エンジンのコンプレッサーとは何ですか? ヒットパレード

04.09.2023

を説明した後。多くの人が駆動コンプレッサーや送風機について質問し始めました。結局のところ、ネイティブ VAZ に実際にインストールできます。今日は、このデバイスについて詳しく、つまり、それがどのように機能するか、自分で取り付けることが可能かどうかについて説明したいと思います。

一般に、コンプレッサーの概念は世界と同じくらい古いものです。 1900 年には、追加の空気をシリンダーに送り込むことでエンジン出力を向上させるこのような装置が提案されていました。少し定義をさせてください。

コンプレッサー（またはブロワー）を駆動します - これは車のエンジンに取り付けられるユニットで、燃焼室に追加の空気噴射を生成し、燃料噴射をわずかに変更することで、追加の出力（場合によっては最大 30%）を提供します。

簡単に言うと、よく言われるような奇跡は起こらないということです; 出力を上げたい場合は、より多くの燃料を燃やす必要がありますが、燃料を効果的に酸化するには、より多くの酸素が必要です。これを誇張すると、コンプレッサーがそれを行います。つまり、新しい燃料を取り付けたり、コンプレッサーを取り付けたりして、燃料の供給を増やして電力を獲得します。それは簡単です。

ターボ - ターボではない

つまり、現在、コンプレッサーの設計にはさまざまな種類があります。排気ガスのエネルギーを使用して動作するもの（ターボ）もあれば、駆動装置を使用して動作するもの（非ターボ）もあります。今日お話しするのは後者です。ちなみにリンク先で読めます。

このようなユニットの設計を調べると、構造に特定の類似点があることがわかります。つまり、このようなコンプレッサーは、標準のエンジンシステム、つまり潤滑および排気ガスシステムへの介入を必要としない駆動装置で動作します。これは非常に重要です。この設計は非常にシンプルです。「クランクシャフト」との直接接続が確立されており、加速中にエンジンとスーパーチャージャーが完全に相互作用することができます。つまり、速度が上がるほど「クランクシャフト」が速く回転し、それに応じてスーパーチャージャーも回転します。この相互作用のおかげで、「ターボラグ」のようなものは事実上存在しません。また、追加の利点は、ターボオプションの場合のように高温での動作がないことです。これは、耐用年数が大幅に増加することを意味します。結局のところ、ここでは「タービン」を冷却する必要がありません。つまり、「」または「ブーストコントローラー」は必要ありません。車の電源を切るだけで作業が停止します。ウェブサイト autoflit.ru まったく同じことを行うことをお勧めします。興味があれば、入ってみてください。

ドライブコンプレッサーの種類

デバイス、特に「ドライブのバージョン」について話す時期が来ました。現在は回転式、スクリュー式、遠心式の3種類のみとなっています。最初の 2 つのオプションは、特定の円筒形ローターまたは「ブレード」を使用して空気を送り出します。後者はクーラーのように機能し、ブレードで送り込みます。

ロータリータイプ

非常に広く使用されているコンプレッサー。主な利点は、平均的な価格、長い耐用年数、供給される空気の頻度が高い、スムーズで安定した動作、クランクシャフト速度に対する素早い応答です。

このシステム内の空気は圧縮されておらず、内部に入り、ローターの形で作られたブレードによってエンジンに押し込まれるようです。それが、外部圧縮を備えたコンプレッサーという名前が付けられた理由です。欠点は、入口圧力が増加すると効率が低下することです。

構造はほとんどの場合、入口と出口の窓にある 2 つのローターで構成されます (写真を参照)。それらは横方向に配置されています。

この設計の欠点は次のとおりです。

1) 効率は軸と他の部品とのすきまに依存します。

2) 他のすべてのタイプの中で最大の暖房。

3) シャフトの騒音や振動が大きい。

4) 圧力はそれほど強くなく、最大約 0.7 バールです。

要約すると、このタイプは理想からは程遠いことが明らかになります。なぜブレードがネジ状になっているのかと疑問に思う人もいるかもしれません。ここには 2 つの理由があります。1 つ目は空気圧の増加で、2 つ目は騒音の減少です (効果はほとんどありません)。

