигателя, и приводится в действие напрямую от коленвала.
Применение нагнетателя этого типа повышает примерно на 50% мощность силового агрегата, и до 30% его крутящий момент. Однако он имеет характерный недостаток: за счет его конструкционных особенностей затраты мощности на привод нагнетателя составляют около 30%, что значительно ускоряет износ коленчатого вала.
Нагнетатель этого типа управляет втягиванием воздушных потоков и их сжатием с последующей транспортировкой в систему впуска двигателя. Управление втягиванием осуществляется благодаря разряжению воздуха. Для его сжатия скорость вращения нагнетательного агрегата должна быть больше скорости силовой установки. Процесс нагнетания во впускную систему возможен благодаря перепадам давления в ней.
В силу физических свойств воздуха, он теряет свою плотность и давление за счет нагрева во время сжатия. По этой причине в конструкцию систем наддува дополнительно включен специальный элемент охлаждения – интеркулер, который бывает двух типов: жидкостный либо воздушный.
Виды приводов нагнетателя механического типа:

• прямой – по типу его конструкции нагнетатель устанавливается на коленвале;
• ременной;
• цепной;
• электропривод;
• зубчатый.
  Современные транспортные средства могут комплектоваться центробежным, винтовым (Lysholm) или кулачковым (Roots) механическими нагнетателями. Рассмотрим их характеристики.
  Roots (нагнетатель кулачкового типа)
  Автовладельцам этот тип больше известен под названием «воздуходувка», и является одним из старых на сегодняшний день, поскольку устанавливается на транспортные средства еще с 1900 года.
  Его конструкция представлена вращающимися относительно друг друга двумя роторами, которые содержат три или четыре кулачка, имеющих спиральное расположение. Для достижения максимальной продуктивности они устанавливаются под углами разной величины.
  Конструкционно и функционально этот вид нагнетателя очень схож с маслонасосом шестеренчатого типа, поскольку его рабочий принцип заключается во внешнем нагнетании. То есть, во время вращения ротора, расположенные на нем кулачки, захватывают потоки воздуха внутри нагнетателя и подают их во впускную систему.
  Давление возрастает с увеличением оборотов коленвала, благодаря этому обеспечивается максимальная продуктивность кулачкового нагнетателя. Однако, для этого типа характерно снижение мощности силового агрегата из-за воздушной пробки, образованной избыточным давлением. Для обеспечения бесперебойной работы в их конструкции применяется система управления давлением наддува.
  Варианты регулировки давления:
• Прекращение работы наддува (отключение системы нагнетания благодаря использованию электромагнитного реле).
• Применение перепускного клапана в системе (с его помощью в автоматическом режиме стравливается излишнее давление воздуха).
  В конструкцию механических систем наддува последнего поколения включено электронное управление, состоящее из головного модуля, датчиков контроля температуры и давления, и исполнительных устройств (электромагнитное реле).
  Стоимость таких нагнетателей довольно высока. Она обусловлена высокими требованиями к качеству материала и изготовления, поскольку случайное проникновение сторонних предметов в систему впуска попросту выведет устройство из строя. Также они имеют приличный вес и отличаются повышенным уровнем шума во время работы. Сегодня производители направили все усилия на снижения шумов при работе нагнетателей Roots. В моделях последнего поколения применяются специальные резонаторы, шумопоглатительные пластины, совершенствуется конструкция корпуса, гасящая звуковые волны.
  Лидирующую позицию на рынке нагнетательных механизмов кулачкового типа занимает компания Eaton. Ее конструкторы разработали инновационную систему нагнетания воздушного потока, известную как «спаренная серия вихрей», которая устанавливается на силовые агрегаты модельного ряда известных автопроизводителей. Заметим, что на многих типах моторов используется двойной турбонаддув, в конструкцию которого помимо нагнетателя Roots дополнительно включен еще и мощный турбогенератор.
  Lysholm (нагнетатель винтового типа)
  Конструкционным и рабочим принципом напоминает описанный выше нагнетатель, который состоит из двух конических роторов специальной конструкции, благодаря которой эффективно захватываются и перераспределяются вихревые потоки внутри камеры нагнетателя.
  Воздух циркулирует внутри корпуса нагнетателя по винтовому типу, то есть перемещается снизу к впускному патрубку, постоянно сжимаясь при этом. Lysholm имеет более надежную конструкцию и отличается высокой производительностью. Однако, его стоимость непомерно высока, ввиду чего они используются лишь на дорогих спорткарах.
  Нагнетатель центробежного типа
  Представляет собой мощный, надежный и производительный турбокомпрессор, главным рабочим элементом которого является крыльчатка, имеющая высокую скорость вращения (около 60 тыс. об/мин).
  Воздушные потоки, попадая в центр крыльчатки, за счет возникновения центробежной силы во время ее вращения перераспределяются по лопастям и выходят наружу, создавая низкое давление. Далее они на большой скорости попадают в диффузор, крыльчатка которого имеет множество лопастей. Такая система выступает в роли преобразователя потоков, то есть меняет скорость и величину их давления.
  Центробежный тип нагнетателей ввиду своих высоких производственных характеристик и компактности конструкции нашел широкое распространение в силовых агрегатах. Однако его рабочие показатели напрямую зависят от количества оборотов коленвала (чем они больше, тем производительнее устройство). Поэтому для корректной работы центробежной системы необходим привод, который будет обеспечивать переменную передаточную связь. Ее максимальная величина возникает в момент вращения коленчатого вала силового агрегата на пониженных оборотах, а минимальная – на повышенных.
  Механизм используется на разных типах транспортной техники, а также при проведении тюнинга. Основная область применения нагнетателей механического типа – их установка на современные спорткары. Все комплекты нагнетателей имеют специальные элементы крепления для их самостоятельного монтажа на силовой агрегат, поэтому еще одним из направлений их использования является тюнинг. Но, автопроизводители очень редко комплектуют ими свои серийные модели.
  Ввиду конструкционных особенностей винтовой и кулачковый типы нагнетателей предназначаются для обеспечения разгонной динамики, а центробежные – обеспечивают постоянную, высокую скорость при движении.