Aklaypart.ru

Авто Журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Бензиновый двигатель компрессор принцип работы

Устройство бензинового компрессора

Агрегаты, предназначенные для производства сжатого воздуха, широко используют при решении различных задач. Они востребованы как в промышленности, так и в строительстве, дорожных работах, авторемонте и других сферах деятельности, в том числе там, где нет возможности подключиться к централизованным сетям энергоснабжения. В последнем случае обычно применяют модели, оснащенные двигателем внутреннего сгорания, и в частности бензиновые установки.

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.

Читайте также: Что такое атмосферный двигатель и как он работает.

Что такое автомобильный компрессор и как его выбирать

Многие автомобилисты уже давно отказались от обычных насосов и применяют для подкачки шин портативный автомобильный компрессор. Такое устройство не занимает много места в багажнике, им удобно пользоваться в поездках и гараже. На российском рынке представлено множество моделей с разными характеристиками по производительности, комплектации и способам подключения. На что нужно обратить внимание, выбирая автомобильный компрессор? Как не ошибиться и приобрести устройство для подкачки шин с оптимальными параметрами?

Портативный электрический компрессор

Это удобная альтернатива механическому насосу. Каждому автомобилисту приходится периодически подкачивать колеса своего автомобиля. Обилие шиномонтажных мастерских и бесплатный сервис проверки давления на АЗС не отменяют необходимости собственноручно заниматься подкачкой шин, если одно из колес вдруг приспустило в дороге. Автовладелец, которому однажды пришлось поработать насосом в жаркий день на пыльной дороге, оценит преимущества применения автомобильного компрессора.

По большому счету любой автокомпрессор справится со своей основной задачей – накачает спустившую шину. А вот как быстро он это сделает, сильно ли будет шуметь и греться при работе, как долго прослужит и каким дополнительным функционалом порадует – вот круг вопросов, который интересует дальновидного покупателя.

Особенности конструкции: мембранные и поршневые механизмы

Все существующее многообразие автомобильных компрессоров основывается на двух принципиально различных типах нагнетателей воздуха – мембранных и поршневых.

На полке магазина с самыми компактными и недорогими устройствами для подкачки шин ценой до тысячи рублей потенциальный покупатель найдет несколько моделей компрессоров мембранного типа. Принцип работы таких устройств основывается на колебаниях мембраны, которую приводит в действие простейший механизм с электромотором. Кроме самого двигателя, остальные детали и корпус таких компрессоров обычно изготавливаются из пластика. Основные характеристики свидетельствуют о начальном техническом уровне данных устройств:

  • Производительность: 3-10 литров в минуту.
  • Максимальное давление: не более 3-3,5 атмосфер (Атм).

Мембранные компрессоры обычно недолговечны. Многие автомобилисты, кто начинал с подобных моделей, как правило, уже перешли на более совершенные – поршневые устройства. Данный тип конструкции предполагает наличие прочного металлического цилиндра, электромотора с редуктором и алюминиевого или стального поршня с тефлоновым уплотняющим кольцом. В этой категории предлагается множество компрессоров, отличающихся характеристиками и комплектацией. Поэтому с доступными для покупки типами изделий следует ознакомиться более подробно.

Основные технические характеристики поршневых моделей

Для того, чтобы быстро накачать колесо автомобиля, компрессор должен развивать достаточно высокое давление и нагнетать не менее 30 литров воздуха в минуту. При предварительной оценке возможностей устройств для подкачки шин, именно эти два параметра имеют решающее значение. Все остальные характеристики и особенности комплектации также важны, но обычно рассматриваются во вторую очередь.

