Po tym jak opisałem. Wiele osób zaczęło zadawać mi pytania dotyczące sprężarki napędu lub dmuchawy powietrza. W końcu naprawdę można go zainstalować na naszym rodzimym VAZ. Dzisiaj chcę Wam opowiedzieć o tym urządzeniu bardziej szczegółowo, a mianowicie o tym, jak działa i czy da się je zamontować samodzielnie...
Generalnie idea kompresorów jest stara jak świat. Już w 1900 roku proponowano takie urządzenia, aby zwiększyć moc silnika poprzez wtłaczanie dodatkowego powietrza do cylindrów. Podam ci małą definicję.
Napęd sprężarki (lub dmuchawy) - jest to jednostka montowana w silniku samochodowym, wytwarza dodatkowy wtrysk powietrza do komór spalania, co przy niewielkiej modyfikacji wtrysku paliwa daje dodatkową moc, czasem nawet do 30%.
Mówiąc najprościej, dzieje się tak, że cuda, jak to mówią, się nie zdarzają, jeśli chcesz zwiększyć moc, to musisz spalić więcej paliwa, ale aby je skutecznie utlenić, potrzebuje więcej tlenu. Jeśli przesadzisz, zrobi to kompresor. Oznacza to, że zwiększasz dopływ paliwa, na przykład instalujesz nowy, instalujesz sprężarkę i uzyskujesz moc. To proste.
TURBO - NIE TURBO
Krótko mówiąc, obecnie istnieje wiele odmian konstrukcyjnych sprężarek. Niektóre pracują wykorzystując energię spalin (TURBO), inne - wykorzystując napęd (NIE TURBO). Właśnie o tym ostatnim porozmawiamy dzisiaj. Swoją drogą, można to przeczytać pod linkiem.
Jeśli przeanalizujesz projekt takich jednostek, możesz zidentyfikować pewne podobieństwo w strukturze. Mianowicie takie sprężarki działają z napędu, który nie wymaga ingerencji w standardowe układy silnika, czyli układ smarowania i spalin, co jest bardzo ważne! Ta konstrukcja jest naprawdę bardzo prosta - ustanawia się bezpośrednie połączenie z „wałem korbowym”, co pozwala na doskonałą współpracę silnika i doładowania podczas przyspieszania. Oznacza to, że im wyższa prędkość, tym szybciej obraca się „wał korbowy”, a zatem doładowanie obraca się! Dzięki tej interakcji praktycznie nie ma czegoś takiego jak „turbo lag”. Dodatkową zaletą jest także brak pracy w wysokich temperaturach, jak w przypadku opcji TURBO, co oznacza, że żywotność jest znacznie zwiększona - wszak tutaj „turbina” nie musi się schładzać, czyli „” lub „sterowniki doładowania” nie są wymagane, po prostu wyłączamy samochód i praca przestaje działać. Strona internetowa autoflit.ru zaleca zrobić dokładnie to samo. Jeśli jesteś zainteresowany, wejdź.
Typy sprężarek napędowych
Nadszedł czas, aby porozmawiać o urządzeniach konkretnie „wersjach napędu”. Teraz są tylko trzy typy: obrotowy, śrubowy i odśrodkowy. Dwie pierwsze opcje pompują powietrze za pomocą określonych cylindrycznych wirników lub „łopatek”, ta druga działa jak chłodnica, to znaczy pompuje za pomocą łopatek.
Typy obrotowe
Sprężarki, które są dość szeroko stosowane. Główną zaletą jest średnia cena, długa żywotność, duża częstotliwość dostarczanego powietrza, płynna i stabilna praca, szybka reakcja na prędkość obrotową wału korbowego.
Powietrze w tym układzie nie jest sprężane, wydaje się, że dostaje się do środka, a następnie jest wtłaczane do silnika przez łopatki wykonane w formie wirnika. Dlatego otrzymali nazwę – kompresor z kompresją zewnętrzną. Wadą jest to, że wraz ze wzrostem ciśnienia wlotowego wydajność maleje.
Konstrukcja składa się najczęściej z dwóch wirników, na oknie wlotowym i wylotowym, patrz zdjęcie. Znajdują się one poprzecznie.
Wady tego projektu to:
1) Wydajność zależy od luzów pomiędzy wałami i innymi częściami.
2) Największe ogrzewanie ze wszystkich pozostałych typów.
3) Silny hałas i wibracje wałów.
4) Niezbyt duże ciśnienie, maksymalnie około 0,7 bara.
Podsumowując, staje się jasne, że ten typ jest daleki od ideału. Niektórzy mogą zadać pytanie – dlaczego ostrza mają kształt śrubowy? Powody są dwie, pierwsza to wzrost ciśnienia powietrza, a druga to zmniejszenie hałasu (choć niewiele to pomaga).
Rodzaj śruby
Jest to bardziej zaawansowana i niezawodna konstrukcja sprężarki doładowującej. Zasada działania tutaj również jest prosta - ściskanie następuje poprzez zmianę objętości wnęk pomiędzy korpusem a śrubami obrotowymi (rodzaj wirników). Powietrze porusza się tutaj po przekątnej. Dużymi zaletami tej opcji jest wysoka sprawność dochodząca do 85%, a także wysokie ciśnienie powietrza (od 1 bara wzwyż), osiągane przy dużych prędkościach obrotowych, czasami nawet do 12 000 obr/min. Z tego powodu ciało może być bardziej miniaturowe. Trzeba powiedzieć, że ta opcja jest często stosowana w samochodach wyścigowych ze względu na jej niezawodność i małe nadwozie.
