Содержание
Компрессор (приводной нагнетатель)
Прокачать «сердце» автомобиля, усилить его движущую мощь хочет каждый автолюбитель. Есть несколько способов для получения заметного результата, но самым простым и распространенным является оборудование двигателя наддувом воздуха. Благодаря этому простому методу, можно добиться значительной прибавки лошадиных сил без увеличения рабочего объема, что в последнее время активно применяется большинством зарубежных автопроизводителей. Самыми распространенными являются турбокомпрессоры и приводные нагнетатели, которые на первый взгляд очень похожи, но в действительности имеют различия в конструкциях, тем самым оказывая разное влияние на характер автомобиля.
Чтобы понять, как работает эта система, не нужна специальная подготовка. Всё довольно просто: в цилиндры подается дополнительная порция воздуха, которая создает положительное давление на впуске. Это изменение отслеживается системой управления двигателем, которая настроена на приготовление рабочей смеси оптимального состава, что заставляет ее увеличить подачу топлива.
В итоге мы получаем состав, при сгорании которого выделяется больше энергии, что и приводит к повышению мощности двигателя.
Рассмотрим основные отличия данных систем. Источником энергии для турбокомпрессоров являются отработанные газы двигателя, которые вращают турбинное колесо устройства. В отличие от них, приводные нагнетатели используют механическую передачу от коленвала двигателя. Поэтому производительность наддува находится в прямой зависимости от частоты вращения мотора, то есть компрессор в любой момент обеспечивает необходимую подачу воздуха.
Типы приводных нагнетателей
За последние сто лет было создано много типов приводных нагнетателей, но в современном автомобилестроении применяются чаще всего только три разновидности: роторные, винтовые и центробежные. Подача воздуха в первых двух видах производится при помощи двух цилиндрических вращающихся роторов особой формы, а в третьем — лопатками крыльчатки.
Роторные компрессоры
Ключевыми характеристиками роторных компрессоров является простота конструкции, большой срок эксплуатации, уравновешенность, высокая чистота подаваемого воздуха и положительная зависимость давления воздуха за компрессором от частоты вращения роторов.
Эта особенность важна при работе двигателя в часто меняющихся режимах. Воздух в рабочей полости компрессора не сжимается, поэтому роторные приводные нагнетатели еще называют компрессорами с внешним сжатием. Устройства эффективны только при умеренной степени повышения давления, которая равна отношению величины давления нагнетания к давлению всасывания. При росте давления на впускном окне, КПД компрессора резко падает.
Чаще всего применяются роторные компрессоры, оснащенные двумя одинаковыми роторами и отличающиеся поперечным расположением впускного и выпускного окон в корпусе устройства. Это наглядно видно на приведенном рисунке.
К недостаткам таких компрессоров можно отнести заметную зависимость КПД устройства от величины зазоров между работающими деталями, большой нагрев, пульсацию давления нагнетания и сильный шум, которые заметны при применении простых в изготовлении прямозубых роторов. Исходя из этого, роторные компрессоры в основном используют для создания положительного давления со значениями не более 0,5-0,6 бара.
Стараясь уменьшить шум и улучшить равномерность подачи воздуха, роторы делают спиральной формы. Но даже эти ухищрения, как и применение окон клиновидной формы, только уменьшают пульсацию давления. Устранить ее полностью в компрессоре с внешним сжатием практически невозможно. Заметного уменьшения амплитуды пульсаций позволяет добиться применение трехзубчатых роторов вместо двухзубчатых. В этом случае период пульсации давления и скорости в проточной части устройства соответствует 60° угла поворота роторов.
Винтовые компрессоры
В отличие от роторного типа устройств, винтовые компрессоры обеспечивают диагональное движение воздуха в проточной части. Внутреннее сжатие достигается изменением объема полостей между корпусом и вращающимися винтовыми роторами. Такая конструкция позволяет получать довольно высокую степень повышения давления воздуха при высоком КПД (более 80%). Большая скорость вращения компрессора (до 12 тыс. об/мин) позволила снизить его габариты, к тому же появилась возможность использовать привод от газовой турбины.
Основными преимуществами винтового компрессора являются его высокая надежность и уравновешенность. Нагнетаемый воздух не содержит примесей масла, поэтому он наиболее пригоден для работы с поршневым двигателем.
Недостатком такого компрессора часто называют особую сложность формы роторов и их массивность, что ведет к их высокой стоимости. При работе винтовой компрессор производит шум высокой частоты, который вызывается пульсациями давления в режимах всасывания и нагнетания.
Рассмотрим конструкцию винтового компрессора на приведенном рисунке:
Его роторы представляют собой зубчатые колеса со спиральными зубьями, которые имеют большой угол наклона спирали. Профили зубьев и выемок роторов полностью соответствуют друг другу. В процессе работы зубья роторов не соприкасаются с корпусом и между собой, что достигается применением синхронизирующих шестерен на валах роторов. При этом отношение количества зубьев шестерен равно отношению количества зубьев соответствующих роторов.
Основным распределительным органом при этом выступает ротор с впадинами.
Винтовые компрессоры могут создавать давление до 1 бара, а в некоторых случаях и выше, поэтому чаще всего применяются на мощных и скоростных автомобилях.
Центробежные компрессоры
Наибольшее распространение в двигателях внутреннего сгорания получили центробежные компрессоры. Этот тип устройств относится к лопаточным машинам, принцип действия которых основан на взаимодействии потока воздуха с лопатками рабочего колеса и неподвижных элементов машины. По сравнению с другими конструкциями, центробежные компрессоры имеют более компактные размеры и относительно просты в изготовлении.
Конструкция центробежного компрессора состоит из входного устройства, рабочего колеса (крыльчатки), и диффузора, который включает в себя безлопаточную и лопаточную части, причём последняя может отсутствовать. Также имеется воздухосборник, чаще всего выполняемый в виде улитки.
В центробежном компрессоре воздух, пройдя через фильтр, попадает во входное устройство, которое для устойчивости потока постепенно сужается по направлению движения и служит для равномерного его подвода к колесу при минимальных потерях. Рабочее колесо устанавливается на шлицах, но в случае небольших размеров, может крепиться на гладком валу, который через механическую передачу связывается с коленвалом двигателя или рабочим колесом газовой турбины.
Основополагающими параметрами центробежного компрессора являются: расход воздуха, степень повышения давления и КПД компрессора. В современных устройствах, применяемых для наддува двигателей внутреннего сгорания, эти параметры могут изменяться в широком диапазоне. Так, например, степень повышения давления в компрессорах, приводимых в движение валом двигателя, может достигать 1,2 единиц. А в случае использования центробежного компрессора в форсированном комбинированном двигателе ее значение может достигать 3-3,5.
Центробежные компрессоры имеют много общего с турбокомпрессорами. Они довольно компактны, имеют небольшую цену и достаточно долговечны. Конечно, они не отличаются большим КПД и теряют свою эффективность на малых оборотах, но довольно часто применяются на отечественных автомобилях ВАЗ.
Хорошим примером такого устройства может служить компрессор «АutoTurbo» для ВАЗ 2110-2112 16V, 2170-2172 16V. Он может быть установлен на модель Лада-Приора, оснащенную ГУР или кондиционером. В комплекте используется серийный компрессор PK 23-1, создающий избыточное давление наддува до 0,5 бар при скорости вращения 5200 об/мин. Для его установки не требуется внесения изменений в конструкцию двигателя, только рекомендуется понизить степень сжатия путем замены штатной прокладки головки блока на более толстую. Разработчики изначально рассчитывали на максимальное упрощение установки компрессора, поэтому он может быть установлен автолюбителем самостоятельно.
Для установки на модель Нива-Шевроле предназначен центробежный компрессор «АutoTurbo» с установочным комплектом для ВАЗ 2123. В устройстве применен компрессор ПК-23, который при своевременной замене ремня и подшипников обладает неограниченным ресурсом. Создавая давление наддува до 0,5 бар, устройство отличается сравнительно небольшими габаритами и бесшумностью работы. Данный нагнетатель может устанавливаться на любые двигатели с максимальным объёмом 3 л.
Компрессор в автомобиле что это такое и как работает
После появления первых ДВС главной задачей конструкторов и инженеров с самого начала стало повышение производительности силовой установки. Другими словами, основной целью является увеличение мощности двигателя. Как известно, самым простым способом становится решение физически увеличить рабочий объем двигателя и количество цилиндров. Двигатель «засасывает» из атмосферы больше воздуха, в результате можно сжигать больше горючего.
При этом такие силовые агрегаты с увеличенным рабочим объемом большие по размерам и весу, их дорого производить, не всегда удается разместить такой мотор в подкапотном пространстве компактного легкового спортивного авто и т.д. Еще одним способом увеличения мощности двигателя является постройка такого агрегата, который будет «выдавать» необходимую мощность и крутящий момент без увеличения объема камеры сгорания.
Решить задачу позволяет принудительное нагнетание воздуха в цилиндры под давлением. Для нагнетания воздуха на многих ДВС используется турбонаддув, еще одним решением является компрессор (нагнетатель механический). В этой статье мы рассмотрим, как устроен и работает автомобильный компрессор на двигатель, а также какие плюсы и минусы имеет компрессорный двигатель.
Что такое компрессор в машине?
Компрессором называется любой механизм, создающий на выходе высокое давление воздуха или другого газа. Используемые в автомобильных двигателях механические компрессоры работают от коленвала, крутящий момент которого передается посредством ременной либо цепной передачи.
Кулачковые механизмы либо крыльчатка компрессора создают направленный воздушный поток, который подается в двигатель. Благодаря принудительному нагнетанию воздуха в цилиндры может закачиваться большее количество топлива, энергия сгорания увеличивается, вследствие чего возрастает и мощность мотора.
Следует отметить, что просто использовать больше бензина для увеличения мощности невозможно – для эффективного сгорания топлива требуется определенное количество кислорода. Таким образом, компрессор, по сути, является практически единственным возможным способом нарастить мощность двигателя, практически не изменяя его габариты и массу. Благодаря этому установка ДВС с механическим нагнетателем возможна даже на достаточно компактные и легкие автомобили.
Итоги
С учетом сказанного ясно, что задачи турбины и компрессора идентичны— увеличение мощности и динамики двигателя. Но они имеют разную конструкцию, индивидуальный принцип действия, а также свои плюсы и минусы. Турбокомпрессор позволяет добиться большей мощности, но он дорогой и требует профессионализма при эксплуатации.
Механический нагнетатель, наоборот, отличается более простой конструкцией и возможностью самостоятельного обслуживания, но дает меньшую прибавку. Не удивительно, что многие производители не стали выбирать, а задействовали сразу две системы одновременно.
Как работают компрессоры
В атмосферных автомобилях забор воздуха осуществляется по следующей схеме:
- Опускаясь по цилиндру вниз, поршень создает разреженную среду.
- В результате уменьшения давления воздух засасывается в камеру сгорания, где он впоследствии смешивается с топливом, сжимается поднимающимся поршнем и воспламеняется.
Здесь объем поступающего воздуха ограничивается рабочим объемом цилиндра, соответственно для моторов атмосферного типа единственным способом повышения мощности является увеличение внутреннего объема.
Двигатель с установленным компрессором
Установленный же компрессор позволяет использовать возможность воздуха сжиматься под внешним воздействием. Создаваемое его рабочими элементами давление заставляет цилиндры наполняться большим объемом воздуха, а горючая смесь, соответственно, получает больше кислорода.
Добавляя к нему увеличенный объем топлива, удается получить больше энергии, которая при сгорании смеси толкает поршень и создает момент движения.
Для эффективного нагнетания воздуха рабочие элементы компрессора (роторы или крыльчатка) должны вращаться быстрее коленчатого вала. Достичь этого позволяет установка шестерней разных размеров: ведущая звездочка больше, чем приводные шестерни нагнетателя. Благодаря этому удается достичь частоты вращения в 50 000 об/мин. и более.
Дополнительно увеличить объем подаваемого в цилиндры воздуха позволяет установка интеркулера. Этот агрегат охлаждает воздух, выходящий из компрессора, в результате чего газ дополнительно сжимается.
Средний прирост мощности на автомобилях, оборудованных компрессорами, в сравнении с атмосферными аналогами составляет 35-45%, кроме того, примерно на 30% возрастает крутящий момент.
Время непрерывной работы
Оптимальным выбором являются компрессоры с временем непрерывной работы не менее 20-30 минут.
Бюджетные автомобильные компрессоры часто имеют небольшое время непрерывной работы, через 10-15 минут им необходим перерыв для остывания. При превышении максимального времени непрерывной работы и отсутствии у компрессора защиты от перегрева он может просто сгореть.
Виды компрессоров
Роторный компрессор.
Механические нагнетатели, устанавливаемые на двигатели современных машин, изготавливаются в разных видах:
- роторные;
- 2-винтовые;
- центробежные.
Они различаются, прежде всего, способом подачи воздуха в мотор. В основе роторного и 2-винтового механизма лежат кулачковые валы, а центробежные модели имеют в своей конструкции крыльчатки с тем или иным числом лопастей. У каждого из указанных типов есть свои индивидуальные преимущества и недостатки.
Самой старой является роторная конструкция нагнетателя. Она была запатентована еще в 1860 г., а в 1900 впервые использована в автомобилестроении. Вращающиеся кулачковые валы направляют попадающий в полость агрегата воздух в двигатель, где тот создает повышенное давление.
Данный вид компрессоров является наименее эффективным по ряду причин:
- такие устройства имеют большие габариты и массу;
- при их работе создается прерывистый поток воздуха, в результате чего эффективность наполнения двигателя постоянно изменяется.
2-х винтовой компрессор.
2-винтовые модели имеют в своей конструкции 2 ротора, напоминающие червячную передачу. Они и обеспечивают движение воздуха в камеры сгорания. Общий принцип работы таких компрессоров в целом такой же, как и у роторных образцов. Однако здесь воздух сжимается уже внутри компрессора благодаря конической форме роторов и сужению воздушных карманов. Поэтому они более эффективны – провалов воздушного потока практически не возникает из-за повышенного давления в самом нагнетателе.
Наиболее эффективны на сегодняшний день центробежные компрессоры. Именно они используются для решения большинства задач, связанных с повышением воздушного давления в той или иной системе. Размещенная в корпусе такого нагнетателя крыльчатка вращается с частотой до 60 000 об.
/мин, благодаря чему возникает большая центробежная сила. Воздух выходит из такого компрессора на высокой скорости, но под низким давлением и подается на диффузор. Здесь скорость потока снижается, а давление повышается. Еще одно немаловажное преимущество устройств данного вида – компактные размеры: именно центробежные компрессоры устанавливаются на «заряженные» версии малолитражных автомобилей. Впрочем, на более крупных моделях их преимущества также становятся очевидны.
Достоинства и недостатки турбины
После анализа принципа действия бензиновой и дизельной турбины, стоит подвести итог в вопросе слабых и сильных мест этого устройства.
Преимущества:
- Высокая эффективность. Увеличение мощности может достигать 45-50%.
- Раскрутка до 200 000 оборотов, что в 16 крат больше того, что может компрессор.
- Сохранение лошадиных сил автомобиля.
- Улучшенные тяговые усилия на низких оборотах.
- Компактные размеры.
- Экологичность работы.
Недостатки:
- Применение моторного масла для смазки. Это значит, что частота его замены увеличивается где-то на треть.
- Небольшой срок службы. В среднем турбина двигателя служит не больше 150 000 км.
- Высокая стоимость обслуживания. Ремонт турбины почти всегда обходится в крупную сумму.
- Особенности эксплуатации. Турбина требует выделения некоторого времени для остывания.
- Увеличение расхода масла. В среднем на 10 000 км расходуется один литр масла.
- Сложность настройки и установки. Для выполнения работ всегда необходимо привлекать специалиста.
- Привязка к двигателю. Если мотор выдает небольшое количество оборотов, турбина бесполезна. Только при активной раскрутке коленвала повышается эффективность устройства.
Ремонт турбины двигателя может потребоваться при загрязнении смазки двигателя из-за несвоевременной эксплуатации, недостаточном количестве масла или износом под действием посторонних элементов. Кроме того, устройство быстрей выходит из строя при эксплуатации в экстремальных условиях и использовании герметика вместо резинки для улучшения качества соединения.
Распознать поломку турбины можно по следующим признакам:
- нехарактерные звуки;
- серый, белый или черный дым из выхлопной трубы;
- ухудшение динамики разгона;
- уменьшение тяги мотора.
Ремонт турбины важно проводить только у профессионалов. Это обусловлено следующими особенностями:
- Любая неправильная натяжка болтовых соединений ведет к неправильной работе или повреждению.
- В конструкции есть множество мелких деталей, которые нужно смазывать и чистить.
- Обязательна балансировка всех крутящихся узлов. Для этого применяется специальная и дорогостоящая аппаратура.
- Люфт ротора должен строго соответствовать заводским требованиям.
Для продления срока службы турбины важно регулярно проводить ТО двигателя, своевременно менять масло, защищать систему от попадания посторонних элементов. Кроме того, важно использовать только качественные комплектующие и давать двигателю нагреться перед началом движения.
Дополнительные функции
Многие автомобильные компрессоры оснащены различными дополнительными функциями, которые делают пользование компрессором более удобным.