  • Максимальное давление, которое может развить компрессор. В легковых автомобилях, в зависимости от класса и модели, рекомендуемое значение давления в шинах обычно составляет от 2 до 3 Атм. Накачать такую шину сможет любое из доступных на рынке устройств, так как даже самые маломощные поршневые компрессоры рассчитаны именно на такие показатели давления. Но для подкачки колес грузовых автомобилей компрессор должен обеспечить давление до 10 Атм, то есть в этом случае следует выбирать более мощные модели.
  • Производительность – характеристика, от которой зависит скорость нагнетания воздуха в шину. Измеряется и обычно указывается производителем в «литрах в час». Этот показатель не нужно долго искать на коробке или в паспорте изделия. Последние цифры в торговом названии модели, как правило, указывают на производительность автомобильного компрессора. Большинство представленных на российском рынке устройств заводской сборки имеют производительность в диапазоне 30-160 литров в минуту.

Что эти цифры могут сказать неискушенному автомобилисту? Модель с начальной для современных устройств производительностью 30 литров в час способна накачать шину R13 за две минуты, а колесо с покрышкой R17 – примерно за четыре. Еще меньше времени уйдет на эти действия у компрессоров с большей мощностью. Самые производительные модели (160 л/мин) приближаются к классу профессиональных компрессоров. Их можно порекомендовать водителям грузового автотранспорта и автобусов, а также мастерам, оказывающим услуги ремонта автомобилей в своих гаражах.

Читать еще:  Чем отмыть алюминиевый блок двигателя

Практика показывает, что реальные возможности далеко не всех устройств соответствуют паспортным данным, заявленным производителем. Перед окончательным выбором и покупкой стоит внимательно изучить отзывы пользователей на многочисленных автомобильных форумах. Не менее полезно просмотреть несколько видео в интернете, в которых компрессоры различных брендов выполняют одну и ту же работу, но с различной производительностью. Такая демонстрация наглядно показывает их достоинства или недостатки.

Важнейшие эксплуатационные характеристики

Для автомобилиста, впервые столкнувшегося с необходимостью подкачать шину недавно купленным компрессором, не должно стать неожиданностью, что данные устройства в процессе работы шумят и нагреваются. С этими качествами выбранного изделия можно ознакомиться в магазине при тестовом включении и попробовать сравнить полученные данные с другими моделями.

  • Нагрев. Трение поршня о стенки цилиндра не может происходить без выделения тепла. Поэтому работающий компрессор будет нагреваться. При этом самые недорогие модели обычно греются больше. Но, как бы ни было, случайное прикосновение к корпусу не должно заканчиваться ожоговой травмой владельца, поэтому перед приобретением лучше уточнить у специалиста, какие изделия нагреваются не так сильно. Многие агрегаты значительной мощности от перегрева и возможного выхода из строя защищает специальное блокирующее реле. Компрессор остановится и вновь включится в работу только после того, как остынет до безопасной температуры.
  • Уровень шума. Характеристика, которая напрямую связана с предыдущим параметром – способностью к перегреву. Если корпус быстро нагревается, значит, производителю не удалось уменьшить трение поршня о стенки цилиндра. Как правило, такие модели шумят сильнее других, хотя источником раздражающих звуков является не только поршневая система. Характерный и достаточно громкий стук сопровождает работу редуктора. Качество этого механизма, связывающего электродвигатель с приводным валом шатуна, обычно соответствует всем другим характеристикам изделия.
  • Способ подключения. Модели начальной, но достаточной для большинства пользователей производительностью 30-35 л/мин обычно рассчитаны на работу от бортовой сети автомобиля. Их провод питания подключается в разъем прикуривателя. Чтобы не перегружать проводку, компрессоры большей мощности питают напрямую от аккумулятора. Для этого кабель устройства оснащен соответствующими клеммами − «крокодилами». Несмотря на то, что сеть многих грузовых машин имеет напряжение 24В, компрессоры выпускаются только с 12-вольтовым питанием. Это не проблема: в таких грузовиках последовательно устанавливаются пары стандартных батарей, так что можно подключиться к одной их них.