ネジ式

これは、より高度で信頼性の高いスーパーチャージャー設計です。ここでの動作原理も単純です。本体と回転ネジ（ローターの一種）の間の空洞の容積を変えることによって圧縮が発生します。ここで空気は斜めに動きます。このオプションの大きな利点は、最大 85% の高効率と高い空気圧 (1 bar 以上) であり、これは高速 (場合によっては 12,000 rpm まで) によって達成されます。このため、本体の小型化が可能となる。このオプションは、その信頼性と小さなボディにより、レーシングカーでよく使用されると言わなければなりません。

唯一の欠点は、構造が複雑で修理が必要なため、最終製品の価格が高くなる点です。このような駆動コンプレッサーが故障した場合は、専門のステーション、できればメーカーで修理する必要があります。

デザインからわかるように、鋸歯状の螺旋状の歯を持つローターが 2 つあります。それらのプロファイルは接触時に完全に一致するため、設計の信頼性が非常に高くなります。

内燃エンジンで最も一般的なものは、いわゆるブレードまたは「ブレード」を使用して動作します。前の2つと比較すると、このタイプは最もコンパクトで、製造技術も簡単であるため、最終的なコストが低くなります。設計が似ているため、TURBO バージョン (排気ガスを動力とする) とよく混同されることがありますが、これは完全に間違いであり、これら 2 つはまったく異なるデバイスです。

構造の原理は、入口部分、作動部分（ブレード-ブレード）、およびブレード付きまたはブレードレスのディフューザーで構成されます。取り付けには「カタツムリ」の形をしたエアインテークも必要です。

特別なフィルターを通過した空気（ちなみに、これも必要です。そうしないと、すべての粉塵がエンジン内に入ります）は、徐々に狭くなる特別な入口に入り（供給中の空気の損失を最小限に抑えるため）、ホイールに送られます。。インペラは特殊なマウントに取り付けられますが、シャフト自体に取り付けられる場合もありました。次に機械式変速機（駆動装置）を介してクランクシャフトに接続されます。

このようなオプションは、国産車（特にVAZ）で最も一般的です。耐久性、低価格、多用途性、コンパクトさで選ばれています。

このようなコンプレッサーの欠点は、温度が低いことですが、高温ではエンジン出力が公称値の 30% まで増加する可能性があります。 4000 rpm 以降では、圧力は 0.5 ～ 0.6 bar に達することがあります。

VAZ へのコンプレッサーの取り付け

言うまでもなく、当社の国内市場は主にAvtoVAZ製品で構成されており、ここが若い「チューナー」の出発点であるため、最も一般的な質問は、VAZにインストールできるかということです。

もちろん、それは可能であり、最後の遠心タイプは、私たちの車に特別に取り付けるための完全なセット、いわゆる「KITキット」としてすでに提供されていることがよくあります。

システムのインストールは非常に簡単です。ただし、最初にブロックとシリンダーヘッドの間に拡大されたガスケットを取り付ける必要があります。これはメーカーがアドバイスしていることです。以下は誇張された接続図です。

適用範囲が最も広いことが、ますます新しいタイプのコンプレッサー装置が登場する主な理由となっています。最も普及しているのは電気モーターを備えたユニットです。ただし、家庭用ネットワークや産業用ネットワークがなければ、それらの運用は不可能です。

もちろん、発電機を使用して機器を接続することもできますが、内燃エンジンを備えたコンプレッサーを購入する方がはるかに便利です。このソリューションにより、お金と使用可能なスペースの両方を節約できます。はい、2 つのユニットではなく 1 つのユニットを保守する必要があります。これは、金銭的コストと時間的コストの両方がさらに削減されることを意味します。

内燃機関を用いた圧縮機のメリット

自律モードで動作する機能は重要ですが、内燃エンジンを搭載したユニットの唯一の利点ではありません。たとえば、次のことに注意してください。

最も幅広いモデル範囲。市場にはガソリンとディーゼルの両方のユニットがあり、出力、性能、動作圧力、その他のパラメーターが異なります。これにより、プライベートガレージでの使用とプロの使用の両方に適したオプションを購入することができます。
優れた性能特性。内燃コンプレッサー用の最新のモーターは、エンジン寿命が長く、メンテナンスの必要性が低く、騒音レベルが最小限であることが特徴です。また、低温時でもエンジン始動が容易な「イージースタート」システムを全車に採用。
環境条件に厳しいものではありません。内燃エンジンをベースにしたモデルの大部分は、最初は「現場」での動作を考慮して開発されています。湿気、ほこり、機械的損傷、その他の影響からメカニズムを保護する特別なケースが装備されています。

