Компрессор на двигатель своими руками: особенности тюнинга
Как известно, мощность любого атмосферного двигателя сильно зависит от рабочего объема, а также является в достаточной степени ограниченной физическим рабочим объемом ДВС. Если просто, атмосферный мотор «затягивает» наружный воздух благодаря разрежению, которое возникает в результате движения поршней в цилиндрах.
При этом от количества поступающего воздуха напрямую зависит и количество топлива, которое можно в дальнейшем эффективно сжечь. Другими словами, чтобы сделать атмосферный двигатель мощнее, необходимо увеличивать рабочий объем цилиндров, наращивать количество цилиндров или комбинировать то и другое.
Еще одним действенным способом является подача воздуха в двигатель под давлением. В этом случае объем цилиндра и количество «горшков» можно не менять, при этом воздух нагнетается принудительно, что автоматически позволяет подать больше горючего и далее сжечь такой заряд топливно-воздушной смеси с максимальной отдачей.
Среди нагнетателей воздуха следует выделить турбонаддув и механический компрессор. Каждое из решений имеет как свои плюсы, так и минусы, при этом установить механический нагнетатель воздуха своими руками на практике вполне может оказаться несколько проще, чем грамотно выполнить работы по установке турбонаддува. Далее мы поговорим о том, можно ли поставить компрессор на двигатель своими руками и что нужно учитывать в рамках такой инсталляции.
Содержание статьи
Наддув двигателя механический: что нужно знать
Начнем с того, что установка любого типа нагнетателя (механический или турбонаддув) возможна как на инжекторном, так и на карбюраторном двигателе. В обоих случаях предполагается ряд доработок силового агрегата, однако установить турбину на двигатель несколько сложнее и дороже по сравнению с компрессором.
Становится понятно, что механический нагнетатель является более доступным способом повышения мощности двигателя, такое решение проще установить на мотор, причем работы можно выполнить даже самостоятельно.
Устройство фактически можно сравнить с навесным оборудованием (генератор, насос ГУР или компрессор кондиционера), то есть агрегат приводится от двигателя. В результате работы механического компрессора воздух сжимается и поступает в цилиндры под давлением.
Это позволяет лучше продувать (вентилировать) цилиндры от остатков отработавших газов, в значительной степени улучшается наполнение цилиндра, количество воздуха в камере сгорания повышается, что делает возможным сжечь больше топлива и увеличить мощность двигателя.
Работа компрессора дает такой же результат, как и турбонаддув. Главным отличием является только то, что турбонагнетатель использует для вращения турбинного колеса энергию выхлопных газов, в то время как механический компрессор связан с коленвалом двигателя посредством ременной передачи. Естественно, такой тип привода несколько отнимает мощность у ДВС, однако плюсом является простота конструкции.
Также компрессор имеет прямую зависимость от оборотов мотора. Чем сильнее раскручен двигатель, тем больше воздуха подается в камеры сгорания и, соответственно, увеличивается мощность. При этом нет ярко выраженного эффекта турбоямы (турболаг), который встречается на моторах с турбонаддувом. Турбояма проявляется в виде провала на низких оборотах, когда энергии выхлопа еще недостаточно для раскручивания турбины и создания необходимого давления для эффективной подачи воздуха в цилиндры.
Если говорить об установке механического компрессора на атмосферный карбюраторный или инжекторный двигатель, нужно понимать, что двигатель все равно нужно подготовить (учитывается изменение степени сжатия, осуществляются доработки «по железу», меняется прошивка ЭБУ на инжекторных моторах и т.д.). Другими словами, все работы выполняются комплексно, что в дальнейшем позволяет форсированному силовому агрегату успешно и стабильно работать без значительного сокращения его моторесурса. Теперь давайте рассмотрим некоторые особенности такой установки.
Установка механического комперссора на двигатель: тонкости и нюансы
Начнем с того, что главной задачей является подбор механического нагнетателя, который будет соответствовать ряду требований (вес, габариты, производительность, режимы работы, особенности смазки, исполнение привода и т.д.).
Для этих целей можно приобрести компрессор от какого-либо автомобиля или же заказать готовый тюнинг-комплект для форсирования двигателя. Также отмечены случаи, когда нагнетатель изготавливался самостоятельно, однако такие самодельные решения достаточно редки, особенно на территории СНГ.
На практике зачастую устанавливают тюнинг-комплекты (турбо-Кит наборы), реже используют детали б/у, которые снимаются с других компрессорных автомобилей. Плюсом готового комплекта является то, что такой набор рассчитан для установки на конкретную модель автомобиля. Это значит, что вместе с компрессором поставляются крепежи, ремни, привод, воздуховоды, прилагается инструкция и т.
д.
Единственным минусом можно считать относительно высокую цену проверенных предложений на рынке, тогда как более доступные по цене наборы могут иметь сомнительное качество и быстро выйти из строя.
Параллельно следует учитывать, что также необходимо доработать штатную систему охлаждения и топливоподачи с учетом изменившейся производительности силового агрегата. Если просто, форсирование двигателя при помощи компрессора предполагает то, что топлива за единицу времени нужно подавать больше. Для этого может понадобиться менять бензонасос, ставить боле производительные форсунки и т.д. Также не следует забывать о том, что большая мощность достигается за счет сжигания большего количества топлива. Закономерно, что выделение тепла в этом случае также сильно увеличивается, а мотор потребует более интенсивного охлаждения.Что в итоге
Сразу отметим, что установка нагнетателя воздуха вполне возможна своими руками, особенно если речь идет об использовании готового набора под конкретный двигатель. Также с учетом вышесказанного становится понятно, что хотя увеличение мощности двигателя при помощи механического компрессора вполне можно реализовать, при этом ошибочно полагать, что достаточно будет только поставить компрессор, после чего двигатель сразу станет намного мощнее.
На самом деле, для получения ярко выраженного эффекта силовой агрегат нужно дорабатывать, причем во многих случаях достаточно серьезно (производится расточка блока для увеличения рабочего объема, затем также увеличивается ход поршня путем замены коленвала, самих поршней и шатунов, меняются клапана, распредвалы и т.
д.).
Читайте также
История создания турбокомпрессора.
Двигателестроители, начиная с Отто и Дизеля, всегда мечтали о максимально возможном наполнении цилиндров воздухом. Но двигатель должен был бы сам себя «надувать» сжатым воздухом, чтобы не было лишних затрат энергии. Чем больше в цилиндрах воздуха, тем больше энергии, что в итоге выливается в значительном приросте мощности и крутящего момента.
Естественно изобретатели ухватились за идею использовать энергию выхлопных газов для нагнетания воздуха. Хотя все это звучит просто, но прошло много лет до того как эту идею смогли реализовать – турбокомпрессора появились спустя сто лет после изобретения двигателя внутреннего сгорания.
Первым кто описал и запатентовал принцип работы турбокомпрессора был Альфред Бюхли в 1905 году. Инженеры никогда не сталкивались с нехваткой воздуха, ведь даже совсем небольшой компрессор может передать большое количество воздуха.
Проблема была в другом, а именно в том, как контролировать давление наддува между переключениями передач. Первоначально турбокомпрессоры устанавливались на самолеты и корабли. На этих транспортных средствах обороты двигателя изменяются плавно. Затем стали устанавливать турбокомпрессоры на дизельные двигатели. В 50 годы нашего столетия стали устанавливать турбины на гоночные автомобили, где скорость была примерно постоянна. В те же годы инженеры General Moors оснастили турбодвигателями и серийные модели, но тут же обнаружились «подводные камни». При разгоне с малых оборотов компрессор реагировал очень медленно. Это я вление назвали «Турболагом» или «Турбоямой». На больших оборотах турбонагнетатели давали слишком большое давление.
К концу 60-х годов инженер из Швейцарии Михаэль Мэй выдвинул идею, о том, что турбокомпрессоры нужно делать маленьких размеров, тогда они будут подавать меньшее количество воздуха с одной стороны, а с другой стороны маленький агрегат имел малый вес, и поэтому обладал меньшей инертностью и быстрее реагировал на изменение скорости.
В это же время фирма Porsche тоже заинтересовалась идеей турбокомпрессора. Они совместно с фирмой ККК в начале 70-х годов и положили начало эры турбокомпрессоров в автомобилестроении. В турбодвигателях при нажатии на педаль акселератора давление должно было резко возрастать, а при отпускании педели – резко падать. Поступили следующем образом: когда давление становилось большим выхлопные газы перепускались мимо турбины. Когда дроссельная заслонка закрывается, стравливаются выхлопные газы. При этом крыльчатка турбокомпрессора еще вращается, но не в полную силу. Когда же давление наддува снова будет необходимо, перепускной клапан закрывается, и турбина быстрее раскручивается.
Было еще много других проблем, например температура в турбокомпрессорах бензинового двигателя достигает 1000 градусов, но все эти проблемы были решены, и в наше время турбокомпрессоры честно служат на пользу человечества.
Есть ли тот кто ни когда не слышал волшебное слово «турбо»? Звенит в ушах, воображение рисует нечто мощное, стремительное.
На этом фоне как-то скучно звучат термины «механический компрессор» или, хуже того — «объемный нагнетатель». На деле – совсем не так.
Какой водитель не мечтал о том что бы в его автомобиле жило намного больше лошадок под капотом чем есть.. Благо последнее время данную проблему довольно легко решить, вариантов увеличения мощности двигателя, да и комплектующих полно. В нашу жизнь плотно вошло слово «тюнинг» и многие тюнинговых ателье берутся сделать с вашим любимцем все, что угодно.
В русский язык с давних пор вошел термин «форсировка» (от английского force — сила), который означает «увеличение мощности». Стоит вспомнить, что мощность двигателя напрямую связана со следующими его основными параметрами:
рабочим объемом цилиндров;
количеством подаваемой топливо-воздушной смеси;
эффективностью ее сжигания;
энергетической «заряженностью» топлива.
Стоит заметить, что есть ещё несколько вариантов увеличения мощности — полировка впускного/выпускного каналов, применение фильтров нулегого сопротивления, применение прямоточной системы выхлопа, модификация параметров программного обеспечения (чип-тюнинг), расточка цилиндров или переходе с бензина на «нитру» (закись азота).
Такие решения позволяют увеличить мощность, но не существенно, разве что это не касается «нитроса». Главное решение одно — увеличение подачи топливо-воздушной смеси. Чем больше топлива сжигается в единицу времени, тем выше мощность мотора. Но бензин не горит «просто так», для этого нужен воздух (кислород) — во вполне определенных количествах. Чтобы увеличить подачу топлива, вначале придется соответствующим образом усилить подачу воздуха. Сам мотор с этой задачей не справится — его вероятности по всасыванию воздуха ограничены (даже при применении фильтров с нулевым сопротивлением). Поэтому и появились те самые «турбо», «компрессоры» и «нагнетатели». Они разные, и дают разнообразные результаты.
Для начала немного теории:
Представим себе такт впуска двигателя внутреннего сгорания: мотор работает как насос, к тому же весьма неэффективный — на пути воздуха (горючей смеси) находится воздушный фильтр, извилины впускных каналов, в бензиновых моторах — еще и дроссельная заслонка.
Все это снижает наполнение цилиндра. Что же сделать, чтобы его повысить? Поднять давление перед впускным клапаном — тогда горючей смеси (для дизелей — воздуха) в цилиндре будет больше. Энергия сгорания заряда с большим количеством топлива, само собой, повысится; вырастет и общая мощность двигателя.
Для этих целей существует много решений, но распространение получили не многие.
1. Роторный нагнетатель Roots. Создан Фрэнсисом Рутсом еще в 1860 году. Первоначально применялся как вентилятор для проветривания промышленных помещений. Суть : две вращающиеся в противоположных направлениях прямозубые «шестерни», помещенные в общий кожух (напоминает современный маслонасос). Объемы воздуха в пространстве между зубьями шестерен и внутренней стенкой корпуса благополучно доставляются от впускного коллектора до выпускного. В 1949 году другой американский изобретатель — Итон — усовершенствовал конструкцию: прямозубые «шестерни» превратились в косозубые роторы, и воздух теперь перемещался не поперек их осей вращения, а вдоль.
Принцип работы — воздух внутри агрегата не сжимается, а просто перекачивается в другой объем, отсюда и название — объемный нагнетатель, а не компрессор.
2. Спиральный компрессор Lysholm. Автор идеи — немецкий инженер Кригар, время рождения — конец позапрошлого века, первоначальное назначение — промышленное, сейчас известен под именем Lysholm благодаря работам шведского инженера Алфа Лизхолма, который в конце 30-х годов прошлого века приспособил конструкцию для автомобильного применения. Внешне — если не снимать кожух — очень похож на нагнетатель Roots. Отличия внутри. Вроде бы те же два ротора, вертящиеся навстречу друг другу перекачивают объемы воздуха вдоль осей, но сильно лихо закручены. Сечения роторов намного сложнее, они разные. Самое главное: шаг закрутки роторов меняется по длине, и при перемещении вдоль осей объем перекачиваемого воздуха в каждой ячейке уменьшается — воздух сжимается. Поэтому Lysholm — не просто нагнетатель, а чистой воды компрессор.
3. Центробежный компрессор (устоявшегося «фирменного» названия не имеет).
В корпусе-улитке вращается крыльчатка сложной формы. Воздух затягивается по центру и отбрасывается по периферии, при этом благодаря действию центробежных сил происходит его сжатие. По этому это не просто нагнетатель, а тоже компрессор.
4. Турбокомпрессор, оно же турбонагнетатель. По сути, это тот же центробежный компрессор, но с другой схемой привода. Это самое важное, можно сказать, принципиальное отличие механических нагнетателей от «турбо», пусть даже и «би…», и «твин…». Именно схема привода в значительной мере определяет характеристики и области применения тех или иных конструкций. У турбокомпрессора крыльчатка-нагнетатель находится на одном валу с крыльчаткой-турбиной, которая встроена в выпускной коллектор двигателя и приводится во вращение отработавшими газами. Прямой связи с коленвалом двигателя нет, и управление подачей воздуха осуществляется за счёт давления отработавших газов, так сказать, по второй производной. Для данной конструкции присуща замедленная реакция на быстрый «подхват».
Механический нагнетатель/компрессор — роторный, спиральный или центробежный — имеет механический привод, который осуществляется ремнем от коленвала двигателя (иногда через промежуточные шкивы). Здесь главное, что бы обороты нагнетателя/компрессора жестко связаны с оборотами коленвала.
Нагнетатель Roots и компрессор Lysholm
Нагнетатель Roots, и компрессор Lysholm имеют линейные характеристики, обороты компрессора повышаются синхронно с оборотами коленчатого вала, пропорционально растет подача воздуха, и кривая крутящего момента двигателя, практически не меняя свою форму, размеренно перемещается вверх. У центробежного и турбокомпрессоров характеристики нелинейные — их производительность увеличивается с ростом числа оборотов. Поэтому установка того или иного агрегата по-разному меняет характеристики (кривые мощности и крутящего момента) двигателя.
Оба типа компрессоров весьма эффективны с самых низких оборотов, но Lysholm обеспечивает более плоскую характеристику на высших, у Roots ее спад начинается несколько раньше.
К преимуществам Lysholm можно отнести и более высокий КПД, и лучшее соотношение габариты/масса, к тому же он меньше нагревается при работе. Рабочая частота вращения обычно 12-14 тыс. оборотов, но может доходить до 25 тыс. об./мин. (Стоит заметить что компания Mercedes- Benz одна из первых начала использовать компрессора в своих автомобилях, при чем предпочтение они отдали именно роторным конструкциям.)
Роторы Lysholm с их сложной формой требуют высочайшей точности изготовления — компрессоры этого типа появились на рынке заметно позже других. Главные их производители — шведские компании Lysholm и Autorotor. Известны потребителю фирмы Kleemann, Whipple и пр. в основном поставляют готовые комплекты на шведской основе, разработанные для конкретных двигателей. Комплекты включают интеркулер, систему привода, входной коллектор, переходники и разную мелочевку…
Механический нагнетатель
Механические нагнетатели применялись в автомобильных двигателях еще в 30-е годы, тогда их чаще всего называли компрессорами.
Сейчас этот термин обычно относят к турбокомпрессорам, о которых речь пойдет ниже. Конструкций механических нагнетателей довольно много, и интерес к ним разработчики проявляют до сих пор. На рисунках 1-4 представлены схемы некоторых устройств, принцип работы которых не требует дополнительных пояснений.
Есть конструкции и не совсем обычные. Одна их них — волновой нагнетатель Comprex (рис. 5) — принадлежит фирме Asea-Brown-Boweri. Ротор этого компрессора имеет аксиально расположенные камеры, или ячейки/
При вращении ротора в ячейку поступает свежий воздух, после чего она подходит к отверстию в корпусе, через которое в нее попадают горячие отработавшие газы двигателя. При их взаимодействии с холодным воздухом образуется волна давления, фронт которой, движущийся со скоростью звука, вытесняет воздух в отвер
стие впускного трубопровода, к которому ячейка за это время успевает подойти. Поскольку ротор продолжает вращаться, отработавшие газы в это отверстие попасть не успевают, а выходят в следующее по ходу ротора.
При этом в ячейке образуется волна разряжения, которая всасывает следующую порцию свежего воздуха и т. д.
Нагнетатель Comprex уже опробован несколькими автомобильными производителями, а Mazda использует его на одном из своих серийных двигателей с 1987 года.
Еще одна не совсем обычная конструкция — это спиральный, или G-образный (по форме буквы G, напоминающей спираль) нагнетатель. Идея запатентована еще в начале столетия, но из-за технических и производственных проблем на выпуск такого нагнетателя долго никто не решался. Первой, в 1985 году была фирма Volkswagen, которая применила его на двигателе купе Polo (1,3 л, 113 л. с.). В 1988 году появился более мощный нагнетатель G60, которым в течение нескольких лет комплектовались двигатели Corrado и Passat (1,8 л, 160 л. с.,), а Polo G40 выпускался вплоть до 1994 года.
Схематично (рис. 6) конструкцию G-образного нагнетателя можно представить в виде двух спиралей, одна из которых неподвижна и является частью корпуса. Вторая — вытеснитель — расположена между витками первой и закреплена на валу с эксцентриситетом в несколько миллиметров.
Вал приводится от двигателя ременной передачей с отношением около 1:2.
При вращении вала внутренняя спираль совершает колебательные движения и между неподвижной (корпус) и обегающей (вытеснитель) спиралями образуются серпообразные полости, которые движутся к центру, перемещая воздух от периферии и подавая его в двигатель под небольшим давлением. Количество перемещаемого воздуха зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя.
Система имеет сравнительно высокий (около 65%) КПД. Трущихся частей почти нет, поэтому износ деталей незначителен. Установленный на двигателе Polo нагнетатель G40 (40 и 60 в маркировке нагнетателей Volkswagen — это ширина спиральных камер в миллиметрах) имеет внутреннюю степень сжатия 1,0; максимальное давление наддува составляет 0,72 бар. При номинальной частоте вращения ротора 10200 об./мин. за один оборот подается 566 см куб. воздуха, т. е. почти 6000 л/мин.
Схема управления механическим нагнетателем довольно проста (рис. 7).
При полной нагрузке заслонка перепускного трубопровода закрыта, а дроссельная открыта — весь поток воздуха поступает в двигатель. При работе с частичной нагрузкой дроссельная заслонка закрывается, а заслонка трубопровода открывается — избыток воздуха возвращается на вход нагнетателя.
Входящий в схему охладитель наддувочного воздуха (Intercooler) является почти непременной составной частью всех, не только механических, систем наддува. При сжимании воздух, как известно, нагревается, а его плотность и, соответственно, количество кислорода в единице объема уменьшаются. Больше кислорода — лучше сгорание и выше мощность. Поэтому перед подачей в двигатель сжатый нагнетателем воздух проходит через охладитель, где его температура снижается.
Преимущества спирального нагнетателя, как и большинства компрессоров с механическим приводом: достаточно большой крутящий момент и повышенная мощность двигателя при низких оборотах, быстрая, практически мгновенная реакция на нажатие педали газа.
Недостатки: относительная сложность и нетехнологичность конструкции, большие потери в приводе.
Турбо – Автомобили – Коммерсантъ
Турбо
Журнал «Коммерсантъ Автопилот» №2 от , стр. 65
 Турбо
В двух предыдущих номерах рассматривались системы питания двигателей. При этом речь шла, в основном, о подаче бензина. В этой статье речь пойдет о втором, не менее важном компоненте топливо-воздушной смеси — о воздухе. И об устройствах для увеличения его подачи в двигатель.
Задача повышения мощности и крутящего момента двигателя была актуальна всегда. Самое простое решение — увеличить рабочий объем: чем больше сгорает топлива, тем выше мощность. Однако при этом существенно увеличиваются габариты и масса конструкции.
Альтернативный подход — оставить рабочий объем двигателя прежним, но подавать в единицу времени больше топлива. Увеличить подачу бензина несложно, особенно, в системах впрыска. Но при этом для сохранения состава топливной смеси необходимо пропорционально увеличить и количество подаваемого в двигатель воздуха. Возможности двигателя самостоятельно всасывать воздух ограничены, поэтому не обойтись без специального устройства, повышающего давление и, следовательно, количество воздуха на впуске. Эти устройства обычно называют нагнетателями или компрессорами.
Механический нагнетатель
Механические нагнетатели применялись в автомобильных двигателях еще в 30-е годы, тогда их чаще всего называли компрессорами. Сейчас этот термин обычно относят к турбокомпрессорам, о которых речь пойдет ниже. Конструкций механических нагнетателей довольно много, и интерес к ним разработчики проявляют до сих пор. На рисунках 1—4 представлены схемы некоторых устройств, принцип работы которых не требует дополнительных пояснений.
Есть конструкции и не совсем обычные. Одна их них — волновой нагнетатель Comprex (рис. 5) — принадлежит фирме Asea-Brown-Boweri. Ротор этого компрессора имеет аксиально расположенные камеры, или ячейки. При вращении ротора в ячейку поступает свежий воздух, после чего она подходит к отверстию в корпусе, через которое в нее попадают горячие отработавшие газы двигателя. При их взаимодействии с холодным воздухом образуется волна давления, фронт которой, движущийся со скоростью звука, вытесняет воздух в отверстие впускного трубопровода, к которому ячейка за это время успевает подойти. Поскольку ротор продолжает вращаться, отработавшие газы в это отверстие попасть не успевают, а выходят в следующее по ходу ротора. При этом в ячейке образуется волна разряжения, которая всасывает следующую порцию свежего воздуха и т. д.