Важно: при выборе компрессора нужно обратить внимание на длину кабеля питания. К сожалению, в некоторых моделях она недостаточна. В итоге, оказавшись в сложной ситуации на дороге, можно обнаружить, что накачать одно из задних колес представляется делом весьма проблематичным. Хорошо, если в багажнике найдутся подходящие по длине провода и удастся изготовить временный удлинитель.

  • Манометр. Неотъемлемый элемент конструкции автомобильного компрессора. Являясь измерительным устройством, должен иметь отметку о метрологической поверке и пломбу производителя. Важно осмотреть шкалу прибора. Обычно она имеет две маркировки показаний: АТМ и PSI. Лучше, если главной и хорошо различимой является разметка в атмосферах (красный цвет), которая градуирована с учетом цены деления 0,1 Атм. Не рассчитанные на наш рынок модели только со шкалой PSI покупать не рекомендуется.

Длина шланга с манометром для подключения выхода устройства к колесу часто достигает 5-6 метров, но бывают и неприятные исключения. С длинным шлангом высокого давления намного удобнее работать возле автомобиля. Убедитесь, что в выбранной вами модели он не чрезмерно короткий. Еще одна особенность: вентиль соединителя с золотником колеса может быть стандартным – накидным, или более надежным резьбовым. Если есть выбор, последний вариант предпочтительнее.

Комплектация и дополнительные опции

Кроме технического паспорта и гарантийного талона многие производители вкладывают в коробку компрессора запасной предохранитель и несколько видов пластмассовых переходников. С их помощью удобно накачать на природе мяч, резиновый матрас и любые другие надувные атрибуты отдыха.

Само устройство может быть оснащено встроенным в корпус фонарем подсветки, аварийным фонариком красного цвета или проблесковым маячком. Некоторые компрессоры комплектуются манометром с функцией «Автостоп». Встречаются на рынке дорогие модели, способные тестировать состояние аккумулятора и генератора автомобиля.

Советы начинающему пользователю

Основываясь на изложенную информацию, даже начинающий пользователь сможет выбрать и приобрести автомобильный компрессор, который будет максимально соответствовать ожиданиям по техническим характеристикам. Как показывает практика, большинству автомобилистов не нужны дорогие полупрофессиональные модели. Кроме того, всегда стоит перед покупкой протестировать (включить) выбранное устройство, чтобы оценить уровень шума и температуру корпуса после одной-двух минут работы.

Предварительная проверка длины кабеля питания и шланга высокого давления позволит автовладельцу избежать малоприятных сюрпризов в будущем. Также как подстрахует от непредвиденных ситуаций осведомленность по поводу градуировки шкалы манометра, комплектности и о наличии дополнительных аксессуаров.

Перед первым включением компрессора важно завести автомобиль и оставить его с работающим двигателем на все время, пока шина не будет накачана. Иначе есть риск разрядить аккумулятор, тем более, если машина долго эксплуатировалось в городском цикле, и батарея не успевала полностью зарядиться.

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.

Читать еще:  Чем отмыть двигатель не снимая

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.

Означает ли это, что для автомобильных двигателей центробежный компрессор совершенно не годится?

Ни в коем случае! Дело в том, что такой недостаток этих нагнетателей квалифицированный установщик может превратить в достоинство. Представьте себе мотор, имеющий «низовые» настройки, — с узкими фазами, небольшим перекрытием клапанов (забегая чуть вперед, заметим, что это вообще идеальный вариант для форсировки наддувом любого типа), длинными коллекторами. Крутящий момент здесь может быть весьма большим, и его максимум, как правило, смещен в зону малых оборотов. Зато и кривая мощности у подобных агрегатов начинает загибаться очень рано — при 5000 об/мин и ниже.

Вот такой, казалось бы, вялый двигатель можно очень легко оживить при помощи точно подобранного центробежника. Если передаточное число привода (обычно оно определяется диаметрами приводных ремней) подстроить так, чтобы на оборотах, где естественное наполнение идет на спад, вдруг начинался резкий рост давления наддува, то крутящий момент продолжил бы расти и дальше. Правда, отодвинется ближе к правой части шкалы тахометра, но будет значительно выше. Естественно, вырастет и мощность.

