Приводной нагнетатель (компрессор). Компрессор приводной
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 теоретический минус на практике оборачивается плюсом. Ведь если нагнетатель будет все время насильно пичкать мотор воздухом, то это приведет к росту тяги во всем диапазоне оборотов, и совладат
www.zr.ru
Компрессор (приводной нагнетатель)
Прокачать «сердце» автомобиля, усилить его движущую мощь хочет каждый автолюбитель. Есть несколько способов для получения заметного результата, но самым простым и распространенным является оборудование двигателя наддувом воздуха. Благодаря этому простому методу, можно добиться значительной прибавки лошадиных сил без увеличения рабочего объема, что в последнее время активно применяется большинством зарубежных автопроизводителей. Самыми распространенными являются турбокомпрессоры и приводные нагнетатели, которые на первый взгляд очень похожи, но в действительности имеют различия в конструкциях, тем самым оказывая разное влияние на характер автомобиля.
Чтобы понять, как работает эта система, не нужна специальная подготовка. Всё довольно просто: в цилиндры подается дополнительная порция воздуха, которая создает положительное давление на впуске. Это изменение отслеживается системой управления двигателем, которая настроена на приготовление рабочей смеси оптимального состава, что заставляет ее увеличить подачу топлива. В итоге мы получаем состав, при сгорании которого выделяется больше энергии, что и приводит к повышению мощности двигателя.
Рассмотрим основные отличия данных систем. Источником энергии для турбокомпрессоров являются отработанные газы двигателя, которые вращают турбинное колесо устройства. В отличие от них, приводные нагнетатели используют механическую передачу от коленвала двигателя. Поэтому производительность наддува находится в прямой зависимости от частоты вращения мотора, то есть компрессор в любой момент обеспечивает необходимую подачу воздуха.
Типы приводных нагнетателей
За последние сто лет было создано много типов приводных нагнетателей, но в современном автомобилестроении применяются чаще всего только три разновидности: роторные, винтовые и центробежные. Подача воздуха в первых двух видах производится при помощи двух цилиндрических вращающихся роторов особой формы, а в третьем — лопатками крыльчатки.
Роторные компрессоры
Ключевыми характеристиками роторных компрессоров является простота конструкции, большой срок эксплуатации, уравновешенность, высокая чистота подаваемого воздуха и положительная зависимость давления воздуха за компрессором от частоты вращения роторов. Эта особенность важна при работе двигателя в часто меняющихся режимах. Воздух в рабочей полости компрессора не сжимается, поэтому роторные приводные нагнетатели еще называют компрессорами с внешним сжатием. Устройства эффективны только при умеренной степени повышения давления, которая равна отношению величины давления нагнетания к давлению всасывания. При росте давления на впускном окне, КПД компрессора резко падает.
Чаще всего применяются роторные компрессоры, оснащенные двумя одинаковыми роторами и отличающиеся поперечным расположением впускного и выпускного окон в корпусе устройства. Это наглядно видно на приведенном рисунке.
К недостаткам таких компрессоров можно отнести заметную зависимость КПД устройства от величины зазоров между работающими деталями, большой нагрев, пульсацию давления нагнетания и сильный шум, которые заметны при применении простых в изготовлении прямозубых роторов. Исходя из этого, роторные компрессоры в основном используют для создания положительного давления со значениями не более 0,5-0,6 бара.
Стараясь уменьшить шум и улучшить равномерность подачи воздуха, роторы делают спиральной формы. Но даже эти ухищрения, как и применение окон клиновидной формы, только уменьшают пульсацию давления. Устранить ее полностью в компрессоре с внешним сжатием практически невозможно. Заметного уменьшения амплитуды пульсаций позволяет добиться применение трехзубчатых роторов вместо двухзубчатых. В этом случае период пульсации давления и скорости в проточной части устройства соответствует 60° угла поворота роторов.
Винтовые компрессоры
В отличие от роторного типа устройств, винтовые компрессоры обеспечивают диагональное движение воздуха в проточной части. Внутреннее сжатие достигается изменением объема полостей между корпусом и вращающимися винтовыми роторами. Такая конструкция позволяет получать довольно высокую степень повышения давления воздуха при высоком КПД (более 80%). Большая скорость вращения компрессора (до 12 тыс. об/мин) позволила снизить его габариты, к тому же появилась возможность использовать привод от газовой турбины.