これとは別に、コンプレッサーに動力を供給する最新の内燃エンジンの効率にも注目する価値があります。新しいモデルを開発するとき、外国メーカーもロシアメーカーも燃料消費量の削減に特別な注意を払っています。たとえば、出力 150 ～ 170 kW のディーゼルユニットは、最大 20,000 l/min の空気を圧縮し、平均して約 30 リットルのディーゼル燃料を消費します。

内燃機関を備えたコンプレッサーの種類

現在の市場で販売されているすべての自律型コンプレッサーユニットは、次の基準に従って分類できます。

燃料のタイプ。家庭用およびセミプロ用機器はガソリンユニットに代表されます。このようなモデルの出力は3〜15 kWの間で変化し、出力は200〜2000 l/分です。通常、ディーゼルユニットの方が強力です。最大 45,000 リットル/分の圧縮空気を生成するため、専門用途と産業用途の両方に適しています。
デザイン。これに基づいて、燃料を内部燃焼させるすべてのコンプレッサーは、ピストンとスクリューの 2 つのタイプに分類されます。 1つ目は、さまざまな容量の設備で表され、家庭用と専門家の両方で使用できます。後者は生産性が高いという特徴があるため、さまざまな産業上の問題を解決するために最もよく使用されます。
可動性の程度。空気圧縮用に設計されたすべての設備は、定置式、ポータブル式、移動式に分けられます。通常、最初のタイプのユニットが生産で使用されます。移動式モデルは車輪付きシャーシをベースに組み立てられており、牽引用のドローバーが装備されています。モバイルコンプレッサーは軽量でコンパクトなサイズなので、室内での移動や、ある現場から別の現場への移動が簡単です。

もちろん、完全とは程遠い分類を提供しましたが、内燃エンジンを備えたコンプレッサーの種類についての一般的なアイデアを得ることができます。その他の違いとしては、駆動方式（ダイレクトかベルトか）、保護ケースの有無、圧縮度（低圧、高圧）などが挙げられます。

動作の特徴

コンプレッサー装置の耐用年数を延ばし、操作員の安全を確保するには、装置を使用する際には、メーカーの推奨事項だけでなく、確立された規則に従う必要があります。含む：

移動ユニットには車輪止めを装備する必要があります。
強力な固定設備の設置は特別な基礎の上に行われます。
最初の 7 ～ 8 時間の運転後は、オイルを交換する必要があります。
プロセス流体のレベルを毎日チェックする必要があります。
コンプレッサーは勤務シフトの終わりに清掃されます。
エアフィルターは必要に応じて交換されますが、少なくとも年に 1 回は交換されます。
レシーバーからの凝縮水は毎日排出する必要があります。
ユニットのメンテナンスは訓練を受けた担当者によって行われます。

内燃機関を備えたコンプレッサーが故障した場合、自分で修理を行うことは受け入れられないことにも注意してください。特に機器が保証期間内の場合。不正な介入が行われた場合、メーカーの義務は自動的に無効になります。

コンプレッサーは、空気やその他のガスを加圧して圧縮して供給するように設計された装置です。この装置はどこで使用されますか?

自動車エンジニア、レーシングカークリエイター、そして単なるスピード愛好家は、エンジン出力の向上に常に取り組んでいます。これを増やす方法の 1 つは、内容積の大きなモーターを作ることですが、大きなエンジンは重量が重く、また、製造コストやメンテナンスコストも非常に高くなります。

写真。 ProCharger D1SC – 遠心圧縮機

エンジンの強度を高める 2 番目の方法は、標準サイズでありながらより効率的に使用できるユニットを作成することです。より多くの空気を燃焼室に送り込むことで、より効率的な性能を達成できます。これにより、より多くの燃料がシリンダーに供給されるようになり、高圧によるより多くの出力が得られ、それに応じて強力なガス排出が可能になります。スーパーチャージャーとも呼ばれるコンプレッサーは、空気の供給量を増やしてエンジンの出力を高めることができます。

コンプレッサーの他にターボチャージャーもあります。これら 2 つのデバイスの違いは、エネルギーを抽出する方法です。従来のコンプレッサーは、エンジンのクランクシャフトからベルトまたはチェーンドライブを介して機械的に伝達されるエネルギーによって駆動されます。ターボチャージャーに関しては、タービンを回転させる排気ガスの圧縮流のおかげで機能します。

コンプレッサーはどのように動作するのですか?

