При механическом наддуве компрессор приводится от двига­теля, отношение частоты вращения двигателя к частоте вращения компрессора (если не применяется изменяемое передаточное отношение, что встречается в исключительных случаях) остается постоянным. Рабочие точки на характеристике определяются точ­ками пересечения линий, соответствующих постоянным частотам вращения двигателя и компрессора, расположение которых по отношению друг к другу обусловлено передаточным отношением. Как правило, передаточное отношение iмежду частотой враще­ния данного двигателя и компрессора, используемого для над­дува, определяют так, чтобы в точке полной нагрузки достига­лась степень повышения давления, необходимая для заданного среднего эффективного давления. Все остальные рабочие точки получаются при переменной частоте вращения из характеристик, приведенных на рис. 6.1 и 6.2.

На рис. 6.1 изображена характеристика четырехтактного двигателя с механическим наддувом, осуществляемым с помощью объемного компрессора. Точка пересечения линии полной ча­стоты вращения двигателя п с линией полной частоты вращения компрессора п_к = іп дает обозначенную кружком рабочую точку полной нагрузки. При уменьшении частоты вращения двигателя понижается и давление наддува по линии рабочих режимов. Протекание этой последней сильно зависит от фактической ха­рактеристики компрессора. Уменьшение давления наддува с понижением частоты вращения двигателя было бы минимальным в том случае, если бы коэффициент подачи компрессора с умень­шением частоты вращения возрастал сильнее, чем коэффициент наполнения двигателя.

Из рис. 6.1 видно, что при увеличении передаточного отноше­ния и уменьшении перекрытия клапанов при прочих неизменных условиях линия рабочих точек сдвигается вверх.

Совместная работа механически приводимого центробежного компрессора с двигателем представлена на рис. 6.2. Из рисунка следует, что давление наддува с понижением частоты вращения падает значительно сильнее, чем в случае применения нагнетателя объемного типа, что объясняется характером зависимости сте­пени повышения давления от частоты вращения.

С точки зрения взаимосвязи в разных областях применения между крутящим моментом М_е двигателя и его частотой враще­ния n различают:

1) работу при постоянной частоте вращения: n = const, М_е = var, например, привод электрических генераторов;

2) работу по винтовой характеристике: М_е ~ n², например, привод винтов фиксированного шага на судах и самолетах;

3) работу по автомобильной характеристике: n = var, М_е = var, например, привод автомобилей и тепловозов.

Крутящий момент пропорционален среднему эффективному давлению и может быть выражен через него.

Так как в первом случае имеется только одна рабочая точка, которая не зависит от нагрузки, то, с точки зрения характери­стики, механические компрессоры объемного и центробежного типов для этого режима эксплуатации одинаково хороши. Выбор определяется затратами на изготовление и величинами давле­ния и к. п. д.

Во втором случае давление наддува с уменьшением частоты вращения двигателя падает сильнее при механически приводимом центробежном компрессоре, чем при использовании объемного нагнетателя. Это не является недостатком, поскольку давление наддува, если оно было достаточно высоким для режима полной нагрузки, будет достаточным и для частичных нагрузок, так как среднее эффективное давление значительно уменьшается при по­нижении частоты вращения. Значительное уменьшение давления наддува в этом случае даже желательно, поскольку обеспечение высокого давления наддува связано с повышенными затратами мощности двигателя и, следовательно, с дополнительным расхо­дом топлива; поэтому на тех режимах, где повышенное давление наддува не требуется, его лучше не создавать.

В связи с этим центробежные компрессоры являются более подходящими для механического наддува двигателей, работаю­щих по винтовой характеристике.

В третьем случае требуется высокий крутящий момент при низкой частоте вращения двигателя, по возможности даже крутя­щий момент, увеличивающийся с понижением частоты вращения (запас крутящего момента), для того, чтобы, по крайней мере, частично воспринимать возрастающие сопротивления движению при малой скорости, не прибегая к переключению передач. Для этого не пригоден компрессор центробежного типа, более под­ходящим является объемный компрессор, хотя и у него давление наддува, остающееся постоянным с понижением частоты враще­ния, может сохраняться только в ограниченном диапазоне частот вращения.

Так как у двухтактных двигателей в отличие от четырехтакт­ных имеется только одна независимая от частоты вращения двига­теля линия расхода (линия дросселирования, поскольку сопро­тивление двигателя может рассматриваться как сопротивление отверстия постоянного сечения), их рабочие характеристики при различных типах компрессоров не имеют принципиальных отли­чий друг от друга.

У объемного компрессора линии n = const крутые, и объем­ный расход воздуха приблизительно пропорционален частоте вращения. Эти линии пересекают параболу объемного расхода воздуха через двигатель при давлении, примерно квадратично возрастающем с увеличением частоты вращения (рис. 6.3). У ком­прессора центробежного типа давление увеличивается квадратично с ростом частоты вращения.

При переменном противодавлении на выпуске двигателя объем­ный и центробежный компрессоры ведут себя по-разному и в слу­чае двухтактного двигателя, что обусловлено различным расположением линий постоянных частот вращения компрессора. Это следует учитывать, например, на двигателях с турбокомпрессо­ром и параллельно включенными поршневыми насосами с меха­ническим приводом. На основе вышесказанного может быть рас­смотрено поведение двигателя с механическим наддувом и в дру­гих условиях, например в случае переменного передаточного отношения между двигателем и компрессором.