Центробежник — штука выносливая, но он очень не любит работать на запертый выход, то есть при маленьких расходах воздуха и больших давлениях наддува. И бездумно уменьшая диаметр шкива на компрессоре (его обороты от этого увеличиваются), можно доиграться до помпажа, который сопровождается резким падением давления и хлопками. Кстати, с подобным явлением сталкиваются и некоторые особо забывчивые, пренебрегающие установкой blow off-клапана (это такое Expottereo, которое стравливает воздух с выхода компрессора на его вход при закрытии дроссельной заслонки). Без него первый же сброс газа на больших оборотах может привести к своеобразному короткому замыканию.

Если говорить о двигателе, то неприятные для него последствия — по другую сторону графика. Предположим, мы заставили компрессор хорошо „дуть“ в нижнем диапазоне оборотов и при этом не вывели его за границы устойчивой (без помпажа) работы. Но ведь развиваемое им давление прогрессивно (и, можно сказать, почти безгранично) увеличивается по мере раскрутки. Если не принять меры, то не исключен овербуст, детонация (весьма опасная на больших оборотах и давлениях!) и разные другие неприятности вплоть до разрушения поршней и шатунов.

Вот для приводных нагнетателей объемного типа (например, Roots или Lysholm) такая опасность практически исключена благодаря их замечательной линейности — каждому обороту вала соответствует строго определенное количество воздуха. Примерно постоянным, не зависящим от оборотов будет и давление. С приемлемой для практики точностью можно сказать, что его величина однозначно задается диаметром приводных шкивов, а уж их выбирают, исходя из типа компрессора. Например, компрессоры Roots, которые не умеют сжимать воздух в своих недрах, а только проталкивают его по прогонной части.

Читать еще:  Чем лучше бесколлекторный двигатель

Но не зря говорят, что недостатки — это продолжение достоинств. Большое давление, которое развивают объемные нагнетатели на малых оборотах, здорово помогает при интенсивном разгоне на полном дросселе. Здесь оно обеспечивает отменное, очень ровное и длительное ускорение. А если мы отпустим педаль и захотим прокатиться не спеша, в экономичном режиме? Сэкономить помешает компрессор, который будет тратить значительную часть мощности двигателя на трение лопастей о корпус и бесполезное проталкивание сжатого воздуха через прикрытую дроссельную заслонку. Поэтому системы такого типа, как правило, делают отключаемыми при помощи специальной муфты сцепления.

Этого недостатка начисто лишены нагнетатели центробежные. Да, на малых оборотах развиваемое ими давление невелико, но и потери минимальны. Кстати, такое качество центробежников широко используется в поршневых авиационных моторах.

На взлетном режиме, когда мощность важнее экономичности, компрессор работает в полную силу. Но стоит лишь чуть уменьшить обороты, как избыточный наддув тут же пропадает, свободно вращающееся колесо нагнетателя почти не создает излишнего противления и практически не повышает аппетит двигателя. Несмотря на то, что в чистом виде на автомобилях она встречается не так уж и часто. Если вал центробежного компрессора соединить с турбиной, то получится турбонагнетатель. Именно этот прибор сегодня устанавливается на автомобили с наддувными двигателями.

Что можно сказать о системах такого типа? В первую очередь, наверное, что „турбо“ — это тема! Благодаря турбонаддуву мы можем добиться чрезвычайно высокого уровня форсировки, неплохой экономичности и получить двигатель, обладающий практически любым необходимым нам характером. Но прежде чем рассматривать особенности работы турбомоторов, уместно поговорить о том, что же такое хорошо подобранный нагнетатель. То, что прибор должен быть надежным и качественным, это понятно. Очевидно и то, что его КПД должен быть близким к максимально возможному — во всяком случае, на наиболее часто используемых скоростях и режимах.

