Все про механический нагнетатель воздуха

Коловратные нагнетатели

«Авиационные двигатели. Конструкция и расчёт двигателей.» Москва 1941г

Коловратные нагнетатели в отличие от поршневых имеют преимущество в весе и габаритах и обладают большой производительностью при избыточном давлении от 0,5 до 0,7 кг\см2.

Для уменьшения трения лопаток в коловратных нагнетателях Козетт и Ривеля выдвижные лопатки упираются в перфорированный хорошо смазываемый барабан а, вращающийся в кожухе нагнетателя б (фиг. 51). Для той же цели в нагнетателе „Пауэр-Плюс» лопатки вращаются на шариковых подшипниках вокруг вала. Между лопатками и кожухом устанавливается фиксированный зазор. На выходе из ротора делается уплотнение в виде цилиндрического сальника. Основным недостатком подобных нагнетателей является относительно большой вес и габарит, в силу чего в авиации они не применяются.

Из объемных нагнетателей применение в авиации находил лишь нагнетатель типа Рута **, схема которого показана на фиг. 52.

Внутри кожуха вращаются навстречу друг другу два ротора, имеющие в сечении форму восьмерок. Эти роторы, связанные шестернями, имеют между собой и кожухом небольшой зазор, вследствие чего трение отсутствует.

В положении, изображенном на фиг. 52, в полости А происходит всасывание, в полости В — перенос засосанного объема к стороне нагнетания и в полости С—нагнетание.

В отличие от поршневого компрессора, у этого нагнетателя вследствие отсутствия выпускного клапана давление в полости В быстро повышается, как только она войдет в соединение с напорной трубой.

Таким образом правая восьмерка при вращении будет преодолевать постоянное рабочее давление воздуха, а не постепенно повышающееся, как в поршневом насосе.

Индикаторная диаграмма этого типа нагнетателя будет иметь вид 1—2—5—4 (фиг. 53) в отличие от 1—2—3—4 — поршневого компрессора (фиг. 17). Заштрихованная площадь 2—3—5 представляет собой потерю мощности, потребной на вращение нагнетателя Рута по сравнению с поршневым. Потеря мощности тем относительно больше, чем выше давление сжатого воздуха. К этой потере добавляются потери, связанные с трением и утечкой воздуха через зазоры. В результате с повышением наддува к. п. д. нагнетателя падает до величин, характерных для ПЦН (фиг. 54).

Нагнетатель Рута дает пульсирующий поток. В некоторых случаях эта пульсация бывает настолько чувствительна, что вызывает необходимость постановки рессивера и связана со значительным увеличением веса и габарита установки. Наконец, в нагнетателях этого типа имеются производственные затруднения в связи с обработкой восьмерок при сохранении минимальных зазоров между ними. Это осложняется еще и тем, что разность температур на входе И выходе (около 70°С) при рабочем состоянии компрессора создает неравномерное температурное расширение кожуха, приводящее к неравномерному изменению зазоров.

Данные для характеристики нагнетателей Рута приведены в табл. 3. Все перечисленные в табл. 3 нагнетатели выполнялись с приводом от коленчатого вала.

Несмотря на преимущество турбокомпрессорного привода в части увеличения мощности мотора на высоте, общий недостаток состоит в том, что его работа связана с быстрым ростом противодавления на выхлопе с высотой. Так, для высотности 5000 м необходимое для работы турбины давление выхлопа колеблется в пределах от 1,2 до 1,5 от давления на всасывание (Рк) в зависимости от к.п.д. Повышенные давления и температуры выхлопа ставят в очень тяжелые условия работы выхлопные клапаны, сопловой венец и в особенности колесо турбины, работающей при окружной скорости около 250-300 м/сек и температуре 650 — 700° С, когда величина временного сопротивления наиболее подходящей стали резко падает.

К недостаткам турбокомпрессора следует отнести также перегрев выхлопных трубопроводов, которые при работе накаляются до красного цвета.

** — Роторный нагнетатель Roots. Создан Фрэнсисом Рутсом в 1860 году. Первоначально использовался как вентилятор для проветривания промышленных помещений. Суть конструкции: две вращающиеся в противоположных направлениях прямозубые «шестерни», помещенные в общий кожух.

Устройство и принцип работы комбинированного наддува

Механический нагнетатель приводится ремнем от коленвала и устанавливается перед турбиной. Он работает на низких оборотах двигателя и позволяет реализовать потенциал мотора практически с холостых оборотов. Когда тахометр преодолевает отметку в 2000 оборотов, к работе подключается турбина и вплоть до 3500 они работают вместе.

Безусловным преимуществом комбинированного наддува является отсутствие эффекта «турбоямы»

При дальнейшем повышении оборотов электромагнитная муфта отключает компрессор, а специальная заслонка пускает воздух в обход механического нагнетателя. Таким образом, на высоких оборотах работает только турбина. Кроме того, инженеры настроили управляющую электронику таким образом, что подключение или отключение того или иного нагнетателя остается незаметным для водителя и пассажиров.

Кулачковый и винтовой механизмы

Такая разновидность нагнетателей является одной из самых ранних. Подобные устройства ставили в машины с начала 90-х годов. Названы они в честь изобретателей — Roots.

Это интересно: Виды и характеристики моторных масел: 6 лучших производителей в 2021 году

Эти нагнетатели характеризуются быстрым созданием давления, но иногда они могут создавать показатели выше нормы. В таком случае в нагнетательном канале могут образоваться пробки воздуха, что приведёт к уменьшению мощности агрегата.

Чтобы избежать проблем, при использовании таких приборов нужно регулировать показатели давления надува.

Это можно сделать с помощью пары способов:

1. Время от времени отключать устройство.
2. Обеспечить пропускание воздуха с применением специального клапана.

Большинство современных механических нагнетателей воздуха для автомобиля оборудуется электронными системами контроля. В них есть электронные блоки управления и датчики.

Roots-компрессоры являются довольно дорогостоящими. Объясняется это незначительными допусками при производстве таких изделий. Кроме того, за этими нагнетателями нужно регулярно ухаживать, так как чужеродные объекты или грязь внутри пусковой системы могут сломать чувствительный прибор.

Винтовые агрегаты напоминают своей конструкцией модели Roots. Называются они Lysholm. В винтовых нагнетателях создаётся давление внутри с помощью специальных шнеков.

Стоят такие компрессоры дороже кулачковых, поэтому их используют не очень часто и нередко ставят в эксклюзивные и спортивные автомобили.

https://youtube.com/watch?v=5nuXpaeb8N4

Компрессор КИТ на ВАЗ 8 клапанов Уровень 1

Для установки приводного нагнетателя на автомобиль необходим установочный комплект. В установочный комплект входят: кронштейн нагнетателя, кронштейны натяжных роликов, нержавеющие тонкостенные трубы диаметром 63 мм или 70 мм в зависимости от рабочего объёма двигателя и степени форсировки, соединительные резиновые или силиконовые патрубки и приводной ремень.На восьми- и шестнадцатиклапанный ВАЗовский двигатель комплект изготавливается серийно.

данный комплект разработан для семейства автомобилей ВАЗ

• LADA (ВАЗ) 2108
• LADA (ВАЗ) 2109
• LADA (ВАЗ) 21099
• LADA (ВАЗ) 2110
• LADA (ВАЗ) 2111
• LADA (ВАЗ) 2112
• LADA (ВАЗ) 2113
• LADA (ВАЗ) 2114
• LADA (ВАЗ) 2115

Компрессор преследует туже цель, что и турбонаддув, но принципе его немного другой. Если турбина использует поток выхлопных газов автомобиля, то компрессор работает за счет ремня, забирая часть энергии мотора. В этой и заключается основное отличие…

Компрессор дает постоянную прибавку мощности, за счет постоянства его работы. Если турбина должна “выйти на буст” на определенных оборотах, двигателя, то компрессор выходит на него сразу же.. даже с оборотами двигателя меньше 2тыс об/мин. Т.е. тем самым отсутствует эффект “турбоямы” присущий турбонаддуву.

Если посмотреть трезво, то конечно можно сказать, что механический нагнетатель не даст той мощности, что турбина, но выжать из него 20-40% мощности мотора можно. Больше – врят ли… по крайней мере на стоке. Не стоит забывать, что компрессор загоняя воздух в двигатель сам расходует достаточно большую часть мощности двигателя… т.е. реальный КПД на порядок меньше турбины.

С другой стороны давление наддува у него достаточно мало и зачастую не требуется вмешиваться в саму конструкцию двигателя… Ну если планы большие и хочется снять по максимуму, то в двигатель лесть надо… По крайней мере понизить степень сжатия чтобы не словить детонацию…

Компрессор не нагревает воздух аналогично турбине, поэтому использование интеркуллера в принципе не нужно.

Компрессор или турбонаддув

Итак, начнем с последнего и попробуем разобраться, что подходит именно для ВАЗ 2107 – турбонаддув или механический компрессор. Изначально опытные водители независимо от модели ВАЗ советуют для увеличения мощности автомобиля использовать именно компрессор.

Причем руководствоваться при этом, по словам специалистов нужно следующими преимуществами компрессора:

• При установке потребуются минимальные доработки ДВС.
• Собственно простота установки устройства.
• При установке компрессора вам не придется вмешиваться в работу систем смазки и охлаждения, соответственно выпускной коллектор не будет перегреваться, как бывает в случае с газотурбинным наддувом.

Установка турбины оправдана на современный импортный скоростной автомобиль, который изначально заточен под большую мощность. В случае с ВАзом турбина просто «убьет» двигатель или инжектор, причем произойдет это за весьма короткий срок. Поэтому дабы исключить все риски для ВАЗ 2107 изначально стоит рассматривать только механический компрессор.

На сегодняшний день есть два способа тюнинга ДВС 2107: экспериментальный или покупка готового комплекта. Каждый из них заслуживает отдельного разговора. Поэтому обо всем по порядку.

Что такое механический нагнетатель

В этом варианте наддува мотора основным узлом является нагнетающий узел. Он отличается от турбины тем, что механизм приводится в движение не за счет давления выхлопных газов, а за счет двигателя, для этого используется привод. Основные названия этого варианта – компрессор (этот термин можно встретить во многих спортивных моделях Мерседесов) или суперчарджер (применяют в основном в Северной Америке). Подобные решения бывают двух основных типов:

1. Центробежный нагнетатель.
2. Механический объемного типа.

Независимо от разновидности принцип работы нагнетателей примерно одинаков. Но при этом за образец всегда берутся варианты объемного типа. Как показали исследования инженеров многих концернов, производящих автомобили, установка компрессора не сильно влияет на ресурс мотора и уменьшает его незначительно.

А если применять модели нагнетателей, повышающие обороты двигателя в нижнем и среднем диапазонах, то мотор, будет служить на порядок дольше, чем без тюнинга

Конечно, очень важно правильно подобрать модель компрессора и установить его по рекомендациям производителя, чтобы добиться максимальной эффективности

К сведению!

При установке нагнетателя зачастую приходится менять поршни и шатуны на кованые, а также дорабатывать ряд других деталей. Это связано с тем, что с ростом мощности повышается нагрузка на узлы мотора, увеличивается давление в камере сгорания, и перепады температур становятся на порядок больше.

Разновидности

Планируя установку нагнетателя своими руками, стоит сразу определиться с видом устройства. Есть самодельный вариант, но также осуществляется продажа готовых к установке систем.

Второй вариант более предпочтительный.

Механический нагнетатель приводной, имеет во многом одинаковую конструкцию и принцип работы. Но сам привод может быть разным. Как и цена всего узла.

Привод бывает:

• прямым (от коленвала напрямую);
• ременным (зубчатый, плоский или клиновый ремень);
• с зубчатой передачей;
• цепным;
• электрическим.

Что же касается самих нагнетателей, то тут можно выделить несколько разновидностей.

Кулачковый

. Самый старый вариант, который можно встретить на авто с огромным пробегом. Есть и современные аналоги. Наиболее известным считается Roots. Он же воздуходувка в народе. Дорогие, но по производительности себя не оправдывают. Потому спрос низкий.

Винтовой

. Устройство напоминает предыдущий вариант. Отличается компактными размерами и солидными показателями производительности. Но и цена превышает кулачковые аналоги. В основном винтовые узлы применяются на дорогостоящих спортивных автомобилях.

Центробежный

. Самый популярный и распространенный вариант в настоящее время. Внешне напоминает турбокомпрессор. Сравнительно недорогие, легкие и компактные. Без проблем устанавливаются на авто, могут использовать разные способы монтажа.

Как установить воздушный нагнетатель своими руками

Существует несколько подходов, позволяющих установить механический нагнетатель воздуха на автомобили семейства ВАЗ своими руками. Это изготовление самим такого устройства, обеспечивающего режим турбо или форсирование двигателя, или использование готового КИТ-набора.

Самодельный нагнетатель на ВАЗ

При таком подходе определяющим будет механический нагнетатель воздуха. Именно от него зависит вся будущая конструкция. Главное – найти соответствующий требованиям воздушный нагнетатель от импортного автомобиля, или придется использовать самодельный. Возможно и такое, причем в этом случае применяются подходящие детали и узлы от совершенно неожиданных устройств, например, пылесоса.

Изготавливая подобный самодельный воздушный нагнетатель, необходимо учитывать буквально все – габариты, вес, размещение в подкапотном пространстве, как и где будет располагаться приводной шкив и ремень, производительность этого устройства, режимы работы (кратковременный или продолжительный), возможность смазки и многое, многое другое.
После того, как появится ясность с компрессором, необходимо рассчитать реализацию турбо режима для двигателя.

Даже приведенный далеко не полный перечень вопросов показывает, что изготовить самодельный воздушный нагнетатель на ВАЗ любого семейства, хоть 2107,2106, хоть 2114, 2112, достаточно сложно, но возможно. Примером может послужить фото, показывающее, что такая работа успешно выполнена. Правда, это не ВАЗ, но важен сам факт – изготовить самодельный воздушный компрессор, в котором его приводной узел подсоединен к коленвалу двигателя, – возможно.

Приводной нагнетатель своими руками – из КИТ-набора

Да, есть в продаже такие комплекты, позволяющие своими руками реализовать режим турбо в автомобилях ВАЗ 2107, 2106, 2114, 2112. Как правило, он включает в себя все нужное для сборки и установки подобного устройства на автомобиль – сам компрессор, ремни, приводной узел, кронштейны и воздуховоды. Что собой представляет подобный комплект, позволяет понять приведенное фото.

В качестве достоинств реализации режима турбо таким образом, стоит отметить его заточенность именно на автомобили ВАЗ той или иной модели (2107, 2106, 2114, 2112). К преимуществам подобного подхода следует также отнести то, что при некоторых условиях, когда уровень создаваемого дополнительного давления не больше половины бара, не требуется вмешательства в топливную систему автомобиля.

Расписывать порядок реализации режима турбо из подобного набора нецелесообразно, в каждом из них есть своя инструкция по сборке. К недостаткам можно отнести страну-изготовителя, но здесь уж как повезет. Как выглядит автомобиль после доработки и как ее выполнить, дополнительно поможет понять видео

Один из доступных автолюбителям способов форсировать мотор старого автомобиля и придать ему новую жизнь – поставить нагнетатель воздуха. Эту работу можно выполнить и своими руками, если использовать имеющиеся в продаже КИТ-наборы на автомобили ВАЗ.

Мне нравится2Не нравится1

Центробежный тип

Самые распространенные на двигателях внутреннего сгорания, работают при помощи так называемых лопастей или «лопаток». Если сравнить их двумя предыдущими, то этот тип самый компактный из всех, а также он прост в технологии изготовления, что удешевляет его конечную стоимость. Зачастую его могут путать с ТУРБО вариантом (который работает от выхлопных газов), из-за схожей конструкции, однако это совсем неправильно, это два совершенно разных устройства.

Принцип строения – состоит из входной части, рабочей (лопасти-лопатки) и диффузора, который может быть как лопаточный, так безлопаточный. Обязателен, для установки и воздухозаборник, сделанный в виде «улитки».

Воздух пройдя через специальный фильтр (кстати, также обязателен, иначе вся пыль будет внутри двигателя), попадает в специальный вход которое постепенно сужается (для минимальных потерь воздуха при подводе), далее следует к колесу. Рабочее же колесо устанавливается на специальном креплении, однако бывали случаи, когда размещалось и на самом валу. Далее через механическую передачу (привод), связывается с коленвалом.

Такие варианты самые распространенные на наших отечественных авто (в частности ВАЗ). Берут их за долговечность, небольшую цену, универсальность и компактность.

Минусами таких компрессоров является – низкий КПД при малых оборотах, зато на высоких мощность двигателя может вырасти до 30% от номинала. При оборотах от 4000, давление может достигать 0,5 – 0,6 бара.

Преимущества и недостатки

У каждой из вышеописанных разновидностей имеется перечень плюсов и минусов, обусловленных конструкцией устройства. Рассмотрим их поподробнее.

• Мембранные компрессоры. Они считаются наиболее надежными, так как в конструкции устройства не предусмотрено трущихся деталей. В случае выхода мембраны из строя ее легко заменить. Однако мощность таких компрессоров значительно ниже мощности поршневых устройств, что делает процесс накачки больших колес очень длительным. К тому же, их крайне не рекомендуется использовать при низких температурах – замерзшая мембрана потеряет эластичность и попросту порвется, приведя компрессор в негодность.
• Поршневые компрессоры. Они обладают высокой мощностью, их можно использовать в любых погодных условиях. Однако в случае выхода из строя поршня, аппарат либо не пригоден к ремонту, либо попросту не выгоден.

Необходимые элементы для установки турбины

На установку турбины решаются водители, которым не хватает мощности на своем авто. Благодаря турбированию атмосферного двигателя автомобиль становится более экономичным, поскольку мощность мотора возрастает, а объем остается неизменным. Так, после установки турбины на двигатель мощностью 1,4 литра, автомобиль ведет себя, как если бы у него стоял мотор 1,8 литра.

Однако к вопросу надо подходить с осторожностью, поскольку при техническом усовершенствовании автомобиля затрагиваются многие его важные части, применяются дополнительные запчасти. Вот перечень основных деталей, которые потребуются при установке турбины:. Вот перечень основных деталей, которые потребуются при установке турбины:

Вот перечень основных деталей, которые потребуются при установке турбины:

• непосредственно сама турбина;
• выпускной коллектор;
• интеркулер, чтобы охлаждать воздух;
• магистраль подачи воздуха, которую делают из алюминиевых трубок или нержавейки;
• силиконовые патрубки для соединения трубок;
• трубки под подачу охлаждающей жидкости и масла;
• труба от выхода турбины до глушителя (называется пайп или даун-пайп);
• форсунки высокой продуктивности;
• электроника, которая будет контролировать подачу топлива.

Вместо обычного коллектора, нужен турбоколлектор, через который будут проходить выхлопные газы и направляться в турбину.

Чтобы турбина не перегревалась, устанавливают охлаждающую систему. В пайп надо будет встроить датчик лямбда-зонда (датчик кислорода).

Обороты крыльчатки турбины очень высокие. Чтобы она не вышла из строя, надо подвести масло, которое будет поступать из двигателя. Для сбрасывания лишнего давления нужен специальный клапан (блоу-офф).

Принцип работы механического компрессора

Механический нагнетатель по своему принципу работы напоминает турбокомпрессор. Компрессор аналогично турбине реализует целый список взаимосвязанных функций. Суперчарджер втягивает наружный воздух, осуществляет его сжатие и последующее нагнетание во впускную систему мотора. Втягивание воздуха реализовано на основе созданного в коллекторе разрежения. Для создания необходимого давления механическому нагнетателю необходимо вращаться на более высоких оборотах, опережая при этом двигатель. Нагнетание воздуха во впуск происходит за счет разницы давлений во всей системе.

Воздух, который сжимается компрессором, демонстрирует увеличение температуры при сжатии. Это ведет к снижению его плотности, а результатом становится соответственное снижение уровня давления. Механическая система наддува оснащается интеркулером для решения этой проблемы. Интеркулер представляет собой воздушный или жидкостной радиатор, который качественно охлаждает сжатый воздух после прохождения компрессора.

Устройство привода механических нагнетателей

Механический компрессор ДВС конструктивно может отличаться от других похожих решений. Главным отличием от аналогичных систем зачастую выступает система его привода. Нагнетатели могут иметь следующее приводное устройство:

• систему прямого привода, при которой нагнетатель имеет крепление напрямую к фланцу коленвала;
• устройство ременного привода, которое включает в себя различные виды поликлиновых, зубчатых или плоских ремней;
• привод на основе цепи (цепной привод);
• зубчатую передачу, под которой стоит понимать цилиндрический редуктор;
• электрический привод, который подразумевает использование отдельного электродвигателя;

ТОП лучших автомобильных компрессоров среднего класса (в 2022 году)

Наиболее оптимальными считаются модели основного сегмента – они имеют максимально комфортную мощность и работают непрерывно длительное время.

KRAFT STANDART V-40L

Устройство с удобной сумкой для транспортировки набора, включающего трубки и набор насадок для надувания мячей, лодок и матов. Встроенный манометр с 2 шкалами и эргономичная ручка для переноски.

Питание подается через штекер прикуривателя и имеет хорошую длину шланга/шнура питания. Корпус выполнен из металла и пластика, что гарантирует прочность и относительно небольшой вес конструкции.

Характерная черта:

• Тип — поршневой.
• Производительность — 40 л/мин.
• Максимальное давление 10 атм.
• Питание — 12В.
• Мощность — 200 Вт.
• Подключение — прикуриватель.
• Длина кабеля/шланга – 3 м/1 м.
• Вес — 1,97 кг.
• Страна происхождения – Китай.

Компрессор комплектуется тремя насадками, сумкой и инструкцией по эксплуатации.

Преимущества:

• Удобная сумка.
• Адаптеры в комплекте.
• Известный бренд.
• Не нагревается во время работы.
• Отсутствие вибраций.
• Современный дизайн.

Недостатки: иногда приходит с поврежденной коробкой.

Skyway Буран-10

Если вам нужно купить автомобильный компрессор для шин, положить его в багажник и забыть о нем до тех пор, пока он вам не понадобится, то это отличный вариант. Перед запуском не требуется разборка или смазка. Благодаря дефлятору можно сбросить давление, не снимая наконечник.

Достоинство

• Скорость 60 л/мин;
• Резиновые ножки;
• Точный манометр;

Недостатки: вес 4,6 кг.

DAEWOO DW75L

По внешнему виду однопоршневой автоматический насос напоминает утюг или паяльник, на раскаленной поверхности есть даже надпись. Встроенный фонарик — в подарок. Необычно короткая воздушная трубка (0,8 м) . Манометр средний, измеряет в фунтах на квадратный дюйм и атм, атмосферная шкала ниже, цена деления 0,1, точность низкая.

Преимущества

• Компактный и легкий
• Низкое энергопотребление
• Фонарик в футляре

Недостатки

• Не соответствует производительности
• Короткий воздушный шланг

ZEUS ZAC202

Автомобильный компрессор с амортизирующими ножками для снижения вибрации во время работы. Имеют встроенную защиту от перегрева, удобную ручку для переноски.

Модель проста в использовании, в комплекте идет шнур питания длиной 3 метра и прочный чехол. Чехол/футляр для переноски доступен в комплекте для дополнительного удобства хранения. Устройство имеет встроенный манометр, позволяющий контролировать давление воздуха.

Характерная черта:

1. Тип — электрический.
2. Производительность — 35 л/мин.
3. Максимальное давление 10 атм.
4. Питание — 12В.
5. Мощность — 140 Вт.
6. Подключение — прикуриватель.
7. Длина кабеля/шланга – 3 м/1 м;
8. Размеры — 15х29х34 см.
9. Вес — 2,2кг.
10. Страна происхождения – Китай.

В комплект входит: компрессор, воздушный шланг и шнур питания, набор адаптеров и сумка.

Преимущества:

1. Накачка шин на высокой скорости.
2. Соответствие цены и качества.
3. Тихая работа.
4. Его также можно использовать дома.
5. Практичный манометр.
6. Компактный размер.
7. Удобная сумка.

Недостатки: встроенного фонарика нет.

SkyWay Титан-03

Этот автомобильный компрессор выполнен в металлическом корпусе и оснащен двумя зажимами типа «крокодил» для надежного соединения с клеммами аккумулятора. В базовой комплектации устройство поставляется с чехлом для переноски. Использование новой технологии поршневой системы позволило создать безотказную конструкцию.

Имея большой радиатор, удалось избежать перегрева и привести к увеличению времени непрерывной работы компрессора до 30 минут. Использование новых композитных материалов позволяет напорному рукаву изгибаться даже при минусовых температурах.

• Низкое энергопотребление.
• Инструкции по эксплуатации прилагаются.
• Компактность, надежность, практичность.
• Неудобство подключения кривого шланга.

Нагнетатели, приводимые волновым давлением газа

Нагнетатель, приводимый волновым давлением газа (рис. «Нагнетатель, использующий волновое давление газов» ) представляет собой газодинамиче­скую машину, основным компонентом которой является ротор с открытыми каналами, рас­положенными коаксиально по его окружности («секционное колесо» или «ротор»). Через отверстия для впуска и выпуска свежего воздуха и отработавших газов и торцевые поверхности ротора осуществляется повышение давления в каналах. Свежий воздух сжимается в каналах ро­тора в ходе газодинамических процессов. В ходе этого процесса свежий газ и отработавшие газы кратковременно вступают в контакт друг с дру­гом. Существенно важным для функционирова­ния является тот физический факт, что процесс газодинамического сжатия происходит в течение значительно более короткого периода времени, чем время смешивания двух газовых потоков.

Принцип действия нагнетателя, приводи­мого в действие волновым давлением газа, основан на том, что волна давления на откры­том конце отражается, как волна разрежения, а на закрытом конце — как волна давления; это также относится к отражению волны раз­режения. Для контроля и поддержания этого

процесса отверстия каналов должны проходить через «открытые концы» и «закрытые концы», т.е. секционный ротор должен вращаться. Мощность привода используется просто для компенсации потерь в подшипниках ротора и потерь на вентиляцию и для ускорения ротора в случае внезапного увеличения нагрузки. Путем соответствующего конфигурирования тракта прохождения газа в корпусе можно обеспе­чить достаточно равномерное распределение температуры в роторе с целью обеспечения достаточно малых зазоров. Акустические ха­рактеристики могут быть улучшены путем со­ответствующего конфигурирования секций.

Диаграммы газовых потоков и состояний (рис. «Схема потоков газов и диаграмма состояний нагнетателя, использующего волновое давление газов» ) иллюстрируют процессы в базовом на­гнетателе, приводимом в действие волновым давлением газа при полностью открытом дрос­селе и умеренной частоте вращения коленча­того вала. Энергообмен в каналах происходит со скоростью звука, и благодаря используе­мым принципам действия нагнетатель очень быстро реагирует на изменение потребности двигателя, причем фактическое время реакции определяется процессами наддува в воздухо­водах и выпускных трубах. Скорость звука, а также физические характеристики являются функцией температуры, что означает, что они в основном зависят от величины крутящего момента двигателя, а не от частоты вращения коленчатого вала.