Основными преимуществами винтового компрессора являются его высокая надежность и уравновешенность. Нагнетаемый воздух не содержит примесей масла, поэтому он наиболее пригоден для работы с поршневым двигателем.
Недостатком такого компрессора часто называют особую сложность формы роторов и их массивность, что ведет к их высокой стоимости. При работе винтовой компрессор производит шум высокой частоты, который вызывается пульсациями давления в режимах всасывания и нагнетания.
Рассмотрим конструкцию винтового компрессора на приведенном рисунке:
Его роторы представляют собой зубчатые колеса со спиральными зубьями, которые имеют большой угол наклона спирали. Профили зубьев и выемок роторов полностью соответствуют друг другу. В процессе работы зубья роторов не соприкасаются с корпусом и между собой, что достигается применением синхронизирующих шестерен на валах роторов. При этом отношение количества зубьев шестерен равно отношению количества зубьев соответствующих роторов. Основным распределительным органом при этом выступает ротор с впадинами.
Винтовые компрессоры могут создавать давление до 1 бара, а в некоторых случаях и выше, поэтому чаще всего применяются на мощных и скоростных автомобилях.
Центробежные компрессоры
Наибольшее распространение в двигателях внутреннего сгорания получили центробежные компрессоры. Этот тип устройств относится к лопаточным машинам, принцип действия которых основан на взаимодействии потока воздуха с лопатками рабочего колеса и неподвижных элементов машины. По сравнению с другими конструкциями, центробежные компрессоры имеют более компактные размеры и относительно просты в изготовлении.
Конструкция центробежного компрессора состоит из входного устройства, рабочего колеса (крыльчатки), и диффузора, который включает в себя безлопаточную и лопаточную части, причём последняя может отсутствовать. Также имеется воздухосборник, чаще всего выполняемый в виде улитки. В центробежном компрессоре воздух, пройдя через фильтр, попадает во входное устройство, которое для устойчивости потока постепенно сужается по направлению движения и служит для равномерного его подвода к колесу при минимальных потерях. Рабочее колесо устанавливается на шлицах, но в случае небольших размеров, может крепиться на гладком валу, который через механическую передачу связывается с коленвалом двигателя или рабочим колесом газовой турбины.
Основополагающими параметрами центробежного компрессора являются: расход воздуха, степень повышения давления и КПД компрессора. В современных устройствах, применяемых для наддува двигателей внутреннего сгорания, эти параметры могут изменяться в широком диапазоне. Так, например, степень повышения давления в компрессорах, приводимых в движение валом двигателя, может достигать 1,2 единиц. А в случае использования центробежного компрессора в форсированном комбинированном двигателе ее значение может достигать 3-3,5.
Центробежные компрессоры имеют много общего с турбокомпрессорами. Они довольно компактны, имеют небольшую цену и достаточно долговечны. Конечно, они не отличаются большим КПД и теряют свою эффективность на малых оборотах, но довольно часто применяются на отечественных автомобилях ВАЗ.
Хорошим примером такого устройства может служить компрессор "АutoTurbo" для ВАЗ 2110-2112 16V, 2170-2172 16V. Он может быть установлен на модель Лада-Приора, оснащенную ГУР или кондиционером. В комплекте используется серийный компрессор PK 23-1, создающий избыточное давление наддува до 0,5 бар при скорости вращения 5200 об/мин. Для его установки не требуется внесения изменений в конструкцию двигателя, только рекомендуется понизить степень сжатия путем замены штатной прокладки головки блока на более толстую. Разработчики изначально рассчитывали на максимальное упрощение установки компрессора, поэтому он может быть установлен автолюбителем самостоятельно.
Для установки на модель Нива-Шевроле предназначен центробежный компрессор "АutoTurbo" с установочным комплектом для ВАЗ 2123. В устройстве применен компрессор ПК-23, который при своевременной замене ремня и подшипников обладает неограниченным ресурсом. Создавая давление наддува до 0,5 бар, устройство отличается сравнительно небольшими габаритами и бесшумностью работы. Этот комплект может устанавливаться на двигатели с максимальным объемом 2 л.
tuningsport.ru
Турбокомпрессор или приводной нагнетатель?
КАКИМ ОБРАЗОМ турбокомпрессоры и приводные нагнетатели поднимают отдачу мотора? Они “заталкивают” в цилиндры дополнительный воздух, создавая положительное давление на впуске. Стремясь приготовить рабочую смесь оптимального состава, система управления двигателем также увеличивает подачу топлива. Поэтому при сгорании такого состава выделяется больше энергии и повышается мощность двигателя.