Установка механического компрессора на двигатель: тонкости и нюансы

Установка компрессора на двигатель возможна в условиях гаража. Для этого потребуется определенный набор инструментов и навыки в ремонте автомобилей.

Монтаж узла на неподготовленный силовой агрегат приведет к уменьшению его ресурса. Чтобы улучшить технические характеристики двигателя, не вызвав при этом быстрого износа деталей, необходимо провести несколько доработок.

Система впуска

Изменение конструкции направлено на снижение сопротивления при подаче воздуха. С целью доработки системы впуска монтируют фильтр нулевого сопротивления. Он не препятствует прохождению воздушной массы.

Возможна доработка впускного коллектора. С внутренних поверхностей убирают шероховатости. В некоторых случаях допустимо изменение конструкции впускного коллектора. Целью является достижение равномерной подачи воздуха или топливовоздушной смеси одновременно во все цилиндры.

Система охлаждения

При большем объеме топливовоздушной смеси, сгорающей в рабочих цилиндрах, увеличивается количество вырабатываемого тепла. При этом штатная система не справляется со своей задачей.

Чтобы улучшить охлаждение, устанавливают дополнительные радиаторы. Для обеспечения нормальной циркуляции жидкости монтируют водяную помпу с электрическим приводом.

При сжатии в компрессоре воздух нагревается. При этом снижается его плотность. Топливовоздушная смесь сгорает не полностью. Это негативно влияет на мощностные характеристики двигателя. Потребуется обеспечить дополнительное охлаждение наддувочного воздуха.

Выпуск отработавших газов

Подача большого количества воздуха требует облегчить отвод продуктов горения. В систему выпуска отработавших газов носят следующие изменения:

  1. Увеличивает пропускную способность каналов в головке блока цилиндров (ГБЦ).
  2. Совмещают отверстия в ГБЦ и выпускном коллекторе. Это снижает степень сопротивления при прохождении газов.
  3. Подбирают распределительный вал с нужной степенью открытия выпускных клапанов.
  4. Устанавливают на транспортное средство прямоточную систему выпуска продуктов горения.
  5. Удаляют катализатор.

Доработки направлены на снижение сопротивления прохождению продуктов горения. Так удается повысить мощность силового агрегата.

Головка блока цилиндров

Чтобы обеспечить беспрепятственное прохождение воздушной массы в ГБЦ, увеличивают диаметр каналов. Это повышает и пропускную способность впускного и выпускного тракта.

Возможна установка распределительного вала измененной конструкции. От формы его кулачков зависит время и степень открытия клапанов. Монтаж нового вала позволяет сдвинуть фазы газораспределения и улучшить наполняемость рабочих цилиндров.

Сильные и слабые стороны механического нагнетателя

По сравнению с турбонагнетателем механический нагнетатель приводится в движение не выхлопными газами двигателя, а вращением коленчатого вала. Это означает, что с одной стороны увеличивается мощность двигателя, а с другой создается дополнительная нагрузка, которая в зависимости от типа компрессора забирает до 30% мощности двигателя. Еще один недостаток системы — высокий уровень шума системного привода.

Использование механического наддува на более высоких скоростях приводит к более быстрому износу деталей двигателя, поэтому они должны быть изготовлены из высокопрочных материалов.
Основным преимуществом механического привода является невысокая стоимость конструкции (по сравнению с турбонаддувом), простота установки и быстрая реакция системы на увеличение оборотов двигателя. Таким образом, системы с винтовыми и кулачковыми компрессорами обеспечивают высокую динамику разгона, а центробежные нагнетатели — стабильную работу двигателя на высоких оборотах.

Механический наддув может также управляться отдельным электродвигателем без подключения к коленвалу двигателя. В этом случае можно избежать потери мощности двигателя.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector