Что такое компрессор Роль компрессора в работе двигателя автотомобиля

Механический нагнетатель виды, устройство и принцип работы

Механический наддув является одним из способов повысить мощность двигателя. Главным элементом такой системы является механический нагнетатель (Supercharger или compressor). Он представляет собой компрессор, приводимый в действие за счет вращения коленчатого вала. Установка механического нагнетателя обеспечивает увеличение мощности двигателя до 50%. Supercharger осуществляет забор воздуха через воздушный фильтр, сжимает и далее отправляет его во впускной коллектор ДВС, что и способствует повышению мощности последнего.

  1. Конструкция и принцип работы механического наддува
  2. Устройство механического наддува
  3. Типы привода механического наддува
  4. Виды механических компрессоров
  5. Преимущества и недостатки схемы с механическим нагнетателем

Конструкция и принцип работы механического наддува

В современном автомобилестроении применяется несколько видов систем механического наддува, каждая из которых имеет свои конструктивные особенности и принцип нагнетания воздуха.

Устройство механического наддува

Система механического наддува состоит из следующих элементов:

  • механический нагнетатель (компрессор);
  • интеркулер;
  • дроссельная заслонка;
  • заслонка перепускного трубопровода;
  • воздушный фильтр;
  • датчики давления наддува;
  • датчики температуры воздуха во впускном коллекторе.

Схема работа механического наддува

Управление механическим нагнетателем осуществляется при помощи дроссельной заслонки, которая при высоких оборотах открыта. При этом заслонка трубопровода закрыта, и весь воздух поступает во впускной коллектор двигателя. Когда двигатель работает на низких оборотах, дроссельная заслонка открыта под небольшим углом, а заслонка трубопровода открыта полностью, что обеспечивает возврат части воздуха на вход компрессора.

Поступающий из нагнетателя воздух проходит через интеркулер, что снижает температуру нагнетаемого воздуха примерно на 10°C, способствуя более высокой степени его сжатия.

Типы привода механического наддува

Передача крутящего момента от коленчатого вала к механическому компрессору может осуществляться различными способами:

  • Система прямого привода – предполагает монтаж компрессора непосредственно на фланец коленчатого вала двигателя.
  • Ременный привод. Передача усилий реализуется при помощи ремня. Различные производители используют свои виды ремней (плоские, клиновидные или зубчатые). Системы с использованием ремня характеризуются коротким сроком службы и вероятностью возникновения проскальзывания.
  • Цепной привод. Имеет аналогичный ременному приводу принцип.
  • Шестеренчатый привод. Недостатком такой системы является повышенный шум и большие габариты.

Виды механических компрессоров

Каждый тип привода наддува имеет свои эксплуатационные особенности. Всего различают три вида механических нагнетателей:

  • Центробежный нагнетатель. Самый распространенный вид механических нагнетателей. Основной рабочий элемент системы – колесо (крыльчатка), которое имеет сходную конструкцию с компрессорным колесом турбины. Оно вращается со скоростью порядка 60 000 оборотов в минуту. При этом воздух всасывается в центральную часть компрессорного колеса в режиме высокой скорости и малого давления. Пройдя через лопасти нагнетателя, воздух подается во впускной коллектор, но уже в режиме низкой скорости и высокого давления. Этот вид нагнетателя используется в комплексе с турбокомпрессорами для устранения турбоямы.
  • Винтовой нагнетатель. Представляет собой систему из двух вращающихся шнеков (винтов) конической формы. Воздух, попадая в более широкую часть, проходит по камерам компрессора и, благодаря вращению, сжимается и нагнетается в патрубок впускного коллектора. Такие системы применяются в основном на спортивных и дорогостоящих автомобилях, поскольку достаточно сложны в изготовлении. Их преимущество – высокая эффективность работы.
  • Кулачковый нагнетатель (roots). Один из первых видов механических нагнетателей. Конструктивно он представляет собой два ротора со сложным профилем сечения. Оси вращения роторов соединяются двумя одинаковыми шестернями. При вращении системы воздух перемещается между стенками корпуса и кулачками, в результате чего происходит его нагнетание во впускной трубопровод. Недостатком этой системы является образование избыточного давления, что провоцирует сбои в работе наддува. Для устранения этого явления в конструкции кулачкового нагнетателя предусматриваются либо муфта с электрическим приводом (управление с отключением нагнетателя), либо перепускной клапан (без отключения нагнетателя).