Нагнетатель Comprex уже опробован несколькими автомобильными производителями, а Mazda использует его на одном из своих серийных двигателей с 1987 года.
Еще одна не совсем обычная конструкция — это спиральный, или G-образный (по форме буквы G, напоминающей спираль) нагнетатель. Идея запатентована еще в начале столетия, но из-за технических и производственных проблем на выпуск такого нагнетателя долго никто не решался. Первой, в 1985 году была фирма Volkswagen, которая применила его на двигателе купе Polo (1,3 л, 113 л. с.). В 1988 году появился более мощный нагнетатель G60, которым в течение нескольких лет комплектовались двигатели Corrado и Passat (1,8 л, 160 л. с.,), а Polo G40 выпускался вплоть до прошлого года.
Схематично (рис. 6) конструкцию G-образного нагнетателя можно представить в виде двух спиралей, одна из которых неподвижна и является частью корпуса. Вторая — вытеснитель — расположена между витками первой и закреплена на валу с эксцентриситетом в несколько миллиметров. Вал приводится от двигателя ременной передачей с отношением около 1:2.
При вращении вала внутренняя спираль совершает колебательные движения и между неподвижной (корпус) и обегающей (вытеснитель) спиралями образуются серпообразные полости, которые движутся к центру, перемещая воздух от периферии и подавая его в двигатель под небольшим давлением.
Количество перемещаемого воздуха зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя.
Система имеет сравнительно высокий (около 65%) КПД. Трущихся частей почти нет, поэтому износ деталей незначителен. Установленный на двигателе Polo нагнетатель G40 (40 и 60 в маркировке нагнетателей Volkswagen — это ширина спиральных камер в миллиметрах) имеет внутреннюю степень сжатия 1,0; максимальное давление наддува составляет 0,72 бар. При номинальной частоте вращения ротора 10200 об./мин. за один оборот подается 566 см куб. воздуха, т. е. почти 6000 л/мин.
Схема управления механическим нагнетателем довольно проста (рис. 7). При полной нагрузке заслонка перепускного трубопровода закрыта, а дроссельная открыта — весь поток воздуха поступает в двигатель. При работе с частичной нагрузкой дроссельная заслонка закрывается, а заслонка трубопровода открывается — избыток воздуха возвращается на вход нагнетателя.
Входящий в схему охладитель наддувочного воздуха (Intercooler) является почти непременной составной частью всех, не только механических, систем наддува.
При сжимании воздух, как известно, нагревается, а его плотность и, соответственно, количество кислорода в единице объема уменьшаются. Больше кислорода — лучше сгорание и выше мощность. Поэтому перед подачей в двигатель сжатый нагнетателем воздух проходит через охладитель, где его температура снижается.
Преимущества спирального нагнетателя, как и большинства компрессоров с механическим приводом: достаточно большой крутящий момент и повышенная мощность двигателя при низких оборотах, быстрая, практически мгновенная реакция на нажатие педали газа. Недостатки: относительная сложность и нетехнологичность конструкции, большие потери в приводе.
Турбокомпрессор
Более широко на современных автомобильных двигателях применяются турбокомпрессоры. Они более технологичны в изготовлении, что окупает ряд присущих им недостатков.
Турбокомпрессор отличается от вышеописанных конструкций прежде всего схемой привода (рис. 8).
Здесь используется ротор с лопатками — турбина, которая вращается потоком отработавших газов двигателя. Турбина, в свою очередь, вращает размещенный на том же валу компрессор, выполненный в виде колеса с лопатками.
Выбранная схема привода (газовая вместо механической) определяет основные недостатки турбокомпрессора. При низкой частоте вращения двигателя количество отработавших газов невелико, соответственно, эффективность работы компрессора невысока. Кроме того, турбонаддувный двигатель, как правило, имеет т. н. «турбояму» — замедленный отклик на увеличение подачи топлива. Вам нужно резко ускориться — вдавливаете педаль газа в пол, а двигатель некоторое время думает и лишь потом подхватывает. Объяснение простое — требуется время на раскрутку турбины, которая вращает компрессор. На рис. 9 показана реакция нагнетателей различных типов на увеличение числа оборотов двигателя. Приведенные кривые относятся к дизелю, но их характер сохраняется и для бензинового двигателя. Хорошо видно, что самую медленную реакцию имеет турбокомпрессор, волновой нагнетатель реагирует быстрее, механический нагнетатель срабатывает практически мгновенно.
Избавиться от указанных недостатков конструкторы пытаются разными способами. В первую очередь, снижением массы вращающихся деталей турбины и компрессора. Ротор современного турбокомпрессора настолько мал, что легко умещается на ладони. Легкий ротор повышает эффективность компрессора при низких оборотах двигателя: например, у 2,0 л турбодвигателя SAAB 9000 уже при 1500 об./мин. увеличение крутящего момента за счет наддува составляет 20%. Легкий ротор, кроме того, обладает меньшей инерционностью, что позволяет турбокомпрессору быстрее раскручиваться при нажатии педали газа и уменьшает «турбояму».
Снижение массы достигается не только конструкцией ротора, но и выбором для него соответствующих материалов. Поиск новых материалов для турбин ведется многими фирмами. Основная сложность — высокая температура отработавших газов. Преуспели больше всего в этой области, пожалуй, японцы — они уже давно занимаются керамикой для двигателей внутреннего сгорания. Монолитная турбина, изготовленная из спеченного карбида кремния, при той же механической прочности весит в 3 раза меньше обычной и, соответственно, обладает гораздо меньшей инерцией.
Кроме того, в случае разрыва ротора разлетающиеся осколки будут много легче — это дает возможность сделать корпус компрессора более тонким и компактным. А недавно конструкторам Nissan впервые в мировой практике удалось создать крыльчатку нагнетателя из пластмассы. Из какой — неизвестно, но говорят, получилась очень легкая.
Избавиться от недостатков турбокомпрессора позволяет не только уменьшение инерционности ротора, но и применение дополнительных, иногда довольно сложных схем управления давлением наддува. Основные задачи при этом — уменьшение давления при высоких оборотах двигателя и повышение его при низких. Одна задача решается довольно легко: избыточное давление наддува на высоких частотах вращения уменьшается, как правило, с помощью перепускного клапана.
Другая задача сложнее. Полностью решить все проблемы можно было бы использованием турбины с изменяемой геометрией, например, с подвижными (поворотными) лопатками, параметры которой можно менять в широких пределах.
Такие турбины широко применяются в авиации и других областях техники. Но в крошечном роторе автомобильного компрессора механизм поворота лопаток разместить трудно.
Один из упрощенных способов — применение регулятора скорости потока отработавших газов на входе в турбину. В турбокомпрессоре Garrett VAT 25, который более подробно будет рассмотрен ниже, для этого используется подвижная заслонка.
Схема управления давлением наддува 2,0 и 2,3 литровых двигателей SAAB 9000 показана на рис. 10. Называется она APC — Automatic Performance Control. Система APC во всех режимах работы двигателя поддерживает давление наддува на максимально допустимом уровне, не доводя двигатель до детонации. Для этого использован датчик (knock sensor), по сигналу которого при возникновении детонации блок управления открывает установленный в турбине перепускной клапан, и часть отработавших газов направляется в обход турбинного колеса, что снижает давление наддува и устраняет детонацию.
Помимо этого датчика в систему APC входят также и другие, измеряющие частоту вращения двигателя, нагрузку, температуру и октановое число используемого топлива — этими параметрами определяется порог детонации.
Использование APC позволило не только повысить степень сжатия 2,0 л двигателя до 9, но и сделало возможным использование топлива с низким октановым числом — до 91.
Топливная экономичность
Повышение мощности двигателя, достигается ли оно увеличением его рабочего объема или применением наддува, неизбежно влечет за собой увеличение расхода топлива. Теоретически КПД двигателей с наддувом несколько выше, чем атмосферных, поэтому удельный (на единицу мощности) расход топлива у них должен быть ниже. На практике же за счет потерь при переходных процессах он получается примерно таким же.
Конечно, и с турбодвигателем можно ехать относительно экономично, но тогда зачем он нужен? Поэтому сегодня конструкторы пытаются решить непростую задачу: уменьшить расход топлива при сохранении высокой мощности.
Попробуем рассмотреть разные подходы к этой проблеме, предложенные, например, инженерами Audi и Peugeot.
Одним из путей повышения экономичности двигателя, как известно, является увеличение степени сжатия. Но в двигателях с наддувом есть ограничение: наддув увеличивает компрессию, что приводит к возникновению детонации, особенно на высоких оборотах. Поэтому степень сжатия приходится искусственно снижать: в современном атмосферном двигателе она составляет около 10, а в двигателе с наддувом обычно не превышает 8.
Конструкторам Audi удалось в определенной степени это ограничение преодолеть: в 5-цилиндровом 20-клапанном двигателе Audi S2 и Audi S4 объемом 2,2 л и мощностью 230 л. с. степень сжатия доведена до 9,3 — это для турбомотора необычно много. Результат: средний расход топлива при 90 км/ч — 7,5 л, в городе — 14 л/100 км. Двигатель пришел со спортивной Audi 200. Созданный на этой же основе мотор Avant RS2 также имеет довольно высокую степень сжатия — 9, но при таком же объеме развивает мощность 315 л.
с. (за счет изменения параметров наддува). В то же время расход топлива в городе составляет лишь 14,5 л/100 км.
Упоминавшийся выше турбированный 4-цилиндровый двигатель нового SAAB 9000 объемом 2,0 л тоже имеет степень сжатия 9. Мощность поменьше: 165 л. с., но и расход топлива на трассе менее 7, а в городе — около 12 л/100 км.
Сравните эти параметры, например, с данными для Porsche 968 Turbo S. Спортивная машина, на экономию топлива особого внимания не обращали. Рабочий объем 3 л, 4 цилиндра 2 клапана/цилиндр, степень сжатия 8, мощность 305 л. с., расход топлива в городе — не менее 18 л/100 км.
Поскольку конструкторы Audi для увеличения экономичности пошли по пути повышения степени сжатия, они смогли ограничиться турбокомпрессором вполне традиционной конструкции: К24 фирмы ККК (Kuhle, Kopp und Kausch). Схема управления наддувом тоже традиционная — избыточное давление при высоких оборотах ограничивается перепускным клапаном. Габариты К24 невелики, а параметры выбраны исходя из получения высокого крутящего момента на низких оборотах.
Уже при 1950 об./мин. двигатель достигает своего максимального крутящего момента (350 Нм), который сохраняется до 3000 об./мин. Кривая момента достаточно плоская: 90% его величины расположены в диапазоне частот вращения 2300—5200 об./мин. Несмотря на простоту схемы управления, «турбояма» у указанного двигателя не ощущается.
Конструкторы Peugeot выбрали другой подход. Новый 4-цилиндровый 16-клапанный двигатель Peugeot 405 Т16 имеет традиционную для турбодвигателей низкую степень сжатия 8. Но на нем использован довольно хитрый компрессор VAT 25 фирмы Garrett (не путать с VAT 69 — это совсем из другой области!). Применительно к компрессору сокращение VAT — это турбина с изменяемой площадью, или сечением (Variable Area Turbine). На входе отработавших газов в корпус турбины имеется подвижная заслонка с пневматическим приводом (рис. 11). На малых оборотах двигателя заслонка находится в прикрытом положении, уменьшая сечение канала, по которому проходит поток отработавших газов, поэтому даже при малом их объеме скорость потока получается достаточно высокой и обеспечивает необходимую частоту вращения турбины.
При увеличении частоты вращения двигателя заслонка открывается, увеличивая проходное сечение — количество отработавших газов возрастает и, соответственно, повышается давление наддува. Поскольку VAT — решение упрощенное, и не в полной мере обеспечивает регулировку, перепускной клапан в схеме управления давлением наддува пришлось сохранить.
Получилось, в целом, неплохо. Своего максимального крутящего момента 288 Нм двигатель Peugeot достигает при 2600 об./мин., и это значение сохраняется до 4500 об./мин. При этом 90% величины момента расположены в диапазоне 2300—5200 об./мин. При объеме 2,0 литра двигатель развивает мощность 200 л. с. (5000 об./мин.), а расход топлива в городе составляет менее 12 л/100 км.
Overboost
Как правило, турбонаддувные двигатели имеют устройство Overboost, срабатывающее при резком нажатии на педаль газа и дополнительно повышающее давление наддува и максимальный крутящий момент двигателя (примерно на 10%).
Это необходимо при резких ускорениях, например, при обгоне.
На Audi с компрессором К24 включение этого режима достигается, в общем, традиционно: при резком и полном открытии дроссельной заслонки срабатывает электронный блок управления, который быстро закрывает регулировочный клапан давления наддува. Весь поток отработавших газов направляется через турбину, давление наддува дополнительно увеличивается — Overboost. В этом режиме уже при 2100 об./мин. крутящий момент двигателя достигает 380 Нм.
Конструкторы Peugeot поступили по-другому. У компрессора Garrett VAT 25 (рис. 11) эффект Overboost достигается за счет того, что заслонка в корпусе турбины быстро откидывается в направлении турбинного колеса, резко увеличивая проходное сечение и, соответственно, поступающее количество отработавших газов. Крутящий момент двигателя 405 Т16 в этом режиме повышается до 318 Нм при 2400 об./мин.
Повышенный крутящий момент сохраняется в течение ограниченного времени: у Audi — 16 секунд, у Peugeot — 45 секунд, что почти идеально для выполнения обгонов.
Чтобы не уродовать двигатель, режим Overboost не действует, если частота вращение двигателя превышает 6000 об./мин. (Audi) или если включена 1-я передача (Peugeot).
Во что обходится наддув
Бесплатным, как известно, бывает только ветер в камышах. За повышение мощности двигателей с наддувом приходится платить. И не только увеличением расхода топлива. Повышаются требования к его качеству — для большинства турбированных двигателей требуются бензины с октановым числом 96—98. Несмотря на то, что поршни, кольца, головки и шатуны усилены, ресурс двигателя ощутимо снижается, тем в большей степени, чем выше давление наддува. Можно считать, что в среднем ресурс двигателя с турбокомпрессором не превышает 100 тыс. км, а ресурс самого компрессора составляет около 10 тыс. часов. У механических нагнетателей он выше — около 25 тыс. часов. Для системы смазки турбокомпрессора требуются специальные масла, выдерживающие высокие температуры и частоты вращения более 100 000 об.
/мин. Температура в турбинной части компрессора доходить до 1000°С, поэтому его подшипники требуют дополнительного водяного охлаждения. Все изложенное для потребителя выливается в довольно значительное увеличение стоимости автомобиля и его обслуживания.
Для бензиновых двигателей массовых моделей наддув вряд ли можно считать удачным способом повышения мощности. Volkswagen, например, в этом году отказался от упоминавшегося выше наддувного двигателя на Polo. Более перспективными, особенно с точки зрения топливной экономичности, видимо, можно считать такие направления, как многоклапанная техника, совершенствование систем впрыска, переобеднение смеси и ее послойное распределение в цилиндрах.
Бензиновые двигатели с турбонаддувом — это, пожалуй, удел дорогих, со спортивным характером автомобилей. Maserati, например, может позволить себе выпускать все двигатели с системой наддува, да еще не с одним, а с двумя турбокомпрессорами — на V-образных двигателях. Такую конструкцию называют Twin Turbo.
Запомнить легко — как Twin bed в гостинице. Иногда название трансформируется в Biturbo, что сути дела не меняет: турбокомпрессоры стоят параллельно и каждый обслуживает свою секцию цилиндров.
Такой автомобиль, как правило, могут приобрести немногие. Правда, при нынешней российской налоговой политике, когда приходится платить пошлину с объема двигателя, некоторые могут предпочесть турбированный вариант, благо они все еще имеются в каталогах большинства производителей. Дело вкуса. И денег. Кстати Mercedes-Benz и BMW, продукция которых у нас столь популярна, не имеют сегодня ни одного серийного бензинового турбодвигателя.
С экономической, экологической, да и многих других точек зрения весьма привлекательно выглядят турбированные дизели. Но об этом в следующий раз.
Виталий Струговщиков
Механический нагнетатель воздуха для автомобиля
Механический нагнетатель.
Устройство и принцип действия. — DRIVE2Лет семь назад я написал на ресурсе mcautotuner ряд статей для любителей «дунуть») Отзывы очень приятные, думаю что весьма актуально будет выложить статьи на нашем любимом Драйв2.
Механический нагнетатель. Устройство и принцип действия.
Перед тем как приступить к чтению этой статьи, советую вам ознакомиться с материалом Турбина. Устройство и принцип действия.
Механизм, о котором пойдет речь в этой статье, известен нам как Механический нагнетатель, Supercharger, Kompressor. За этими названиями скрывается устройство, повышающее мощность двигателя за счет нагнетания в цилиндры воздуха под давлением, превышающем атмосферное.
Основным отличием данной системы от турбонаддува является то, что для привода компрессора используется не бесплатная энергия выхлопных газов, а часть энергии, производимой двигателем.
Отсюда все плюсы и минусы механических нагнетателей, к которым с одной стороны можно отнести мгновенный отклик на нажатие педали газа (компрессор всегда готов к своей работе, нет необходимости ждать пока он раскрутится и выйдет на свои рабочие обороты), отличную тягу на низах, а с другой стороны — повышенный расход топлива и меньшая итоговая мощность при том-же давлении наддува, нежели у систем с турбонаддувом.
***
Виды механических нагнетателей
В отличие от турбокомпрессора, в простонародье прозванного «улиткой» и имеющего лишь такой форм-фактор, механические нагнетатели бывают нескольких типов.
Роторный нагнетатель Roots
Этот самый древний и самый простой тип нагнетателей, обязан своим появлением американцам — братьям Филандер и Фрэнсис Рутс, еще в 1860 (!) году запатентовавшим этот роторный вид нагнетателя. Примечательно, что первоначально этот механизм использовался исключительно для вентиляции промышленных помещений и шахт, и лишь в 1885 году всем известный Готтлиб Даймлер получил свой патент на нагнетатель, работающий по принципу нагнетателя братьев Рутс. В 1900 году увидел свет первый серийный автомобиль марки Daimler-Benz, оснащенный первым механическим нагнетателем типа Рутс.
В 1949 году другой американский изобретатель, Итон, улучшил конструкцию нагнетателя — прямозубые шестерни уступили место косозубым роторам и воздух начал перемещаться не поперек их осей вращения а вдоль. Но как и до модернизации, основным принципом работы нагнетателей типа Roots стала простая перекачка воздуха в другой объем, без сжатия воздуха внутри механизма, так что роторный нагнетатель Roots это объемный нагнетатель. а не компрессор.
У этого вида нагнетателей есть ощутимые недостатки. С ростом оборотов двигателя и соответственно, скорости вращения роторов, нагнетатель начинает накачивать воздух слишком интенсивно и воздух начинает проникать обратно в нагнетатель. Таким образом, с определенного уровня оборотов, нагнетатель Рутс начинает потреблять мощности двигателя больше чем способен дать в ответ. В добавок, из-за несовершенной формы роторов, воздух подается неравномерно, прерывистыми качками, тем самым понижая КПД нагнетателя.
Однако есть и неоспоримые достоинства. Нагнетатели данного типа, в отличие от центробежных, начинают свою работу уже при низких оборотах и продолжают, без потери эффективности, нагнетать воздух в цилиндры. Этим качеством обусловлена любовь спортсменов — дрэгстеров и роддеров по всему миру к этим, самым простым нагнетателям.
***
Винтовой (спиральный) компрессор Lysholm
Автором идеи винтового компрессора является немецкий конструктор Кригар, еще в конце XIX века предложивший использовать подобные устройства в промышленных целях. Первый в мире винтовой нагнетатель был изготовлен и запатентован шведским инженером Альфом Лисхольмом в 1936 году и на данный момент компрессоры Лисхольм — наиболее совершенный и эффективный тип нагнетателей.
Внешне компрессор типа Lysholm очень похож на нагнетатель Roots, однако существенно отличается от него конструктивно. Внутри те же два ротора, однако их формы заострены елочкой, а сами они похожи на сверла. Поэтому компрессор и называется винтовой (спиральный). При вращении роторов воздух проникающий в нагнетатель не просто перекачивается в другой объем, а сжимается, следовательно, в отличие от нагнетателей Roots, воздух с ростом оборотов вытесняться обратно в нагнетатель не будет. Отсюда — отличный стабильный КПД в широчайшем диапазоне оборотов.
Однако и у этого совершенного агрегата есть минусы. Самый главный из них — очень высокая себестоимость и цена, делающая этот агрегат труднодоступным. Ну и конечно чуда не произошло — компрессор типа Lysholm все так-же потребляет мощность двигателя, ведь он приводится так-же — ремнем от шкива коленвала.
Для более наглядного представления о компрессоре Лисхольм, давайте разберем один =)
компрессор Lysholm в сравнении с нагнетателем Eaton типа Roots
Внешний вид. На фото — один из самых больших производимых сейчас Лисхольмов
А вот что находится внутри — те самые «сверла» спиральных роторов
Центробежный нагнетатель
Один из старейших видов нагнетателей. Был запатентован в 1902 году Луи Рено.
По своей конструкции очень близки к турбокомпрессор
www.drive2.ru
Механический нагнетатель. Устройство и принцип работы — DRIVE2
Работа двигателя построена на том, что топливо должно быть замешено с необходимым количеством кислорода. Это обеспечит полное и эффективное сгорание горючей смеси и позволит достичь максимально возможной мощности. Больше сгорит – больше мощность. В данной статье речь пойдет про механические нагнетатели воздуха для автомобиля, их устройство и принцип работы.
Для нормальной работы двигателя пропорции смеси топливо–воздух принимаются приблизительно 1:14,7. Если прибавить к стандартному давлению в одну атмосферу, к примеру, еще одну, то получим в 2 раза больше воздуха, а значит, и кислорода, поступающего в цилиндры. Стало быть, мы должны получить от мотора в 2 раза больше мощности. Двигатель объемом 1,5 л при давлении наддува чуть более атмосферы практически эквивалентен трехлитровому «атмосфернику». Это, конечно, грубая арифметика, но идея именно такова.
🔎 Принцип работы и устройство центробежного нагнетателя
Подобные нагнетатели в тюнинге получили в настоящее время наибольшее распространение. По своей конструкции они наиболее близки к турбонаддуву, поскольку имеют одинаковый принцип нагнетания воздуха. Разняться лишь способы привода. Работа осуществляется следующим образом.