Турбокомпрессоры
“Турбодопинг” позволил поднять мощность 2,3-литровой “четверки” “Mazda 6 MPS” с базовых 160 до 260 л.с.
Обновленный “BMW X3” может похвастать новейшей трехлитровой дизельной “шестеркой” с двойным последовательным турбонаддувом.
ЭТИ УСТРОЙСТВА очень популярны. Их применяют на самых разных автомобилях, начиная с японских городских микролитражек вроде “Mitsubishi i” или “Subaru R1” и заканчивая такими спортивными монстрами, как “Saleen S7”.
В качестве источника энергии в турбокомпрессорах используются выходящие из цилиндров с большой скоростью и давлением отработавшие газы двигателя. Они вращают турбинное колесо, закрепленное на одном валу с насосным, которое, в свою очередь, нагнетает во впускной коллектор дополнительный воздух.
Турбокомпрессоры просты, относительно недороги и обладают высоким КПД, поскольку они не требуют дополнительного источника энергии. У этого вида нагнетателей есть свои особенности. Например, чем быстрее крутится коленвал, тем больше образуется выхлопных газов. Соответственно растет частота вращения турбины. Поэтому, если не ограничить давление наддува, рано или поздно (в частности, при резком закрытии дроссельной заслонки) произойдет поломка двигателя.
Как правило, роль предохранителя выполняет специальный перепускной клапан. При достижении заданного давления он открывает путь выхлопным газам в обход турбины. Регулируя сжатие пружины, можно выбирать момент срабатывания клапана. На современных двигателях обычно эту заботу берет на себя электроника, которая в зависимости от нагрузки на двигатель, его частоты вращения и множества других параметров управляет работой наддува.
Еще турбокомпрессоры отличаются большой инертностью. При малых оборотах коленвала давления выхлопных газов недостаточно, чтобы раскрутить турбину до необходимой для эффективной работы скорости, поэтому при резком ускорении происходит небольшой провал, так называемая турбояма (или турболаг). И только после 2.500-3.000 об/мин наддув “просыпается” и начинает выполнять свои функции.
На моторе “Porsche 911 Turbo” используются турбонагнетатели с изменяемой геометрией.
“MercedesBenz S65 AMG” оснащен двигателем V12, на каждом ряду цилиндров которого установлен свой турбокомпрессор.
Если же применить турбину небольшого размера, с малой инертностью, то ее производительности не хватит на высоких скоростях. Надо увеличивать частоту вращения. А прочность материалов небезгранична…
Поэтому инженерам приходится идти на компромиссы. К примеру, устанавливать на двигатель последовательно два турбокомпрессора: один маленький, другой побольше. Первый работает на малых оборотах, увеличивая крутящий момент и предотвращая появление турбоямы. Более производительное устройство включается в работу при большей частоте вращения, когда потенциал младшего “напарника” иссякает. Есть и переходный режим, когда обе турбины работают одновременно. Подобную схему можно встретить, скажем, на новом “BMW X3”.
Встречаются также моторы с параллельными небольшими турбонагнетателями. В таком случае каждый из них обслуживает только определенные цилиндры: например, один ряд Vобразного двигателя, как у “Mercedes-Benz S65 AMG”.
Другой способ борьбы с турболагом – компрессоры с изменяемой геометрией. В них направление потока выхлопных газов и сопротивление коллекторов их движению регулируется специальными заслонками или диафрагмами. Электроника управляет ими таким образом, чтобы турбина всегда поддерживала оптимальные рабочие обороты. Такое техническое решение применено, например, на “Porsche 911 Turbo”.
Эти меры удорожают и усложняют конструкцию турбокомпрессоров, но на сегодняшний день они пока популярнее приводных механических нагнетателей. Ведь почти все современные дизели оснащены именно турбонаддувом.
Приводные нагнетатели
Приводные компрессоры “Lysholm” в основном применяются на спорткарах вроде “Ford GT”.
Инженеры “Jaguar” предпочитают увеличивать отдачу моторов с помощью нагнетателей типа “Roots”. На фото – “Jaguar XJR”.
ОНИ ПРИВОДЯТСЯ механической передачей от коленвала двигателя. Соответственно производительность наддува напрямую зависит от частоты вращения мотора. То есть компрессор всегда обеспечивает необходимую подачу воздуха.