このメカニズムがどのように機能するかを理解するために、従来の 4 ストローク内燃エンジンの動作図を考えてみましょう。ピストンの下方への移動により真空の空気が生成され、大気圧の影響を受けて燃焼室に入ります。空気がエンジンに入ると、燃料混合物と結合し、燃焼を通じて有用な運動エネルギーに変換できるチャージが生成されます。燃焼は点火プラグによって発生します。燃料の酸化反応が起こると、大量のエネルギーが放出されます。この爆発の力でピストンが動き、その力が車輪に加わり車輪が回転します。

装薬への燃料と空気の混合気の流れがより密になると、より大きな爆発が発生します。しかし、特定量の燃料を燃焼させるには一定量の酸素が必要であることを理解する価値があります。正しい比率は、空気 14 対大気 1 です。この比率は、車のパワーユニットの効率的な動作にとって非常に重要であり、「より多くの燃料を燃焼させるには、より多くの空気を供給する必要がある」という法則を表しています。

これがコンプレッサーの仕事です。エンジンに入る空気を圧縮し、大量の空気がエンジン内に充填され、圧力が上昇します。同時に、より多くの燃料がエンジンに流入し、出力が増加します。平均して、コンプレッサーにより出力が 46%、トルクが 31% 増加します。

機械式スーパーチャージャーは、ドライブギアに接続されたプーリーに巻き付けられたドライブベルトによって駆動されます。ドライブギヤはスーパーチャージャギヤを駆動する。コンプレッサーローターは空気を取り込み、圧縮してインテークマニホールドに送り込みます。コンプレッサーの回転数は毎分5万～6万回転です。その結果、スーパーチャージャーは車のエンジンへの空気供給量を約 50% 増加させます。

熱い空気は圧縮されているため、密度が失われ、爆発時にあまり膨張できません。この場合、点火プラグが低温の燃料と空気の混合物に点火するときに生成されるエネルギーほど多くのエネルギーを供給することはできません。スーパーチャージャーが最大効率で動作するには、装置から出る圧縮空気を冷却する必要があると結論付けることができます。インタークーラーは空冷プロセスを処理します。熱風は、機構の種類に応じて、冷気または冷液体を使用してインタークーラーチューブ内で冷却されます。空気の温度が低下し、その密度が増加すると、燃焼室に入る装薬がより強力になります。

コンプレッサーの種類

コンプレッサーには、二軸スクリュー、回転式、遠心式の 3 種類があります。それらの主な違いは、車のエンジンの吸気マニホールドに空気が供給される方法です。

二軸スーパーチャージャーは、空気が循環する 2 つのローターで構成されています。この設計では、圧縮空気のヒューヒューという形で多くの騒音が発生しますが、この騒音は特殊なエンジン防音方法によって消されます。

写真。ツインスクリューコンプレッサー

ロータリースーパーチャージャーは通常、車のエンジンの上部に配置され、大気を吸気マニホールドに移動させる回転カムシャフトで構成されています。重量があり、車両の重量が大幅に増加します。また、このタイプのコンプレッサーは空気の流れが断続的な構造になっているため、他のタイプのコンプレッサーに比べて効率が最も低くなります。

写真。ロータリーコンプレッサー

車のエンジン内の圧力を強制的に高めるには、遠心式過給機が最も効果的です。これは、巨大な力で回転し、小さなコンプレッサーハウジングに空気を送り込むインペラです。遠心力によって空気がインペラの端に押し出され、その空洞から高速で空気が排出されます。インペラの周囲に配置された小さな羽根が、高速低圧の空気流を低速高圧の空気に変換します。

写真。遠心圧縮機

コンプレッサーの利点

コンプレッサーの主な利点は、当然のことながら、車両のエンジン出力が増加することです。専門家は、機械式スーパーチャージャーは、機械式コンプレッサーがエンジンのクランクシャフトから直接駆動されるため、ドライバーがアクセルペダルを踏んでも応答が遅れることがないため、機械式スーパーチャージャーはターボチャージャー付きエンジンよりわずかに優れていると考えています。一方、ターボチャージャーは、排気ガスがタービンを回転させるのに必要な速度を得るまでに時間がかかるため、遅れが生じやすくなります。

エンジンのデメリット

コンプレッサーはエンジンのクランクシャフトを使って起動されるため、パワーユニットの出力が若干低下します。コンプレッサーはエンジンへの負荷を増大させるため、エンジンは燃焼室内での激しい爆発に耐えられる強度が必要です。現代の自動車メーカーはこの状況を考慮して、コンプレッサーと連携して動作するように設計されたエンジン用のより強力なユニットを作成しているため、自動車のコストだけでなくメンテナンスのコストも増加します。