Основная деталь центробежного нагнетателя – рабочее колесо, или крыльчатка. Она имеет довольно сложную конусообразную форму. Лопатки крыльчатки играют самую главную роль. От того, насколько правильно они спроектированы и изготовлены, зависит результирующая эффективность всего нагнетателя.
Принцип работы центробежного нагнетателя состоит в следующем: воздух, пройдя по сужающемуся воздушному каналу в нагнетатель, попадает на радиальные лопасти крыльчатки. Лопасти закручивают и отбрасывают его центробежной силой к периферии кожуха, где имеется диффузор. Зачастую диффузор имеет лопатки, призванные снизить потери давления. Далее воздух выталкивается в окружной воздушный туннель (воздухосборник), который чаще всего имеет улиткообразную форму.
Такая конструкция создает необходимое давление воздушного потока на выходе из нагнетателя. Дело в том, что внутри кольца воздух поначалу движется быстро, и его давление мало. Однако в конце улитки русло расширяется, скорость воздушного потока понижается, а давление увеличивается. Так создается необходимый подпор для накачки цилиндров «спрессованной атмосферой».
В силу самого принципа работы у центробежного нагнетателя есть один недостаток. Для эффективной работы крыльчатка должна вращаться не просто быстро, а очень быстро. Фактически производимое центробежным компрессором давление пропорционально квадрату скорости крыльчатки. Скорости могут быть 40 тысяч об/мин и более, а для высоконапорных компрессоров дизелей они приближаются к цифре 200 тыс. об/мин. И поскольку привод осуществляется от коленвала посредством ременной передачи на шкив турбины, шум от такого устройства довольно сильный. Хотя многим именно этот характерный свист греет душу.
Высокие рабочие обороты накладывают особые требования на качество используемых материалов и точность изготовления. К минусам самого принципа нагнетания можно также отнести некоторую задержку в срабатывании, хотя нужно отметить, что эта задержка не столь заметна, как у турбонагнетателей.
И еще одно замечание. Как правило, центробежный нагнетатель дает прибавку на довольно высоких оборотах двигателя. Сначала давление нарастает медленно, но затем, с увеличением оборотов, довольно резко возрастает. Эта особенность делает центробежные нагнетатели наиболее пригодными для тех случаев, когда более важно поддержание высоких скоростей, а не интенсивность разгона.
❗ Центробежные нагнетатели воздуха для автомобиля очень популярны. Сравнительно низкая цена и простота установки способствовали тому, что компрессоры эт
www.drive2.ru
Нагнетатель (автомобилестроение) — Википедия
Нагнетатель (англ. Supercharger) — механический агрегат, опционально применяемый на поршневых и роторно-поршневых двигателях внутреннего сгорания (далее — ДВС), работающий за счёт того или иного вида энергии, получаемой в процессе работы самого ДВС, и осуществляющий наддув, то есть принудительное нагнетание воздуха в ДВС с целью его всережимной форсировки или (в отдельных случаях) продувки.
Нагнетатель как элемент агрегатного наддува[править | править код]
Применение нагнетателя и его функции[править | править код]
Работа нагнетателя на двухтактном и четырёхтактном моторахНагнетатель может применяться на поршневых и роторно-поршневых ДВС, работающих по любому термодинамическому циклу и с любым числом тактов. Для большинства типов подобных ДВС нагнетатель является опциональным элементом конструкции, не влияющим на принципиальную возможность работы самого ДВС. Основная задача нагнетателя здесь — наддув с целью повышения мощности. Под наддувом подразумевается в первую очередь принудительное нагнетание воздуха в ДВС с давлением выше текущего уровня атмосферного, приводящее к увеличению плотности и массы воздуха в камере сгорания перед тактом рабочего хода, что, в свою очередь, согласно правилу стехиометрической горючей смеси для конкретного типа двигателя, позволяет сжечь больше топлива, а значит увеличить крутящий момент (и мощность, соответственно) на любой сравнимой с безнаддувным двигателем частоте вращения коленвала/ротора. В рамках этой задачи наддув с помощью нагнетателя есть лишь один из возможных методов форсировки и/или повышения КПД, и наличие или отсутствие нагнетателя определяется лишь целями и бюджетом разработчиков конкретного мотора. Исключением из этого правила является только некоторые типы двухтактных поршневых ДВС, где нагнетатель в первую очередь выполняет задачу по принудительной продувке цилиндров на стыке двух рабочих тактов и присутствует во впускной системе такого ДВС практически всегда.
Отсутствие нагнетателя в составе ГТД[править | править код]
В газотурбинных ДВС нагнетатель формально отсутствует. Компрессор, входящий в состав любого газотурбинного ДВС, является абсолютно неотъемлемым элементом конструкции, обеспечивающим принципиальную возможность работы подобного ДВС, и такой компрессор в русскоязычном инженерно-техническом лексиконе нагнетателем не называется, хотя и выполняет функцию принудительного нагнетания воздуха.
Типы нагнетателей по их энергетическому приводу[править | править код]
Нагнетатель работает за счёт того или иного вида энергии, получаемой с самого ДВС либо напрямую, либо опосредованно. Возможно использование энергии выхлопных газов, механической энергии вращения валов ДВС, электрической энергии. В зависимости от своего энергетического привода конструкция нагнетателя имеет свои технические особенности и своё собственное название. Нагнетатели, работающие от энергии выхлопных газов, называются турбонагнетателями, от механического привода — приводными нагнетателями. Также есть нагнетатели, работающие от электрической энергии, но для их описания устоявшийся русскоязычный термин пока отсутствует и их можно называть как электронагнетателями, так и нагнетателями с электроприводом.
Смысл терминов «нагнетатель» и «компрессор»[править | править код]
Важным элементом нагнетателя является воздушный компрессор, который присутствует в конструкции абсолютно любого нагнетателя, независимо от его энергетического привода. При этом контексте агрегатного наддува оба термина — и нагнетатель и компрессор — используются наравне, в том числе в составе сложносоставных слов, типа турбонагнетатель/турбокомпрессор, что у непосвящённых в тему может вызвать вопросы к смысловым оттенкам терминов. Следует понимать, что с точки зрения семантики термин «нагнетатель» подразумевает функцию всего агрегата в целом, а «компрессор» — наименование энергетической машины и главного исполнительного узла абсолютно любого нагнетателя. В русскоязычном речевом обиходе равноправное использование обоих терминов применительно к наддуву фактически допустимо, а оба слова, как в простом, так и в сложносоставном виде в данном случае могут считаться синонимами.
В теории лопастных машин термины «нагнетатель» и «компрессор» не тождественны. Обычно лопастные машины, повышающие давление потока не более, чем на 10%, относят к вентиляторам; на 20…25% — к нагнетателям; большие давления соответствуют компрессорам. В обиходе нагнетатель в сборе часто называют «турбиной», хотя в приводном нагнетателе турбина вообще отсутствует, а в газотурбинном является лишь приводом нагнетателя/компрессора.
Турбонагнетатель в сборе. Турбина — слева, компрессор — справа Простой турбонагнетатель фиксированной геометрии в разрезеТаковым является нагнетатель, конструкция которого включает в себя миниатюрную турбину, а принцип работы основан на использовании энергии потока выхлопных газов самого мотора, на который осуществляется наддув. Выхлопные газы, воздействуя на турбину, располагающуюся в выпускной системе сразу за выпускным коллектором, раскручивают её, а она передаёт энергию вращения на компрессор. Принципиальная конструкция каждого из двух исполнительных узлов турбонагнетателя в общем и целом идентична для любой разработки, доведённой до стадии работающего агрегата, и предполагает одну одноконтурную турбину и один центробежный компрессор. При этом фактическая конструкция турбины, компрессора, вала и корпуса может быть весьма различной: так, помимо канонических простых совмещённых турбонагнетателей фиксированой геометрии на подшипниках скольжения, возможно применение турбин изменяемой геометрии, применение двойных спиральных каналов подвода газов к турбине (так называемый Twin-Scroll), применение двойных каналов выхода воздуха с компрессора, разнесение турбины и компрессора на существенное расстояние друг от друга, применение керамических роторов, установка вала на подшипниках качения. Важными (хотя и не особо декларируемыми) критериями мощности и эффективности турбонагнетателя являются наружные диаметры его турбинного и насосного колёс (что можно примерно оценить визуально по размеру корпуса), частота вращения ротора и величина турболага, присущего всем без исключения турбинам.
Турбонагнетатель всегда работает в режиме высоких температур выхлопных газов, а подшипники вала турбонагнетателя являются самой термонапряжённой деталью мотора, которая контактирует с моторным маслом, что накладывает особые требования как к технологии производства деталей, составляющих турбонагнетатель, так и к качеству масла и его ресурсу. И то и другое долгое время было одним из сдерживающих технологических факторов для какого-либо массового внедрения турбонагнетателей на бензиновых моторах .
Любой бензиновый мотор с турбонагнетателем изначально проектируется под наддув. Применение турбонагнетателя на бензиновом моторе, изначально спроектированном как , без переделок в принципе возможно, но приведёт к быстрому (если не моментальному) разрушению такого мотора при работе. Необходимость постоянного контроля детонации требует наличия некоей управляющей электроники, что обычно подразумевает систему питания мотора на основе электронного (или как минимум электронно-механического) впрыска. Массовые карбюраторные моторы с турбонагнетателями были крайне редки ввиду чрезмерной механической сложности своих систем питания. Широкое применение турбонагнетатели получили на дизельных моторах коммерческого транспорта — на моторах грузовиков, тракторов, локомотивов, судов. Здесь разрешающими факторами стали повышенная детонационная стойкость дизельных моторов и их более высокий КПД, предполагающий меньший уровень теплового излучения, относительная нетребовательность к эффективности работы мотора коммерческого транспорта в переходных режимах, достаточное пространство моторного отсека.
Особенностью работы турбонагнетателя в сравнении с другими агрегатами наддува является то, что в случае его применения эффект от наддува всегда превышает энергетические затраты на наддув. То есть, для любого мотора, оснащённого турбонагнетателем, всегда возможно получить такой режим наддува, который форсирует мотор настолько, что разрушит его. Мощность любого мотора с турбонагнетателем в 100 % случаев ограничивается прочностью самого мотора, его моторесурсом, а не эффективностью турбонагнетателя. Необходимость ограничения эффекта наддува есть причина того, что турбонагнетатель никогда не применяется на моторах сам по себе, а только комплексно в составе системы турбонаддува, в которой он является основным её элементом, но не единственным.
Объёмный приводной нагнетатель Roots Объёмный приводной нагнететель PowerPlus на основе шиберного пластинчатого насосаТаковым является нагнетатель, конструкция которого состоит из компрессора и некоего механического привода, посредством которого, в свою очередь, и обеспечивается работа нагнетателя за счёт использования мощности, получаемой с мотора, на который осуществляется наддув. Единого общего вида у приводного нагнетателя нет. Исходя из принципов работы своего компрессора, приводные нагнетатели могут быть объёмные, то есть осуществляющие наддув импульсно порциями некоего фиксированного объёма, и динамические, то есть осуществляющие наддув непрерывным потоком. В группу объёмных нагнетателей попадают такие конструкции как: кулачковые (американские Roots, Eaton), винтовые (американский Lisholm, немецкий Mercedes 2000-х годов), спиральные (немецкий G-Lader, применявшийся на Volkswagen 1990-х), шиберные (британский нагнетатель PowerPlus для довоенных MG и Rolls-Royce Merlin). Динамические приводные нагнетатели известны только центробежного типа, известных собственных названий они обычно не имеют, а их конструкция более-менее универсальна и в общем и целом схожа с конструкцией некоего канонического центробежного компрессора. В обоих случаях, независимо от типа компрессора, конструкция его механического привода не имеет принципиального значения для работы нагнетателя в целом, с теми лишь особенностями, что привод компрессора имеет повышающее передаточное отношение (порядка 0,15-0,08), а иные конструкции привода позволяют включать/отключать нагнетатель (в том числе по аналоговому принципу) по команде водителя или блока управления. Сами приводы возможны промежуточными валами, шестернями, зубчатыми ремнями, цепями, набором трапецеидальных ремней, а также прямые приводы с торцов коленчатого или распределительного валов. В случаях отключаемого привода используются муфты различной конструкции.
Особенностью работы приводного нагнетателя в сравнении с другими агрегатами наддува является то, что на его привод мотор вынужден расходовать существенную часть своей так называемой индикаторной мощности. Это приводит к тому, что все моторы с приводными нагнетателями имеют высокий удельный расход топлива, который может в несколько раз превышать удельный расход топлива безнаддувного мотора сравнимой нетто-мощности. На высоких оборотах мотора затраты мощности на привод нагнетателя растут нелинейно относительно роста отдачи от его применения, что ещё более увеличивает значения удельного расхода топлива, а сама разница между индикаторной мощностью и нетто-мощностью на максимальных режимах может достигать значения в 50% от нетто.
Ввиду относительно низкого уровня термонапряжённости при работе, приводные нагнетатели относительно нетребовательны к технологии металлов и качеству смазки, и работоспособный надёжный агрегат наддува на основе приводного нагнетателя был доступен к производству практически одновременно с появлением массовых автомобилей. Однако ввиду требований к точности производства деталей приводные нагнетатели были в любом случае дороги, и их применение в первой половине XX-го века ограничивалось эксклюзивными, псевдоспортивными или гоночными автомобилями. Второй областью применения приводных нагнетателей были поршневые авиамоторы, в которых наддув был призван компенсировать понижение атмосферного давления на высоте и связанное с этим разрежение воздуха. После 2МВ авиация перешла на турбореактивные двигатели, а конструкторы автомобильных моторов пошли по пути безнаддувной форсировки, в результате чего приводные нагнетатели оказались почти забыты, и их уделом остался лишь американский тюнинг или некоторые американские и редкие европейские модели дорожных машин. В начале 2000-х приводные нагнетатели стали появляться на относительно недешёвых дорожных машинах в составе комбинированных агрегатов наддува в паре с турбонагнетателем. Подобные системы наддува применяются до сегодняшнего момента, хотя в последние годы существует тенденция вытеснения комбинированного наддува эффективным всережимным турбонаддувом на основе турбин типа Twin-Scroll или турбин изменяемой геометрии, а также комбинированным наддувом из турбонагнетателя и электронагнетателя.
Специфика применения на автомобильных моторах[править | править код]
Объёмный нагнетатель Roots в работеНа бензиновых моторах серийных легковых автомобилей в случаях разработки мотора под наддув на основе приводного нагнетателя таковой нагнетатель всегда будет только объёмного типа. Обоснованием этого является то важное качество любых объёмных компрессоров, что их производительность всегда имеет линейную зависимость от частоты вращения ротора. Именно поэтому моторы с объёмными нагнетателями удобны для водителя: они работают в переходных режимах не хуже безнаддувных (у них отсутствует какая-либо задержка в раскрутке мотора при нажатии на педаль газа) и увеличивают крутящий момент во всём диапазоне оборотов, что на моторе с объёмным нагнетателем особенно ощутимо на «низах». Также у объёмных нагнетателей есть то конструктивное преимущество, что их применение не требует каких-либо дополнительных управляющих элементов и системах (клапанах сброса давления, электронных блоков управления, дополнительных датчиков), что в периоды отсутствия электронных систем впрыска позволяло легко устанавливать объёмные приводные нагнетатели на карбюраторные моторы или моторы с механическим впрыском. В современных системах комбинированного наддува в случае применения объёмных приводных нагнетателей, таковые отвечают за наддув на низких оборотах мотора и выводятся из работы управляющими системами по достижению достаточного давления наддува параллельно работающего турбонагнетателя.
Центробежный приводной нагнетатель ATI ProChargerЦентробежные нагнетатели также могут применяться на бензиновых моторах легковых автомобилей. Но ввиду того, что в любых центробежных компрессорах зависимость объёма перекачиваемого вохдуха от числа оборотов не является линейной, приводные нагнетатели на их основе делаются либо кратковременно подключаемыми (наподобие машин американского тюнинга), либо устанавливаются на моторы, для которых эффективность работы в переходных режимах и эффективность работы на «низах» не сильно важна (например, машины для гонок на дистанцию в четверть мили). При этом установка подключаемого приводного центробежного нагнетателя на изначально безнаддувный мотор может и не требовать доработок под наддув, если время работы мотора в режиме наддува ограничено. А установка постоянно работающего приводного центробежного нагнетателя помимо доработок под наддув может потребовать наличия клапанов сброса давления (что не нужно в случае объёмных нагнетателей). В любом случае обычные серийные дорожные автомобили приводными центробежными нагнетателями не оснащаются.
И объёмные и центробежные приводные нагнетатели могут применяться не только на бензиновых моторах легковых автомобилей, но и на бензиновых и дизельных моторах тяжёлой техники. Выбор приводного нагнетателя, а не более подходящего турбонагнетателя, здесь, вероятно, объясняется спецификой эксплуатации. Примером первого случая является американский танковый бензиновый мотор Teledyne Continental AVSI-1790; примером второго — советский/российский танковый дизельный мотор В-46.
В современном массовом автомобильном моторостроении использование приводных нагнетателей сходит на нет. Главной причиной этого являются механические потери на привод, выражающиеся в повышенном расходе топлива и повышенных выбросах углекислого газа. Адекватной заменой объёмных приводных нагнетателей сегодня являются турбонагнетатели с турбинами типа Twin-Scroll и с турбинами изменяемой геометрии, а также применение нагнетателей с электроприводом в системах комбинированного наддува, что во всех случаях так или иначе помогает решать проблему турболага в переходных режимах и проблему низкой эффективности обычного турбонаддува на низких оборотах мотора.
Специфика применения на двухтактных моторах[править | править код]
Центробежная воздуходувка (2) на двухтактном моторе со встречным движением поршней Объёмная воздуходувка на двухтактном моторе с клапанно-щелевой продувкойНа отдельных типах бензиновых и дизельных двухтактных моторов (с клапанной-щелевой продувкой, со встречным движением поршней), работа которых предполагает относительно невысокие обороты, в качестве неотъемлемого элемента всей конструкции для целей продувки цилиндров на стыке двух рабочих тактов применяются приводные нагнетатели низкого давления. В советском инженерно-техническом лексиконе подобные приводные нагнетатели назывались терминами «воздуходувка» или «продувочный насос». Обеспечиваемое ими давление наддува обычно порядка 0,1-0,2 Бара. На высокооборотных моторах с щелевой продувкой (например, мотоциклетных) подобные воздуходувки/насосы не применяются, и там продувка цилиндров обеспечивается иными способами.
Известны разработки воздуходувок/насосов как на основе объёмных компрессоров, так и на основе центробежных. Пример первого варианта — советские автомобильные дизельные моторы ЯАЗ-204 и ЯАЗ-206. Пример второго варианта — советский/украинский танковый многотопливный мотор 5ТДФ. При этом свойство центробежных компрессоров увеличивать давление наддува с ростом оборотов может использоваться и для целей форсировки мотора в режиме высоких оборотов. Наличие воздуходувки/насоса не отменяет возможности дополнения подобного двухтактного мотора турбонагнетателем, задачей которого является форсировка мотора в чистом виде. Примером таких моторов с турбонаддувом и без будут конструктивно идентичные локомотивные дизели 10Д100 и 2Д100 тепловозов ТЭ10 и ТЭ3.
Схема комбинированного наддува, состоящего из турбины, мотор-генератора, компрессора и аккумуляторной батареи. Работа наддува в режиме турбонагнетателя постоянна, в режиме турбонагнетателя и электронагнетателя — повторно-кратковременна.Принцип работы электронагнетателя (нагнетателя с электрическим приводом) основан на использовании для привода компрессора электроэнергии из бортовой электрической сети автомобиля. Принципиальная конструкция в общем и целом едина — высокооборотный электромотор и связанный с ним общим валом центробежный компрессор.
Подобные нагнетатели получают распространение на бензиновых моторах легковых автомобилей в последние годы, ввиду широкого внедрения бортовых электросетей с относительно высоким напряжением (~50V) и включением в состав силового агрегата мощных генераторов, аккумуляторов большой ёмкости и конденсаторов. При этом электронагнетатели являются лишь частью общего агрегата наддува и комбинируются с турбонагнетателем (одним или двумя) для совместной работы в рамках функции наддува. Включение электронагнетателя здесь обычно ограничивается переходными режимами работы самого мотора, и в первую очередь такими, на которых эффективность турбонагнетателя низка, например, раскруткой мотора с оборотов холостого хода. В качестве постоянного источника наддува электронагнетатели не применяются, ввиду существенных потерь на перевод механической энергии ДВС в электрическую для питания электромотора и опять в механическую для работы компрессора.
| Некоторые внешние ссылки в этой статье ведут на сайты, занесённые в спам-лист.Эти сайты могут нарушать авторские права, быть признаны неавторитетными источниками или по другим причинам быть запрещены в Википедии. Редакторам следует заменить такие ссылки ссылками на соответствующие правилам сайты, либо библиографическими ссылками на печатные источники, либо удалить их (возможно, вместе с подтверждаемым ими содержимым). Список проблемных доменов |
ru.wikipedia.org
Механический нагнетатель. Устройство и принцип работы — DRIVE2
Работа двигателя построена на том, что топливо должно быть замешено с необходимым количеством кислорода. Это обеспечит полное и эффективное сгорание горючей смеси и позволит достичь максимально возможной мощности. Больше сгорит – больше мощность. В данной статье речь пойдет про механические нагнетатели воздуха для автомобиля, их устройство и принцип работы.
Для нормальной работы двигателя пропорции смеси топливо–воздух принимаются приблизительно 1:14,7. Если прибавить к стандартному давлению в одну атмосферу, к примеру, еще одну, то получим в 2 раза больше воздуха, а значит, и кислорода, поступающего в цилиндры. Стало быть, мы должны получить от мотора в 2 раза больше мощности. Двигатель объемом 1,5 л при давлении наддува чуть более атмосферы практически эквивалентен трехлитровому «атмосфернику». Это, конечно, грубая арифметика, но идея именно такова.
🔎 Принцип работы и устройство центробежного нагнетателя
Подобные нагнетатели в тюнинге получили в настоящее время наибольшее распространение. По своей конструкции они наиболее близки к турбонаддуву, поскольку имеют одинаковый принцип нагнетания воздуха. Разняться лишь способы привода. Работа осуществляется следующим образом.