Jedynymi wadami są skomplikowana konstrukcja i naprawy, co podnosi cenę produktu końcowego. Jeśli taka sprężarka napędu ulegnie awarii, należy ją naprawić w wyspecjalizowanych stacjach, najlepiej u producenta.
Jak widać na projekcie są dwa rotory z ząbkowanymi, spiralnymi zębami. Ich profile w pełni odpowiadają sobie na styku, co sprawia, że konstrukcja jest bardzo niezawodna.
Najczęściej spotykane w silnikach spalinowych działają przy użyciu tzw. łopatek lub „łopatek”. Jeśli porównamy je z dwoma poprzednimi, to ten typ jest najbardziej kompaktowy ze wszystkich, a także prosty w technologii produkcji, co zmniejsza jego ostateczny koszt. Często można ją pomylić z wersją TURBO (zasilaną spalinami), ze względu na podobną konstrukcję, jednak jest to całkowicie błędne, to dwa zupełnie różne urządzenia.
Zasada konstrukcji składa się z części wlotowej, części roboczej (łopatka-łopatka) i dyfuzora, który może być łopatkowy lub bezłopatkowy. Do montażu niezbędny jest także czerpnia powietrza w kształcie „ślimaka”.
Powietrze, przechodząc przez specjalny filtr (nawiasem mówiąc, jest również wymagane, w przeciwnym razie cały pył dostanie się do silnika), dostaje się do specjalnego wlotu, który stopniowo się zwęża (dla minimalnych strat powietrza podczas nawiewu), a następnie trafia do koła . Wirnik jest zamontowany na specjalnym mocowaniu, ale zdarzały się przypadki, gdy był on umieszczany na samym wale. Następnie poprzez mechaniczną skrzynię biegów (napęd) jest on połączony z wałem korbowym.
Takie opcje są najczęstsze w naszych samochodach krajowych (w szczególności VAZ). Wybierane są ze względu na trwałość, niską cenę, wszechstronność i kompaktowość.
Wadą takich sprężarek jest to, że są niskie, ale w wysokich temperaturach moc silnika może wzrosnąć nawet o 30% wartości nominalnej. Przy obrotach od 4000 ciśnienie może osiągnąć 0,5 - 0,6 bara.
Instalowanie sprężarki w VAZ
Nie trzeba dodawać, że nasz rynek krajowy składa się głównie z produktów AvtoVAZ, od tego zaczynają młodzi „tunerzy”, więc najczęstszym pytaniem jest - czy można go zainstalować w VAZ?
Oczywiście, że jest to możliwe, a ten ostatni, typu odśrodkowego, często dostarczany jest już w postaci kompletnego zestawu, do montażu specjalnie w naszych samochodach, czyli tzw. „zestawu KIT”.
Instalacja systemu jest dość prosta. Najpierw jednak należy zamontować powiększoną uszczelkę między blokiem a głowicą cylindrów. Tak zaleca producent. Poniżej znajduje się przesadny schemat połączeń.
Najszerszy zakres zastosowań stał się główną przyczyną pojawiania się coraz to nowych typów urządzeń sprężarkowych. Najbardziej rozpowszechnione są jednostki wyposażone w silnik elektryczny. Jednak w przypadku braku sieci domowej lub przemysłowej ich działanie jest niemożliwe.
Oczywiście do podłączenia sprzętu można użyć generatora elektrycznego, ale o wiele bardziej celowe jest zakup sprężarki z silnikiem spalinowym. Rozwiązanie to pozwala zaoszczędzić zarówno pieniądze, jak i przestrzeń użytkową. Tak, i będziesz musiał obsługiwać jedną jednostkę zamiast dwóch. Oznacza to dodatkową redukcję kosztów finansowych i czasowych.
Zalety urządzeń sprężarkowych z silnikami spalinowymi
Możliwość pracy w trybie autonomicznym to ważna, ale nie jedyna zaleta jednostek z silnikiem spalinowym. Na przykład należy zauważyć:
- Najszersza gama modeli. Na rynku dostępne są zarówno jednostki benzynowe, jak i wysokoprężne, różniące się mocą, osiągami, ciśnieniem roboczym i innymi parametrami. Pozwala to na zakup odpowiedniej opcji zarówno do użytku w prywatnym garażu, jak i do użytku profesjonalnego.
- Doskonałe właściwości użytkowe. Nowoczesne silniki do sprężarek spalinowych wyróżniają się dużą żywotnością, niskimi wymaganiami konserwacyjnymi i minimalnym poziomem hałasu. Dodatkowo wszystkie jednostki wyposażone są w system „easy start”, który zapewnia łatwy rozruch silnika nawet w niskich temperaturach.
- Mało wymagający dla warunków środowiskowych. Znaczna część modeli bazujących na silnikach spalinowych opracowywana jest początkowo z uwzględnieniem pracy w „terenie”. Są wyposażone w specjalną obudowę, która chroni mechanizm przed wilgocią, kurzem, uszkodzeniami mechanicznymi i innymi wpływami.
Osobno warto zwrócić uwagę na wydajność nowoczesnych silników spalinowych napędzających sprężarki. Opracowując nowe modele, zarówno zagraniczni, jak i rosyjscy producenci zwracają szczególną uwagę na zmniejszenie zużycia paliwa. Przykładowo jednostki wysokoprężne o mocy 150-170 kW, sprężające do 20 000 l/min powietrza, zużywają średnio około 30 litrów oleju napędowego.