Приводные нагнетатели появились больше 100 лет назад, за это время создано множество их типов, но на автомобилях применяются в основном три: роторные (“Roots”), винтовые (“Lysholm”) и центробежные. Первые два подают воздух с помощью двух вращающихся цилиндрических роторов особой формы, а третий – лопатками крыльчатки.
Компрессоры “Roots” просты по конструкции, поэтому широко распространены на легковых машина х от “Mini” до “Jaguar”. Особенно популярны эти нагнетатели у спецов “Mercedes-Benz”, оснащающих ими многие свои модели.. На другой чаше весов – небольшой КПД, шумная работа и сильный нагрев. Поэтому “Roots” используют в основном для создания положительного давления не более 0,5-0,6 бара.
Нагнетатели “Lysholm” высокопроизводительны, компактны, отличаются высокой надежностью и хорошим КПД. Они могут создавать давление до одного бара и даже выше. Этим объясняется их распространенность на мощных скоростных машина х вроде “MercedesBenz SLR McLaren” или “Ford GT”. Но роторы сложной формы дороги в производстве. Кроме того, из-за особенностей конструкции (внутреннее сжатие воздуха) работу нагнетателя сопровождает навязчивый высокочастотный шум.
Центробежные устройства во многом похожи на турбокомпрессоры. Они компактны, недороги и долговечны, но их КПД не очень велик. К тому же на малых оборотах “центробежники” не очень эффективны. На серийных моделях такие устройства используются достаточно редко. Гораздо чаще их применяют тюнинговые ателье и фирмы, производящие эксклюзивные автомобили. Характерный пример – “Koenigsegg”.
Несмотря на определенные преимущества перед турбокомпрессорами, нагнетатели не столь популярны. Главным образом из-за больших размеров (в тесноте подкапотного пространства расположить их непросто), повышенной шумности, а также необходимости специального привода, который забирает часть мощности у двигателя и увеличивает расход топлива.
Последнюю проблему отчасти помогают решить различные муфты, управляемые электроникой. На определенных режимах они отключают коленвал от механического нагнетателя, экономя горючее.
Союз двух схем
Симбиоз приводного нагнетателя и турбонаддува позволил снять с 1,4-литрового мотора “Volkswagen Golf GT” 170 л.с.
Производителям эксклюзивных автомобилей полюбились центробежные нагнетатели. Компания “Koenigsegg”, например, устанавливает такие на модель “CCR”.
ПОКА двигателисты всего мира спорят о преимуществах и недостатках различных схем наддува, “Volkswagen” выпустил “Golf GT”. Мотор этого автомобиля уникален тем, что оснащен как турбонаддувом, так и приводным нагнетателем типа “Roots”.
На малых оборотах двигателя работает “Roots”, позволяя турбине раскрутиться до рабочих частот. Затем нагнетатель автоматически отключается, передавая эстафету турбонаддуву. В результате “четверка” скромного рабочего объема 1,4 л выдает 170 л.с.!
Похоже, будущее за такими “гибридными” системами, позволяющими соединить положительные качества известных конструкций и устранить их негативные свойства.
Автор Юрий УРЮКОВ Издание Клаксон №23 2007 год Фото фото фирм-производителей www.motorpage.ru
Приводной нагнетатель (компрессор)
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. 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». 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. 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.
blamper.ru
| Обратная связь ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение Как определить диапазон голоса - ваш вокал Как цель узнает о ваших желаниях прежде, чем вы начнете действовать. Как компании прогнозируют привычки и манипулируют ими Целительная привычка Как самому избавиться от обидчивости Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам Тренинг уверенности в себе Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком" Натюрморт и его изобразительные возможности Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д. Как научиться брать на себя ответственность Зачем нужны границы в отношениях с детьми? Световозвращающие элементы на детской одежде Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия Как слышать голос Бога Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ) Глава 3. Завет мужчины с женщиной
Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.