Основная деталь центробежного нагнетателя – рабочее колесо, или крыльчатка. Она имеет довольно сложную конусообразную форму. Лопатки крыльчатки играют самую главную роль. От того, насколько правильно они спроектированы и изготовлены, зависит результирующая эффективность всего нагнетателя.
Принцип работы центробежного нагнетателя состоит в следующем: воздух, пройдя по сужающемуся воздушному каналу в нагнетатель, попадает на радиальные лопасти крыльчатки. Лопасти закручивают и отбрасывают его центробежной силой к периферии кожуха, где имеется диффузор. Зачастую диффузор имеет лопатки, призванные снизить потери давления. Далее воздух выталкивается в окружной воздушный туннель (воздухосборник), который чаще всего имеет улиткообразную форму.
Такая конструкция создает необходимое давление воздушного потока на выходе из нагнетателя. Дело в том, что внутри кольца воздух поначалу движется быстро, и его давление мало. Однако в конце улитки русло расширяется, скорость воздушного потока понижается, а давление увеличивается. Так создается необходимый подпор для накачки цилиндров «спрессованной атмосферой».
В силу самого принципа работы у центробежного нагнетателя есть один недостаток. Для эффективной работы крыльчатка должна вращаться не просто быстро, а очень быстро. Фактически производимое центробежным компрессором давление пропорционально квадрату скорости крыльчатки. Скорости могут быть 40 тысяч об/мин и более, а для высоконапорных компрессоров дизелей они приближаются к цифре 200 тыс. об/мин. И поскольку привод осуществляется от коленвала посредством ременной передачи на шкив турбины, шум от такого устройства довольно сильный. Хотя многим именно этот характерный свист греет душу.
Высокие рабочие обороты накладывают особые требования на качество используемых материалов и точность изготовления. К минусам самого принципа нагнетания можно также отнести некоторую задержку в срабатывании, хотя нужно отметить, что эта задержка не столь заметна, как у турбонагнетателей.
И еще одно замечание. Как правило, центробежный нагнетатель дает прибавку на довольно высоких оборотах двигателя. Сначала давление нарастает медленно, но затем, с увеличением оборотов, довольно резко возрастает. Эта особенность делает центробежные нагнетатели наиболее пригодными для тех случаев, когда более важно поддержание высоких скоростей, а не интенсивность разгона.
❗ Центробежные нагнетатели воздуха для автомобиля очень популярны. Сравнительно низкая цена и простота установки способствовали тому, что компрессоры этого типа почти вытеснили другие и стали популярны в тюнинге автомобилей.
🔎 Нагнетатели воздуха типа ROOTS
Компрессоры типа «Рутс» относятся к классу объемных нагнетателей. Конструкция их довольно проста и более всего напоминает масляный шестеренчатый насос двигателя. В корпусе овальной формы вращаются в противоположные стороны два ротора, имеющие специальный профиль. Роторы насажены на оси, связанные одинаковыми шестернями. Между самими роторами и корпусом поддерживается небольшой зазор.
Основное отличие этого метода нагнетания в том, что воздух сжимается не внутри, а как бы снаружи компрессора, непосредственно в нагнетательном трубопроводе. Именно поэтому их иногда называют компрессорами с внешним сжатием.
Главным минусом такого способа нагнетания является то, что, раз процесс сжатия воздуха осуществляется вовне компрессора, его эффективная работа возможна лишь до определенных значений наддува. Как бы точно ни были выполнены детали компрессора, с ростом давления в нагнетательном трубопроводе увеличивается просачивание воздуха назад, и его КПД ощутимо снижается. Увеличивая скорость вращения роторов, можно несколько снизить утечки воздуха, но это возможно лишь до определенных пределов. Далее мощность, затрачиваемая на вращение самого нагнетателя, может превысить добавочную мощность двигателя.
Еще один существенный недостаток. В компрессорах подобного типа при выдавливании несжатого воздуха в сжатый в нагнетательном трубопроводе создается турбулентность, способствующая росту температуры воздушного заряда. То есть, наряду с обычным ростом температуры от непосредственно повышения давления, в рутс-компрессорах происходит дополнительный нагрев. В этой связи подобные нагнетатели в обязательном порядке оснащаются интеркулерами.
Шум от работы объемных компрессоров не столь сильный, как у центробежных, и имеет несколько иную тональность и при этом, в отличие от центробежных, механические нагнетатели типа ROOTS эффективны уже на малых и средних оборотах двигателя. Эта особенность рутс-компрессоров сделала их наиболее пригодными для дрегрейсинга, где ценится прежде всего именно динамика разгона. Другой плюс – относительная простота конструкции.
❗ Малое количество движущихся частей и малые скорости вращения делают эти механические нагнетатели одними из самых надежных и долговечных. Однако сложность в изготовлении и установке, а значит, и высокая цена несколько снизили их рыночную популярность. В России такие нагнетатели в силу дороговизны не столь популярны.
➕ Плюсы и минусы использования механических нагнетателей ➖
Многие считают, что использование нагнетателей воздуха для ав
www.drive2.ru
Лада 2101 в сердцах [Я — легенда] › Бортжурнал › Суперчарджер (Нагнетатель) 1 часть… начало долгого и интересного пути
И так раскрою все карты, в предидущем блоге www.drive2.ru/cars/lada/2…/288230376152207271/#post я рассказывал о компрессоре кит, который зарезервировал на сайте, я отклонил заявку так как мне подвалил более дешёвый и покачественней нагнетатель от мерседеса компрессор е200, теперь дни мои будут сводиться к ночам а ночи к дням, сегодня была проделана большая работа:
—1.Разработал план по транспортировки АКБ в багажник.
—2.Приготовил и вырезал трафореты под посадочное место суперчарджера ( металический лист будет толщиной 1см).
—3.Решено было убрать старое посадочное место от АКБ для большего простора для ременной передачи со шкива нагнетателя до шкива коленчатого вала).
—4.Так же разработали план размещения и направления впускного колектора.
—5.Решено было изготовить проставку большей площади под карбюратор толщиной 1 см (для полной надёжной его фиксации).
—6.Обсудили и решили какие шкивы ставить (двойные, для одинарного ремня стандартного, и для 5и полосного, аналогичному шкиву на нагнетателе.
—7.Так же приняли решение ставить сверху карбюратора не кастрюлю стандартную, а от москвича, с удлинением его в сторону левой фары, на конец патрубка будет установлен фильтр нулевого сопротивления ( в дальнейшем интеркуллер).
—8.Для регулировки натяжения и колибровки ремня было решено в листе на котором будет прикручен нагнетатель после горизонтальной колибровки размерим и проделаем ещё одно продолговатое отверстие, чертёж приблизительный как доделаю выложу.
—9.Шланг сапуна будет удленнён.
—10.Штопливный шланг тоже подвергнется замене на более длинный
—11.И соответственно трос подсоса топлива будет заменён на нивский.
~Принцип работы суперчарджера (Нагнетателя)
Она основана на всасовании воздуха прямиком из карбюратора уже готовая смесь идёт в лопасти где преобразуется вихревое давление, кстати очень высокое, и под большим давлением где то 0.7 бара на 5500 оборотах в впускной колектор…
~Результ: Никакого вреда двигателю, расход увеличивается на 1 литр, но и по мере ритма езды, на 5500 оборотах выдаёт 120 л.с…и это не придел…
~Нагнетатель — компрессор для предварительного сжатия воздуха или смеси воздуха с топливом, поступающих в цилиндры двигателя внутреннего сгорания. В итоге из-за более высокой суммарной калорийности поступающей в цилиндры топливо-воздушной смеси, повышается мощность двигателя.
~Нагнетатель впервые был установлен на автомобиль немецким инженером Готтлибом Даймлером в 1885 году. В 1902 году Луи Рено запатентовал свою конструкцию нагнетателя.
~Нагнетатели нашли широкое применение в поршневых двигателях внутреннего сгорания для ситуаций, где требуется повышенная удельная мощность — в гоночных автомобильных и авиационных двигателях.
—Суперчарджер
~Суперчарджер (компрессор Рутса) — механический нагнетатель, который имеет привод от коленчатого вала через ремень. В этом состоит их главное отличие от турбонагнетателя, который использует энергию выхлопных газов. С помощью механического нагнетателя можно получить прибавку в мощности до 50 %, несмотря на то, что некое количество лошадиных сил идёт на сам привод нагнетателя. Преимущество суперчарджеров перед турбонаддувом в том, что они начинают работать при холостых оборотах, а турбина начинает нагнетать воздух после того как поднимется давление выхлопных газов.
У компрессора два явных преимущества перед атмосферным впуском.
Первое. Как понимаете, мощность двигателя напрямую зависит от его объема. Ведь чем больше объем двигателя, тем большее количество топливовоздушной смеси входит в него во время такта впуска, и при сгорании смеси производится большее количество энергии. А компрессор, по сути механический нагнетатель, как раз при неизменном, стандартном объеме двигателя автомобиля позволяет «затолкать» большее количество топливовоздушной смеси, которая, сгорая, и будет давать дополнительную мощность, так как будто бы Вы увеличили объем двигателя.
Второе. Дело в том, что в цикле работы двигателя есть так называемая «фаза перекрытия», в конце фазы выпуска, когда полуоткрыты впускные и выпускные клапана. Зачем она нужна, спросите Вы — я отвечу, чтобы наиболее полно очистить камеру сгорания двигателя от остаточных газов. Ведь при содержании отработанных газов в топливовоздушной смеси около 40% делается невозможным сгорание смеси. А с компрессором как раз резко возрастает эффективность продувки камеры сгорания во время этой фазы перекрытия.
Что мы имеем в результате? Компрессор как бы увеличивает объем двигателя и эффективно влияет на «свежесть» смеси, подаваемой на впуске! На практике при установке на стандартный двигатель возможно увеличение мощности от первоначальной на 15-30%, в зависимос
www.drive2.ru
Приводной нагнетатель (компрессор) — DRIVE2
Механический приводной нагнетатель (компрессор) позволяет увеличить мощность двигателя до 50 %. Основное преимущество механических нагнетателей перед турбокомпрессорами — равномерное увеличение мощности вне зависимости от оборотов.
Для увеличения мощности двигателя используют два основных вида нагнетателей — турбокомпрессор, работающий от энергии потока выхлопных газов, и механический компрессор с приводом от коленчатого вала.
История появления нагнетателей компрессорного типа
Идея установки нагнетателя для увеличения подачи мощности двигателя принадлежит немецкому инженеру Готтлибу Даймлеру. Впервые он установил компрессор на автомобиль собственной разработки в 1885 году. Первый патент на оригинальную конструкцию нагнетателя воздуха для двигателя внутреннего сгорания оформил в 1902 году Луи Рено.
Турбокомпрессоры применялись для повышения мощности двигателей внутреннего сгорания еще на этапе развития этого вида технологий. Запатентованный американцем Альфредом Бюхи в 1911 году турбокомпрессор на заре своего развития сыграл значительную роль в военной авиации – турбированные бензиновые двигатели ставились на истребители и бомбардировщики для повышения их высотности. vk.com/v_korche Свое применение в автомобильном дизелестироении технология нашла относительно недавно. Первым серийным автомобилем с турбированным дизелем был появившийся в 1978 г. Mercedes-Benz 300 SD, а в 1981 г. за ним последовал VW Turbodiesel. В дальнейшем применение механических нагнетателей пошло двумя параллельными путями. Первыми их ценность признали инженеры, занимавшиеся постройкой дизельных двигателей, для которых характерна высокая степень сжатия, и требуется принудительное нагнетание воздуха, то есть в двухтактных дизелях, или там, где требуется повышенная удельная мощность. Вторая ветвь развития — установка в гоночные автомобили для получения избыточной мощности.
История автомобилестроения насчитывает большое количество видов приводных нагнетателей, или компрессоров. Но в настоящее время чаще всего используются три типа: винтовые, роторные и центробежные. Наиболее традиционно использование приводного нагнетателя для американской и немецкой промышленности, тогда как японцы, к примеру, тяготеют к использованию турбокомпрессоров.
Отличие приводного нагнетателя от турбокомпрессора
Приводные нагнетатели и турбокомпрессоры выполняют одну и ту же функцию — нагнетают воздух под давлением в камеру сгорания. Однако при этом они имеют совершенно разную конструкцию привода, и по-разному влияют на характер работы двигателя.
Вращающей силой турбокомпрессора является поток отработанных газов двигателя, а нагнетателя — механическая сила вращения коленчатого вала, которая передается на вал коленчатого вала при помощи шкива и приводного ремня.
Принцип увеличения мощности при помощи приводного нагнетателя
Приводной нагнетатель или турбокомпрессор доставляет в цилиндры силовой установки дополнительный воздух. Система управления двигателем, запрограммированная на приготовление оптимального состава рабочей смеси, увеличивает при этом подачу топлива. Сгорая, такой состав выделяет значительно больше энергии, а значит мощность двигателя увеличивается.
Производительность компрессора зависит от частоты вращения двигателя, поэтому он позволяет обеспечивать необходимый наддув в каждый конкретный момент работы силовой установки.
Устройство и принцип работы роторного компрессора
Говоря об особенностях роторных компрессоров, следует отметить простоту их конструкции, долговечность и положительную зависимость между частотой вращения роторов и меняющимися режимами работы двигателя.
В рабочей полости нагнетателя не происходит сжатия воздуха, поэтому для такого типа компрессоров принято название «с внешним сжатием». vk.com/v_korche При равных отношениях давлений нагнетания и всасывания, роторный компрессор достаточно эффективен, его КПД начинает падать с увеличением давления на впуске.
Состоит роторный компрессор из корпуса с поперечно расположенными впускным и выпускным окнами, двух роторов, приводных и синхронизирующих шестерней и шкива.
Роторы имеют спиральную форму. Это несколько улучшает равномерность наддува и снижает шум работы компрессора. Клиновидная форма окон корпуса нагнетателя способствует уменьшению пульсации давления воздуха. С этой же целью используются, вместо двухзубчатых, трехзубчатые роторы.
К недостаткам роторных компрессоров относятся сильный нагрев при работе, повышенный шум, пульсирующее давление нагнетания и прямая взаимосвязь КПД устройства и степени его изношенности.
В зависимости от конструктивных особенностей, роторные компрессоры создают положительное давление 0,5-0,6 бара и широко используются на легковых автомобилях.
Устройство и принцип работы винтовых компрессоров
Приводные нагнетатели винтового типа компактны, особо надежны и высокопроизводительны.
В конструкцию винтового компрессора входят два ротора. Они имеют форму колеса, на котором с большим углом наклона расположены спиральные зубья. Синхронизирующие шестерни, находящиеся на валах ротора, не допускают соприкосновения зубьев роторов с корпусом и между собой.
Количество зубьев роторов зависит от количества зубьев шестерней, установленных на их валу. В винтовом компрессоре ротор с впадинами является распределительным, а профили этих выемок полностью соответствуют профилю зубьев роторов.
Компрессоры винтового типа обеспечивают диагональное движение нагнетаемого воздуха в проточной части. vk.com/v_korche Большая скорость вращения устройства позволяет значительно снизить его габариты, а высокое давление воздуха дает возможность устанавливать такой тип приводного нагнетателя на самые скоростные и мощные автомобили.
Главными достоинствами винтовых компрессоров считаются их сбалансированность, надежность и чистота нагнетаемого воздуха, в котором отсутствуют примеси масла.
Однако, сложная форма роторов и их массивность являются причиной высокой стоимости винтовых компрессоров. Помимо этого, при внутреннем сжатии воздуха, возникает высокочастотный шум, что является несомненным недостатком.
Винтовые компрессоры обладают высоким КПД — более 80% — и создают давление около 1-го бара.
Последствия поломки приводного нагнетателя
Поскольку приводной нагнетатель относится не к основным узлам автомобиля, а, скорее, к категории тюнинга, выход компрессора из строя не грозит двигателю серьезными поломками.
Из-за уменьшения объема поступаемого в цилиндры топлива, снижается мощность двигателя. В случае износа деталей компрессора его необходимо отремонтировать или заменить.
www.drive2.ru
Supercharger — механический нагнетатель
Понятие, плюсы и минусы механического нагнетателя Supercharger
Механический наддув – это процесс увеличения давление некой смеси на впуске двигателя для повышения массы горючей смеси в цилиндре для увеличения мощности относительно единицы объема двигателя.
Supercharger (cуперчарджер) также известный как компрессор Рутса — это механический нагнетатель использующий для собственного привода энергию коленчатого вала. Он является основным элементом механического наддува.
Главным функциональным плюсом cуперчарджера является то что он может закачивать воздух на минимальных оборотах, абсолютно без задержки, при этом рост силы наддува строго пропорционален оборотам двигателя.
Главным же минусом cуперчарджера является то что он обирает часть мощности двигателя на собственный привод.
На данный момент механические нагнетатели практически не используются. Их место заменили турбонагнетатели (турбокомпрессоры). За редким исключением их продалжают устанавливают на легковые автомобили, если необходимо сделать разбег по мощности, дабы не изменять конструкции двигателя.
В среднем применение механического нагнетателя обеспечивает увеличение мощности двигателя до 50%, а крутящего момента на 30%. При этом механический нагнетатель отличают существенные потери мощности двигателя из-за затрат энергии на его привод. В разных механических нагнетателях они могут составлять до 30%.
Виды конструкций механического нагнетателя делятся в зависимости от типа привода.
- Прямое крепление нагнетателя к фланцу коленчатого вала называют прямым приводом;
- Ременной привод – характеризуется различными вида привода при помощи ремней. Делится на:
- Зубчатый
- Клиновой
- Плоский
- Зубчатая передача через цилиндрический редуктор
- Цепной привод;
- Электрический привод подразумевает под собой использования для привода электродвигателя.
Данный вид привода естественно является наиболее энерго-затратным и требует большей мощности для аккумуляторов, но при этом он не снижает мощности двигателя.
Механический нагнетатель можно условно поделить на такие виды как:
- Объемные
- Кулачковый – Roots, Eaton (Рутс, Итон)
- Винтовой — Lysholm
- Центробежные
Объемные нагнетатели
Объемные нагнетатели получили свое название из-за того что принцип их работы заключается в простой перекачке определенного объема воздуха без сжатия.
Кулачковый нагнетатель
Кулачковый нагнетатель является самым первым и от того самым старым и проверенным типом наддува. Его история развития стартовала 1859 году с работы двух талантливых братьев под фамилией Рутс (Roots). Изначально его использовали как промышленный вентилятор для продувки помещений. Чуть позже он получил широкое применение из-за своей простоты. Две помещенные в общий кожух прямозубые шестерни вращаются в разных направлениях, при этом перекачивая определенный объем воздуха от впускного до выпускного коллектора.
Спустя 90 лет другому американскому ученому Итону пришло в голову, как можно усовершенствовать конструкцию. Прямозубые шестерни заменили на косозубые роторы, и воздух стал перемещаться вдоль, а не поперек как это было раньше. С того времени усовершенствование нагнетателей этого типа идет по пути увеличения количества зубчатых лопаток (косозубых роторов). В первоначальной модели Итона «Eaton» их было две, а теперь сложно встретить меньше четырех. Основными функциональными недостатками нагнетателей типа Рутс является:
- Неравномерная пульсационная подача воздуха создающие периодический недостаток давления. Увеличение количества зубчатых-лопастей и изменение формы впускного и выпускного окна компрессора на треугольное, позволяет свести этот недостаток к минимуму. К тому же эти конструктивные решения помогают сделать работу компрессоров Рутса намного тише и равномернее.
- Во время выдавливания несжатого воздуха в трубопровод где находиться сжатый воздух, создается турбулентность, которая способствует росту температуры заряда воздуха. Это отрицательно сказывается на производительности ухудшая показатели калорийности топливной смеси из-за менее полного сгорания. Данная проблема коленчатых компрессоров решается установкой инкулера.
Развитие машиностроение позволило полностью оценить плюсы и минусы нагнетателей Рутса и получить из них максимум производительности.
Плюсы компрессоров Рутс:
- Компактность
- Простота конструкции
- Долговечность
- Эффективность на малых оборотах
- Низкий уровень шума
Винтовой нагнетатель
Винтовой нагнетатель (Lysholm) также как и компрессор «Рутса» относится к объемно-роторным нагнетателям и в своей работе использует те же принципы, но в отличии от своего более раннего коллеги рабочую нагрузку в нем исполняют пара роторов с взаимодополняющими профилями. На английском винтовой нагнетатель называют Lysholm в честь его изобретателя Альфреда Лисхольма, который в 1936 году изготовил и запатентовал на него права.
Принцип работы компрессора Lysholm
- Начиная встречное взаимное движение, пара роторов захватывает воздух.
- Вдоль роторов воздух порциями проталкивается вперед попутно сжимаясь.
Следовательно, на выпуске окна компрессора не возникает турбулентности, как у компрессоров «Рутса». Это является главным отличием от роторно-шестеренчатых нагнетателей. Подобная схема работы обеспечивает стабильно высокую эффективность на всех уровнях нагрузки.
Плюсы компрессоров «Лисхольм»:
- Высокий КПД (70%)
- Надежность
- Компактная конструкция
- Низкий уровень шума.
Главным и единственным минусом компрессоров «Лисхольм» является очень слона форма роторов, из-за чего их производство является очень затратным и как следствие сам компрессор очень дорогой. Поэтому он не встречается в серийных авто и его производят очень мало компаний.
Центробежный нагнетатель
ентробежный нагнетатель получил на данный момент наиболее широкое применение среди всех механических нагнетателей. Главным образом его, используют в компоновке турбонаддува и реже как самостоятельное устройство наддува. Центробежный нагнетатель аналогичен турбонаддуву в плане нагнетания воздуха. Его основной деталью, как и у турбокомпрессора является крыльчатка. У этой детали весьма сложная в исполнении конусообразная форма и от того насколько правильно она спроектирована и сделана зависит КПД всего нагнетателя.
Принцип действия центробежного нагнетателя:
- воздух проходит по воздушному сужающемуся каналу и раскручивает лопасти крыльчатки.
- Раскрученные лопасти, ведомые центробежной силой, отбрасывают воздух на периферию кожуха.
- Там установлен диффузор, снижающий потери давления. Порой он имеет лопатки с регулируемым углом атаки.
- Через диффузор воздух выталкивается в воздушный окружающий туннель (иначе воздухосборник) в форме улитки. Данная форма не случайна. Поток воздуха движется по каналу, который изначально был узким, а под конец стал широким, тем самым меняется скорость и давление воздушной массы на необходимые.