Винтовой нагнетатель

Механические нагнетатели довольно часто применяются на автомобилях марок Cadillac, Audi, Mercedes-Benz а также Toyota. При этом кулачковые и винтовые компрессоры устанавливаются преимущественно на мощных спортивных автомобилях с бензиновыми двигателями, а центробежные входят в систему двойного турбонаддува для дизельных моторов.

Преимущества и недостатки схемы с механическим нагнетателем

В сравнении с турбонагнетателем механическая система наддува приводится в движение не отработавшими газами двигателя, а за счет вращения коленчатого вала. Это означает, что, с одной стороны, мощность мотора увеличивается, а с другой – возникает дополнительная нагрузка, отбирающая, в зависимости от вида компрессора, до 30% производительности двигателя. Также минусом системы является высокий уровень шума, который создает привод системы.

Читайте также:  Восстановленные шины (наваренные) Автоблог

Использование механического наддува на повышенных оборотах провоцирует более быстрый износ деталей двигателя, а потому они должны быть изготовлены из материалов повышенной прочности.
Основным достоинством механического привода является низкая стоимость изготовления (в сравнении с турбонаддувом), простота монтажа, а также мгновенный отклик системы на повышение оборотов двигателя. Так системы с винтовыми и кулачковыми компрессорами обеспечивают высокую динамику разгона, а центробежные нагнетатели стабильную работу двигателя на высоких скоростях.

Помимо привода от коленчатого вала двигателя, механический наддув может работать за счет отдельного электродвигателя. В этом случае потери мощности мотора удается избежать.

Воздушные нагнетатели

Двигатель внутреннего сгорания — это очень старое изобретение. Однако практически сразу инженеры стали придумывать как бы увеличить коэффициент полезного действия двигателя не слишком вмешиваясь в его устройство. На этом моменте и был изобретен нагнетатель воздуха. Принцип работы двигателя основан на том, что при впуске в цилиндры двигателя поступает смесь топлива и кислорода, которая сгорает, образуя расширяющиеся газы. Однако для качественного и эффективного сгорания топлива необходимо определенное количество кислорода. Со временем было рассчитано, что оптимальным соотношением кислорода и топлива является соотношение 1:14,7. Нагнетатель воздуха позволяет увеличить мощность двигателя в два раза.

То есть, говоря простым русским языком, если к давлению в одну атмосферу добавить еще одну атмосферу, то выйдет в два раз больше поступающего в цилиндры кислорода. К примеру, обычный двигатель 1.5 литра при давлении компрессора равному немного более атмосферы повысит мощность до уровня 3-х литрового двигателя без компрессора. И это ни разу не конечная остановка: можно расточить картер и головку блока цилиндров до большего объема, что означает больше поступающего кислорода и еще больше мощности. Однако обычно нагнетателя ставят на малообъемные двигатели, чтобы увеличить мощность на маленьком двигателе. Основными типами нагнетателей являются:

  • Центробежные
  • Roots
  • Винтовые

Далее предложен разбор каждого конкретного типа.

  1. Немного исторических сведений
  2. Центробежный нагнетатель
  3. Компрессор типа Roots
  4. Винтовой нагнетатель воздуха
  5. Итоги о нагнетателях

Немного исторических сведений

Использовать нагнетатель воздуха в своих разработках первыминачали;Alfa Romeo Mercedes и Fiat.Вообще же идея применять механический компрессор была придумана и разработана практически сразу же после изобретения самого ДВС уже в 1885 г ученый Готтлиб Даймлер оформил патент на свой нагнетатель воздуха. Внешне его идея немного отличалась от нашего понимая сути нагнетателей: он предлагал, что некий насос или специальный вентилятор будет нагнетать в двигатель большую нежели, обычно порцию кислорода. Вскоре, всего через 7 лет, в 1902 году Луис Рено получил свой патент на конструкцию центробежного нагнетателя. Рено даже сделали выпуск малой серией автомобиля с нагнетателем, однако в дальнейшем проект забросили. Альфред Бюхи так же в 1905 году придумал свой турбонагнетатель, который работал с использованием выхлопных газов. Известные roots носят фамилию своих изобретателей изобрели их еще аж 1859 году братья Рутс. Из себя рутс представляют роторно-шестерёнчатые компрессоры. Винтовой компрессор был изобретен значительно позже, в 1936 году, патент принадлежит Альфу Лисхольму, главному инженеру SRM. У всех этих устройств есть один общий момент, в свое время, а это почти 100 лет назад, они не получили должного распространения ввиду заторможенности общего технического процесса. Зато ныне компрессор — это важная составляющая современного автомобиля.