Rodzaje sprężarek z silnikami spalinowymi
Wszystkie autonomiczne agregaty sprężarkowe prezentowane na współczesnym rynku można sklasyfikować według następujących kryteriów:
- Typ paliwa. Sprzęt gospodarstwa domowego i półprofesjonalny reprezentowany jest przez jednostki benzynowe. Moc takich modeli waha się w granicach 3-15 kW, a wydajność 200-2000 l/min. Jednostki wysokoprężne są zwykle mocniejsze. Wytwarzają do 45 000 l/min sprężonego powietrza, dzięki czemu nadają się zarówno do zastosowań profesjonalnych, jak i przemysłowych.
- Projekt. Na tej podstawie wszystkie sprężarki z wewnętrznym spalaniem paliwa dzielą się na dwa typy - tłokowe i śrubowe. Pierwsze są reprezentowane przez instalacje o różnej wydajności i mogą być zarówno domowe, jak i profesjonalne. Te ostatnie charakteryzują się większą produktywnością, dlatego najczęściej wykorzystuje się je do rozwiązywania różnych problemów przemysłowych.
- Stopień mobilności. Wszystkie instalacje przeznaczone do sprężania powietrza dzielą się na stacjonarne, przenośne i mobilne. Jednostki pierwszego typu są zwykle używane w produkcji. Modele mobilne montowane są na podwoziu kołowym i wyposażone w dyszel do holowania. Sprężarki mobilne są lekkie i kompaktowe, dzięki czemu można je łatwo przenosić w pomieszczeniu lub transportować z jednego miejsca do drugiego.
Oczywiście przedstawiliśmy klasyfikację daleką od pełnej, ale pozwala nam to również uzyskać ogólne pojęcie o rodzajach sprężarek z silnikiem spalinowym. Jeśli chodzi o inne różnice, obejmują one rodzaj napędu (bezpośredni lub pasowy), obecność lub brak osłony ochronnej, stopień kompresji (niskie i wysokie ciśnienie) oraz inne cechy.
Cechy działania
Aby przedłużyć żywotność urządzeń sprężarkowych i zapewnić bezpieczeństwo obsługującego je personelu, podczas użytkowania sprzętu należy przestrzegać ustalonych zasad i zaleceń producenta. W tym:
- jednostki mobilne powinny być wyposażone w kliny pod koła;
- montaż potężnych instalacji stacjonarnych odbywa się na specjalnym fundamencie;
- po pierwszych 7-8 godzinach pracy konieczna jest wymiana oleju;
- poziom płynów procesowych należy sprawdzać codziennie;
- Sprężarka jest czyszczona pod koniec zmiany roboczej;
- filtr powietrza wymienia się w razie potrzeby, ale nie rzadziej niż raz w roku;
- Kondensat z odbiornika należy spuszczać codziennie;
- Konserwację urządzenia przeprowadza przeszkolony personel.
Warto również zaznaczyć, że w przypadku awarii sprężarki z silnikiem spalinowym niedopuszczalne jest samodzielne przeprowadzanie napraw. Zwłaszcza jeśli sprzęt jest na gwarancji. Nieautoryzowana interwencja automatycznie anuluje zobowiązania producenta.
Sprężarka to dowolne urządzenie przeznaczone do sprężania i dostarczania powietrza i innych gazów pod ciśnieniem. Gdzie jest używane to urządzenie?
Inżynierowie motoryzacyjni, twórcy samochodów wyścigowych i po prostu entuzjaści prędkości nieustannie pracują nad zwiększeniem mocy silnika. Jednym ze sposobów na jego zwiększenie jest zbudowanie silnika o dużej pojemności wewnętrznej, jednak duże silniki dużo ważą, a ponadto koszty ich produkcji i konserwacji są bardzo wysokie.
Zdjęcie. ProCharger D1SC – sprężarka odśrodkowa
Drugim sposobem na zwiększenie intensywności pracy silnika jest stworzenie jednostki o standardowej wielkości, ale bardziej wydajnej w użytkowaniu. Większą wydajność można osiągnąć wtłaczając do komory spalania większą ilość powietrza, co pozwala na dostarczenie większej ilości paliwa do cylindra, co oznacza uzyskanie większej mocy dzięki wysokiemu ciśnieniu i co za tym idzie dużej emisji gazów. To sprężarka, zwana także doładowaniem, pozwala zwiększyć dopływ powietrza i zwiększyć moc silnika.
Oprócz kompresora jest też turbosprężarka. Różnice między tymi dwoma urządzeniami polegają na sposobie pozyskiwania energii. Konwencjonalna sprężarka napędzana jest energią przenoszoną mechanicznie z wału korbowego silnika poprzez napęd pasowy lub łańcuchowy. Jeśli chodzi o turbosprężarkę, działa ona dzięki sprężonemu przepływowi gazów spalinowych, które obracają turbinę.
Jak działa kompresor?
Aby zrozumieć, jak działa ten mechanizm, rozważ schemat działania konwencjonalnego czterosuwowego silnika spalinowego. Wraz z ruchem tłoka w dół powstaje podciśnienie powietrza, które pod wpływem ciśnienia atmosferycznego przedostaje się do komory spalania. Gdy powietrze dostanie się do silnika, łączy się z mieszanką paliwową i tworzy ładunek, który można przekształcić w użyteczną energię kinetyczną poprzez spalanie. Świeca zapłonowa wytwarza spalanie. Gdy zachodzi reakcja utleniania paliwa, uwalniana jest duża ilość energii. Siła tej eksplozji porusza tłok, a siła tego ruchu działa na koła, powodując ich obrót.
Gęstszy przepływ mieszanki paliwowo-powietrznej do ładunku spowoduje większe eksplozje. Warto jednak zrozumieć, że spalanie określonej ilości paliwa wymaga określonej ilości tlenu. Prawidłowy stosunek to: 14 części powietrza na 1 część powietrza atmosferycznego. Proporcja ta jest bardzo istotna dla sprawnej pracy jednostki napędowej samochodu i wyraża zasadę: „aby spalić więcej paliwa, należy dostarczyć więcej powietrza”.
To jest zadanie sprężarki. Spręża powietrze wpływające do silnika, umożliwiając napełnienie silnika dużymi jego ilościami i powodując wzrost ciśnienia. Jednocześnie do silnika może dostać się więcej paliwa, powodując wzrost mocy. Sprężarka dodaje średnio 46% mocy i 31% momentu obrotowego.
Mechaniczna sprężarka doładowująca napędzana jest paskiem napędowym owiniętym wokół koła pasowego połączonego z kołem napędowym. Koło zębate napędza przekładnię doładowania. Wirnik sprężarki pobiera powietrze, spręża je i wrzuca do kolektora dolotowego. Prędkość obrotowa sprężarki wynosi 50 - 60 tysięcy obrotów na minutę. W rezultacie doładowanie zwiększa dopływ powietrza do silnika samochodu o około 50%.
Ponieważ gorące powietrze jest sprężane, traci swoją gęstość i nie może znacznie rozszerzyć się podczas eksplozji. W takim przypadku nie jest w stanie dostarczyć tyle energii, ile powstaje, gdy świeca zapłonowa zapala chłodniejszą mieszankę paliwowo-powietrzną. Można stwierdzić, że aby doładowanie pracowało z maksymalną wydajnością, sprężone powietrze opuszczające urządzenie musi zostać schłodzone. Intercooler odpowiada za proces chłodzenia powietrza. Gorące powietrze chłodzone jest w rurkach intercoolera za pomocą zimnego powietrza lub zimnej cieczy, w zależności od rodzaju mechanizmu. Obniżenie temperatury powietrza, zwiększenie jego gęstości, powoduje, że ładunek przedostający się do komory spalania staje się silniejszy.
Rodzaje sprężarek
Istnieją trzy rodzaje sprężarek: dwuślimakowe, rotacyjne i odśrodkowe. Główną różnicą między nimi jest sposób dostarczania powietrza do kolektora dolotowego silnika samochodowego.
Doładowanie dwuślimakowe składa się z dwóch wirników, w których krąży powietrze. Taka konstrukcja wytwarza dużo hałasu w postaci gwizdu sprężonego powietrza, który jest tłumiony specjalnymi metodami wygłuszania silnika.
Zdjęcie. Sprężarka dwuślimakowa
Obrotowa sprężarka doładowująca zwykle znajduje się w górnej części silnika samochodowego i składa się z obracających się wałów krzywkowych, które tłoczą powietrze atmosferyczne do kolektora dolotowego. Jest ciężki i znacząco zwiększa wagę pojazdu. Dodatkowo przepływ powietrza w tego typu sprężarkach ma strukturę przerywaną, co sprawia, że jest ona najmniej wydajna w porównaniu do innych typów sprężarek.
Zdjęcie. Sprężarka rotacyjna
Doładowanie odśrodkowe jest najskuteczniejszym sposobem na wymuszenie zwiększania ciśnienia w silniku samochodowym. Jest to wirnik, który obraca się z ogromną siłą i wtłacza powietrze do małej obudowy sprężarki. Siła odśrodkowa wypycha powietrze do krawędzi wirnika, zmuszając je do opuszczenia wnęki z dużą prędkością. Małe łopatki umieszczone wokół wirnika przekształcają przepływ powietrza o dużej prędkości i niskim ciśnieniu w powietrze o niskiej prędkości i wysokim ciśnieniu.
Zdjęcie. Sprężarka odśrodkowa
Zalety kompresora
Główną zaletą kompresora jest oczywiście zwiększenie mocy silnika pojazdu. Eksperci uważają, że mechaniczne doładowania są nieco lepsze od silników z turbodoładowaniem, ponieważ wyposażone w nie silniki nie mają opóźnionej reakcji na naciśnięcie pedału gazu przez kierowcę, ponieważ sprężarki mechaniczne napędzane są bezpośrednio z wału korbowego silnika. Turbosprężarki z kolei podlegają opóźnieniom, gdyż spaliny uzyskują prędkość niezbędną do rozkręcenia turbin dopiero po upływie pewnego czasu.
Wady silników
Ponieważ sprężarka jest uruchamiana za pomocą wału korbowego silnika, nieznacznie zmniejsza to moc jednostki napędowej. Sprężarka zwiększa obciążenie silnika, dlatego silnik musi być na tyle mocny, aby wytrzymać silne eksplozje w komorze spalania. Współcześni producenci samochodów biorą pod uwagę ten warunek i tworzą mocniejsze jednostki do silników przeznaczonych do współpracy ze sprężarką, co zwiększa koszt samochodu, a także koszty jego utrzymania.
Ogólnie rzecz biorąc, sprężarki doładowujące są najskuteczniejszym sposobem na zwiększenie mocy, czyli innymi słowy mocy, silnika pojazdu. Sprężarka może dodać od 50 do 100% mocy, dlatego też kierowcy wyścigowi i miłośnicy szybkiej jazdy często instalują ją w swoich samochodach.
Każdy miłośnik motoryzacji pragnie podkręcić „serce” samochodu i zwiększyć jego moc jezdną. Istnieje kilka sposobów uzyskania zauważalnego rezultatu, ale najprostszym i najczęstszym jest wyposażenie silnika w doładowanie powietrzem. Dzięki tej prostej metodzie możliwe jest osiągnięcie znacznego wzrostu mocy bez zwiększania pojemności skokowej, co jest ostatnio aktywnie wykorzystywane przez większość zagranicznych producentów samochodów. Najczęściej spotykane są turbosprężarki i superdoładowania, które na pierwszy rzut oka wyglądają bardzo podobnie, jednak w rzeczywistości mają inną konstrukcję, przez co inaczej wpływają na charakter samochodu.
Aby zrozumieć, jak działa ten system, nie jest potrzebne żadne specjalne szkolenie. Wszystko jest dość proste: do cylindrów dostarczana jest dodatkowa porcja powietrza, która wytwarza nadciśnienie na wlocie. Nad zmianą tą czuwa układ sterujący pracą silnika, który skonfigurowany jest w taki sposób, aby przygotować optymalną mieszankę roboczą, co powoduje zwiększenie dawki paliwa. W rezultacie otrzymujemy kompozycję, której spalanie uwalnia więcej energii, co prowadzi do wzrostu mocy silnika.
Przyjrzyjmy się głównym różnicom między tymi systemami. Źródłem energii dla turbosprężarek są spaliny silnika, które obracają koło turbiny urządzenia. Natomiast doładowania napędowe wykorzystują mechaniczną skrzynię biegów z wału korbowego silnika. Dlatego wydajność ładowania zależy bezpośrednio od prędkości obrotowej silnika, co oznacza, że sprężarka zapewnia niezbędny dopływ powietrza w dowolnym momencie.
Rodzaje dmuchaw napędzanych
Na przestrzeni ostatnich stu lat powstało wiele rodzajów doładowań napędowych, jednak we współczesnej produkcji motoryzacyjnej najczęściej stosowane są tylko trzy typy: obrotowe, śrubowe i odśrodkowe. W pierwszych dwóch typach powietrze dostarczane jest za pomocą dwóch cylindrycznych wirników obrotowych o specjalnym kształcie, a w trzecim - za pomocą łopatek wirnika.
Sprężarki rotacyjne
Kluczowymi cechami sprężarek rotacyjnych są prostota konstrukcji, długa żywotność, równowaga, wysoka czystość dostarczanego powietrza oraz dodatnia zależność ciśnienia powietrza za sprężarką od prędkości obrotowej wirnika. Ta funkcja jest istotna, gdy silnik pracuje w często zmieniających się trybach. Powietrze we wnęce roboczej sprężarki nie jest sprężone, dlatego doładowania z napędem obrotowym nazywane są również sprężarkami ze sprężaniem zewnętrznym. Urządzenia są skuteczne tylko przy umiarkowanym wzroście ciśnienia, który jest równy stosunkowi ciśnienia tłoczenia do ciśnienia ssania. Wraz ze wzrostem ciśnienia w oknie wlotowym wydajność sprężarki gwałtownie spada.
Najczęściej stosuje się sprężarki rotacyjne, wyposażone w dwa identyczne wirniki i różniące się poprzecznym rozmieszczeniem okien wlotowych i wylotowych w obudowie urządzenia. Widać to wyraźnie na poniższym rysunku.
Do wad takich sprężarek można zaliczyć zauważalną zależność wydajności urządzenia od wielkości szczelin pomiędzy częściami roboczymi, wysokie nagrzewanie, pulsację ciśnienia tłoczenia oraz głośny hałas, które są zauważalne przy zastosowaniu łatwych w montażu wirników o prostym przekroju produkcja. Na tej podstawie sprężarki rotacyjne służą głównie do wytwarzania nadciśnienia o wartościach nie większych niż 0,5-0,6 bara.
W celu zmniejszenia hałasu i poprawy równomierności dopływu powietrza, wirniki wykonano w kształcie spirali. Ale nawet te sztuczki, a także zastosowanie okien w kształcie klina, jedynie zmniejszają pulsację ciśnienia. Całkowite wyeliminowanie go w kompresorze z kompresją zewnętrzną jest prawie niemożliwe. Wyraźne zmniejszenie amplitudy pulsacji można osiągnąć stosując wirniki trójzębne zamiast dwuzębnych. W tym przypadku okres pulsacji ciśnienia i prędkości w części przepływowej urządzenia odpowiada kątowi obrotu wirników wynoszącemu 60°.
Sprężarki śrubowe
W przeciwieństwie do urządzeń typu rotacyjnego, sprężarki śrubowe zapewniają ukośny ruch powietrza w sekcji przepływowej. Wewnętrzną kompresję uzyskuje się poprzez zmianę objętości wnęk pomiędzy obudową a obracającymi się wirnikami śrubowymi. Taka konstrukcja umożliwia uzyskanie dość wysokiego stopnia wzrostu ciśnienia powietrza przy dużej wydajności (ponad 80%). Wysoka prędkość obrotowa sprężarki (do 12 tys. obr./min) umożliwiła zmniejszenie jej wymiarów i umożliwienie zastosowania napędu turbiny gazowej.
Głównymi zaletami sprężarki śrubowej jest jej wysoka niezawodność i wyważenie. Wymuszony obieg powietrza nie zawiera zanieczyszczeń olejowych, dlatego najlepiej nadaje się do pracy z silnikiem tłokowym.
Wadą takiej sprężarki jest często nazywana szczególną złożonością kształtu wirników i ich masywności, co prowadzi do ich wysokiego kosztu. Podczas pracy sprężarka śrubowa wytwarza hałas o wysokiej częstotliwości, który jest spowodowany pulsacjami ciśnienia w trybie ssania i tłoczenia.
Rozważ konstrukcję sprężarki śrubowej na poniższym rysunku:
Jego wirniki to koła zębate śrubowe o dużym kącie pochylenia linii śrubowej. Profile zębów i rowków wirników są ze sobą całkowicie spójne. Podczas pracy zęby wirnika nie stykają się z obudową ani ze sobą, co osiąga się poprzez zastosowanie przekładni synchronizujących na wałach wirnika. W tym przypadku stosunek liczby zębów koła zębatego jest równy stosunkowi liczby zębów odpowiednich wirników. Głównym korpusem dystrybucyjnym w tym przypadku jest wirnik z wnękami.
Sprężarki śrubowe mogą wytwarzać ciśnienie do 1 bara, a w niektórych przypadkach nawet wyższe, dlatego najczęściej stosuje się je w samochodach mocnych i szybkich.
Sprężarki odśrodkowe
Sprężarki odśrodkowe są najczęściej stosowane w silnikach spalinowych. Ten typ urządzenia odnosi się do maszyn łopatkowych, których zasada działania opiera się na oddziaływaniu strumienia powietrza z łopatkami wirnika i nieruchomymi elementami maszyny. W porównaniu do innych konstrukcji, sprężarki odśrodkowe są bardziej kompaktowe i stosunkowo proste w produkcji.
Konstrukcja sprężarki odśrodkowej składa się z urządzenia wlotowego, wirnika (wirnika) i dyfuzora, który zawiera część bezłopatkową i łopatkową, przy czym ta ostatnia może być nieobecna. Istnieje również kolektor powietrza, najczęściej wykonany w formie ślimaka. W sprężarce odśrodkowej powietrze po przejściu przez filtr dostaje się do urządzenia wlotowego, które w celu zapewnienia stabilności przepływu stopniowo zwęża się w kierunku ruchu i służy równomiernemu dostarczaniu go do koła przy minimalnych stratach. Wirnik osadzony jest na wielowypustach, jednak w przypadku małych rozmiarów można go zamontować na gładkim wale, który poprzez przekładnię mechaniczną połączony jest z wałem korbowym silnika lub wirnikiem turbiny gazowej.
Podstawowymi parametrami sprężarki odśrodkowej są: przepływ powietrza, stosunek ciśnień i wydajność sprężarki. W nowoczesnych urządzeniach stosowanych do doładowania silników spalinowych parametry te mogą zmieniać się w szerokim zakresie. Na przykład stopień wzrostu ciśnienia w sprężarkach napędzanych wałem silnika może osiągnąć 1,2 jednostki. A w przypadku zastosowania sprężarki odśrodkowej w silniku z wymuszonym połączeniem jej wartość może osiągnąć 3-3,5.
Sprężarki odśrodkowe mają wiele wspólnego z turbosprężarkami. Są dość kompaktowe, mają niską cenę i są dość trwałe. Oczywiście nie są zbyt wydajne i tracą skuteczność przy niskich prędkościach, ale dość często są stosowane w krajowych samochodach VAZ.
Dobrym przykładem takiego urządzenia jest. Można go zamontować w modelu Łada Priora wyposażonym we wspomaganie kierownicy lub klimatyzację. W zestawie zastosowano szeregowy, który wytwarza nadciśnienie doładowania do 0,5 bara przy prędkości obrotowej 5200 obr./min. Do jego montażu nie są wymagane żadne zmiany w konstrukcji silnika, zalecane jest jedynie obniżenie stopnia sprężania poprzez wymianę standardowej uszczelki pod głowicą na grubszą. Twórcy początkowo spodziewali się maksymalnego uproszczenia instalacji kompresora, aby mógł go zainstalować sam entuzjasta motoryzacji.
Przeznaczony do montażu w modelu Niva-Chevrolet. W urządzeniu zastosowano kompresor PK-23, który w przypadku terminowej wymiany paska i łożysk ma nieograniczoną żywotność. Wytwarzając ciśnienie doładowania do 0,5 bara, urządzenie charakteryzuje się stosunkowo małymi wymiarami i cichą pracą. Zestaw ten można zamontować w silnikach o maksymalnej pojemności skokowej 2 litrów.
Wszyscy wiedzą, że moc atmosferycznych silników spalinowych w dużym stopniu zależy od pojemności skokowej. Ponadto moc jest ograniczona fizycznym rozmiarem silnika. W uproszczeniu silniki atmosferyczne pobierają powietrze z ulicy poprzez podciśnienie powstałe w wyniku ruchu tłoków w cylindrach. Jednocześnie ilość paliwa, które zostanie następnie spalone, zależy od ilości powietrza. Aby zwiększyć moc silników wolnossących, konieczne jest zwiększenie pojemności skokowej, ale można to też zrobić prościej - zamontować sprężarkę do silnika.
W ten sposób moc wzrośnie w wyniku dopływu powietrza pod pewnym ciśnieniem do komór spalania. Nie ma potrzeby zwiększania objętości cylindra i liczby komór spalania. Do silnika zostanie wtłoczone powietrze, co automatycznie zwiększy ilość paliwa w mieszance paliwowej. Taki ładunek będzie palił się z maksymalną wydajnością. To nic innego jak superdoładowanie.
Do technicznej realizacji doładowania stosuje się układy turbodoładowania i mechaniczne sprężarki silnika. Każde rozwiązanie ma swoje wady i zalety. Jednocześnie możesz zainstalować mechaniczną doładowanie nawet własnymi rękami w dowolnym wolnossącym silniku samochodowym.
Historia doładowania
Pomysł wtłaczania większej ilości powietrza do silnika za pomocą energii obrotowej po raz pierwszy pojawił się w bystrym umyśle Gottlieba Daimlera w 1885 roku. Następnie w 1905 roku Austriak Alfred Büchi opatentował podobne rozwiązanie zasilane spalinami. Zanim jednak udało się to zrealizować, minęło trochę czasu. Pierwszy samochód wyposażony w mechaniczną sprężarkę silnika pojawił się dopiero w 1921 roku.
Następnie należało rozwiązać problem utraty mocy podczas wznoszenia. Pierwszym samochodem okazał się Mercedes-Benz. Historia milczy na temat konkretnego modelu. Technologia doładowania znalazła następnie zastosowanie w ciężarówkach i transporcie ciężarowym w ogóle. Dodatkowa moc była bardzo przydatna w jednostkach napędowych diesla na statkach i pociągach. Samochodem osobowym, w którym po raz pierwszy zainstalowano wymuszoną doładowanie, był Oldsmobile Jetfire z silnikiem V8 o mocy 215 koni mechanicznych.
Rodzaje wzmocnienia
Doładowanie, czyli wyłącznie obwody mechaniczne, obejmuje sprężarkę napędzaną mechanicznie i turbosprężarkę. W silnikach rzędowych doładowania napędowe są najczęściej instalowane wzdłuż bloku cylindrów. W blokach w kształcie litery V kompres znajduje się w pochyleniu pomiędzy połówkami silnika. Ta sprężarka silnika napędzana jest paskiem napędowym, a moment obrotowy pobierany jest z wału korbowego. Powietrze jest sprężane przez dwa wirniki śrubowe lub wirnik. Projektowi popularnych modeli sprężarek przyjrzymy się później.
Jeśli chodzi o turbinę, napędzana jest ona spalinami, które wylatują z komór spalania pod wysokim ciśnieniem. Gazy te powodują obrót wirnika turbiny. Najczęściej turbosprężarkę montuje się za kolektorem wydechowym. W niektórych modelach grupy VAG (Volkswagen, Audi i Skoda) turbina stanowi część sprężarki.
Sprężarki elektryczne do silników atmosferycznych są również dostępne osobno. Ich zaletą jest brak odbioru mocy z silnika oraz brak turbodziury podczas pracy, która jest typowa dla turbosprężarek, gdyż napędzana jest silnikiem elektrycznym. Ale ten schemat wciąż budzi wiele pytań.
Istnieją również nieagregacyjne systemy doładowania. Jest to wzrost ciśnienia w przewodzie dolotowym wynikający z prędkości przepływu powietrza oraz specjalnego kształtu i rozmiaru rur powietrznych. Nadciśnienie jest dodatkowym środkiem zwiększającym moc w silnikach wolnossących. Schemat ten został zaimplementowany w samochodzie Panamera GTX firmy Porsche.
z napędem
W tej grupie możemy wyróżnić takie rozwiązania jak sprężarka Rootsa, sprężarka Linsholma, a także sprężarka odśrodkowa. Przyjrzyjmy się ich strukturze i cechom.
Wszystkie typy dmuchaw napędowych mają wspólne zalety. To jest prostota: przy silniku mogą pracować nawet osoby, którym daleko do tuningu. Ponadto konstrukcje napędowe są skuteczne przy różnych prędkościach wału korbowego. Nie mają turbodziury, która jest cechą turbin.
Wadą jest to, że moment obrotowy jest pobierany z silnika. Silnik traci moc, a obciążenie wzrasta. Jednak po instalacji można odczuć wzrost mocy nawet o 46 procent.
Sprężarka rotacyjna
Teraz możesz znaleźć to rozwiązanie w samochodach. Na przykład taka sprężarka silnika w Mercedesie w nadwoziu 230. Od czasu wynalezienia pozostał praktycznie niezmieniony. Dwa przeciwbieżne wirniki z dwoma, trzema lub czterema łopatkami dostarczają powietrze bezpośrednio do kolektora dolotowego silnika, wytwarzając w nim ciśnienie. Z kolektora powietrze dostarczane jest do komór spalania.
Sprężarki śrubowe
Urządzenia te działają na nieco innej zasadzie. Tak więc w jednym przypadku są dwie śruby o złożonym kształcie.
Obracają się także względem siebie. Śruby dzięki swoim szczególnym właściwościom wychwytują powietrze i dostarczają je do wylotu, jednocześnie je sprężając. Moc i wydajność tych modeli jest znacznie wyższa niż charakterystyka rozwiązań obrotowych. Sprężarka nie powoduje turbulencji przepływu powietrza przy wysokich prędkościach obrotowych silnika.
Osobliwości
Zarówno pierwsza, jak i druga opcja działają bez dodatkowych smarów. Smarowane są tylko łożyska na wałach. Obudowa i elementy obrotowe są oddzielone od siebie niewielkimi szczelinami. Dlatego nie ma potrzeby chłodzenia sprężarki po zatrzymaniu silnika.
Obrót wałów synchronizowany jest za pomocą przekładni zębatej z wału napędowego. Jest on połączony paskiem z wałem korbowym. Następnie moment obrotowy przekazywany jest na napędzany. W ten sposób osiąga się wysoką precyzję pracy bez silnego tarcia i przegrzania.
Urządzenie ze sprężarką odśrodkową
Konstrukcja ma tylko jeden pojedynczy wał. Wirnik jest na nim bezpiecznie zamontowany. Kiedy się obraca, wychwytuje strumień powietrza ze środka i rozrzuca go po obwodzie. Następnie strumień powietrza wchodzi do specjalnej rury ciśnieniowej. Pozwala to na wykonanie kompresora o minimalnych wymiarach, niskiej wadze i wysokiej wydajności.
Turbosprężarka
Konstrukcja takiej doładowania jest również niezwykle prosta. Wirniki są zamontowane na jednym wale. Każdy z tych dwóch wirników obraca się w swojej oddzielnej obudowie. Jeden z nich obraca się pod wpływem przepływu gazów spalinowych. Drugi, połączony z pierwszym, obraca się i spręża powietrze do przewodu dolotowego. Im wyższa prędkość obrotowa wału korbowego, tym większa moc sprężarki.
Osobliwością jest to, że prędkość turbiny zależy nie od prędkości wału korbowego, ale od siły przepływu spalin. Mamy tu powiązanie z tzw. turbo lagiem – jest to opóźnienie reakcji turbiny na wciśnięcie pedału gazu. Na zewnątrz jest to sekunda zamyślenia silnika, który następnie natychmiast zostaje zastąpiony ostrym pick-upem. Inżynierowie zmagają się z tym problemem różnymi metodami – na przykład instalując silnik elektryczny do sprężarki powietrza lub butlę ze sprężonym powietrzem.
Proces instalacji wiąże się z pewnymi trudnościami. Ponieważ obciążenie jest dość duże, a liczba obrotów turbiny może osiągnąć 300 tysięcy obrotów, turbina wymaga stałego smarowania. Jest on podłączony do przewodu olejowego, a środek smarny dostarczany jest pod ciśnieniem. Dlatego montaż sprężarki w silniku tego typu jest możliwy tylko przy pomocy specjalistów. Samodzielna instalacja nie doprowadzi do niczego dobrego.
Podwójne wzmocnienie
To nic innego jak dwie turbiny połączone równolegle, szeregowo lub etapowo.
Rozwiązanie początkowo miało wyeliminować turbo lag, ale i tutaj moc silnika sprężarki jest większa, a co za tym idzie, moc silnika jest większa. Ponadto udało się zoptymalizować tryby pracy silnika i zmniejszyć zużycie paliwa.
Doładowanie za pomocą równoległych turbin
System składa się z dwóch turbin o tej samej charakterystyce. Są one połączone ze sobą równolegle. Takie doładowanie można wyposażyć w mocne jednostki napędowe w kształcie litery V. Każda turbosprężarka podłączona jest do osobnego odgałęzienia kolektora wydechowego. Zaletą jest to, że można zainstalować małe turbiny. Łatwiej się rozkręcają, co zmniejsza opóźnienie turbo.
Połączenie szeregowe
Pracują tu także dwie turbiny. Jeden z nich jest stale aktywny. Drugi jest uruchamiany w miarę potrzeb. Powietrze z dwóch turbin dostarczane jest do jednego kolektora dolotowego.
Dwustopniowe wzmocnienie
To złożone, ale ciekawe i skuteczne rozwiązanie. Są tu dwie turbiny połączone szeregowo. Mają różne rozmiary, są połączone ze sobą rurami, a także zaworami obejściowymi. Przy niskich prędkościach stosowana jest mniejsza turbina. Jest lżejszy i ma mniejszą bezwładność. Przy średnich prędkościach obrotowych silnika aktywowana jest duża turbina. Obydwa zawsze działają sekwencyjnie. Ale to nie wszystkie niuanse. Przy maksymalnych obrotach wału korbowego silnika spalinowego duża turbina jest wyłączona.
System jest regulowany za pomocą czujników i zaworów elektromagnetycznych, które otwierają lub zamykają określone odcinki układu wydechowego.
Instalacja
Często kupują gotowe zestawy instalacyjne, które zawierają wszystko, czego potrzebują, ale ich koszt jest dość wysoki. Można również kupić zestaw z samochodów zagranicznych, dostosowany do różnych modeli silników. Inną opcją są chińskie zestawy. Tutaj potrzebne są jedynie minimalne modyfikacje podczas instalacji. Praca będzie wymagała wiedzy i umiejętności. Trzeba przynajmniej umieć odróżnić turbinę od silnika sprężarki klimatyzacji.
