Механично компресорно устройство

Механичният компресор е вид система за зареждане с въздух за увеличаване на мощността на двигателя. Основната цел на използването на такъв компресор е да се създаде значително повишено налягане, което надвишава атмосферното налягане във всмукателния колектор на двигателя.

Компресорът се нарича механичен, тъй като се задвижва директно от коляновия вал на двигателя. Това е основната му разлика от друга система за изтласкване на въздух в цилиндрите под налягане — турбокомпресор.

Механичният компресор се нарича още компресор (от английското supercharger). Механичните компресори могат да осигурят до 50% увеличение на мощността на двигателя. Индикаторът на въртящия момент се увеличава до 30%. Недостатъкът на механичния компресор заслужено се счита, че неговата работа изисква значителна консумация на енергия на самия двигател. Енергията се изразходва за задвижване на вентилатора, а мощността на извеждане достига 30%.

Съдържанието на статията

  • Как работи механичният компресор
  • Механично устройство за задвижване на вентилатора
  • Видове механични компресори
    • Камерен вентилатор
    • Винтов вентилатор
    • Центробежен вентилатор
    • Приложение на механични компресори в автомобилите
    • Как работи механичният компресор

      Механичният компресор по принцип е подобен на турбокомпресора. Компресорът, подобно на турбина, изпълнява цял списък от взаимосвързани функции. Компресорът всмуква външния въздух, компресира го и след това го инжектира във всмукателната система на двигателя. Всмукването на въздух се осъществява въз основа на вакуума, създаден в колектора. За да създаде необходимото налягане, механичният компресор трябва да се върти с по-висока скорост, пред двигателя. Въздухът е принуден във входа поради разликата в налягането в цялата система.

      Механично компресорно устройство

      Компресираният от компресора въздух показва повишаване на температурата при компресиране. Това води до намаляване на плътността му и резултатът е съответно намаляване на нивото на налягане. Системата за механично налягане е снабдена с интеркулер за решаване на този проблем. Интеркулер е въздушен или течен радиатор, който ефективно охлажда сгъстения въздух след преминаване през компресора.

      Механично устройство за задвижване на вентилатора

      Механичният компресор за двигател с вътрешно горене може да се различава структурно от други подобни решения. Основната разлика от подобни системи често е задвижващата система. Вентилаторите могат да имат следното задвижващо устройство:

      • система за директно задвижване, при която компресорът е монтиран директно към фланеца на коляновия вал;
      • устройство с ремъчно задвижване, което включва различни видове ремъци с клиновидни, назъбени или плоски ремъци;
      • верижно задвижване (верижно задвижване);
      • зъбно колело, което трябва да се разбира като цилиндрична скоростна кутия;
      • електрическо задвижване, което включва използването на отделен електродвигател;

      Видове механични компресори

      Нека разгледаме по-подробно всеки от основните видове механични компресори. И така да тръгваме. Съвременните автомобили могат да бъдат оборудвани с различни видове компресори. Най-често срещаните са три основни типа такива механични системи:

      • cam компресор (Roots);
      • винтов компресор (Lysholm);
      • центробежен вентилатор;

      Камерен вентилатор

      Механично компресорно устройство

      Този тип механичен вентилатор е едно от най-ранните разработки. Компресорът на гърбицата е инсталиран на автомобили от 1900 година. В света компресорът е добре известен с името на изобретателите на тази система — Roots.

      Съвременното изпълнение на дизайна на гърбичния компресор изглежда по такъв начин, че компресорът има двойка ротори. Тези ротори могат да имат три или четири лопатки и да се въртят един към друг.

      Гърбите са разположени по спирала и са разположени по цялата дължина на ротора. Ъгълът на въртене на такива гърбици е избран точно, за да се осигури най-добрата ефективност на впръскването на въздуха, като се вземат предвид произтичащите загуби. По своя общ дизайн, както и по принципа на действие, такъв компресор за гърбици наподобява маслена помпа на зъбното колело, която е инсталирана в системата за смазване на двигателя с вътрешно горене.

      Входящият въздух в компресора се улавя от гърбиците на ротора, премества се в междузъбеното пространство и пространството между стените на корпуса на устройството, се компресира и след това се изпомпва във входа. Този принцип на действие се нарича външно инжектиране.

      Вентилаторите тип Roots се отличават с това, че бързо създават необходимото налягане на усилване. Освен това се наблюдава увеличаване на това налягане паралелно с увеличаване на скоростта на коляновия вал на електроцентралата на автомобила. В някои случаи компресорът може да създаде налягане, което надвишава необходимото. Резултатът ще бъде въздушни блокажи в изпускателния канал и спад в ефективното налягане на подсилване, което води до цялостно намаляване на крайната мощност на силовия агрегат в различни режими на работа.

      За да се избегнат подобни негативни последици, при използване на механични компресори от различен тип, задължително се прилага допълнително управление и регулиране на налягането на нагнетяване. Налягащото налягане се регулира по два начина:

      1. Първият метод е регулиране на налягането чрез изключване на вентилатора. Често това изключване се случва с помощта на електромагнитен съединител;
      2. Вторият метод включва байпас на въздуха по време на непрекъсната работа на компресора. Въздухът се байпасира с байпасен клапан;

      Днес механичните системи за зареждане са оборудвани с електронни схеми за регулиране на такова зареждане. Цялостното решение се състои от сензори за налягане на входящото налягане, сензор за всмукване, електронни блокове за управление и др. Успоредно с това се използват многобройни изпълнителни механизми, които включват електромеханични модули на задвижването на байпасния клапан, електромагнит на съединителя и други устройства.