Центробежный нагнетатель

Центробежный механический компрессор сейчас имеет широчайшее распространение среди любителей тюнинговать свои авто. Конструкционно центробежный нагнетатель воздуха наиболее близок к турбо наддуву, так как принципы их конструкции очень близки. Основной принцип работы заключается в следующем. Внутри корпуса установлена крыльчатка самая главная деталь компрессора. Говоря в общем крыльчатка представляет собой колесо с лопастями, отдаленно напоминающее корабельный винт. Оттого насколько хорошо и правильно выполнено это колесо зависит то, насколько нагнетатель воздуха будет результативен. В общем, воздух попадает внутрь «улитки» и его захватывают лопасти крыльчатки. Захваченный воздух лопасти закручивают и с помощью центробежной силы отбрасывают его на отдаленные участки корпуса, где есть диффузор, который ловит этот воздух. Диффузор предназначен для восприятия подаваемого крыльчаткой воздух так, чтобы созданное давление не терялось. Далее воздух подается в кольцевидный тоннель, который идет вокруг всего корпуса. Именно из-за этого тоннеля центробежный нагнетатель воздуха и называют улиткой. Подобная конструкция создает условия для увеличения давления воздуха. Суть в том, что воздух, который движется по каналу движется быстро и имеет маленькое давление, а потом конец канала резко расширяется. Благодаря этому скорость воздуха несколько падает, а вот давление значительно увеличивается.

Читайте также:  Замена стеклоподъемника на Калине - фото и видео, принцип работы и цена

По факту давление, что создает этот компрессор равно скорости крыльчатки, умноженной на саму себя. Скорости могут быть разными, преимущественно от 40 000 об/мин. Сам механизм довольно шумный, так как в действие он приводится ремнем от шкива коленчатого вала автомобиля. Некоторые производители устанавливают в корпусе еще и повышающую передачу, что позволяет сохранить ресурс турбины до 80 000 км и существенно уменьшить шум, что создает компрессор при работе.

Компрессор типа Roots

Нагнетатель воздуха типа рутс — это представитель класса объемных нагнетателей. В плане своего устройства такой механический компрессор очень прост и больше всего напоминает обычный масляный шестеренчатый насос. Корпус имеет овальную форму. Внутри него установлены оси, на которых вращаются в противоположные стороны два ротора. Между роторами и корпусом поддерживается специальный зазор. Этот нагнетатель воздуха отличается от всех остальных тем, что сжатие воздуха происходит не в корпусе, а во внешнем трубопроводе. Из-за этого рутсы часто называют «механический компрессор с внешним сжатием». За счет вращения роторов воздух захватывается и сквозь маленькие зазоры между корпусом и ротором выдавливается в трубопровод под давлением. Однако хоть такая система и имеет поклонников она же и главный минус. Так как нагнетатель воздуха осуществляет сжатие вне своего корпуса он может это осуществлять только до определённых значений, после которых воздух начинает просачиваться в обратную сторону. Исправить этот момент можно увеличением скорости ротора, но это тоже возможно только в определенных пределах. Механический компрессор типа рутс имеет еще один минус: при просачивании воздуха в трубопровод не под давлением создается турбулентность, благодаря которой воздух нагревается еще больше. Так как температура воздуха и так растет из-за того, что он сжимается, а тут температура еще выше поднимается. Положительными моментами можно назвать заметно меньший шум от работы по сравнению с «улиткой»; и отсутствие характерного им свиста: рутс имеют свою особую тональность. Однако из-за роторного принципа работы наддув сопровождается пульсацией давления. С пульсацией инженерам удалось справиться достаточно быстро — роторам придали спиралевидную форму, а форму входного и выходного отверстия изменили на треугольную. С помощью таких ухищрений удалось добиться равномерной и тихой работы. Еще одним большим плюсом является то, что такой нагнетатель воздуха проявляет свою эффективность уже на малых оборотах коленчатого вала, в отличие от центробежного, что очень положительно влияет на динамику разгона автомобиля.