| Является одним из эффективных способов повышения мощности.Данный вид наддува в основном используется на судовых и стационарных двигателях, но благодаря развитию современных технологий он всё чаще используется на бензиновых автомобильных двигателях. Приводной нагнетатель (ПН) – это агрегат, который обеспечивает быструю передачу воздуха, создавая при этом повышенное давление, необходимое для наддува. Отличительная особенность всех ПН в том, что они имеют жёсткую связь с коленчатым валом двигателя и приводится в работу через ременной привод или звёздную передачу. Имея жёсткую связь с коленчатым валом, приводной нагнетатель обеспечивает более высокое давление наддува на небольших частотах вращения двигателя, что улучшает динамические качества транспортных средств, при этом уменьшаются выбросы сажи в окружающую среду. Мощность компрессора при его механическом приводе непрерывно растёт с ростом давления наддува, что также является преимуществом таких агрегатов наддува. Наибольшее распространение среди приводных нагнетателей получили объёмные и центробежные компрессоры. Объёмные компрессоры. Компрессоры с вращающимися рабочими частями, называемые ещё роторными. Объёмные компрессоры делятся на несколько типов.
Достоинствами таких компрессоров являются возможность подавать воздух мгновенно в начале вращения вала двигателя, пропорциональное увеличение производительности компрессора с ростом потребности в надувочном воздухе двигателя. Конструкция компрессора сравнительно проста и дёшева, а его габариты приемлемы для двигателей с наддувом. Пластинчатые компрессоры обеспечивают повышение давления наддува до 0,5…0,6 бар. Лопастные компрессоры. Наиболее широко, в сравнении с другими объёмными компрессорами, применяются в ДВС для наддува. Компрессор такого типа был предложен ещё в XIX веке англичанином Roots. Поэтому такие компрессоры получили название «Рутс». Достоинством компрессора типа «Рутс» является то, что его роторы в корпусе и друг относительно друга работают с зазорами. Благодаря этому в роторах отсутствуют силы трения, не требуется смазывание и охлаждение роторов. Следствие этого – высокая надёжность и долговечность таких машин. Материалы компрессоров «Рутс» более дёшевы, так как не должны иметь высокой термической и механической прочности.
При частоте вращения порядка 1 500 мин-1 роторы компрессора такого типа, переносят порядка 9 000 м3в час.
К преимуществам винтовых компрессоров относится их компактность, достигаемая высокой быстроходностью, а также отсутствие систем охлаждения (имеется только воздушное охлаждение) и смазывания.
Преимуществом центробежных компрессоров является их низкая масса и малые габариты. Механический привод компрессора обеспечивает приёмистость двигателя. В то же время размещение на двигателе механического привода является сложной и дорогостоящей проблемой. «Компрекс» «Компрекс» – наиболее совершенный волновой обменник среди существующих сегодня. «Компрекс» – это система, которая объединяет энергию отработавших газов и механический привод от коленчатого вала двигателя. Такая система позволяет использовать энергию отработавших газов двигателя для сжатия поступающего в цилиндры воздуха при их непосредственном контакте. КПД волновых обменников давления достигает 75%, а степень повышения давления – 2,1. «Компрекс» обеспечивает двигателю высокую приёмистость. С данной системой возможно повышение крутящего момента на величину до 70% (до 40% без промежуточного охладителя) в сравнении с моментом двигателя без наддува. При применении в легковых автомобилях, система «Компрекс» обеспечивает плавно изменяющееся давление наддува с изменением частоты вращения. Дополнительное достоинство – повышение экологичности дизельного двигателя. В то же время системе присущи и определённые недостатки, препятствующие её широкому распространению. Прежде всего, это большие габариты и высокая стоимость. В сравнении с объёмными компрессорами, размещение «Компрекс» на двигателе так же сложно из-за необходимости связи с валом двигателя. Газотурбинный наддув. Приводной нагнетатель в сравнении с турбокомпрессором имеет ряд недостатков, который не даёт возможность устанавливаться на двигателях чаще компрессоров с приводом от газовой турбины. Важнейшим недостатком является то, что для привода компрессора требуется затратить часть мощности самого двигателя. В этом случае энергия отработавших газов бесполезно выбрасывается в атмосферу, в отличие от случая использования турбокомпрессора. Двигатель с турбокомпрессором всегда будет иметь более высокий КПД, в частности благодаря использованию части энергии отработавших газов. Этот факт менее ощутим в бензиновых двигателях благодаря сравнительно низкому уровню применяемого в них наддува и особенностям дроссельного регулирования их мощности. Важным показателем нагнетателя является его габариты. Благодаря высокой частоте вращения, достигнутой у турбокомпрессоров, их габариты чрезвычайно уменьшились по сравнению с габаритами объёмных нагнетателей, как и к массам нагнетателей. Именно по этим причинам наибольшее распространение в практике современного двигателестроения получил турбокомпрессор. Турбокомпрессор (ТКР)– это отдельный агрегат, который состоит из компрессора и газовой турбины, которые механически связанные между собой (Рис.1.). Одна часть ТКР связана с выпускной системой двигателя и приводится в движение энергией отработавших газов (ОГ) двигателя – это турбина. Вторая часть связана с впускной системой, приводится энергией турбины и служит для подачи воздуха в цилиндры под давлением. Частота вращения турбокомпрессора достигает 150 000 мин-1.Главная задача турбокомпрессора – принудительная подача сжатого воздуха в цилиндры двигателя за счет использования энергии отработавших газов. Тем самым обеспечивается полнота сгорания увеличенной доли топлива, что позволяет при прежнем рабочем объеме и тех же оборотах двигателя получать большую мощность.