      Духалки тип корени са доста скъпи. Това се дължи на изключително малките допуски в производствения процес. Такива компресори демонстрират повишени изисквания за чистотата на въздуха, влизащ в компресора. Всяко замърсяване или чужди вещества във всмукателната система могат лесно да повредят чувствителния вентилатор.

      Компресорите от този тип имат солидно тегло и също се характеризират с високо ниво на шум по време на тяхната работа. Производителите ефективно използват редица мерки за намаляване на шума, вариращи от специални конструкции на шкафове до амортисьорни плочи, резонатори, амортисьори и др.

      Сред лидерите в производството на вентилатори Roots можем да откроим Eaton, който е специализиран в производството на четириредови Twin Vortices Series с повишена ефективност (в превод от английски. Това означава "двойна серия от вихри"). Такива механични компресори се инсталират стандартно на серийните двигатели Cadillac, Audi, Toyota. Има двигатели, на които гърбичните компресори са неразделна част от системата заедно с турбокомпресорите. Например, заслужава да се споменат двигателите от фамилията TSI с двойно наддуване.

      Винтов вентилатор

      Механично компресорно устройство

      Винтовият компресор е конструктивно подобен на компресора Roots. Такива вентилатори също са кръстени на създателя си и се наричат ​​духалки Lysholm.

      Посоченият компресор се състои от два специално оформени винтови ротора. Единият ротор има характерни издатини, а другият има жлебове. Тези ротори са с форма на конус и въздушните камери между роторите са с намален размер. Това може да се види, ако следвате дължината на ротора. Входящият въздух се улавя от шнеците, след което се премества и компресира. Компресията възниква в резултат на въртенето на шнеците.

      Последният етап е впръскването на сгъстен въздух във всмукателния колектор. Основната разлика между винтовия компресор и гърбичния компресор е, че такъв компресор осигурява вътрешно налягане. Въздухът се принуждава между шнеците, което прави процеса по-ефективен.

      Недостатъците на винтовите компресори са високата им цена, която значително надвишава цената на и без това най-достъпните колеги на гърбици. Поради тази причина рядко се използват винтови вентилатори. По-често се инсталират на масови скъпи спортни автомобили или модели с ограничена серия.

      Центробежен вентилатор

      Механично компресорно устройство

      Що се отнася до центробежния компресор, процесът на впръскване на въздух в него се осъществява съгласно принципа, който прилича на турбокомпресор. В основата си има работно колело. Колелото се върти с много висока скорост и броят на оборотите може да достигне 50 000-60 000 оборота в минута.

      Вентилаторът работи по следния принцип, когато входящият въздух се засмуква от компресора в центъра на колелото. Поради центробежната сила въздухът се насочва по специално оформените остриета. Въздухът от работното колело излиза вече с висока скорост, но все още има ниско налягане.

      По време на излизането от работното колело въздухът преминава през специален дифузор, който има множество неподвижни лопатки, разположени около работното колело. Въздушният поток при висока скорост и ниско налягане, след преминаване през дифузора, преминава през процес на трансформация и се превръща в въздушен поток с ниска скорост, но вече с високо налягане.

      Струва си да се отбележи, че центробежните вентилатори са най-често срещаното решение сред всички механични вентилатори. Сред основните предимства са техните компактни размери, ниско тегло, оперативна ефективност, разумна цена и отлична възможност за различни варианти на монтиране на двигателя.

      Недостатъците на центробежните вентилатори включват силно изразена зависимост на техните характеристики от скоростта на въртене на коляновия вал на двигателя. Днес разработчиците вземат предвид тази функция. За центробежните вентилатори широко се използва задвижване с променливо съотношение. Посоченото предавателно отношение на задвижването при максимална маркировка се изисква, когато двигателят работи при ниски обороти, докато минималното съотношение се използва при работа при високи обороти.

      Поради редица конструктивни характеристики, вентилаторите тип Roots и Lysholm са инсталирани на превозни средства, за да осигурят висока динамика по време на ускорение, а центробежните вентилатори са най-ефективни, когато двигателят работи при пикови натоварвания и с възможно най-висока скорост.

      Приложение на механични компресори в автомобилите

      Използването на механични компресори е в голямо търсене както за серийни скъпи автомобили, така и за спортни модели. Компресорите се използват широко за тунинг на автомобили. Повечето спортни автомобили са оборудвани с механичен компресор или цялостно решение, което включва както механичен, така и турбокомпресор.

      Широката популярност на механичните вентилатори в областта на настройката на двигателите с вътрешно горене доведе до факта, че производителите на компресори вече предлагат готови комплекти за инсталиране на компресор на атмосферен двигател. Тези комплекти включват пълен списък на необходимите структурни елементи за лесна инсталация на различни модели двигатели.

      И накрая, бих искал да добавя, че автомобилите за масово производство, особено средният ценови сегмент, рядко са оборудвани с механични компресори.

      Подобен...