Главный недостаток центробежного компрессора связан с базовым принципом, который приводит его в действие. Для работы ему необходимо огромная скорость вращения крыльчатки. Давление производимое компрессором равно квадрату скорости крыльчатки. Поэтому базовая скорость компрессора начинается от 40 тысяч оборотов за минуту и может достигать 200 тысяч. Понятно что для разгона на такую скорость ремень привода должен работать крайне быстро. Из-за чего от работы этого наддува появляется очень сильный шум и детали подвергаются быстрому износу. Частично проблема шума решается установкой дополнительного мультипликатора, при этом теряя часть КПД механического нагнетателя.
Огромная нагрузка накладывает высокие требования на качество материалов и точность обработки деталей нагнетателя.
К еще одному минусу данного механического нагнетателя можно отнести его инерционное действие, проявляющий себя в отставании срабатывании. На малых оборотах его эффективность ничтожна, но при увеличении оборотов происходит быстрый скачек в мощности. Из-за данной особенности центробежный нагнетатель устанавливают на машины, где требуется высокая мощность и скорость, взамен интенсивности разгона.
Плюсы центробежного нагнетателя:
Низкая цена и простота установки центробежного нагнетателя сделали его очень популярным среди автолюбителей.
Минусы центробежного нагнетателя:
Повышенный износ, шум и эффективность прибавки мощности исключительно на высоких оборотах.
Спиральные компрессоры (нагнетатели)
Леон Креукс в 1905 году подал заявку на патент для создания паровой машины, которая в процессе 10 лет доработки превратилась в компрессор с двумя спиральными витками, восьмью струями вместо четырех, внешней и внутренней камерой расположенными по бокам с разворотом в 180 градусов. Но на тот момент думать о массовом производстве компрессоров было очень рано. Не было материалов способных выдержать рабочую температуру и оборудования для точной обработки деталей. Последнее является решающим фактором, поскольку любая погрешность в изготовлении деталей, качестве или структуре поверхности могла привести к значительной потери КПД, быстрой поломке всего двигателя и нагнетателя в частности. Из-за этого его применение в машиностроении началось гораздо позднее.
Компания «Volkswagen» в середине 80-х годов начала активно экспериментировать с необычными спиральными компрессорами наиболее известными как G-lader устанавливая их на модели «Golf», «Passat», «Polo», «Carrado». Хотя сейчас это направление ею уже свёрнуто, работа инженеров VW в нем никогда не будет забыта. Их наработки продолжает использовать ряд (преимущественно немецких) производителей устанавливая спиральные компрессоры в свои авто.
Преимущества спирального компрессора:
- Высокий КПД -76%
- Хорошие уплотнения и как следствие хорошая отдача на малых оборотах.
- Низки уровень шума
Поршневые компрессоры
Одна из самых распространённых схем среди обычных воздушных компрессоров является поршневые компрессоры (нагнетатели). На данный момент они совершенно не используются в автомобиле строении, в отличие от судоходства, где устанавливаются почти на все крупные судна. Основным действующим элементом поршневого компрессора как это ни странно звучит, является поршень. При движении в нижнюю мертвую точку (НМТ) он выталкивает весь находящейся под ним сжатый воздух.
Шиберные (лопастные) компрессоры (нагнетатели также известные как ротационно пластинчатые компрессоры)
Говоря о незаслуженно забытых видах компрессорах, стоит обязательно упомянуть шиберные (лопастные) компрессоры – прекрасные в своей простоте конструкции и принципе действия апараты.
Устройство лопастного компрессора
В корпусе компрессора находится ротор чей размер составляет ¾ от внутреннего размера корпуса. Он смещен в одну из сторон относительно середины пары отверстий растянутых по всей длине цилиндра. На роторе нанесены несколько продольных канавок, в которые помещены лопатки. При вращении ротора воздух сначала засасывается в одну из долей (промежуток между лопатками), в момент когда лопасти выдвигаются повинуясь центробежной силе, а затем сжимаются по пути подхода к выпускному отвествию.
Плюсы лопастного компрессора (нагнетателя)
Качественно изготовленные лопастные компрессоры могут создавать весьма и весьма большое давление. Если сравнивать их с теме же компрессорами Рутс у них на 50% больше мощности, меньше шумность, выше КПД, меньше потери воздуха и его температура. К тому же они меньше отбирают мощности двигателя.
Минусы лопастного компрессора
Из-за свой конструкции лопастной компрессор имеет огромную фрикционную нагрузку между корпусом и шиберами (лопастями). Со временем эксплуатации нагнетателя, увеличивался износ и потери воздуха, КПД существенно уменьшалось. Из-за этого лопастные компрессоры приходилось делали габаритными и низкооборотными. Что являлось недопустимо для развития машиностроения. О них стали отказывается и по не многу забывать. По пришествию долгих лет металлообрабатывающая отрасль шагнула далеко вперед. Появились новые материалы и технологии высоко-точной обработки, конструкторы стали задумывается о применении старых технических решений, которые ранее не нашли применения в жизни. Возможно, в скором будущем лопастные компрессоры вернутся в массовое производство.
turbokom.ru
Приводные нагнетатели — журнал За рулем
«Мото» начинает цикл материалов о наддувных силовых агрегатах. И если с первого взгляда их количество ничтожно мало, то это только с первого. Со второго становится понятно, что мы уже одной ногой в плотном мирке моторов с принудительным кормлением.
000_MOTO_1110_072
К преимуществам центробежников можно отнести простоту конструкции, компактность и малый вес. А также отсутствие жесткой необходимости применения интеркулеров, ибо греют воздух они намного меньше, чем лопастные нагнетатели и турбокомпрессоры.К преимуществам центробежников можно отнести простоту конструкции, компактность и малый вес. А также отсутствие жесткой необходимости применения интеркулеров, ибо греют воздух они намного меньше, чем лопастные нагнетатели и турбокомпрессоры.
Идея увеличить мощность мотора, затолкав в него дополнительную порцию воздуха и топлива, стара как мир. И достичь этого можно, если создать на пуске давление больше атмосферного. Именно для этого и применяют нагнетатели. Их множество моделей, но в «Мото» №№ 8 и 9 (Horex и я со своей бешеной «голдой») мы говорили о центробежных. Если кратко, это высокоскоростные вентиляторы, а если образно — «пацанские пылесосы».
Сама идея принудительного нагнетания воздуха в цилиндры была предложена вскоре после изобретения самого ДВС. Уже в 1885 году Готтлиб Даймлер получил немецкий патент на нагнетатель. Идея заключалась в том, что некий внешний вентилятор, насос или компрессор нагнетает в двигатель увеличенный заряд воздуха. В 1902 году во Франции Луи Рено запатентовал проект центробежного нагнетателя. Но после выпуска нескольких автомобилей, все работы в этом направлении свернули — несовершенство технологий и материалов вываливало на чаши весов больше «против», чем «за». Аббревиатура ПЦН (приводной центробежный нагнетатель) укоренилась в обиходе мотористов в 30-е годы ХХ века — правда, только в авиации. Внедрение ПЦН позволило убить сразу двух зайцев: повысить удельную мощность и снизить падение мощности на больших высотах. (С ростом высоты плотность воздуха падает, соответственно, в движок его попадает меньше, и для сохранения мощности приходится загонять окислитель силком.) Все нагнетатели, устанавливаемые на двигатели внутреннего сгорания, по принципу работы можно разделить на две основные группы: центробежные и объемные. А по типу привода — на приводные (с приводом от коленвала) и газотурбинные (использующие энергию отработавших газов).
Что же такое ПЦН? Давайте окунемся в детство и вспомним юлу. Что будет, если на раскрученную юлу сверху плеснуть воды? Правильно, вода разбрызгается по сторонам под действием сил инерции (центробежной силы), а юла останется почти сухой. Так и в центробежном нагнетателе роль юлы выполняет крыльчатка, а роль воды — молекулы воздуха. Думаю, в детстве каждый заглядывал внутрь пылесоса и видел за решеткой отсека пылесборника странный диск с лопастями и гаечкой посередине. Это и есть простейший центробежный нагнетатель, только работает он на отсос, а не создание избыточного давления. А что будет, если подсоединить шланг к пылесосу, но с той стороны, откуда он выдувает воздух? А если его еще и внедрить во впуск двигателя…
Крыльчатка настоящего ЦН имеет довольно сложную конусообразную форму, а лопатки — сложный профиль и изгиб. От их геометрии зависит производительность и эффективность всего нагнетателя. (Скажем, чем больше диаметр крыльчатки, тем большее давление она может дать на тех же оборотах, но в то же время кушает больше мощности; или при увеличении количества лопастей растет давление, но падает производительность.) Воздух, пройдя по воздушному каналу в нагнетатель, попадает на радиальные лопасти крыльчатки. Лопасти отбрасывают его к периферии кожуха через тонкую щель. Там воздух тормозится в улиткообразном диффузоре, его скорость падает, а давление растет.
Фактически ПЦН — половинка уже привычного в мире авто турбокомпрессора, только вместо «горячей» (турбинной) части — механический привод от коленвала. В силу самого принципа работы у центробежного нагнетателя есть один существенный недостаток. Для эффективной работы крыльчатка должна вращаться не просто быстро, а очень быстро. Производимое центробежным компрессором давление пропорционально квадрату скорости крыльчатки. Соответственно, отсюда и основной недостаток центробежников: узкий рабочий диапазон. Но этот теоретическ
www.zr.ru
Всё про наддув! — DRIVE2
Наддув — самый доступный и простой способ увеличить мощность двигателя внутреннего сгорания. Теория проста: чтобы выросла отдача, нужно сжечь как можно больше топлива. Но для его горения необходим ещё и воздух. И если «налить» в цилиндры сколько угодно топлива проще простого (качай себе и качай мощным насосом), то с воздухом дело обстоит сложнее — для него тоже нужен своеобразный насос. И роль такого агрегата в двигателях играют нагнетатели. Вне зависимости от его типа, оснащённый наддувом двигатель обладает большей мощностью и крутящим моментом, чем аналогичный атмосферник. Почему это возможно, какие существуют конструкции и какие побочные эффекты имеет наддув? Рассказываем в нашей справке по современным системам.
.
История наддува
Впервые техническая идея загнать в автомобильный двигатель больше воздуха с помощью энергии вращения коленвала пришла в голову Готтлибу Даймлеру в 1885 году, а в 1905 году швейцарец Альфред Бюхи получил патент на аналогичную систему, работающую уже от энергии выхлопных газов. Но до реализации этих решений в автомобилях прошло некоторое время — первый серийный легковой автомобиль «наддули» с помощью приводного нагнетателя в 1921 году — им стал Mercedes-Benz. Турбонагнетатели же стали получать распространение в авиационных двигателях 1920-х годов, так как там было особенно важно справляться с потерей мощности по мере набора высоты, где плотность воздуха становится меньше. Вскоре газовые нагнетатели нашли своё применение и в грузоперевозках — прибавка в крутящем моменте оказалась для дизелей судов и локомотивов очень кстати. Первой легковушкой с турбонагнетателем под капотом стало купе-хардтоп Oldsmobile Jetfire с 215-сильным V8.
Точно такой же мотор Oldsmobile без турбины выдавал в то время 155-195 сил в зависимости от степени форсировки. Но важнее другое: тяга даже 195-сильного атмосферника ограничивалась 300 Н·м, тогда как турбокупе выдавало все 410. Если у атмосферных моторов существует практически прямая зависимость между объёмом камеры сгорания и максимальным крутящим моментом, то наддувные агрегаты такого недостатка лишены — по-разному конфигурируя систему, инженеры могут добиваться очень впечатляющей прибавки тяги при неизменном объёме.
Вскоре турбина появилась и на Chevrolet Corvair Corsa (расположенный сзади 6-цилиндровый оппозитник воздушного охлаждения с наддувом был лишь одним из необычных технических решений этой экзотической машины), а после подоспели и европейцы в лице Porsche (911 Turbo в 1975 году) и Saab (99 Turbo 1978 года). А вот с наддувным дизельным седаном всех опередил производитель из Старого Света — в 1978 году появилась версия 300SD лимузина Mercedes-Benz W116. Вскоре дизельные автомобили приобрели в Европе огромную популярность, а турбонаддув стал неотъемлемой частью конструкции легкового дизеля. Существуют и грузовые дизели с приводными нагнетателями, но по ряду технологических причин эта схема не получила широкого распространения в автомобилестроении.
Какие существуют виды наддува
К механическим видам наддува (обычно под наддувом понимаются именно механические схемы) относят приводной компрессор и турбокомпрессор. Приводной нагнетатель, как правило, располагается вдоль блока рядного двигателя или в развале V-образного блока и приводится от коленвала с помощью ременной передачи, прессуя воздух парой винтовых роторов или крыльчаткой. Турбина же приводится в действие вылетающими из цилиндров в коллектор под большим давлением выхлопными газами и утрамбовывает воздух на впуске крыльчаткой. Обычно турбина находится сразу за выпускным коллектором или непосредственно интегрирована в него — как, например, в современных моторах группы Volkswagen.
Отдельно можно выделить эксперименты производителей с электротурбинами. Они не отбирают мощность у двигателя и лишены газовой турбоямы, так как колесо компрессора вращает электромотор. Впрочем, к этой схеме у производителей до сих пор остаётся немало вопросов, и подробнее об этом можно прочитать в нашем материале Audi завтрашнего дня. Кроме механического, существует ещё безагрегатный наддув. Так называют повышение давления на впуске с помощью сочетания скорости движения и особой формы и размеров впускных патрубков. Избыточное давление такого типа является мерой дополнительного форсирования преимущественно спортивных атмосферных двигателей. Примером заводской реализации такой схемы может служить впускной тракт хэтчбека Porsche Panamera в особой версии GTS.
Как устроен турбонагнетатель
Конструкция турбонагнетателя проста: на едином валу находятся две крыльчатки, каждая из которых вращается в своём корпусе, называемом в народе «улитка». Одну крыльчатку (в так называемой горячей улитке) вращает поток выхлопных газов, а связанная с ней единой осью вторая крыльчатка в холодной части крутится и трамбует во впускной тракт забираемый с улицы воздух. Таким образом, чем выше обороты работы двигателя, тем больше он вырабатывает газов и тем больше воздуха впоследствии получает. Идеальный замкнутый круг с бесконечным потенциалом повышения мощности?
Современные турбокомпрессоры имеют практически нелимитированный потенциал увеличения мощности двигателя. Ограничителем обычно выступает механическая прочность вращающихся и движущихся деталей силового агрегата, а также баланс итоговых характеристик мотора и здравый смысл. Ввиду меньшего КПД и ряда технических особенностей приводные нагнетатели позволяют увеличивать мощность не так эффективно.
Но всё не так просто. Во-первых, шатунно-поршневая группа каждого мотора рассчитана на определённые нагрузки, и превышение их приведёт к разрушению двигателя. Во избежание бесконтрольного роста давления наддува в горячей части нагнетателя предусмотрена специальная калитка-клапан под названием «вейстгейт» (в переводе — клапан для излишков), которая открывается с помощью пневматики или сервопривода при достижении пикового расчётного давления в системе. В результате «лишние» газы просто идут в обход турбинного колеса прямиком в выхлопной тракт и не раскручивают компрессор сверх меры. Как правило, в моторах есть и ещё одна страховка от «передува» — при превышении критического порога давления блок управления двигателем ограничивает увеличение подачи топлива на безопасной отметке, и мотор перестаёт производить слишком много выхлопных газов.
Но в защите нуждается не только поршневая группа, но и сам турбокомпрессор. Представьте, что он уже «надул» много сжатого воздуха во впускной трубопровод, а водитель внезапно закрыл дроссель — ударившись в такое препятствие, сжатый воздух направится искать себе другую дорогу и обязательно найдёт её в противоположном направлении, где находится только что спрессовавшее его колесо компрессора. Возникающая в таком случае на крыльчатку нагрузка называется помпаж и воздействует на турбонагнетатель самым деструктивным образом. Для стравливания излишнего воздуха в районе впускного патрубка или интеркулера в систему встраивается ещё один перепускной клапан, который отправляет воздух обратно на впуск перед турбок
www.drive2.ru
Электрический нагнетатель тоже тоже может работать — DRIVE2
Эту тему хочу написать уже месяц, но предыдущие разы оканчивались неудачей: четыре раза самопроизвольно закрывался браузер, когда почти все было готово, а потом вообще накрылся windows! Но теперь-то ничего не помешает))))
Итак, на просторах интернета (даже на форуме владельцев Porsche Cayenne) часто заводят дискуссии по поводу возможности увеличения мощности с помощью электрического компрессора, при чем есть как сторонники так и противники этого.
Совсем недорого можно найти вот такой вариант:
Чем-то напоминает фен без ручки по принципу действия. Есть еще в форме турбины:
но избыточного давления такие приспособления создать скорее всего не смогут, зато на youtube можно найти вот такие фэйковые видео, что он давит как надо)))
Но мы ведь знаем, что на формулу-1 с 2014 года тоже ставят электрический наддув, и там он работает как надо!
Электромотор установлен на одном валу с турбиной, позволяет избавиться от турболага на низких оборотах. При этом мотор объемом 1,6 литра наделяется неистовой мощью всегда! В отличие от полутора литровых V- образных 6-ти цилиндровых предков, устанавливаемых в 80-х годах, которые были очень быстры на скоростных трассах, но из-за турболага соперники с атмосферными моторами на извилистых трассах были быстрее. Есть несколько вариаций, но принцип один.
Вот рецепт для создания мощного мотора, но на гражданских авто такую схему пока не применяют в первую очередь из-за дороговизны замены этого узла. Но автопроизводители не сидят, сложа руки, предлагая внедрять электрический наддув в другом виде. Недавно компания Valeo заявила, что будет поставлять электрические компрессоры для серийных машин.
24 В или 48 В в зависимости от модификации (кстати на новых BMW 7 и Audi A8 бортовая электроника будет работать именно при таком напряжении). Как заявляет компания, этот компрессор весит примерно 4 кг, развивает 70 тыс. оборотов/мин менее чем за 350 м/с! При этом электромотор не 100 Вт, как на игрушечных фенах, а 2 кВ.
Например, на дизельном моторе Audi схема будет выглядеть так.
Или вот так на бензиновых:
При чем, возможно данный 5-ти цилиндровый 2.5 литровый мотор попадет на Lamborghini Huracan (для китайского рынка). Заявленная мощность 600 лс! И этот заводской вариант развивает аналогичную мощность как APR stage 3 для 2.5 мотора. При этом крутящий момент 650 н/м, которому могут позавидовать дизели, доступен в диапазоне 3000–7000 об/мин!
Недавно Volkswagen также анонсировал литровый мотор с комбинацией турбины и электронаддува мощностью 272 лс!
Есть варианты гаражного тюнинга
А можно заморочиться и вообще установить серьезный наддув как на этой Хонде
Просто приделать фен:
Или вот на этом видео!
Малолитражка стает грозным street figterом))))
www.drive2.ru
Покупка механического нагнетателя — Лада 2114, 1.8 л., 2009 года на DRIVE2
Всем привет.
Рад обрадовать многих, что в моём ассортименте появился новый раздел: — Двигатель☭.
В этом разделе пока появится только несколько новых БЖ, которые вызваны покупкой (многим известный) компрессора ПК 23-1 на 0.5 бар.
Долго думал, стоит его брать или не стоит, но пока смотрел и всё изучал, наткнулся на продажу БУ компрессора на драйве, и дальше всё пошло как то само собой=)
Вообщем взял я его у пользователя yakof-f, который продал мне компрессор вместе с запасным широким ремешком, и новыми подшипниками (На широкий ремень менял бы полюбому, а тут он уже установлен+ запасной новый). Крыльчатка вся в поряде, всё довольно крепко сидит на своих местах. Не вижу повода, что бы еще раз не сказать большое спасибо ему, СПАСИБО )!
Ну а теперь, что касается этого компрессора и конкретно меня.
Взял БУ, т.к. видел хорошее состояние компрессора.
Переплачивать за новый не хотелось т.к. на БУ компрессоре могут испортиться только ремешки и подшипники, а в моём случае я купил уже с заменой их на новые.
Да и вообще если брать новый, то это уже не совсем дешевая доработка была бы, и было бы как то жалко отдавать за эту приблуду так много денег.
Взял именно этот компрессор (Т.е. ПК 23-1, а не турбину и т.д), дабы прибавить немного мощности при не больших затратах и простоте установки, снятия самого компрессора.
Компрессор мне нужен не для того, что бы наваливать всё время ( С ним думаю «Наваливать» это уж очень грозно звучит)), а для того что бы просто в нужный момент лучше ускорялась и вытягивала.
При смене 2-ух тонких ремней на компрессоре на 1 широкий, давление должно увеличиться до .05-06 реальных бар. Без этой доработки компрессор 0.5 не выдаст.
Думаю для начала мне этого хватит ;-), если строить больше, то уже кардинально и намного затратнее.
Для его нормальной работы сделано (Или будет сделано):
-Более менее нормальный выхлоп.
-Форсунки большей производительностью
-Самодельный пайпинг
-Самодельный кронштейн
-Клап.сброса лишнего давления
-ЭБУ Январь 7.2
-Обязательная прошивка
Дабы не делать кучу мелких записей, расскажу тут сразу о самодельном кронштейне к нему.
Порыскав в интернете, нашел кронштейн за 1800р. новый. БУ как то не встречался (Взял бы, да и новый взял бы, читаем дальше, поймёте)
Но т.к. хотелось скорее примерить и запустить компрессор на холостом ходу (Просто, не дуя в двиг), то было решено опять же не переплачивать и сварить свой кронштейн.
И тут началось.
Пошел к другу который варит, и давай с ним делать кронштейн.
За основу взяли металл толщиной 8мм., а боковушку (на чём будет держаться компрессор 6 мм.)
Вырезали, приварили, дырки просверлили и казалось бы всё, но нет(
То капот не закрывается из за него, то еще хуже, нет соосности по шкивам, следовательно ремень долго не проживёт, да и подшипники от перегрева.
Вообщем началась бешеная морока. Уже готов был пойти и купить новый кронштейн.
Но потом всё же решил доделать начатое дело.
И упорно с другом Александром Квачёвым, его отцем и братом, ковыряясь и подгоняя всё как надо у них во дворе, (А приезжая домой, получая так же советы и от своего отца), всё же сделали этот кронштейн общими усилиями. Спасибо всем вам большое=)
Вообщем вывод: Ребят, лучше купите кронштейн и не парьтесь.