Рис. 1. Турбокомпрессор: 1 – корпус турбины, 2 – рабочее колесо турбины, 3 – вал ротора, 4 – корпус подшипникового узла, 6 –– диффузор компрессора, 7 – рабочее колесо компрессора, 8 – корпус компрессора, 9 – подшипники. Принцип работы ТКР
Корпус и материалы ТКР
Корпус ротора турбокомпрессора (картридж) образует его центральную часть, расположенную между турбиной и компрессором. Ротор вращается в подшипниках скольжения. Моторное масло по каналам проходит между корпусом и подшипниками, а также между подшипниками и ротором. Любая конструкция картриджа подразумевает также необходимость максимального снижения теплообмена между турбиной и компрессором. С этой целью со стороны турбины устанавливается термоизоляционная прокладка. Направляющий аппарат турбины может быть выполнен лопаточным или безлопаточным. Установка лопаток в направляющем аппарате повышает экономичность и КПД турбины. Корпус компрессора изготавливается из алюминия. Корпус подшипникового узла изготовляется из алюминиевого сплава или чугуна. Алюминиевый корпус легче, а чугунный прочнее. Кроме того, поскольку коэффициент теплопроводности чугуна значительно меньше, чем алюминия, при использовании чугунного корпуса уменьшается тепловой поток, передаваемый от турбины к компрессору. Это несколько снижает температуру и повышает плотность сжимаемого воздуха. Колеса компрессоров и турбины отливаются по выплавляемым моделям. Материалом для колёс компрессоров служит алюминиевый сплав, а турбин — жаропрочный сплав на никелевой основе. С уменьшением размеров турбины и компрессора общая величина современных турбокомпрессоров также уменьшается. При этом турбина располагается все ближе к компрессору. Колёса ТКР
|
Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.
Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.
Пластинчатые компрессоры. Агрегаты такого типа часто применяются для наддува бензиновых ДВС. Применение таких компрессоров для наддува дизельных двигателей ограничивается максимально достижимой частотой вращения, проблемой смазывания и охлаждения.
Следует принять во внимание, что из-за механической связи с коленчатым валом, такие компрессоры предпочтительны для наддува бензиновых двигателей, благодаря высоким показателям ускорения, которые они обеспечивают двигателю. Частота вращения компрессоров «Рутс» достигает 18 000 мин-1.
Винтовые компрессоры. Конструктивно винтовые компрессоры близки к лопастным компрессорам. В сравнении с компрессорами типа «Рутс» винтовые компрессоры имеют более высокий КПД (включая механические потери на трение до 82%) и допускают более высокие степени повышения давления воздуха.
Центробежные компрессоры. Центробежный компрессор является одной из частей турбокомпрессора (более подробное описание в главе «Газотурбинный наддув»). Ротор центробежного компрессора может вращаться со скоростью от 15 000…200 000 мин-1, в зависимости от размеров компрессора.
Отработавшие газы поступают из цилиндров двигателя в корпус турбины 1 через выпускной коллектор. Там ОГ воздействует на лопаточное колесо турбины 2, заставляя вращаться его с большой скоростью. Колесо турбины передаёт вращение колесу компрессора 7, с которым жёстко связано валом (ротором) 3. Воздух через впускной патрубок компрессора поступает на колесо компрессора, где под действием центробежных сил он отбрасывается на стенку корпуса компрессора (через диффузор 6). В корпусе скорость воздуха уменьшается, а давление растёт. Далее воздух направляется в двигатель. Вал ротора находится в подшипниковом корпусе 4, который соединяет корпус компрессора 8 и турбины 1. Чтобы работа компрессора была достаточно долгой, вал вращается на подшипниках 9, к которым подаётся масло.
