Механічні нагнітачі. які бувають

У процесі виробництва автомобілів інженери замислюються не тільки про впровадження технологій останнього слова, сучасної зовнішності та першокласної безпеки. Сьогодні автомобільні двигуни внутрішнього згоряння намагаються зробити менше, а отримати ККД більше. Використання механічного нагнітача і є одним з таких методів - "вичавити" максимум, навіть з невеликого трьох циліндрового двигуна.

Що являє собою механічний компресор, як він влаштований і працює, які його переваги та недоліки – поговоримо про це далі.

Що таке механічний нагнітач

Механічним нагнітачем називається пристрій, який примусово, під високим тиском подає повітря для підвищення маси паливно-повітряної суміші. Привід компресора здійснюється обертанням шківа колінчастого вала, як правило пристрій повідомляється через ремінь. Примусове стиснення повітря за допомогою механічного турбокомпресора забезпечує додаткові 30-50% потужності від номінальної (без компресора).

Принцип роботи механічного наддуву

Незалежно від типу конструкції, все нагнітачі спрямовані на стиснення повітря. Приводний компресор починає працювати відразу при запуску мотора. Колінчастий вал, через шків передає крутний момент на компресор, і той, у свою чергу, обертанням лопатей або роторів, стискає впускний повітря, примусово подає його в циліндри двигуна. До речі, робочі обороти компресора у багато разів вище оборотів коленвала ДВС. Тиск, що створюється компресором, може бути внутрішнім (створюватися в самому вузлі) і зовнішнім (тиск створюється в нагнітальному трубопроводі).

Пристрій механічного наддуву

Стандартна система приводного нагнітача складається з наступних елементів:

• безпосередньо компресор;
• дросельна заслінка;
• перепускний клапан з заслінкою;
• повітряний фільтр;
• датчик тиску;
• датчик температури повітря у впускному колекторі, і датчик абсолютного тиску.

До речі, для компресорів, робочий тиск яких не перевищує 0,5 бар, не потрібне встановлення інтеркулера – достатньо вдосконалити штатну систему охолодження та забезпечити в конструкції холодний впуск.

Управляється Воздухонагнетатель становищем дросельної заслінки. Коли двигун працює на холостому ходу, є ймовірність отримати надлишковий тиск у впускний системі, що незабаром призведе до несправності компресора, тому тут передбачена заслінка перепускного трубопроводу. Частина цього повітря надходить назад в компресор.

Якщо система оснащена інтеркулером, то ступінь стиснення повітря буде вищим, за рахунок зниження його температури на 10-15 градусів. Чим нижча температура впускного повітря – тим якіснішим відбувається процес горіння, виключається виникнення детонації, двигун працюватиме стабільніше. 

Типи приводу механічного наддуву

За десятки років використання механічного компресора, автовиробники застосовують різні типи приводу, а саме:

• прямий привід - безпосередньо від жорсткого зачеплення з фланцем колінчастого валу;
• пасової. Найбільш поширений вид. Можуть застосовуватися зубчасті, гладкі і ручейковие ремені. Відзначається привід швидким зносом ременя, а також ймовірністю прослизання, особливо на холодному моторі;
• ланцюговий - аналогічний ремінному, проте має недолік у вигляді підвищеної шумності роботи;
• шестерний - також відзначається надмірна шумність і великі габарити конструкції.

відцентровий компресор

Види механічних компресорів

Кожен з видом нагнітачів має індивідуальний експлуатаційною властивістю, а всього таких три види:

• відцентровий компресор. Найбільш поширений вид, який зовні дуже схожий на турбокомпресор, що працює від випускних газів (равликом). Тут використовується крильчатка, швидкість обертання якої сягає 60 000 обертів на хвилину. У центральну частину компресора повітря надходить із високою швидкістю і малим тиском, але в виході зворотна картина – в циліндри подається повітря під високим тиском, але із низькою швидкістю. У сучасних авто такий вид нагнітача використовують разом турбокомпресором, щоб уникнути турбоями. На низьких оборотах і перехідних режимах, приводний “равлик” стабільно подаватиме стиснене повітря;
• гвинтовий. Головні елементи конструкції – паралельно встановлені два конічні шнеки (гвинти). Повітря, потрапивши в компресор, спочатку проходить через широку частину, потім стискається за рахунок обертання двох гвинтів, що звертаються усередину. В основному встановлюють на дорогі авто, та й сама ціна на такий компресор чимала – позначається складність конструкції та ефективність;
• кулачковою (Roots). Це один з перших механічних нагнітачів, що встановлюються на двигун автомобіля. Рутс є пару роторів зі складним перетином профілю. Під час роботи повітря переміщається між кулачками і стінкою корпусу, за рахунок чого відбувається стиснення. Головний недолік полягає в освіті надлишкового наддуву, тому конструкцією передбачена електромагнітна муфта управління компресором, або перепускний клапан.

Гвинтовий компресор

Механічні компресори ви можете зустріти на машинах відомих виробників: Audi, Mercedes-Benz, Cadillac і інші. Встановлюють їх на високооб'ємні мотори, або в малолітражки в тандемі з турбіною, що працює від енергії газів.

компресор Roots

Переваги і недоліки схеми з механічним нагнітачем

Що стосується недоліків:

• приведення в рух компресора за допомогою приводу від коленвала, тим самим нагнітач відбирає частину потужності, хоча успішно її компенсує;
• високий рівень шуму, особливо на середніх і високих оборотах;
• при номінальному тиску понад 5 бар необхідно міняти конструкцію двигуна (встановлювати міцні поршні з шатунами, зменшувати ступінь стиснення за рахунок установки товстої прокладки ГБЦ, монтувати інтеркулер);
• низька якість позаштатних відцентрових компресорів.

Про достоїнства:

• стабільний крутний момент вже з холостих обертів;
• можливість експлуатації автомобіля без потреби набирати обертів двигуна вище середніх;
• стабільна робота на високій швидкості;
• щодо турбокомпресора, нагнітачі дешевше і простіше в обслуговуванні, не потрібно змінювати конструкцію масляної системи для подачі масла до компресора.

Питання та відповіді:

Як працює механічний нагнітач? У корпусі нагнітача є дифузор. Коли крильчатка обертається, повітря всмоктується та прямує до дифузора. Звідти він надходить у порожнину, що витрачає це повітря.

Навіщо призначений і як діє механічний нагнітач? Цей механічний агрегат стискає газ, не охолоджуючи його. Залежно від типу нагнітача (конструкція механізму, що збирає газ), він здатний створити тиск газу вище 15 кПа.

Які бувають нагнітачі? Найпоширеніші нагнітачі – відцентрові. Також бувають гвинтові, кулачкові та роторно-поршневі. У кожного з них свої особливості роботи та тиск, що створюється.