Ну вот вроде всё, что хотел сказать. Следим, комментируем и т.д. =)
Всем спасибо!
www.drive2.ru
Нагнетатель воздуха
Автор admin На чтение 9 мин. Просмотров 455
Одной из основных задач, стоявших перед разработчиками с момента рождения ДВС, являлось повышение его мощности. Решение проблемы в лоб – увеличение количества цилиндров – приводит к росту массы и габаритов двигателя, а также вызывает другие сложности. Тем не менее, ещё на самых первых моторах был определен достаточно простой вариант увеличения мощности до пятидесяти процентов, при сохранении всех прочих характеристик силового агрегата. Добиться этого позволяет нагнетатель, обеспечивающий подачу дополнительного количества воздуха в двигатель авто.
Нагнетатель воздуха – зачем он нужен?
Для понимания места и роли нагнетателя воздуха необходимо вспомнить основы работы ДВС. В цилиндры двигателя авто поступает топливно-воздушная смесь (ТВС), сгорание которой и обеспечивает работу мотора. Соотношение между бензином и воздухом поддерживается на определенном уровне и зависит от режимов работы и нагрузки двигателя. Количество ТВС в цилиндре при обычных условиях ограничено его объемом, попадает она туда благодаря создаваемому разрежению на такте впуска, тогда мотор авто всасывает необходимое количество смеси.
Вот здесь и скрыта тонкость, позволяющая повысить мощность двигателя. Если в него подавать ТВС под давлением, то в тот же самый объем ее поместится гораздо больше, и значит, в процессе сгорания смеси выделится больше энергии и увеличится мощность, которую способен развивать силовой агрегат. Для увеличения объема воздуха, идущего в цилиндры двигателя авто, используется нагнетатель (компрессор). Так называется механизм для сжатия и подачи газа под давлением.
Дополнительным преимуществом может стать экономия топлива, т. к. необходимой мощности можно добиться от мотора меньшего объема.
Нагнетатель воздуха на авто – не все так просто
Однако использовать нагнетатель воздуха прямо в лоб оказалось достаточно затруднительно. Дело в том, что хотя мощность двигателя при этом увеличилась, но это создало ряд новых проблем, которые требовали своего решения для успешного внедрения наддува на авто. Одной из них явилось выделение значительно большего количества тепла при сгорании ТВС, из-за чего прогорали клапана, поршни, выходила из строя система охлаждения.
Другой особенностью стала повышенная вероятность возникновения детонации бензинового двигателя. Когда нагнетатель осуществляет дополнительную подачу воздуха в мотор, то возникающие в них при сжатии повышенные температура и давление могут вызвать детонацию, вследствие чего возможно разрушение двигателя, или как минимум, его преждевременный значительный износ. Избежать этого поможет использование высокооктановых видов топлива или декомпрессия, так по-другому называется уменьшение степени сжатия.
Новые виды горючего дороги, что увеличивает стоимость эксплуатации авто, а декомпрессия приводит к снижению выдаваемой мощности, т.е. теряется эффект от использования наддува воздуха.
Воздушный нагнетатель на авто – каким он бывает
Подачу воздуха в мотор можно осуществить разными вариантами, при которых используется внешний нагнетатель или складывающиеся условия в процессе движения. Исходя из этого, можно определить такие способы наддува:
- механический, когда на авто устанавливается механический нагнетатель, приводимый в действие от коленвала мотора;
- турбонаддув, когда предусмотрено использование турбо нагнетателя, приводимого в действие выхлопными газами;
- электрический, в этом случае в авто применяется электрический нагнетатель воздуха;
- «Comprex», при этом способе отсутствует приводной нагнетатель, а в цилиндры подача воздуха осуществляется с помощью выхлопных газов;
- комбинированный, при котором используются несколько различных схем, как правило, совмещают механический нагнетатель и турбонаддув.
Существуют и другие способы, обеспечивающие подачу воздуха в двигатель авто, но выше отмечены наиболее часто применяемые на машинах. На отечественных, кстати, в том числе семейства ВАЗ, подобные устройства серийно не устанавливались.
Механический нагнетатель на карбюраторный авто – варианты построения
Механический нагнетатель был создан одним из первых, почти после появления ДВС. Он связан непосредственно с коленвалом двигателя авто и начинает работать сразу же после его запуска, обеспечивая подачу воздуха пропорционально оборотам мотора. Это является несомненным достоинством, но такой нагнетатель для своей работы отбирает часть мощности двигателя.
Существует несколько самых распространенных вариантов построения подобных устройств, наиболее известные из них показаны на фото. Их конструктивные особенности рассмотрены ниже:
- Нагнетатель ROOTS. Первоначально это были две обычные шестеренки, вращающиеся в разные стороны, помещенные в замкнутый корпус. С течением времени они видоизменились до того, что представлено на фото. Работает такой нагнетатель достаточно просто – вращающиеся лопатки ротора создают воздушный поток от входа к выходу. Основной недостаток подобных устройств – подача воздуха осуществляется неравномерно, что приводит к пульсации давления. Кроме того, после прохождения устройства возникающая турбулентность воздуха вызывает его нагрев. К достоинствам надо отнести простоту, компактность, и надежность, низкий уровень шума.
- Нагнетатель LYSHOLM. Относится к аппаратам винтового типа. Работает подобное устройство аналогичным образом – воздушный поток создается вращающимися роторами. Благодаря малому зазору между ними, обеспечивается требуемое качество наддува. Главным отличием подобного устройства будет сжатие воздуха внутри корпуса. Однако сложности проектирования и изготовления таких изделий вызывают их высокую стоимость, что ограничивает их применение в массовом производстве авто.
- Центробежный нагнетатель. Является наиболее распространенным типом и применяется как самостоятельно, в виде компрессора, так и в составе турбо устройств. Вращающиеся лопатки захватывают воздух и отбрасывают его на периферию корпуса. Двигаясь вдоль корпуса, имеющего улиткообразную форму, воздушный поток на выходе приобретает необходимое давление.
Для того чтобы центробежный нагнетатель работал эффективно, его крыльчатка должна вращаться с высокой скоростью. Обеспечение такого режима работы связано с трудностями смазки подшипников и создания подобных условий. Однако простота и относительно низкая стоимость самих устройств, сделала их наиболее популярными среди других типов нагнетателей. Особенно часто они используются для тюнинга авто, в том числе и семейства ВАЗ.
Турбо нагнетатель воздуха
Такой подход к обеспечению мотора дополнительным количеством воздуха является наиболее популярным. Применяется он и для дизелей, и для бензиновых моторов. Принцип, на котором работает подобный нагнетатель, понятен из приведенного рисунка:
По сути дела, это комбинация двух устройств – турбины, использующей энергию выхлопных газов, и компрессора. Здесь надо сразу отметить, что режим турбо, применяемый для повышения мощности дизелей, применяется гораздо чаще, чем нагнетание воздуха в бензиновых двигателях. В них повышение давления ограничено появлением детонации, и введение режима турбо требует принятия специальных защитных мер.
Использование энергии отработанных газов связано с целым комплексом проблем, в первую очередь с применяемыми материалами. Лопатки турбины должны выдерживать температуру до тысячи градусов, и при этом скорость их вращения зачастую превышает десять тысяч оборотов в минуту. Однако режим турбо, при котором в дизель поступает дополнительный воздух, облегчает его работу.
Исходя из изложенных особенностей, наилучшим образом наддув турбо будет выполняться при высоких оборотах двигателя, когда турбина сильно раскручена. Другой особенностью такого режима является так называемое запаздывание. В момент резкого нажатия педали, пока сработает наддув в режиме турбо, проходит некоторое время, что и вызывает провал в характеристике.
Чтобы его обойти, применяются специальные технические решения. Одним из возможных вариантов будет применение двух нагнетателей турбо, один из которых работает на малых оборотах, а другой на высоких. Каждый из автопроизводителей по-своему решает эту задачу – кто-то использует мощный нагнетатель, обеспечивающий излишний приток воздуха на всех режимах, и при необходимости сбрасывает его излишки, кто-то применяет несколько маленьких нагнетателей вместо одного большого, кто-то реализует различные комбинации двух первых вариантов.
Если говорить о режиме турбо для бензиновых двигателей, то стоит отметить, что он максимально эффективен на впрысковых двигателях. Карбюраторный мотор может работать в режиме турбо, но ему необходима определенная доработка – установка жиклеров большего сечения, изменение уровня поплавковой камеры и ряд других мер. Тогда как для инжекторного двигателя все сведется к использованию новой прошивки.
Тем не менее, режим турбо зачастую реализуют и на старых машинах, в том числе и семейства ВАЗ, правда, в этом случае чаще всего применяют электрический наддув.
Электрический нагнетатель для двигателя автомобиля
Подобные системы, реализующие режим турбо, относятся к комбинированным. В них чаще всего используется электрический мотор, работающий совместно с центробежным нагнетателем. Достоинством такого подхода, когда привод выполнен как электро, является его универсальность. Он не связан напрямую с работой двигателя, как механический наддув, и электрический мотор можно использовать при любых условиях.
Благодаря такому приводу как электро, можно избежать провала в характеристике нагнетателя. На средних и малых оборотах мотора работает электрический нагнетатель, на высоких включается турбина и реализуется обычный режим турбо. Подобные возможности построения наддува с использованием такого привода как электро, привлекают внимание все более широкого круга автопроизводителей.
Стоит отметить, что нагнетатель электро является привлекательным для выполнения тюнинга авто, в том числе и семейства ВАЗ. На этом рынке есть (отличный от уже описанных) осевой электрический нагнетатель. По оси воздуховода ставится вентилятор (электро). Когда он работает, то усиленный поток воздуха направляется во впускной коллектор. Фактически, таким образом вентилятор (электро) обеспечивает наддув.
К достоинствам, которыми обладает подобный электрический нагнетатель, следует отнести простоту его реализации. Для создания такой системы наддува не требуется никаких технически сложных систем и устройств, обычный бытовой вентилятор (электро) зачастую справится с обеспечением подачи нужного дополнительного количества воздуха в цилиндры мотора.
Использование такой техники позволяет без особых затруднений провести тюнинг старых машин, например таких, как ВАЗ ранних годов выпуска.
Нагнетатель на ВАЗ
В данном случае проблему надо рассматривать несколько шире – речь зачастую идет не конкретно о каком-то автомобиле семейства ВАЗ, а вообще об улучшении атмосферного двигателя. Это достаточно сложная проблема, и она не имеет однозначного решения. Конечно, решаясь улучшить характеристики старого автомобиля, например какой-то модели ВАЗ или Москвича, при использовании штатного двигателя его мощность можно увеличить только с помощью наддува.
Однако это далеко не так просто сделать, как кажется с первого взгляда. Повышение мощности мотора ВАЗ, как и любого другого, должно сопровождаться дополнительными изменениями, обеспечивающими правильное использование подобного усовершенствования. В противном случае измененный двигатель очень быстро выйдет из строя.
В то же время благодаря тюнингу двигателя, старый ВАЗ или любой другой подобный автомобиль, может получить новую жизнь, тем более что сделать подобные улучшения достаточно просто и не слишком дорого. Гораздо проще грамотно и правильно поставить на ВАЗ нагнетатель воздуха, что обеспечит прирост порядка тридцати процентов мощности двигателя, чем заниматься полной переделкой мотора в поисках тех же самых тридцати процентов мощности.
Но это уже совсем другая тема, в том числе и в отношении старых автомобилей ВАЗ, и хотя она не менее интересна, ее рассмотрение надо проводить самостоятельно.
Использование дополнительного объема воздуха для обеспечения прироста мощности двигателей, в том числе и семейства ВАЗ, довольно известный и давно освоенный автостроителями прием. Он позволяет решить многие вопросы, связанные с получением большей мощности от сравнительно небольших моторов, правда, при соблюдении ряда правил. Но, тем не менее, этот подход достаточно широко применяется разработчиками различных марок авто.
Что еще стоит почитать
Механический нагнетатель воздуха для автомобиля
Механический нагнетатель является одной из вариаций системы наддува воздуха, с целью увеличить мощность мотора. Главная задача эксплуатации такого решения заключается в создании значительно увеличенного давления, превышающего показатель атмосферного давления внутри впускного коллектора.
Устройства такого плана называют механическими по тому, что привод от коленчатого вала двигателя. Этим они отличаются от других систем нагнетания воздушной массы в цилиндры.
Особенности работы механического нагнетателя
Устройство по принципу работы схоже с турбокомпрессором. Он аналогично турбинам осуществляет целый список связанных между собой функций. Устройство затягивает воздух снаружи, осуществляя процесс его сжатия с последующее нагнетанием во впускную двигательную систему. Втягивается воздух благодаря созданному внутри коллектора разрежению. Для осуществления нужного уровня давления нагнетателям такого типа нужно вращаться на повышенных оборотах, опережая мотор. Нагнетается воздух во впуск благодаря разнице в давлении в системе.
Сжимаемый при помощи устройства воздух характеризуется увеличением температуры во время сжатия. Это приводит к понижению плотности, а итогом этого будет сниженный уровень давления. Механическую систему оснащают промежуточным охладителем для разрешения данной проблемы. Охладитель является воздушным или жидкостным радиатором, качественно охлаждающим сжатые воздушные массы после прохода устройства.
Особенности привода компрессоров
Механический нагнетатель воздуха для автомобиля с ДВС в конструктивном плане может иметь определенные отличия в сравнении с другими похожими решениями. Главное различие от схожих систем в основном является выступающая система его привода.
Приводное устройство нагнетателя может быть таким:
- система прямого привода, с которой описываемое устройство обладает креплениями для прямого соединения с фланцем коленчатого вала;
- зубчатые или плоские ремни ременного привода;
- привод, базирующийся на цепном приводе;
- зубчатая передача, под которой подразумевают редуктор цилиндрического типа;
- электропривод, подразумевающий наличие отдельного электрического двигателя.
Разновидности
Теперь стоит рассмотреть каждую из разновидностей механического типа более детально.
Современные транспортные средства могут оснащать разнообразными вариациями компрессоров.
Широкое распространение получили 3 основных типа устройств:
- кулачковый;
- винтовой;
- центробежный;
Кулачковый тип
Такой механический нагнетатель является одной из первых разработок. Его начали устанавливать на транспортные средства с самого начала прошлого столетия.
На сегодня, реализуется данная конструкция таким образом, что компрессор оснащается парой роторов. Они могут обладать тремя или четырьмя кулаками, вращающимися встречно друг другу.
Кулаки располагаются таким образом, чтобы размещаться спирально по всей длине вышеупомянутых роторов. Угол закручивания данных элементов побирается с целью обеспечения наиболее эффективного процесса нагнетания воздуха с учетом возникающих параллельно этому потерь. Общая конструкция и принцип действия кулачкового варианта схожи с шестеренным масляным насосом, устанавливаемый смазочную систему ДВС.
Оказывающийся в нагнетателе воздух ловится кулаками ротора, перемещается в кулачковом пространстве и между стенками нагнетателя. В процессе он сжимается, а после этого начинается процесс нагнетания воздуху во впуск. Таков принцип называют нагнетанием внешнего типа. Такие компрессоры выделяются тем, что в большом темпе реализует необходимое давление.
Фиксируется и рост вышеуказанного давления одновременно с увеличением частотности вращения коленчатого вала транспортного средства.
Иногда кулачковый агрегат способен создать очень сильное давление, превышающее необходимый уровень. Как результат – образование воздушных пробок в канале нагнетания и ухудшение эффективности давления, что становится причиной общего снижения мощности силового агрегата во множестве рабочих режимах. Во избежание столь нежелательных последствий, в процессе использования агрегатов механического типа в обязательном порядке реализуют дополнительные меры по контролю и регулированию давления.
Вышеуказанное давление регулируют 2-мя распространёнными методами:
- Первый из них подразумевает регулирование давления посредство выключения агрегата. По большей части такой метод осуществляют посредством муфты электромагнитного типа;
- Второй вариант подразумевает пуск воздуха на этапе непрерывной работы устройства. Воздушную массу пускают посредством перепускного клапана;
Сейчас решения наддува механического типа оснащают схемами регулировки так. Комплексный вариант включает в себя входные датчики давления наддува и во впуске, электронные управляющие блоки и т.д.
Одновременно с этим прибегают к многочисленным механизмам исполнения. К ним относятся модули привода перепускного клапана электромеханического типа, муфтовый электрический магнит и прочие элементы. Нагнетатели рассматриваемого типа преимущественно дорогие. Такое положение дел обуславливается допусками недостаточных размеров на этапе производства.
Решения такого плана характеризуются повышенными требованиями к стерильности поступающего внутрь воздуха. В независимости от уровня или типа загрязнений или посторонних предметов внутри системы, чувствительный агрегат может быть легко выведен из строя.
Устройства данной разновидности характеризуются солидным весом, а также большой шумностью во время их работы. Производителями эффективно используется большое число мер для подавления шума, начиная от конструктивных корпусных особенностей и заканчивая использованием резонаторов, демпферов и прочих.
Винтовой тип
Нагнетатели винтового типа представляют собой конструктивно схожие решения с ранее рассмотренной вариацией.
Рассматриваемый сейчас агрегат включает 2 ротора-шнека определенной формы. Один из них обладает характерными выступами, а второй выемками-канавками. Эти элементы имеют форму, близкую к конической форме, а камера для воздуха между ними имеет меньшие размеры. Это будет заметно, если присмотреться к длине роторов. Поступающие смеси наружных газов захватываются шнеками, а после перемещаются и сжимаются. Процесс сжатия осуществляется при помощи шнекового вращения.
Последний этап процесса подразумевает нагнетание компрессированного воздуха. Главное отличие рассматриваемого устройства от кулачковой разновидности заключается в обеспечении внутреннего нагнетания. Воздух будет нагнетаться между шнеками, а это позволяет сделать эффективнее.
Центробежный тип
В случае центробежных разновидностей нагнетание воздуха реализовано по принципу, напоминающему принцип работы турбокомпрессора. Основывается агрегат на рабочем колесе-крыльчатке. Оно вращается с весьма и весьма большой скоростью, а по числу оборотов способно достигнуть отметки в пятьдесят или шестьдесят оборотов в минуту.
Принцип работы центробежного решения заключается в том, что поступавший воздух засасывается устройством в пространство внутри колеса. Центробежная сила воздуха перемещается по лопастям, а воздух из колеса выходит уже на больших скоростях, но уже характеризуется низким давлением.
Именно в процессе выхода оттуда воздух будет проходить по диффузору, имеющему целый ряд лопаток стационарного типа, располагающихся вблизи колеса-крыльчатки. Потоки воздуха на огромных скоростях после прохода через диффузор проходят процесс по преобразованию и превращения высокоскоростные потоки воздуха в низко-скоростные, но теперь уже с высоким уровнем давления.
Важно упомянуть, что такой вариант устройства является наиболее распространённым среди всех механических решений. Очень распространён такого типа механический нагнетатель на ВАЗ, и других, относительно доступных автомобилях. К главным преимуществам можно отнести компактность, малую массу, рабочую эффективность, взвешенную стоимость, а также широкий спектр различных вариаций крепления на моторе.
Минусами таких вариаций являются: сильно выраженная зависимость их мощности и скорости вращения коленчатого вала. Производительно стараются учитывать и эти недостатки, пытаясь их исправить.
Максимальное число отношения привода передаточного типа требуется для работы двигателя при низких оборотах. Минимальный уровень отношения задействуют в случае режима работы при скоростных оборотах.
Благодаря целому ряду конструктивных свойств нагнетатели первых типов устанавливаются на транспортные средства для обеспечения хороших динамических показателей при разгоне, в то время центробежные решения лучше всего справляются в случае работы мотора при пиковых нагрузках и максимальных показателях скорости.
Механические компрессоры в автомобилях
Такие устройства весьма востребованы как в случае дорогих автомобилей серийного производства, так и в случае спортивных машин. Нагнетатели активно задействуют в тюнинге авто.
Большую часть автомобилей спортивного типа оборудуют именно такими нагнетателями или комплексными решениями, включающими в себя сразу и механический агрегат и турбокомпрессор.
Стоит отметить и то, что наиболее массовые автомобили, в особенности среднего класса, оснащают компрессорами описанных выше типов крайне редко.
Нагнетатель 285-61-1СМП
Нагнетатель 285-61-1СМП — одна из новейших разработок «РЭП Холдинга». Нагнетатель 285-61-1СМП предназначен для сжатия и транспортировки природного газа. Используется в составе газоперекачивающих агрегатов на дожимных компрессорных станциях газодобывающей отрасли.
Нагнетатель спроектирован с использованием системы активного магнитного подвеса (АМП) и «сухих» газодинамических уплотнений (СГУ). Применение АМП обеспечивает бесконтактное вращение ротора в управляемом магнитном поле. Отсутствие трения и масляных элементов увеличивает ресурс узлов подшипника, повышает эффективность агрегата, снижает эксплуатационные затраты. На предприятиях АО «РЭП Холдинг» налажено собственное производство магнитных подшипников по лицензии компании S2M (SKF).
Состав нагнетателя 285-61-1СМП:
- Тип корпуса – «баррель»
- Шесть ступеней сжатия
- Спиральная выходная камера
- «Сухие» газодинамические уплотнения (СГУ)
- Активный магнитный подвес (АМП)
Технические характеристики нагнетателя 285-61-1СМП:
|
Наименование величины |
Размерность |
Номинальный режим |
Дополнительный режим |
|
Производительность, отнесенная
|
млн.
нм3/сут |
21.30 |
26.93 |
|
Производительность, отнесенная к начальным условиям |
м3/мин |
283.0 |
318.0 |
|
Давление газа конечное, абсолютное на выходе из нагнетательного патрубка |
МПа |
10.35 |
10.35 |
|
Отношение давлений |
— |
2.2 |
1.953 |
|
Мощность, потребляемая нагнетателем |
МВт |
23.75 |
26.70 |
|
Частота вращения ротора компрессора |
об/мин |
4900 |
|
|
КПД политропный |
— |
0.825 |
0.780 |
|
Плотность газа, отнесенная к 20°С и 0,1013 МПа |
кг/м3 |
0.763 | |
Основные преимущества нагнетателя 285-61-1СМП:
- «Сухое» исполнение (применение «сухих» газодинамических уплотнений и системы активного магнитного подвеса)
- Увеличение ресурса работы в 2 раза
- Повышение КПД за счет отсутствия механических потерь
- Унификация узлов и элементов (заменяемость элементов до 80%)
- Применение универсального корпуса сжатия, вмещающего сменные проточные части со степенью сжатия от 1,5 до 4,0
- Снижение эксплуатационных затрат
- Повышение надежности конструкции
- Снижение количества дополнительного оборудования
Центробежный компрессор 285-61-1СПМ
В чем разница между вентилятором, нагнетателем и компрессором?