Винтовой нагнетатель воздуха

Механический компрессор для автомобиля такого типа имеет удивительную схожесть ни с чем иным как с мясорубкой, разница только лишь в том, что шнеков два. По форме и основному принципу винтовые напоминают «рутс», но имеют основное различие — сжатие воздуха происходит внутри корпуса. Два ротора имеют взаимодополняющие выступы и отверстия, они вращаются всегда в зацеплении, но с небольшим зазором между друг другом. Винты загребают воздух, который сжимается между роторами и подаётся дальше под действием вращательного движения винтов. Потери при таком сжатии чрезвычайно малы, а степень сжатия очень велика. Однако при достижении слишком больших оборотов роторов может возникнуть необходимость внешнего охлаждение корпуса. Зато при стандартных показателях скорости вращения эффект от прироста мощности появляется при любых оборотах коленчатого вала автомобиля. Также плюсами можно назвать компактность конструкции при высокой мощности, долговечность и отсутствие шума при работе. Этот механический компрессор имеет достаточно плюсов, должен иметь и минус винтовые нагнетатели мало распространены из-за своей дороговизны. Производить их очень сложно, поэтому и цена является высокой. Однако некоторые тюнинг ателье устанавливают на автомобили именно винтовой компрессор.

Итоги о нагнетателях

Когда речь зайдёт об установке нагнетателя для автомобиля от очень многих можно услышать, что компрессор существенно уменьшит ресурс двигателя. Это не совсем правда.

Требуется соблюдать меру и понимать, когда компрессор благоприятно влияет на двигатель автомобиля, а когда нет. Слишком высокие обороты могут действительно привести к поломке двигателя, а вот на применение нагнетателя на низких оборотах для повышения крутящего момента наоборот только положительно повлияет на ресурс.

Однако если нагнетатель будет использоваться для получения большой мощности заранее необходимо заменить многие детали на более прочные, чтобы не винить компрессор в поломке двигателя.

Читайте также:  Как Подключить Телефон к Автомобилю Через Магнитолу - Bluetooth Адаптер

Неисправности винтовых компрессоров

Вы здесь

Основные неисправности винтовых компрессоров

Ремонт винтовых блоков компрессоров происходит по причине ненадлежащей технической эксплуатации оборудования:

  • использование некачественных масел;
  • превышения температурного режима работы компрессора;
  • выхода из строя воздушного либо масляного фильтра;
  • поломки термостата;
  • износа винтовой пары и сопрягаемых подшипников.

Винтовой блок является наиболее важным и дорогостоящим элементом конструкции. Выходу его из строя предшествуют сбои в работе компрессора. Наблюдается:

  • повышение рабочей температуры блока;
  • вибрация;
  • скрежет;
  • возникают проблемы с давлением воздуха.

Неисправности в электрооборудовании компрессоров встречаются наиболее часто. В основном, это:

  • поломки в блоке управления двигателем;
  • повреждения в цепи;
  • окисление контактов;
  • выход из строя частотного преобразователя;
  • сгорание обмотки электромотора.

Основные встречающиеся неисправности компрессоров

ПРИЧИНА: Утечка через обратный клапан

СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ: Стравить воздух из резервуара, снять заглушку обратного клапана и тщательно очистить уплотнительное кольцо и седло клапана.

ПРИЧИНА: Поломка ненагруженного пускового клапана.

СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ: При необходимости замените прокладку.

ПРИЧИНА: 1. Сработало устройство контроля уровня масла: уровень слишком низок(только для моделей Pulsar).

СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ: Залейте масло доверху и включите компрессор. Если компрессор останавливается, замените клапан.

ПРИЧИНА: 2. Сгорела обмотка

СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ: Вызовите специалиста.

ПРИЧИНА: Неисправная работа или поломка реле давления.

СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ: Вызовите специалиста.

ПРИЧИНА: Повреждение прокладки или клапана.

СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ: Немедленно остановите компрессор и вызовите специалиста.

ПРИЧИНА: Заклинивание подшипников.

СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ: Немедленно остановите компрессор и вызовите специалиста.

ПРИЧИНА: 1. Недостаточное напряжение в сети.

СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ: Проверьте напряжение в сети, нажмите кнопку сброса «Reset» и сделайте перезапуск.

ПРИЧИНА: 2. Перегрев двигателя.

СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ: Проверьте теплоотвод от двигателя и установку реле. Если тепло отводится в нормальном режиме, нажмите кнопку сброса «Reset» и сделайте перезапуск. Если компрессор не перезапускается немедленно, выждите несколько минут и повторите попытку.

ПРИЧИНА: 1. Слишком высокая температура в помещении.

СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ: Обеспечьте более качественную вентиляцию, нажмите кнопку сброса «Reset» и сделайте перезапуск.

ПРИЧИНА: 2. Засорение охладителя масла.

СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ: Очистите охладитель растворяющей жидкостью.

ПРИЧИНА: 3. Недостаточный уровень масла.

СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ: Долейте масло.

ПРИЧИНА: 4. Неисправность терморасширительного клапана.

СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ: Замените терморасширительный элемент.

ПРИЧИНА: 1. Неисправность системы слива.

СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ: Проверьте трубопроводы слива масла и обратный клапан.

ПРИЧИНА: 2. Слишком высокий уровень масла.

СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ: Проверьте уровень масла и при необходимости слейте его часть.

ПРИЧИНА: 3. Неисправность фильтра масляного сепаратора.

СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ: Замените фильтр масляного сепаратора.

ПРИЧИНА: 4. Негерметичность уплотнений и/или ниппелей фильтра масляного сепаратора.

СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ: Замените уплотнения.

ПРИЧИНА: Не закрыт регулятор всасывания.

СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ: Проверьте регулятор и электромагнитный клапан.

ПРИЧИНА: 1. Слишком высокое давление.

СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ: Проверьте регулировку манометра. Проверьте регулятор всасывания и электромагнитный клапан.

ПРИЧИНА: 2. Регулятор всасывания не закрывается в конце рабочего цикла.

СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ: Проверьте перепад давления между магистральным трубопроводом сжатого воздуха и резервуаром масляного сепаратора, при необходимости замените фильтр масляного сепаратора.

ПРИЧИНА: 3. Засорение фильтра масляного сепаратора.

СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ: Проверьте перепад давления между магистралью сжатого воздуха и резервуаром масляного сепаратора, при необходимости замените фильтр масляного сепаратора.

ПРИЧИНА: Загрязнение воздушного фильтра.

СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ: Очистите или замените фильтр.

ПРИЧИНА: 1. Закрыт регулятор, не открывается по причине загрязнения.

СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ: Снять всасывающий фильтр и попытаться открыть регулятор вручную. При необходимости демонтировать его и очистить.

ПРИЧИНА: 2. Закрыт регулятор, не открывается по причине отсутствия команды на открывание.

СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ: Убедитесь, что реле давления подает питание на электромагнитный клапан, закрывающий данный патрубок.

(8, 10 или 13 бар)

ПРИЧИНА: 1. Открыт регулятор, не закрывается по причине загрязнения.

СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ: При необходимости снимите и очистите регулятор.

ПРИЧИНА: 2. Открыт регулятор, не закрывается по причине отсутствия команды на закрывание.

СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ: Убедитесь, что электромагнитный клапан, открывающий данный патрубок, отключен.

ПРИЧИНА: 3. Неисправность манометра.

СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ: Проверьте работу и установки реле давления.

ПРИЧИНА: Ненадлежащее закрывание контрольного клапана.

СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ: Снимите и очистите клапан. При необходимости замените его компоненты.

ПРИЧИНА: 1. Недостаточное напряжение в сети.

СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ: Проверьте напряжение в сети.

ПРИЧИНА: 2. Слишком низкая температура воздуха.

СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ: Нагрейте воздух в помещении или компрессор.

ПРИЧИНА: 1. Утечка масла из трубопроводов.

СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ: Затянуть соединительные муфты. Замените поврежденные трубопроводы.

ПРИЧИНА: 2. Утечка масла через передний фланец компрессора.

СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ: Замените уплотнительное кольцо компрессора.

Ссылка на основную публикацию
Что такое гидроблок в АКПП и как его отремонтировать
Что такое гидроблок АКПП-автоМастер Гидромодуль, клапанная плита управления или гидроблок – это один из самых ответственных узлов, который входит в...
Что показывает плотность дизельного топлива и что это такое Видео; АвтоНоватор
Плотность дизельного топлива в зависимости от температуры Начать следует с того, что плотность дизельного топлива, как и любой другой жидкости,...
Что посмотреть в горах Апшеронского района
Расстояние от Пятигорска О Тебе, Кавказ, суровый царь земли… К нашему всеобщему счастью и сожалению недругов наша страна имеет огромные...
Что такое Глиссер Выход на глиссирование лодки пвх
Глиссирование - что это такое, выход на глиссирование, скорость, режим, видео Такой максимально экономичный режим передвижения плавательных средств, как глиссирование,...
Adblock detector