8-900-374-94-44
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.
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.
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.
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.
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.
Винтовые компрессоры могут создавать давление до 1 бара, а в некоторых случаях и выше, поэтому чаще всего применяются на мощных и скоростных автомобилях.
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.
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.
Широчайшая сфера применения стала основной причиной появления все новых и новых видов компрессорного оборудования. Наибольшее распространение получили агрегаты, оснащенные электродвигателем. Однако при отсутствии бытовой или промышленной сети их эксплуатация невозможна.
Конечно, для подключения оборудования можно использовать электрогенератор, но намного целесообразнее приобрести компрессор с двигателем внутреннего сгорания.
Такое решение позволяет сэкономить и деньги, и полезную площадь. Да и обслуживать придется один агрегат вместо двух. А это означает дополнительное снижение как финансовых, так и временных затрат.
Возможность эксплуатации в автономном режиме — это важное, но далеко не единственное достоинство агрегатов с двигателем внутреннего сгорания. К примеру, нельзя не отметить:
Отдельно стоит отметить экономичность современных двигателей внутреннего сгорания, которыми комплектуют компрессоры. При разработке новых моделей и зарубежные, и российские производители уделяют особое внимание снижению расхода топлива. К примеру, дизельные агрегаты мощностью 150-170 кВт, сжимающие до 20 000 л/мин воздуха, в среднем потребляют около 30 литров солярки.
Все автономные компрессорные установки, представленные на современном рынке, можно классифицировать по таким признакам, как:
Дизельные агрегаты, как правило, более мощные. Они производят до 45 000 л/мин сжатого воздуха, поэтому подходят как для профессионального, так и для промышленного применения. Безусловно, мы привели далеко не полную классификацию, но и она позволяет получить общее представление о видах компрессоров с двигателем внутреннего сгорания.
Что же касается других различий, то к их числу можно отнести тип привода (прямой или ременный), наличие или отсутствие защитного кожуха, степень сжатия (низкого и высокого давления) и другие характеристики.
Компрессор с двигателем внутреннего сгорания
Чтобы продлить срок службы компрессорной техники и обеспечить безопасность обслуживающего персонала, при использовании оборудования необходимо придерживаться установленных правил, а также рекомендаций производителя. В том числе:
Также стоит отметить, что в случае поломки компрессора с двигателем внутреннего сгорания недопустимо самостоятельно выполнять ремонт. Особенно в том случае, если техника находится на гарантии. Несанкционированное вмешательство автоматически аннулирует обязательства завода-производителя.
Не нашли ответа на интересующий вас вопрос? Проконсультируйтесь со специалистом ГК «Энергопроф»: 8 (800) 333-47-93.
Примеры оборудования
Все модели Автор: Елена Большова
Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1983.— 214 с, ил.
| |||||||||||||||||||||||
Эффективность компрессора измеряется с точки зрения энергии
потери (из-за трения и отрыва потока), возникающие при
процесс сжатия.| «Ступень» компрессора состоит из движущегося часть (крыльчатка или ротор) и неподвижная часть (диффузор, или статор). В большинстве устройств повышение давления происходит в обеих частях сцены. | |
| Компрессоры делятся на две большие категории. Первый тип
компрессора центробежный или кольцевой компрессор . Его
крыльчатка ускоряет поток, отбрасывая его наружу. Это также увеличивает
давление. Давление увеличивается дальше, и поток замедляется, когда
поток встречается с диффузорами, которые окружают рабочее колесо. Преимущества центробежного компрессора заключаются в том, что его проще сконструировать и
производство, и это часто может увеличить давление достаточно для эффективного
сжигание только в одну ступень. Однако поток воздуха для центробежного
компрессора значительно ниже, чем у осевого, и степень сжатия у него обычно
ниже, что означает, что он гораздо менее эффективен для создания тяги и меньше расходует топлива. | |
| Другой тип
компрессора осевой компрессор потока .
В то время как осевые компрессоры могут вместить больший поток воздуха, чем центробежные
конструкции того же размера, роторно-статорная ступень, как правило, не обеспечивает
достаточное сжатие для большинства приложений. По этой причине многоступенчатые
обычно используются устройства. Современные двигатели могут использовать 10-15 компрессоров.
этапы. Преимущества осевого компрессора заключаются в более высокой производительности и большей производительности.
степень сжатия, что приводит к более высокой тяге и топливной экономичности. | |
Для младших школьников более простое объяснение информации на этой странице
доступны на
Детская страница.
Центробежные компрессоры, которые
использовались в первых реактивных двигателях, до сих пор используются на небольших турбореактивных двигателях
и
турбовальный
двигатели и как насосы на
ракета
двигатели. Современный большой
турбореактивный и
турбовентиляторный
двигатели обычно используют осевые компрессоры.
Это создает дополнительные нежелательные
аэродинамическое сопротивление.
По этим причинам наиболее высокая производительность, высокая степень сжатия
В газотурбинных двигателях используются многоступенчатые осевые компрессоры. Но, если только
требуется умеренная степень сжатия, центробежный компрессор
намного проще в использовании.
эффективный. Следовательно, это чаще наблюдается в небольших двигателях, где
производственные преимущества перевешивают недостатки производительности; в шахте
двигатели, где тяга не имеет большого значения; и в промышленных применениях,
где тяга вообще не имеет значения. (Турбокомпрессор во многих спортивных автомобилях
состоит из центробежного компрессора и турбины.)