一般に、スーパーチャージャーは、車両のエンジンに馬力、つまりパワーを追加する最も効果的な方法です。コンプレッサーはパワーを 50 ～ 100% 追加できるため、レーサーや高速走行のファンが車にコンプレッサーを取り付けることがよくあります。

すべてのクルマ愛好家は、クルマの「心臓」を高揚させ、駆動力を向上させたいと考えています。顕著な結果を得るにはいくつかの方法がありますが、最も簡単で最も一般的なのは、エンジンに空気過給を装備することです。この簡単な方法により、排気量を増やさずに馬力を大幅に向上させることができ、最近ではほとんどの外資系自動車メーカーが積極的に採用しています。最も一般的なのはターボチャージャーとスーパーチャージャーで、一見すると非常によく似ていますが、実際には設計が異なり、それによって車の性格に異なる影響を与えます。

このシステムがどのように機能するかを理解するために、特別なトレーニングは必要ありません。すべては非常に単純です。空気の追加部分がシリンダーに供給され、入口で正圧が生成されます。この変化はエンジン管理システムによって監視され、最適な作動混合物を準備するように構成され、燃料供給量が増加します。その結果、燃焼により多くのエネルギーが放出される組成が得られ、エンジン出力の増加につながります。

これらのシステムの主な違いを見てみましょう。ターボチャージャーのエネルギー源はエンジンの排気ガスであり、このガスが装置のタービンホイールを回転させます。対照的に、駆動スーパーチャージャーはエンジンのクランクシャフトからの機械式トランスミッションを使用します。したがって、充填性能はエンジン速度に直接依存します。つまり、コンプレッサーがいつでも必要な空気を供給します。

駆動ブロワの種類

過去 100 年にわたり、多くのタイプの駆動スーパーチャージャーが開発されてきましたが、現代の自動車生産では、ロータリー式、スクリュー式、遠心式の 3 つのタイプのみが最も頻繁に使用されています。最初の 2 つのタイプでは、特殊な形状の 2 つの円筒形の回転ローターを使用して空気が供給され、3 番目のタイプではインペラブレードによって空気が供給されます。

ロータリーコンプレッサー

ロータリーコンプレッサーの主な特徴は、設計のシンプルさ、長い耐用年数、バランス、供給される空気の高純度、およびコンプレッサーの後ろの空気圧のローター速度への正の依存性です。この機能は、エンジンが頻繁に変化するモードで動作する場合に重要です。コンプレッサーの作動キャビティ内の空気は圧縮されないため、ロータリードライブスーパーチャージャーは外部圧縮を備えたコンプレッサーとも呼ばれます。この装置は、吐出圧力と吸入圧力の比に等しい、適度な圧力上昇の場合にのみ効果を発揮します。吸気窓の圧力が上昇すると、コンプレッサーの効率が急激に低下します。

ほとんどの場合、2 つの同一のローターを備え、装置ハウジング内の入口窓と出口窓の横方向の配置が異なるロータリーコンプレッサーが使用されます。これは下の図ではっきりとわかります。

このようなコンプレッサーの欠点には、装置の効率が作動部品間の隙間の大きさに大きく依存すること、高熱、吐出圧力の脈動、騒音が大きいことが挙げられます。これらは、容易に加工できるストレートカットローターを使用する場合に顕著です。製造。これに基づいて、ロータリーコンプレッサーは主に0.5〜0.6 bar以下の値の正圧を生成するために使用されます。

騒音を低減し、空気供給の均一性を向上させるために、ローターはスパイラル形状に作られています。しかし、これらの工夫やくさび形の窓の使用でも、圧力脈動を低減するだけです。外部圧縮を備えたコンプレッサーでそれを完全に除去することはほとんど不可能です。 2 歯のローターの代わりに 3 歯のローターを使用すると、脈動の振幅を大幅に低減できます。この場合、装置の流れ部分における圧力および速度の脈動の周期は、ローターの回転角 60° に相当します。

スクリューコンプレッサー

ロータリータイプの装置とは異なり、スクリューコンプレッサーは流れセクションで斜めの空気の動きを提供します。内部圧縮は、ハウジングと回転するスクリューローターの間のキャビティの容積を変化させることによって実現されます。この設計により、高効率 (80% 以上) でかなり高度な空気圧の増加を得ることができます。コンプレッサーの高速回転（最大12,000rpm）により小型化が可能となり、ガスタービン駆動の使用が可能になりました。

スクリューコンプレッサーの主な利点は、その高い信頼性とバランスです。強制エアには油分不純物が含まれていないため、ピストンエンジンでの作業に最適です。

このようなコンプレッサーの欠点は、ローターの形状が特に複雑で、その巨大さがコスト高につながることだとよく言われます。スクリューコンプレッサーは動作中に、吸入モードと吐出モードの圧力脈動によって高周波騒音を発生します。

以下の図のスクリューコンプレッサーの設計を考えてみましょう。

ローターは高いねじれ角を持つはすば歯車です。ローターの歯と溝の輪郭は完全に一致しています。動作中、ロータの歯はハウジングや歯同士に接触しません。これは、ロータシャフト上の同期ギアを使用することによって実現されます。この場合、ギアの歯数の比は、対応するロータの歯数の比と等しい。この場合の主な分配体は、キャビティを備えたローターです。

スクリューコンプレッサーは最大 1 bar、場合によってはそれ以上の圧力を生成できるため、強力で高速な車で最もよく使用されます。

遠心圧縮機

遠心圧縮機は内燃機関で最も広く使用されています。このタイプの装置はブレードマシンを指し、その動作原理はインペラのブレードおよびマシンの固定要素と空気流の相互作用に基づいています。他の設計と比較して、遠心圧縮機はサイズがよりコンパクトで、製造が比較的簡単です。

遠心圧縮機の設計は、吸気装置、インペラ（羽根車）、およびブレードのない部分とブレードのある部分を含むディフューザーで構成されますが、後者は存在しない場合もあります。エアコレクターもあり、ほとんどの場合カタツムリの形で作られています。遠心コンプレッサーでは、フィルターを通過した空気が入口装置に入ります。入口装置は、流れの安定性を確保するために、進行方向に徐々に狭くなり、最小限の損失で均一にホイールに空気を供給します。インペラはスプラインに取り付けられますが、小型の場合は、機械式トランスミッションを介してエンジンのクランクシャフトまたはガスタービンのインペラに接続された滑らかなシャフトに取り付けることもできます。

遠心圧縮機の基本パラメータは、空気流量、圧力比、圧縮機効率です。内燃エンジンの過給に使用される最新の装置では、これらのパラメータは広範囲に変化する可能性があります。たとえば、エンジンシャフトによって駆動されるコンプレッサーの圧力上昇の程度は 1.2 単位に達することがあります。また、強制複合エンジンで遠心圧縮機を使用する場合、その値は3〜3.5に達する可能性があります。

遠心圧縮機にはターボチャージャーと多くの共通点があります。非常にコンパクトで、価格も安く、耐久性にも優れています。もちろん、それらはあまり効率的ではなく、低速では効果が失われますが、国産のVAZ車では非常に頻繁に使用されています。

そのようなデバイスの良い例は次のとおりです。パワステやエアコンを装備したラーダ・プリオラモデルに装着可能。このキットはシリアルキットを使用しており、5200 rpm の回転速度で最大 0.5 bar の過剰ブースト圧を生成します。装着にはエンジン設計の変更は必要なく、標準ヘッドガスケットを厚めのものに交換して圧縮比を下げるだけで済みます。開発者は当初、コンプレッサーの設置を可能な限り簡素化し、自動車愛好家自身が設置できるようにすることを期待していました。

Niva-Chevrolet モデルに取り付けるように設計されています。この装置は PK-23 コンプレッサーを使用しており、ベルトとベアリングを適時に交換すれば、耐用年数は無制限になります。最大 0.5 bar のブースト圧を生成するこのデバイスは、比較的小さい寸法と静かな動作が特徴です。このキットは最大排気量2リッターまでのエンジンに装着可能です。

大気内燃機関の出力が排気量に大きく依存することは誰もが知っています。また、出力はエンジンの物理的なサイズによって制限されます。簡単に言うと、大気エンジンはシリンダー内のピストンの動きによって生じる真空を通じて街路から空気を吸い込みます。同時に、その後燃焼する燃料の量は空気の量によって異なります。自然吸気エンジンの出力を上げるには排気量を増やす必要がありますが、もっと簡単にエンジンにコンプレッサーを取り付けることもできます。