Между двигателем и турбокомпрессором не существует жёсткой связи, как в приводных нагнетателях. Частота вращения турбокомпрессора напрямую не зависит от числа оборотов двигателя и характеризуется некоторой инерционностью, т.е. сначала увеличивается подача топлива, увеличивается энергия потоков отработавших газов, а затем уже увеличиваются обороты турбины и нагнетаемое давление поступает в цилиндры двигателя.
Корпус турбины и компрессора сделаны специальной формой в виде «улитки». В корпусе есть два отверстия, которые являются входом и выходом, причём у турбины и компрессора они разные. В турбине из выпускного коллектора ОГ попадают в турбокомпрессор через боковое отверстие. Газы проходят по внутреннему каналу турбины. Этот канал постепенно сужается, и газы, проходя через него, ускоряются и попадают к колесу турбины и приводят его во вращение. Сделано так, чтобы использовать максимальное количество энергии отработавших газов. Скорость вращения турбины зависит от формы и размера канала. Форма корпуса компрессора такая же, как и у турбины, но направление движения там обратное. Воздух через центральное отверстие поступает в колесо компрессора, где под действием центробежных сил его скорость резко увеличивается и выходит из колеса компрессора в диффузор. В диффузоре скорость воздуха уменьшается, а давление растёт. Благодаря этому воздух сжимается и через впускной коллектор попадает в двигатель. Размеры компрессора зависят от количества воздуха, необходимого для двигателя.
Лопатки компрессора могут быть загнуты назад по отношению к направлению вращения колеса. Это приводит к повышению КПД компрессора, однако снижает его «напор», что компенсируется увеличением частоты вращения ротора. Колесо турбины жестко соединяется с ротором методом сварки трением, а колесо компрессора крепится на роторе гайкой с левой резьбой.megapredmet.ru
Приводной нагнетатель компрессор | vazkorch.ru
21.04.2014, Рубрика  двигатель |
Приводной нагнетатель — что это и для чего это? В общем-то протест лежит в самом заглавии изделия. Приводной нагнетатель для автомобиля ВАЗ специализирован для увеличения крутящего момента и, как последствие, мощности мотора. » Приводной » — приводится в движение чрез ремень от шкива коленчатого вала, » нагнетатель » – нагнетает избыточное давление во впускную систему автомобиля. Хотя турбины и нагнетатели исполняют одну и ту же функцию, у них имеется принципиальные отличия. В базе приводного нагнетателя на ВАЗ лежит сам нагнетатель, который является универсальным узлом и с поддержкой кронштейнов приспосабливается к разным моделям автомобилей ВАЗ.Приводится в движение нагнетатель чрез ремень от шкива коленчатого вала, в отличии от турбины, приводимой в движение выхлопными газами.Максимальное давление, получаемое с поддержкой нагнетателя, 0. 7 bar, на турбине можно заполучить существенно большее лишнее давление.Распространение приводные нагнетатели получили по нескольким факторам: дешевизна конструкции( приблизительно в 2 раза ниже установки турбины), простота установки( в большинстве случаев не требуется интеркулер, отсутствие » турбоямы «, так как нагнетатель начинает выдавать избыточное давление сходу же, с ростом оборотов коленвала.Наибольшее распространеие получили приводные нагнетатели компании » АвтоТурбоСервис «, в линейке которых имеется адаптированные нагнетатели на целый модельный ряд каров ВАЗ. Так же читайте другие интересные статьи о том как построить корч самому на нашем сайте.
vazkorch.ru
Приводной нагнетатель типа Roots
История создания приводного нагнетателя типа Roots
Компрессор типа Roots относятся к приводным объемным нагнетателям роторного типа.
Свое название они получили по имени изобретателей, братьев Фрэнсис и Филандер Рутс, изготовивших первое подобное устройство в 1859 году. Знаменитый Готтлиб Даймлер усовершенствовал механизм и уже в 1900 году с конвейера Daimler-Benz сошел первый серийный автомобиль с компрессором такого типа.
Изначально объемная роторная шестеренная машина предназначалась для вентиляции промышленных помещений и имела довольно простую конструкцию. В общем корпусе располагались две прямозубые шестерни. Они вращались в противоположных направлениях и перегоняли объемы воздуха, заключенного в пространстве между зубьями и стенками кожуха, от впускного к выпускному коллектору.