- Дефлятор (спускной клапан)
– предназначен для сброса избыточного давления. Дефлятор позволяет сначала создать давление в шине чуть больше необходимого, затем отключить компрессор, и с помощью дефлятора стравить его до нужного значения. Дефлятор особенно удобная вещь для джиперов, которые часто ездят по бездорожью и спускают давление в шинах для увеличения проходимости. - Система защиты от перегрева
– защищает компрессор от перегрева при слишком продолжительном использовании, при отсутствии такой системы приходится делать частые перерывы для охлаждения компрессора. - Встроенный фонарик
– удобен если колесо спустило в темное время суток где-нибудь за городом. Встроенный фонарик подсвечивает колесо и обеспечивает дополнительную безопасность, подсвечивая человека занимающегося колесом и делая его заметным другим водителям. - Сумка для хранения компрессора
– удобна чтобы компрессор не болтался по багажнику автомобиля. - Набор переходников
– предназначен для накачивания с помощью компрессора лодок, надувных матрасов, мячей.
Топ-5 лучших автокомпрессоров
На российском рынке автомобильных товаров сегодня конкурируют десятки фирм-производителей компрессоров. Для удобства водителей был собран рейтинг самых лучших устройств по мнению пользователей.
Агрессор AGR50L
Модель Агрессор AGR50L обладает отличным качеством и недорогой ценой. Компрессор достаточно производительный. За минуту он накачивает до 50 л. воздуха. Аппарат автоматически выключается после 30 минут непрерывной работы.
Корпус оснащен ручкой для переноски, здесь также можно увидеть аналоговый манометр. На торце расположен фонарь, с помощью которого можно накачивать шины в ночное время суток. В комплектацию входит шланг длиной 5 метров, а также несколько насадок. С их помощью пользователь сможет накачивать лодки и матрасы.
Daewoo DW40L
Модель Daewoo DW40L — качественное устройство с ярким дизайном. Внешний вид компрессора напоминает ящик с рабочими инструментами, поэтому в комплекте отсутствует сумка для переноски.
Вместо нее производитель положил LED-фонарь. Под крышкой ящика находятся иглы-переходники и свернутый конец шланга. Прежде чем приступить к подкачке, необходимо выставить нужное давление, по достижении которого аппарат выключится самостоятельно.
Autoprofi AK-65
Модель Autoprofi AK-65 — это далеко не бюджетный аппарат. Он имеет двухпоршневую конструкцию и цельнометаллический корпус. Каждый поршень оснащен уплотнительным тефлоновым кольцом.
Устройство обладает повышенной производительностью — 65л/мин. Это означает, что оно подойдет для накачивания шин и у легковых авто, и у внедорожников.
BERKUT R20
Модель Беркут 20 — это устройство премиум-класса. В конструкции аппарата практически отсутствуют детали из хрупкого материала. Минимальное давление составляет 14 атмосфер.
Аппарат способен работать без перерыва в течение часа. Именно за эту особенность его ценят заядлые автолюбители, а также механики и владельцы спортивных машин.
Hyundai HY 1540
Модель Hyundai HY 1540 является отличным поршневым компрессором среди бюджетных моделей.
Продуктивность прибора составляет 40 л в минуту.
Аппарат обладает интересным дизайном, дополнительно оснащен фонариком. Он отлично функционирует не только в темноте, но и при температуре от -30 до +80°С. В комплектацию входят 3 насадки, позволяющие подкачивать другие резиновые предметы.
| |||||||||||||||||||||||
Центробежные компрессоры, которые
Это создает дополнительные нежелательные
Автомобильные воздушные компрессоры с приводом от двигателя
29 изделия
Воздушные компрессоры с приводом от двигателя устанавливаются на кузов грузовика или прицепа и обеспечивают свободный доступ к сжатому воздуху для накачки шин или для питания пневматических инструментов.
Воздушные компрессоры с приводом от двигателя устанавливаются на кузов грузовика или прицепа и обеспечивают свободный доступ к сжатому воздуху для накачки шин или для питания пневматических инструментов.
Vehicle Mounted Air Compressors
Combination Air Compressors & Generators
Combination Air Compressors, Generators & Welders
1 Stage Gasoline Engine
Загрузка. .. | ||||||||
| Loading… |
2 Stage Diesel Engine
| Загрузка… | ||||||||
| Загрузка… | ||||||||
| Загрузка… |
Двухступенчатый бензиновый двигатель
9
..| Загрузка … | ||||||||||
.
|