したがって、燃焼室に一定の圧力の空気が供給されることで出力が増加します。シリンダー容積や燃焼室の数を増やす必要がありません。空気がエンジンに強制的に送り込まれ、混合燃料中の燃料の量が自動的に増加します。このような装薬は最大効率で燃焼します。これは過給に他なりません。

過給の技術的実装には、エンジン用のターボ過給システムと機械式コンプレッサーが使用されます。各ソリューションには、それぞれ独自の欠点と利点があります。同時に、自然吸気の自動車エンジンに自分の手でも機械式スーパーチャージャーを取り付けることができます。

過給の歴史

回転エネルギーを利用してより多くの空気をエンジンに送り込むというアイデアは、1885 年にゴットリーブダイムラーの聡明な頭脳の中に初めて現れました。その後 1905 年に、オーストリア人のアルフレッドビューキが、排気ガスを利用した同様のソリューションの特許を取得しました。しかし、これを実現するまでに少し時間が経過しました。エンジンに機械式コンプレッサーを搭載した最初の自動車は 1921 年にのみ登場しました。

そこで、登坂時のパワーロスの問題を解決する必要がありました。この最初の車はメルセデス・ベンツであることが判明しました。歴史は特定のモデルについて沈黙しています。その後、過給技術はトラックやトラック輸送全般に導入されました。追加の電力は、船や電車のディーゼル電源ユニットで非常に役立ちました。強制スーパーチャージャーが初めて搭載された乗用車は、215馬力のV8を搭載したオールズモビル・ジェットファイアでした。

ブーストの種類

スーパーチャージャー (これは機械回路のみを意味します) には、機械的に駆動されるコンプレッサーとターボチャージャーが含まれます。駆動スーパーチャージャーは、ほとんどの場合、直列エンジンのシリンダーブロックに沿って取り付けられます。 V 字型ブロックでは、エンジン半分の間のキャンバーに圧縮が見られます。このエンジンコンプレッサーはドライブベルトによって駆動され、トルクはクランクシャフトから得られます。空気は 2 つのスクリューローターまたはインペラによって圧縮されます。一般的なコンプレッサーモデルの設計については後ほど見ていきます。

タービンは、燃焼室から高圧で飛び出す排気ガスによって駆動されます。これらのガスによりタービンインペラが回転します。ほとんどの場合、ターボチャージャーはエキゾーストマニホールドの後ろに取り付けられます。 VAG グループ (フォルクスワーゲン、アウディ、シュコダ) の一部のモデルでは、タービンはコンプレッサーの一部です。

大気エンジン用の電動コンプレッサーも別途ご用意しております。その利点は、電気モーターによって駆動されるため、エンジンからのパワーテイクオフがなく、ターボチャージャーにありがちな作動中のターボラグがないことです。しかし、この計画には依然として多くの疑問が生じます。

非集合過給システムもあります。これは、空気の移動速度と空気パイプの特殊な形状とサイズに起因する吸気管内の圧力の増加です。過剰な圧力は、自然吸気エンジンの出力を向上させるための追加の手段です。このスキームはポルシェのパナメーラ GTX 車に実装されています。

ドライブ付き

このグループでは、ルーツ圧縮機、リンショルム圧縮機、遠心圧縮機などのソリューションを区別できます。その構造と特徴を見てみましょう。

すべてのタイプの駆動ブロワーには共通の利点があります。これは、チューニングとは程遠い人でもエンジンに取り組むことができるというシンプルさです。また、駆動構造は異なるクランクシャフト速度でも効果的です。タービンの特徴であるターボラグがありません。

デメリットはエンジンのトルクが奪われることです。モーターの電力が失われ、モーターの負荷が増加します。ただし、取り付け後は最大 46% の電力増加を体験できます。

ロータリーロータリーコンプレッサー

今では、このソリューションを自動車でも見つけることができます。たとえば、230ボディのメルセデスにあるこのようなエンジンコンプレッサー。発明されて以来、ほとんど変わっていない。 2 枚、3 枚、または 4 枚のブレードを備えた 2 つの逆回転ローターが、エンジンの吸気マニホールドに空気を直接供給し、吸気マニホールド内に圧力を生成します。マニホールドから燃焼室に空気が供給されます。

スクリューコンプレッサー

これらのデバイスは少し異なる原理で動作します。つまり、複雑な形状のネジが 2 本ある場合があります。

また、それらは互いに向かって回転します。その特殊な機能により、スクリューは空気を捕らえて出口に送り、同時に圧縮します。これらのモデルのパワーとパフォーマンスは、ロータリーソリューションの特性よりも大幅に優れています。コンプレッサーは、エンジン速度が高くても空気流の乱流を引き起こしません。