Турбомашинное оборудование обычно сегментируется в зависимости от того, извлекает ли оно энергию (например, турбины) или добавляет энергию (например, насосы и компрессоры). Добавление энергии обычно используется для сжатия или перемещения жидкости. Когда текучей средой является газ, турбомашинное оборудование обычно называют вентилятором, нагнетателем или компрессором. В этом блоге будут рассмотрены различия между этими тремя устройствами и места их использования.
Важно отметить, что номенклатура турбомашин не стандартизирована и может варьироваться от страны к стране и от отрасли к отрасли. На самом деле, некоторые определения в турбомашиностроении могут показаться совершенно произвольными! Как правило, промышленность действительно признает определенные различия между вентиляторами, воздуходувками и компрессорами. Хотя все три устройства создают повышение давления в газе и обладают соответствующей пропускной способностью, они различаются по величине повышения давления, создаваемой каждым устройством, и, следовательно, в результате применения.Давайте изучим каждый по очереди.
Вентиляторы
Считается, что вентиляторы имеют коэффициент давления до 1,11. Степень давления здесь определяется как отношение давления нагнетания вентилятора к давлению на входе вентилятора, которое иногда называют давлением всасывания. Коэффициент давления 1,11 и ниже очень низкий в мире турбомашин. Подумайте, есть ли у вас в гостиной вентилятор, который помогает сохранять прохладу летом. Назначение этого вентилятора — создать принудительное конвекционное охлаждение вашей кожи за счет перемещения воздуха по вашему телу с разумной скоростью.Повышение давления, необходимое для этого, невелико. Вентилятор должен преодолевать только локальные потери самого вентилятора, включая потери в лопастях вентилятора, потери сопротивления от других частей вентилятора, таких как кожух вентилятора, и потери при смешивании ниже по потоку. Давление непосредственно перед вентилятором и сразу за ним является окружающим, поэтому повышение давления, создаваемое вентилятором, быстро преодолевает эти локальные потери. Коэффициенты давления для вентиляторов могут быть настолько малы (возможно, 1,01), что повышение давления вентилятора обычно выражается в напоре, а не в степени давления, например, 2 дюйма водяного столба.Как правило, вентиляторы — это устройства, которые перемещают большие количества газа с очень низким повышением давления.
Воздуходувки
Термин «нагнетатель» иногда используется как синоним «вентилятор». Как правило, у нагнетателя давление выше, чем у вентилятора: от 1,11 до 1,2. Здесь опять же рост давления определяется как давление нагнетания над давлением на входе. Воздуходувки используются в ситуациях, когда сопротивление системы выше, чем у вентилятора. Это помогает представить воздуходувку как устройство, которое должно пропускать газ через сопротивление, такое как воздуховод, который, очевидно, имеет гораздо более высокое сопротивление системы, чем просто кожух вентилятора.Простым примером является печь с принудительной подачей горячего воздуха, которая должна перемещать воздух по всему дому. Другой пример — фен или фен, который должен преодолевать несколько более высокие потери в системе, чем обычный вентилятор (в частности, нагревательный элемент и сопло, которое используется для ускорения потока до более высокой скорости). Как правило, вентилятор рассматривается как устройство, перемещающее большое количество воздуха через умеренное сопротивление системы.
Компрессоры
Для приложений, где требуемое повышение давления больше 1.2 устройство обычно называют компрессором, потому что выполняется большее «сжатие». Фактически, цель компрессора — увеличить давление газа, а не перемещать большое количество газа. Одним из примеров является турбокомпрессор, который может быть у вас в машине. Компрессор турбонагнетателя может работать при степени сжатия 3,5, нагнетая (сжимая) воздух в двигатель. В этом типе применения система хочет работать при более высоком уровне давления по термодинамическим или системным причинам.В других случаях потери в системе намного выше, поэтому для их преодоления требуется большее повышение давления. Объемные скорости потока обычно считаются относительно небольшими по сравнению с охлаждающим вентилятором или топочным нагнетателем. Есть много промышленных применений, где компрессоры имеют очень большой расход, поэтому, как и все остальное, есть исключения из правил. Для компрессоров, особенно центробежных, нередки случаи, когда отношения давлений намного превышают 1,2. За одну ступень были достигнуты коэффициенты давления выше 10.Итак, думайте о компрессоре как об устройстве, которое может генерировать гораздо более высокий рост давления в широком диапазоне скоростей потока.
Подводя итог, представьте, что вентиляторы, нагнетатели и компрессоры выбираются и различаются в зависимости от области применения, в частности сопротивления системы, с требуемым перепадом давления, увеличивающимся соответственно для этих трех устройств:
- Вентиляторы: степень сжатия до 1,11
- Воздуходувки: степень сжатия 1.11 к 1,2
- Компрессоры: степень сжатия более 1,2
Из-за различных требований к производительности для этих трех устройств рост давления в зависимости от скорости потока, геометрии крыльчатки вентилятора, нагнетателя и компрессора обычно отличаются друг от друга, и об этом я расскажу в следующем блоге.
Вы можете задаться вопросом, как насос соотносится с вентиляторами, воздуходувками и компрессорами. Ну, насос — это устройство, которое работает на жидкости вместо газа, повышая давление жидкости.Насосы, как правило, не имеют такой точной разницы в соотношении давлений (подъема напора), как вентиляторы, нагнетатели и компрессоры для газовых приложений.
Здесь, в Concepts NREC, мы предлагаем программное обеспечение для проектирования, которое учитывает все эти компоненты и диапазоны степеней давлений, гарантируя, что вы сможете спроектировать самые производительные турбомашины для каждого применения и сочетания требований по расходу и соотношению давлений.
Выбор подходящей воздуходувки для вашего применения
На рынке представлено несколько различных типов воздуходувок.Во многих случаях требования к воздушному потоку и уровню давления (или вакуума) могут определять, какой тип вентилятора следует использовать. Однако есть много областей, где возможности производительности могут перекрываться. Именно в этих областях может потребоваться более глубокая оценка воздуходувок, которые потенциально могут быть использованы. Диапазоны рабочих характеристик, которые, вероятно, потребуют дополнительного рассмотрения, включают объемную производительность до 1000 кубических футов в минуту, давление до 8 фунтов на квадратный дюйм или уровни вакуума примерно до 15 дюймов ртутного столба.Некоторые из распространенных вентиляторов в этих диапазонах могут включать:
- Регенеративные воздуходувки (с боковым каналом) (одноступенчатые или двухступенчатые)
- Лопастные нагнетательные воздуходувки
- Многоступенчатые центробежные нагнетатели
- Высокоскоростные центробежные / турбинные нагнетатели
- Роторные воздуходувки
- Жидкокольцевые компрессоры / вакуумные насосы
- Ротационные насосы
При использовании любого из этих типов воздуходувок, некоторые из соображений могут быть следующими:
- Механический КПД.(какой вентилятор будет работать с наименьшим энергопотреблением?)
- Требования к техническому обслуживанию, влияющие на долгосрочные эксплуатационные расходы
- Уровни рабочего шума
- Совместимость материалов конструкции с переносимыми по воздуху или попаданием внутрь газов, которые могут присутствовать в среде установки
- Ограничения по площади
- Первоначальная стоимость капитала
- Требования к установке и стоимость
- Надежность
- Является ли поставщик продукта надежным поставщиком запасных частей или замены продукта в будущем???
С некоторыми из приведенных выше соображений один или несколько аспектов могут преобладать над другими соображениями.Например, пользователь может быть готов платить больше за электроэнергию, если приложение требует очень небольшой занимаемой площади и низкого уровня шума. С другой стороны, если пространство или уровень шума не так важны, более высокая механическая эффективность может быть основным соображением, а будущие требования к техническому обслуживанию — дополнительным соображением. При оценке механического КПД рабочее давление может быть основной деталью, определяющей наилучшее решение. В следующих списках категорий изложены некоторые общие соображения, основанные на емкости приложения.
Одноступенчатые регенеративные воздуходувки
Диапазон рабочих характеристик : Давление одноступенчатых регенеративных нагнетателей составляет 1-5 фунтов на кв. Дюйм в диапазоне от 200 до 700 кубических футов в минуту. Давление до 4 фунтов на кв. Дюйм при 100 куб. Фут / мин.
Преимущества :
- Самая низкая начальная стоимость капитала
- Низкая стоимость установки
- Самый компактный
- Минимальное обслуживание (полностью сухой насос, подшипники являются основным элементом износа)
- Низкий уровень шума
- Надежен при нормальных условиях эксплуатации
Недостатки:
- Ограничено меньшими расходами, как показано выше.В верхнем диапазоне давления механический КПД может быть ниже, чем у других типов нагнетателей.
- Обычно не используется в специальных материалах конструкции, поэтому не всегда подходит для агрессивных / агрессивных сред.
- Не подходит для проглатывания воды или твердых частиц.
2-ступенчатые регенеративные воздуходувки
Диапазон рабочих характеристик : 2-ступенчатые регенеративные воздуходувки с диапазоном давления от 3-6 фунтов / кв. Дюйм до 100 куб. Фут / мин. Диапазон давления 4-8 PSIG от 100 до 700 кубических футов в минуту.
* Преимущества и недостатки такие же, как показано выше для одноступенчатых устройств.
Роторные воздуходувки
Диапазон рабочих характеристик : Роторные лопастные воздуходувки с диапазоном давления до 15 фунтов на кв. Дюйм, приблизительно 20 куб. Футов в минуту и выше.
Преимущества :
- Средняя начальная стоимость капитала
- Средняя стоимость установки
- Для большего размера требуется больше места.
- Доступен в различных конструкционных материалах, поэтому может быть адаптирован для применения в агрессивных / агрессивных средах.
- Хороший механический КПД при движении на консервативных скоростях.
- Хорошо адаптируется к частотно-регулируемым приводам для управления или расхода.
Недостатки:
- Повышенный уровень шума — особенно при движении на высоких скоростях.
- Многие версии имеют ременной привод, требующий более тщательного обслуживания. Некоторые модели могут иметь прямой привод со скоростью двигателя через гибкую муфту. Для этих моделей учитывайте уровни звука на более высоких скоростях.
- Требуется больше места, чем некоторые другие типы.
- Требуется замена трансмиссионного масла через определенные промежутки времени
Многоступенчатый центробежный
Диапазон рабочих характеристик : Многоступенчатая центробежная система лучше всего подходит для больших объемов (более 700 куб. Футов в минуту) и для давления примерно до 20 фунтов на квадратный дюйм.
Преимущества:
- Более высокая производительность и возможности давления / вакуума
- Преимущественно с прямым приводом
- Низкие эксплуатационные расходы
Недостатки:
- Более высокие капитальные затраты
- Менее компактный в нижней части диапазона производительности
- Не всегда подходит для приводов с регулируемой скоростью из-за помпажа.
Роторная лопасть — Сухая лопасть
Диапазон рабочих характеристик — Роторная лопасть — Сухая лопасть для малых объемов до примерно 200 куб. Футов в минуту, а также для более высоких уровней давления или вакуума. Лучше всего подходит для вакуума до 20-25 дюймов рт. Ст. или для небольших объемов до давления до 15 фунтов на кв. дюйм. Наиболее популярен для небольших систем, требующих расхода менее 50 кубических футов в минуту.
Преимущества :
- Низкие начальные капитальные затраты.
- Большинство из них с прямым приводом, поэтому обслуживание клиновидных ремней не требуется.
- Компактный и хорошо подходит для монтажа на технологическом оборудовании.
- Низкий уровень шума.
Недостатки
- Лопатки из углеродного композитного материала требуют замены через указанные промежутки времени в дополнение к подшипникам и уплотнениям.
- Ограниченный диапазон объемных характеристик.
- Обычно требуется выходной фильтр для улавливания остатков углерода с лопастей.
Жидкостно-кольцевые насосы
Диапазон рабочих характеристик — Жидкостные кольцевые насосы имеют очень широкий диапазон и подходят для давлений и уровней вакуума примерно до 100 и 29 фунтов на кв.5 ”рт. Они доступны в одноступенчатых и двухступенчатых насосах и входят в диапазон рабочих давлений компрессора. Больше подходит для вакуумных применений, но может использоваться для специальных применений, работающих под давлением, где могут присутствовать коррозионные газы и могут потребоваться специальные материалы для конструкции.
Преимущества :
- Конструкции из специальных материалов для работы в коррозионных средах.
- Тихая работа
- Простая конструкция, относительно низкие эксплуатационные расходы.
- Обычно с прямым приводом, поэтому клиновый ремень не требуется.
- В компрессорах температура нагнетаемого воздуха поддерживается на низком уровне из-за контакта с водяным кольцом, поэтому дополнительное охлаждение не требуется.
- Как и в вакуумных насосах, некоторые твердые частицы, конденсирующиеся пары и газы могут проходить через насос без вредных воздействий.
Недостатки
- Требуется вода или другая уплотнительная жидкость. Если используется прямоточная система водоснабжения, эксплуатационные расходы будут высокими.Хотя вода может быть частично восстановлена, системе потребуется больше функций управления.
- В качестве компрессора насосы неэффективны при более высоких давлениях и больше подходят для систем с более низким давлением (ниже 20-30 фунтов на кв. Дюйм).
- Когда вода используется в качестве уплотняющей жидкости, со временем могут накапливаться отложения кальция, что может повлиять на компоненты, расположенные ниже по потоку, или качество воздуха при использовании в качестве компрессора.
- Стоимость установки будет выше из-за требований к водоснабжению и контроля питательной воды.
Кулачковые насосы
Диапазон рабочих характеристик : Ротационные насосы с захватом обычно используются для работы в вакууме до примерно 24 дюймов рт. Ст. и объемы менее 1000 кубических футов в минуту.
Преимущества :
- Механически высокий КПД.
- Компактный дизайн — достаточно небольшая занимаемая площадь.
- Прямой привод, без клиновидных ремней.
- Обычно поставляется с регулятором ограничения вакуума для предотвращения работы в чрезмерных пределах, что может привести к перегреву.
Недостатки :
- Высокие начальные капитальные затраты.
- Трансмиссионное масло необходимо менять в указанное время.
- Поскольку они имеют воздушное охлаждение, они должны быть защищены устройствами контроля / ограничения температуры и вакуума.
В чем разница между вентиляторами и нагнетателями?
Системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха используют вентиляционное оборудование для обогрева помещений и кондиционирования воздуха, поскольку чиллеры и котлы сами по себе не могут обеспечить нагревательный или охлаждающий эффект там, где это необходимо.Кроме того, системы вентиляции обеспечивают постоянную подачу свежего воздуха в помещения. В зависимости от требований к давлению и воздушному потоку для каждого приложения используется вентилятор или нагнетатель.
Прежде чем обсуждать основные типы вентиляторов и нагнетателей, важно понять разницу между обеими концепциями. Американское общество инженеров-механиков (ASME) определяет вентиляторы и нагнетатели на основе соотношения между давлением нагнетания и давлением всасывания.
- Вентилятор: Степень давления до 1.11
- Воздуходувка: Степень давления от 1,11 до 1,2
- Компрессор: Степень давления превышает 1,2
Вентиляторы и нагнетатели необходимы для того, чтобы воздух преодолевал сопротивление потоку, вызываемое такими компонентами, как воздуховоды и заслонки. Доступно множество типов, каждый из которых подходит для определенных приложений. Выбор правильного типа помогает оптимизировать работу системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, в то время как неправильный выбор приводит к потерям энергии.
Повысьте качество воздуха в помещении с помощью профессиональной вентиляции.
Типы вентиляторов
Вентиляторы можно разделить на центробежные и осевые в зависимости от того, как они создают воздушный поток. В свою очередь, в каждой категории есть несколько подтипов, и выбор вентилятора, соответствующего области применения, имеет решающее значение для высокопроизводительной установки HVAC.
В следующей таблице приведены основные типы центробежных вентиляторов: радиальные, с загнутыми вперед лопатками, с назад загнутыми лопатками и с крыльчаткой.
ТИП ВЕНТИЛЯТОРА | ОПИСАНИЕ |
Радиальный | — Высокое давление и средний расход |
с загнутыми вперед лопатками | -Среднее давление и высокий расход |
Загнутые назад лопатки | -Высокое давление и большой расход |
Профиль | -Высокое давление и большой расход |
С другой стороны, осевые вентиляторы подразделяются на гребные, трубчатые осевые и осевые с лопастями.
ТИП ВЕНТИЛЯТОРА | ОПИСАНИЕ |
Винт | -Низкое давление и высокий расход, низкий КПД |
Трубка осевая | -Среднее давление и высокий расход |
Лопатка осевая | — Высокое давление и средний расход, высокий КПД |
Благодаря такому широкому выбору вентиляторов найдется решение практически для любого применения.Однако разнообразие также означает, что есть больше шансов выбрать не тот вентилятор без надлежащего руководства. Лучшая рекомендация — избегать решений, основанных на «практическом опыте», и вместо этого получить профессиональный дизайн, отвечающий потребностям вашего проекта.
Типы воздуходувок
Как указывалось ранее, нагнетатели работают с перепадом давления от 1,11 до 1,2, что делает их промежуточным звеном между вентилятором и компрессором. Они могут создавать гораздо более высокое давление, чем вентиляторы, и они также эффективны в промышленных вакуумных приложениях, где требуется отрицательное давление.Воздуходувки делятся на две основные категории: центробежные и поршневые.
Центробежные нагнетатели имеют некоторое физическое сходство с центробежными насосами. Обычно они включают в себя зубчатую передачу для достижения скорости более 10 000 об / мин. Центробежные нагнетатели могут иметь одноступенчатую или многоступенчатую конструкцию, где одноступенчатая конструкция обеспечивает более высокую эффективность, а многоступенчатая конструкция обеспечивает более широкий диапазон расхода воздуха при постоянном давлении.
Как и вентиляторы, центробежные нагнетатели применяются в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.Однако, благодаря превосходному выходному давлению, они также используются в очистном оборудовании и автомобилях. Их главное ограничение заключается в том, что поток воздуха быстро уменьшается, когда препятствие увеличивает давление, что делает их непригодными для применений с высокой вероятностью засорения.
Воздуходувки прямого вытеснения имеют геометрию ротора, предназначенную для захвата воздушных карманов, направляя поток в заданном направлении под высоким давлением. Хотя они вращаются с меньшей скоростью, чем центробежные воздуходувки, они могут создавать давление, достаточное для того, чтобы сдувать предметы, засоряющие систему.Еще одно важное отличие центробежных опций заключается в том, что нагнетательные нагнетатели обычно приводятся в движение ремнями, а не шестернями.
Заключение
Вентиляторы и воздуходувки обычно указываются в зависимости от требований к давлению и воздушному потоку для каждого приложения, а также от условий конкретной площадки, таких как запыленность и температура. После выбора правильного типа вентилятора или нагнетателя производительность обычно можно повысить с помощью систем управления. Например, частотно-регулируемые приводы (ЧРП) могут значительно снизить потребление электроэнергии вентиляторами, которые работают с перебоями.
AERZEN USA — часть Aerzen Group
Многолетний опыт, постоянные технические разработки и инновации в сочетании с высокими внутренними стандартами качества сделали машиностроительную компанию лидером мирового рынка технологий сжатого воздуха. AERZEN означает качество , инжиниринг , первоклассное обслуживание клиентов и выдающуюся поддержку продукции .
С самого начала мы тесно сотрудничаем с нашими клиентами и учитываем отраслевые требования наших технологий.Мы разрабатываем продукты и решения в соответствии с реальными условиями, которые не только удовлетворяют потребности, но часто превосходят их. Таким образом, разнообразие дизайнов и возможности серийной настройки наших продуктов практически не имеют себе равных. Такое разнообразие в сочетании с точным знанием сфер деятельности наших специалистов по применению позволяет нам вместе с нашими клиентами разрабатывать концепции установок, полностью отвечающие требованиям с точки зрения энергоэффективности, долговечности, надежности и расширяемости.
Машины AERZEN для очистки сточных вод
Компрессоры AERZEN стали незаменимыми в американской индустрии очистки сточных вод. Машины используются, прежде всего, для вентиляции аэротенков на очистных сооружениях. Этот этап является наиболее энергоемким из всего процесса очистки сточных вод и имеет большой потенциал для экономии. Вот почему AERZEN разработала для своих клиентов особенно эффективные и новаторские концепции в области очистки сточных вод.Одним из них, например, является Performance³, в котором различных компрессорных технологий переключаются точно по кривой нагрузки.
Достаточное производство сжатого воздуха на очистных сооружениях
Потребность в сжатом воздухе на очистных сооружениях варьируется в зависимости от времени суток и сезона: днем требуется больше сжатого воздуха, чем ночью. Летом потребность местности в воде обычно выше, чем зимой. Чтобы избежать потерь энергии при непрерывном использовании всех машин, всегда используются воздуходувки, которые могут генерировать необходимый в данный момент сжатый воздух наиболее энергосберегающим способом.Это гарантирует, что в каждом конкретном случае будет произведено ровно столько сжатого воздуха, сколько необходимо. Избегают перепроизводства и связанных с этим потерь энергии. Машины включаются, выключаются и включаются с помощью интеллектуальных средств управления машиной, таких как система управления AERsmart.
AERZEN предлагает своим клиентам специальную услугу AERaudit для повышения энергоэффективности существующих заводов. Это позволяет проверить потенциал энергосбережения системы. Таким образом, технические улучшения могут быть реализованы в тесном сотрудничестве с заказчиком, которые обычно очень быстро окупаются.
Машины AERZEN для пневмотранспорта
Клиенты также могут воспользоваться опытом специалистов по сжатому воздуху в области пневмотранспорта. Пневматическая транспортировка сыпучих материалов или пыли в основном требуется в пищевой, фармацевтической промышленности или промышленности строительных материалов. Воздуходувки прямого вытеснения, винтовые компрессоры или турбонагнетатели создают поток сжатого воздуха или отрицательное давление, через которое пыль или легкие продукты, такие как мука, транспортируются на следующий этап производства.AERZEN гарантирует 100% чистоту транспортируемых товаров благодаря абсорбенту и безмасляной технологии сжатого воздуха .
Помимо чистоты, безопасность является важным фактором при пневмотранспорте. Особенно в нефтехимической промышленности важно интегрировать взрывозащищенные процессы. Компания AERZEN также разработала для этого соответствующие решения, которые, помимо известных преимуществ, также имеют сертификат ATEX.