Доработал и еще более улучшил конструкцию нагнетателя соотечественник братьев-изобретателей - инженер Итон в 1949 году. Теперь воздух в нем стал перемещаться вдоль оси вращения косозубых роторов, сменивших шестерни. Но главный принцип работы устройства остался неизменным - воздух в нем не сжимался, а перекачивался. Поэтому данный тип приводных роторных нагнетателей по-прежнему носит имя Roots.
Дальнейшая модификация роторных компрессоров типа Roots шла по пути конструктивных ухищрений. Так, вместо двух лопаток на роторе, стали изготавливать четыре. Это позволило сделать подачу воздуха более равномерной и дало возможность частично сгладить пульсацию его давления – этого основного недостатка приводных нагнетателей подобного типа. С той же целью впускное и выпускное окна компрессора стали делать треугольной формы. К тому же все эти изменения значительно снизили уровень шума при работе механизма.
Устройство и принцип работы приводного нагнетателя типа Roots
Конструктивно приводные нагнетатели типа Roots выглядят следующим образом: в овальном корпусе установлены два ротора, насаженных на оси и имеющих специальный профиль. Эти оси связаны между собой шестернями. Вращаются роторы в противоположные стороны.
Между корпусом механизма и роторами существует зазор 0,1-0,15 мм. Точно такой же зазор отделяет их и друг от друга.
В результате вращения деталей, в пространство между ними и внутренней поверхностью корпуса нагнетателя захватывается определенный объем воздуха. Затем он перемещается от всасывающего патрубка к нагнетательному трубопроводу. Воздух в трубопровод подается толчками. С каждым оборотом роторов в него поступает четыре (с каждого ротора по две) порции. В этом принцип работы приводного нагнетателя типа Roots аналогичен принципу работы насосов шестеренного типа.
Корпус и роторы механизма изготавливают из алюминиевого сплава.
Располагается компрессор в передней части двигателя: перед карбюратором или между ним и двигателем. В первом случае нагнетатель засасывает чистый воздух и нагнетает его в карбюратор.
Вторая схема расположения более распространена. В этом случае компрессор всасывает горючую смесь и нагнетает ее в трубопровод. При этом она энергично перемешивается роторами, что служит лучшему испарению бензина. Кроме того, при размещении нагнетателя между двигателем и карбюратором, последнему не требуются какие-либо дополнительные устройства.
Давление наддува компрессоров типа Roots обратно качеству наполнения, то есть, при повышении давления в нагнетательном трубопроводе усиливается утечка воздуха (смеси) в зазоры нагнетателя и уменьшается коэффициент наполнения. Из-за этого, с повышением давления в трубопроводе, резко падает КПД нагнетателя. Избежать этой неприятности можно, увеличив скорость вращения роторов, или добавив двух- или трехступенчатую передачу.
Однако в многоступенчатых конструкциях теряется одно из главных достоинств компрессоров Roots – их компактность. А с увеличением скорости вращения роторов, увеличивается и объем отбираемой у силовой установки мощности.
Компрессоры типа Roots обеспечивают достаточное давление в нагнетательном трубопроводе при малых и средних оборотах двигателя. Кроме того, автомобилям, оборудованным такими нагнетателями, обеспечен хороший разгон.
Достоинства и недостатки конструкции приводного нагнетателя типа Roots
Компрессоры типа Roots имеют ряд существенных недостатков.
При возникновении турбулентности - выдавливании несжатого воздуха из нагнетателя в сжатый воздух трубопровода - температура воздушного заряда растет дополнительно к обычному повышению от увеличения давления. Поэтому компрессоры подобного типа дополнительно оснащаются интеркулерами.
Кроме того, недостатками нагнетателей Roots остаются сложный процесс установки и относительно высокая цена.
Однако, благодаря долговечности конструкции, низкой шумности, компактности и эффективности на средних и малых оборотах, приводные устройства такого типа снискали популярность у именитых брендов автомобилестроения. General Motors, Ford, Mercedes, Daimler Chrysler оснащают свои модели именно компрессорами Roots.
В настоящее время приводные нагнетатели типа Roots выпускают известные компании: Magna Charger, Eaton Automotive, Jackson Racing, Kenne Bell, Superchargers. Их продукция широко представлена на современном рынке автозапчастей и пользуется успехом а автолюбителей.
blamper.ru