特徴

最初のオプションと 2 番目のオプションは両方とも、追加の潤滑剤なしで動作します。シャフトのベアリングのみが潤滑されます。ハウジングと回転要素は小さな隙間によって互いに分離されています。そのため、エンジン停止後にコンプレッサーを冷却する必要がありません。

シャフトの回転は、ドライブシャフトからの歯車伝達を使用して同期されます。クランクシャフトにベルトで接続されています。次に、そのトルクは被駆動側に伝達されます。これにより、強い摩擦や過熱を生じることなく、高精度の作業が実現されます。

遠心圧縮機装置

シャフトが 1 本だけの設計です。インペラはしっかりと取り付けられています。回転すると中心からの空気の流れを捉えて周囲に飛ばします。次に、空気の流れは特別な圧力パイプに入ります。これにより、最小寸法、軽量、高性能のコンプレッサーを作成できます。

ターボチャージャー

このようなスーパーチャージャーの設計も非常にシンプルです。インペラは 1 つのシャフトに取り付けられています。これら 2 つのインペラはそれぞれ、独自の個別のハウジング内で回転します。そのうちの1つは排気ガスの流れによって回転します。 2 つ目は最初のものに接続されており、回転して空気を吸気管に圧縮します。クランクシャフトの速度が高くなると、コンプレッサーの出力も高くなります。

特徴は、タービン速度がクランクシャフト速度ではなく、排気ガスの流れの力に依存することです。ここには、いわゆるターボラグと関係があります。これは、アクセルペダルを踏んだときのタービンの反応の遅れです。外見的には、それはエンジンの思慮深さの瞬間であり、その後すぐに鋭いピックアップに置き換えられます。エンジニアは、エアコンプレッサーや圧縮空気シリンダーに電気モーターを取り付けるなど、さまざまな方法を使用してこの問題に取り組んでいます。

インストールプロセスには特定の困難が伴います。タービン回転数は30万回転に達することもあり、負荷が非常に高いため、タービンには常時潤滑が必要です。オイルラインに接続され、潤滑油が圧送されます。したがって、このタイプのエンジンにコンプレッサーを取り付けるには、専門家の助けが必要です。自己インストールでは何も良いことはありません。

ダブルブースト

それは、並列、直列、または段階的に接続された 2 つのタービンにすぎません。

当初、この解決策はターボラグを排除することを目的としていましたが、ここではコンプレッサーのエンジン出力も高く、したがってエンジン出力も高くなります。さらに、エンジン動作モードを最適化し、燃料消費量を削減することができました。

並列タービンによる過給

このシステムは、同じ特性を持つ 2 つのタービンで構成されています。それらは互いに並列に接続されています。このような過給には、強力なV字型パワーユニットを搭載できます。各ターボチャージャーは、排気マニホールドの個別の分岐に接続されています。ここでの利点は、小型のタービンを設置できることです。スピンアップが容易になり、ターボラグが軽減されます。

シリアル接続

ここでも 2 つのタービンが稼働しています。そのうちの 1 つは常にアクティブ化されています。 2 つ目は必要に応じて起動されます。 2つのタービンからの空気が1つのインテークマニホールドに供給されます。

2段階ブースト

これは複雑ですが、興味深い効果的なソリューションです。ここには 2 つのタービンが直列に接続されています。それらは異なるサイズを持ち、パイプとバイパスバルブによって互いに接続されています。低速では、より小さなタービンが使用されます。軽くて慣性も少ないです。中程度のエンジン速度では、大型タービンが作動します。どちらも常に順番に動作します。しかし、ニュアンスはそれだけではありません。内燃エンジンのクランクシャフト速度が最大になると、大型タービンがオフになります。

このシステムは、排気管の特定のセクションを開閉するセンサーとソレノイドバルブを通じて調整されます。

インストール

必要なものがすべて含まれた既製の設置キットを購入することがよくありますが、そのコストは非常に高価です。さまざまなエンジンモデルに適合した外国車のキットを購入することもできます。もう一つの選択肢は中国製キットです。ここでは、インストール中に最小限の変更のみが必要です。作業には知識とスキルが必要になります。少なくとも、タービンとエアコンのコンプレッサーエンジンを区別できる必要があります。