Возможности пневмотранспорта в промышленности разнообразны:
Турбовоздуходувки или винтовые компрессоры, например, обеспечивают надежную подачу муки на мукомольные предприятия, создают необходимое отрицательное давление для систем удаления угольной пыли на электростанциях, работающих на буром угле, или отсасывают мельчайшие частицы металла, образующиеся во время штамповки. листового металла и вернуть их в производственный цикл.
AERZEN решает даже самые взыскательные индивидуальные требования. Воспользуйтесь нашим опытом и компетентностью в решениях — ПОГОВОРИМ!
Воздуходувки низкого давления для псевдоожижения и окисления Компрессоры
EVEREST, ведущий производитель воздуходувок в Индии, предлагает нагнетатели воздуха с двумя лопастями, доступные для производительности от 25 м3 / час до 10 000 м3 / час в одноступенчатом режиме и до любой производительности в параллельной конфигурации, для рабочего давления до 1 кг. / см2.Everest Air Blower — это машина объемного действия, которая выпускает постоянный объем воздуха при работе с постоянной скоростью. Эти машины подходят как для давления, так и для вакуума. Давление создается не внутри воздуходувки, а по требованию системы. Следовательно, перепад давления меняется в зависимости от условий нагрузки и сопротивления системы. Мы также являемся ведущим производителем воздушных компрессоров низкого давления. Все процессы в промышленности не могут выполняться при атмосферном давлении.Так что для сжатия требуется воздух. Воздушные компрессоры предназначены для работы с низким давлением. Не снижает давления. Он увеличивает его, но работает при более низком давлении, чем компрессор высокого давления. Требуемая мощность в лошадиных силах пропорциональна разности давлений на всасывании и нагнетании воздуходувки. Поставляемый воздух на 100% не содержит масла. Они широко используются на цементных заводах, системах пневмотранспорта, очистных сооружениях для аэрации, водоочистных сооружениях для обратной промывки фильтров, смешивании порошковых материалов, перемешивании химических растворов, аквакультуре, гальванике и т. Д.Также доступны специальные воздуходувки для биогаза ~ газа. Воздуходувки Everest производятся на современных станках с ЧПУ, что обеспечивает высокое качество изготовления, обеспечивающее взаимозаменяемость и высокую производительность. Также доступны сборки шумозащитного кожуха вентилятора, снижающие уровень шума до приемлемого диапазона допустимых отклонений. Они доступны в виде комплектов, готовых к установке или в виде голых модулей для замены.
Принцип работы
Направлениевнутри кожуха, закрытого с торцов боковыми пластинами.При вращении крыльчатки воздух втягивается в одну сторону корпуса и вытесняется с противоположной стороны против существующего давления. Таким образом, возникающий перепад давления зависит от сопротивления подключенной системы. Воздуходувки поршневого типа не создают давление внутри корпуса, но давление нагнетания зависит от сопротивления системы / противодавления. Эффективная изоляция входной области компрессора от области нагнетания достигается за счет использования очень малого рабочего зазора, устраняющего необходимость в какой-либо внутренней смазке кулачков.Пара точно обработанных легированных сталей, закаленных и шлифованных зубчатых колес обеспечивает зазоры между рабочими колесами во время вращения. Воздух, подаваемый таким образом, на 100% БЕЗ МАСЛА. Насосная способность кулачкового компрессора, работающего с постоянной скоростью, остается относительно независимой от изменений давления на входе и выходе. Эти воздуходувки представляют собой машины постоянного объема, которые обеспечивают постоянный выпуск против противодавления в системе. Поэтому важно обеспечить минимальные ограничения трубопровода на входе и выходе.Трубопроводы подходящего размера и изгиб с большим радиусом обеспечивают минимальные потери в линии, что приводит к более высокой эффективности и низкому энергопотреблению. Также следует избегать резкого изменения поперечного сечения трубопровода. Чтобы изменить мощность, необходимо либо изменить скорость (экономия энергии), либо выпустить часть воздуха в атмосферу (не экономия энергии). Воздух не должен рециркулировать от нагнетания к всасыванию, так как это может привести к перегреву. Никогда не следует предпринимать попытки регулировать производительность компрессора с помощью дроссельных клапанов на впускном или выпускном трубопроводе.Это увеличивает силовую нагрузку на двигатель и может серьезно повредить компрессор. Повышается температура нагнетаемого воздуха из-за теплоты сжатия. Как правило, температура нагнетаемого воздуха увеличивается на 100 ° C на каждые 0,1 кг / см2 P выше температуры на входе.
Характеристики
- Подача воздуха без содержания масла
- Заводская разработка, заводская гарантия, превосходный продукт
- Закаленные и шлифованные зубчатые колеса из легированной стали, смазка разбрызгиванием масла
- Подшипники качения
- Роторное масляное уплотнение
- Жесткий цельный корпус CI и концевые пластины
- Доступны горизонтальные и вертикальные конфигурации
- Простая установка времени ротора
- Доступна конструкция с воздушным и водяным охлаждением
- Отказоустойчивое лабиринтное уплотнение
- Конструкция удлиненного вала для холодного хода
- Узел вала ротора с динамической балансировкой (класс 6.3 ISO 1940-1986)
- Большие впускные и выпускные патрубки для минимальных потерь
- Повышенный объемный КПД и снижение рабочих температур
- Закаленные валы из легированной стали, шлифованные с жесткими допусками
- Тестирование производительности в соответствии со стандартной процедурой тестирования STP-01 на основе BS 1571-2: 1975 и ISO 1217: 2009
- Все воздуходувки производятся на современных импортных станках с ЧПУ, обрабатываются с жесткими допусками с высокой степенью точности при профильной обработке, обеспечивая высокую объемную эффективность.
- Все основные компоненты взаимозаменяемы, что делает Everest первым и единственным производителем, достигшим такого же
- Бесконтактное лабиринтное уплотнение, с вентиляцией, обеспечивает герметичность на весь срок службы без необходимости замены уплотнения.
Нагнетатели
НагнетателиМагди К.Хаир, Ханну Яэскеляйнен
Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.
Abstract : Нагнетатели — это устройства с механическим, электрическим или гидравлическим приводом, используемые для повышения давления наддувочного воздуха в двигателях. В качестве нагнетателей используется ряд типов компрессоров и нагнетателей, включая нагнетатели Рутса, лопастные компрессоры, винтовые компрессоры, роторно-поршневые насосы, спиральные нагнетатели, поршневые нагнетатели с регулируемым рабочим объемом и центробежные компрессоры.
Компрессоры нагнетателя
Классификация
Нагнетатели — это насосы, компрессоры или нагнетатели с механическим, электрическим или гидравлическим приводом, используемые для повышения давления наддувочного воздуха в дизельных двигателях или всасываемой смеси наддува в двигателях с искровым зажиганием. Большинство нагнетателей традиционно строилось на основе компрессоров прямого вытеснения. Однако, поскольку в начале 21-го, -го и -го века, было сосредоточено внимание на разработке усовершенствованных приводов, наблюдается рост интереса к использованию нагнетателей на основе центробежных компрессоров.В качестве нагнетателей можно использовать множество типов устройств, как показано в классификационной таблице на Рисунке 1.
Рисунок 1 . Типы нагнетателейШесть верхних устройств в таблице представляют собой объемные устройства прямого вытеснения, а центробежный компрессор классифицируется как устройство с аэродинамическим или непрерывным потоком. Устройства прямого вытеснения доставляют определенный объем воздуха за один оборот. Поскольку объемный КПД почти постоянен, расход воздуха обычно пропорционален скорости нагнетателя или скорости двигателя.Устройства прямого вытеснения могут обеспечивать высокое давление наддува без необходимости в высокой скорости. Поэтому они хорошо подходят для механического соединения с двигателем, например, через коробку передач или ременной / шкивный привод. Каждое из конкретных устройств имеет свои преимущества и недостатки, которые определяют, какой нагнетатель лучше всего подходит для конкретного применения.
Центробежные компрессоры хорошо подходят для обеспечения больших объемов потока при относительно низких соотношениях давлений. Поскольку давление наддува обычно пропорционально квадрату скорости нагнетателя, центробежные компрессоры должны работать с относительно высокими скоростями.В нагнетателях они лучше подходят для соединения с коробками передач с регулируемой скоростью или высокоскоростными электродвигателями, чем для прямого механического соединения с двигателем. Центробежные устройства также являются стандартным типом компрессоров, которые приводятся в действие турбиной выхлопного газа в турбонагнетателе двигателя.
###
Что нужно знать при покупке воздушного компрессора
Последнее обновление: 10 июня 2020 г., 10:33
Вам нужна воздушная энергия. Сжатый воздух — это удобство в вашем домашнем магазине или гараже, необходимость в самых разных предприятиях и полезность в промышленных производственных средах.
Чаще всего поршневой воздушный компрессор используется для привода пневматических инструментов, и вы найдете несколько различных моделей воздушных компрессоров для различных ситуаций. Промышленный сжатый воздух с высокими требованиями обычно подается через винтовые воздушные компрессоры. Вы найдете более подробную информацию о ротационных винтовых воздушных компрессорах в нашем блоге о том, как выбрать правильный воздушный компрессор для вашей отрасли.
Это руководство по покупке воздушного компрессора ответит на некоторые вопросы, которые могут возникнуть у вас при покупке воздушного компрессора, расскажет, на что следует обращать внимание в характеристиках и элементах дизайна, и предоставит вам другие полезные советы и рекомендации.
Чтобы ознакомиться с терминами, относящимися к воздушным компрессорам, обратитесь к этому короткому списку определений, которые будут полезны при следующей покупке воздушного компрессора:
Полезные определения воздушного компрессора
- фунтов на квадратный дюйм (PSI) — измерение давления и силы воздуха, создаваемых воздушным компрессором. Более высокие числа означают, что в резервуаре может быть сжат больший объем воздуха.
- Фунтов на квадратный дюйм манометра (PSIG) — измерение давления и силы воздуха, создаваемых воздушным компрессором, относительно нашего атмосферного давления на уровне моря, равного 14.7 фунтов на квадратный дюйм. Большинство датчиков откалиброваны так, чтобы показывать 0 на уровне моря, поэтому 14,7 фунта на квадратный дюйм земной атмосферы не измеряются.
- Фактические кубические футы в минуту (ACFM) — фактический объем воздуха, перекачиваемого за одну минуту из компрессора, работающего при номинальных рабочих условиях скорости, давления и температуры.
- Стандартные кубические футы в минуту (SCFM) — представление объема воздуха, накачанного за одну минуту при 60 градусах по Фаренгейту (15,6 градуса Цельсия).Некоторые воздушные компрессоры будут рассчитаны на SCFM для обеспечения более точных рабочих характеристик, поскольку воздух сжимается и расширяется при разных температурах.
- Мощность (л.с.) — измерение мощности, производимой двигателем. Чем выше число, тем больше работы может выполнить воздушный компрессор для обеспечения большего PSI и ACFM.
- Тормозная мощность в лошадиных силах — Мощность, подаваемая на выходной вал двигателя или двигателя, или мощность, необходимая на валу компрессора для выполнения работы.
- Указанная мощность в лошадиных силах — мощность, рассчитанная по индикаторным диаграммам компрессора. Этот термин применяется только к компрессорам поршневого типа.
- Интеркулер — часть воздушного компрессора, охлаждающая воздух между ступенями сжатия.
- Дополнительный охладитель — теплообменник, используемый для охлаждения воздуха, выходящего из компрессора. Образовавшийся конденсат можно удалить с помощью влагоотделителя, следующего за охладителем.
- Пневматические инструменты — инструменты, работающие под давлением воздуха.
- Компрессоры прямого вытеснения —Компрессоры, в которых последовательные объемы воздуха или газа заключены в замкнутом пространстве, а пространство механически уменьшается, что приводит к сжатию. Они могут быть возвратно-поступательными или вращающимися.
Вот три основные категории, в которые попадают воздушные компрессоры.
Бытовые воздушные компрессоры обычно называют блинными, хот-догами или одноступенчатыми.Они хороши для небольшого домашнего использования, например, для накачивания шин, спортивных товаров и других надувных изделий. Большинство из них могут работать с пневматическими инструментами с небольшой нагрузкой, такими как пистолеты и степлеры, но не более того.
Это фаворит для домовладельцев, любителей, плотников или тех, кто работает в других профессиях, которым время от времени требуется сжатый воздух при низкой нагрузке ниже 135 фунтов на квадратный дюйм и ниже 7 кубических футов в минуту. Обычно это портативные модели, которые можно носить с собой или катать на колесах.
Воздушные компрессоры профессионального уровня разработаны для более требовательных пневматических инструментов и для регулярной периодической эксплуатации.Они хорошо подходят для подрядчиков, небольших автомастерских и деревообрабатывающих цехов. Вы найдете множество моделей с прочной конструкцией, которые позволят вам использовать воздух более эффективно и в течение более длительных периодов времени.
Коммерческие / промышленные воздушные компрессоры предназначены для обеспечения постоянного потока сжатого воздуха в течение длительных периодов времени. Эти компрессоры построены из высококачественных компонентов и оснащены дополнительными функциями, в которых используются передовые технологии для повышения производительности, энергоэффективности и надежности.
Определите работу, которую будет выполнять ваш воздушный компрессорБыло бы трудно купить подходящий воздушный компрессор для ваших нужд, не ответив на несколько вопросов о его предполагаемом использовании. Вот несколько основных вопросов, на которые вы захотите ответить, прежде чем углубляться в подробности покупки воздушного компрессора.
Вопросы, на которые нужно ответить перед покупкой воздушного компрессора
- Где вы будете использовать свой воздушный компрессор?
Является ли мобильность приоритетной для вас? Если вы хотите катать его по разным местам в магазине или здании или транспортировать в разные места, вам нужно сосредоточиться на конструкции с колесами.Возможно, вам придется пожертвовать портативностью ради производительности, поскольку вы обнаружите, что портативные устройства будут обеспечивать меньшую мощность, чем большинство стационарных устройств.
Вы можете использовать более длинные воздушные шланги, если ваш сжатый воздух должен достигать больших расстояний — это принесет вам больше пользы, чем воздушный компрессор, который не обеспечивает необходимую CFM. Воздушные компрессоры, которые слишком малы для их использования, будут работать чаще, потреблять больше электроэнергии и быстро сгорать.
- Есть ли надежное электроснабжение?
Это поможет вам решить, будете ли вы использовать газовую или электрическую модель.Не рекомендуется использовать воздушный компрессор с генератором, поскольку колебания мощности, выдаваемой генератором, могут серьезно повредить ваш воздушный компрессор. Большинство производителей сочтут это неправильным использованием и аннулируют любую гарантию на компрессор.
Длинные удлинительные шнуры не подходят для воздушного компрессора, поскольку более длинные шнуры менее эффективны при подаче необходимого количества энергии на устройство. В руководстве пользователя приведены подробные сведения об использовании кабеля питания правильной длины и сечения с вашим воздушным компрессором.Помните, что вы всегда можете получить длинные воздушные шланги, чтобы добраться до рабочей зоны, вместо того, чтобы пытаться продлить электрическое питание.
- Какие инструменты вы хотите использовать с вашим компрессором?
Определите, какие инструменты вы будете использовать с вашим воздушным компрессором одновременно. Все пневматические инструменты имеют средний рейтинг CFM, поэтому посмотрите на него, чтобы убедиться, что у вас есть воздушный компрессор, который обеспечит вам необходимую мощность.
- Какой тип воздушного компрессора вам нужен?
Тип воздушного компрессора можно описать несколькими способами:
- По образующемуся воздуху — насколько он сжат по номиналу PSI, одноступенчатой или двухступенчатой конструкции
- По количеству запаса воздуха — емкость бака, измеренная в галлонах
- По рабочей нагрузке — номинальная мощность двигателя и объем производимого воздуха, измеренный в CFM
- По технологии — винтовые или поршневые поршни являются наиболее распространенными типами. обычно производится
- Какое максимальное рабочее давление (PSI) вам потребуется?
Отвечая на этот вопрос, вы узнаете, какое значение PSI должно иметь ваш воздушный компрессор.Это также поможет в выборе одноступенчатой или двухступенчатой конструкции среди поршневых моделей. Двухступенчатые модели будут иметь более высокий PSI, чем одноступенчатые компрессоры, поскольку второе сжатие воздуха увеличит PSI. Чтобы узнать, какой PSI вам понадобится, проверьте характеристики пневматических инструментов, которые вы будете использовать. Скорость CFM будет отмечена в конкретном PSI.
Например, если вы проверите все пневматические инструменты, которые будете использовать, вы определите требования к своему воздушному компрессору по инструменту с наибольшими числами.Если ваш пневматический инструмент с наивысшим рейтингом был обдувным пистолетом с 2,5 куб. Футов в минуту при 90 фунтах на квадратный дюйм, тогда вы хотели бы получить воздушный компрессор с минимальным рейтингом 90 фунтов на квадратный дюйм.
- Какой максимальный объем воздуха (CFM) вам потребуется?
Для правильной работы пневматическим инструментам требуются разные уровни расхода воздуха. Обратите внимание, что большинство пневмоинструментов имеют «средний CFM», который обычно основан на 25-процентном рабочем цикле. Если вы используете инструменты, которые будут использоваться на постоянной основе, и они имеют средний CFM, умножьте это число на четыре, чтобы получить непрерывный CFM.Если у вас будет более одной воздушной линии от вашего воздушного компрессора, обязательно получите минимальный рейтинг CFM для всех инструментов, которые можно использовать одновременно, чтобы вы не недооценивали свои потребности в воздушной энергии.
Мы рекомендуем увеличить общий объем CFM, который вы получаете от инструмента с наивысшим рейтингом (или общего количества инструментов с высоким рейтингом, которые могут использоваться одновременно) на 30-50 процентов, чтобы обеспечить адекватную производительность при самых высоких требованиях. приложения, с которыми вы можете столкнуться.
Например, если у вас есть два воздуховода, и ваши инструменты с высоким рейтингом, которые могут работать одновременно, — это ударный гайковерт с CFM 7 и краскопульт с CFM 6, тогда вам нужно искать воздушный компрессор, который может поставлять в диапазоне 16-20 куб. футов в минуту
7 кубических футов в минуту + 6 кубических футов в минуту = 13 кубических футов в минуту
13 × 1.3 (30%) = 16,9
13 × 1,5 (50%) = 19,5
Используйте 50-процентную надбавку к CFM, если вы предвидите увеличение ваших потребностей в подаче воздуха в будущие годы.
- Бак какого размера вам понадобится?
Размеры бака воздушного компрессора измеряются в галлонах и влияют на использование некоторых инструментов. Как правило, для более продолжительных пневматических инструментов, таких как шлифовальные и шлифовальные машины, потребуется резервуар большего размера, чем для инструментов, которые используются периодически, например, степлеров и гвоздей.Хотя нет никакого расчета рейтингов инструментов для определения наиболее подходящего размера резервуара, наша общая рекомендация состоит в том, чтобы выбрать самый большой и практичный размер резервуара, который вы можете себе позволить, который доступен в требованиях CFM и PSI для ваших целей.
Чем больше, тем лучше, если учесть нагрузку на двигатель и образование конденсата. Воздушный компрессор использует свой двигатель для наполнения резервуара сжатым воздухом. Когда это происходит чаще, чем было предусмотрено, двигатель сгорает быстрее, сокращая срок службы компрессора.Чем дольше двигатель может проработать без повторного включения, тем меньше будет нагрузка на двигатель и тем выше будет окупаемость вложенных средств.
Когда воздух сначала сжимается, он горячий и удерживает влагу. Если у вас слишком маленький воздушный резервуар для ваших нужд, сжатый воздух можно использовать до того, как он успеет остыть, что приведет к образованию конденсата в ваших воздушных линиях. Это может повредить ваши пневматические инструменты и компрессор. Баки большего размера и другие элементы, такие как промежуточные охладители и дополнительные охладители, позволяют воздуху охладиться перед его прохождением через воздушную линию.
- Какая мощность (л.с.) необходима для двигателя вашего воздушного компрессора?
Мощность компрессора не связана напрямую с производительностью пневматических инструментов или подачей воздуха, но является важным фактором при принятии решения о том, какой воздушный компрессор купить. HP — это оценка двигателя или мощности двигателя. Мотор создает сжатый воздух и подает его в резервуар. Чем выше HP, тем эффективнее будет заполнен воздушный бак, что сокращает время восстановления.
Описание функций воздушного компрессораКогда у вас есть все свои цифры и есть несколько хороших вариантов воздушного компрессора, вы можете обнаружить, что некоторые из описанных функций все еще неясны, что затрудняет ваше решение. Ниже приведены некоторые общие характеристики воздушного компрессора с кратким объяснением.
Ременный привод или прямой привод: Двигатель большинства воздушных компрессоров винтового типа может иметь ременной или прямой привод.В моделях с прямым приводом двигатель напрямую соединен с коленчатым валом компрессора. Они способны работать при более низких температурах и обладают высокой энергоэффективностью, но обычно более дороги, сложны в обслуживании и более шумные.
Компрессоры с ременным приводом имеют ремень, который соединяет двигатель с насосом воздушного компрессора с помощью шкивов. Они предлагают большую гибкость для регулировки воздушного потока и давления по мере необходимости. Кроме того, они дешевле в приобретении, их проще устанавливать и обслуживать.Эти модели не идеальны для суровых температур или суровых условий.
Автоматический запуск / остановка, постоянная скорость или двойное управление: Эти функции относятся к производству сжатого воздуха. Автоматический запуск / остановка означает, что воздушный компрессор настроен с помощью реле давления, которое автоматически включает двигатель, когда требуется воздух, и выключает его, когда резервуар полон. Постоянная скорость предназначена для воздушных компрессоров, которые работают постоянно и регулируют воздушный поток по мере необходимости.Двойное управление дает возможность настроить воздушный компрессор на работу в режиме автоматического запуска / остановки или в непрерывном режиме по мере необходимости.
Чугунные компоненты: Цилиндры довольно стандартны по конструкции воздушного компрессора, но вы также заметите модели поршневого типа с чугунным картером, маховиком, коленчатым валом или седлами клапанов, что увеличивает долговечность агрегата.
Вертикальные или горизонтальные резервуары: Вертикальные резервуары занимают меньше места, что может быть решающим фактором для вас.Самым большим преимуществом горизонтальных резервуаров является портативность.