Пример HTML-страницы

Нагнетатель Comprex

Если передаточное отношение между двига­телем и секционным ротором постоянно, что и имеет место для приводимого при помощи ременной передачи нагнетателя, волновой процесс оптимален только в определенной ра­бочей точке. Для устранения этого недостатка в передней части кожухов размещают специ­альные «карманы», позволяющие получить высокую производительность нагнетателя и оптимальную кривую наддува в относительно широком диапазоне рабочих режимов.

Ротор нагнетателя Comprex имеет постоян­ную смазку, а подшипник ротора расположен со стороны подвода и отвода воздуха. Воз­душный кожух изготовлен из алюминия, а для газа — кожух из материала NiResist. Ротор с осевыми ячейками изготовлен методом литья по выплавляемой модели. Давление наддува регулируется в соответствии с потребностью двигателя при помощи перепускного клапана.

Нагнетатель Нуртех

дальнейшим развитием нагнетателя Comprex является нагнетатель Нургех, который пока что не поступил в серийное производство, но рассматривается возможность его применения на автомобилях с бензиновыми двигателями малого рабочего объема. Ротор нагнетателя Нургех приводится во вращение независимым электродвигателем, благодаря чему нагнета­тель может быть лучше адаптирован к рабо­чему состоянию двигателя.

В дополнение к другим модификациям, улучшающим пуск холодного двигателя, асим­метричное расположение секций позволило улучшить акустические характеристики. Газо­вые карманы переменного объема позволяют повысить эффективность в нижнем диапазоне частоты вращения коленчатого вала с соот­ветствующим увеличением давления наддува. Применение нагнетателя Нургех требует на­личия современной электронной системы управления двигателем.

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ:

Пример HTML-страницы

Кондиционер автомобиля — типичное исполнение компрессоров

Наряду с разнообразными схемными решениями, применительно к построению систем автомобильного кондиционирования воздуха используются разные по типу исполнения холодильные компрессоры. Рассмотрим некоторые конструкции компрессоров, которые встречаются достаточно часто.

Типичное исполнение #1: компрессор спирального типа (фирма Sanden)

Компрессор производства японской фирмы Sanden для автомобильного кондиционера отличает уникальная конструкция на две спирали. Одна спираль неподвижная, другая подвижная.

Обе спирали, между тем, обладают промежуточными свойствами. Подвижная спираль способна вращаться (колебаться) и соединена с входным валом через концентрический подшипник.

Холодильный компрессор Sanden кондиционера автомобиля: 1 – выпускной клапан; 2 – область давления нагнетания; 3 – подвижная спираль; 4 – неподвижная спираль; 5 – муфта ротора сцепления; 6 – передний нажимной диск сцепления; 7 – катушка возбуждения; 8 – область давления всасывания

Когда подвижная спираль колеблется внутри неподвижной спирали, между спиралей образуется множество карманов. По мере того, как размеры этих карманов уменьшаются в размере, хладагент сжимается, давление увеличивается и отводится через геркон выпускного отверстия задней области компрессора.

Типичное исполнение #2: компрессор переменного хода (Harrison V5)

Компрессор холодильный Delphi (Harrison) V5 представляет собой нециклический аппарат с переменным рабочим объёмом. Рабочий объём машина изменяет в зависимости от производительности, удовлетворяя потребности системы кондиционирования в любых условиях эксплуатации.

Компрессор такой конструкции имеет вихревую пластину с изменяемым углом в аксиально-поршневой конструкции с пятью (V5) цилиндрами. Смещение контролируется сильфонным управляющим клапаном, расположенным в задней головке цилиндров.

Конструкция холодильного компрессора Delphi (Harrison) V5: 1 – подвижная пластина, изменяющая положение под некоторым углом в процессе работы аппарата; 2 — стержень

Сильфонный регулирующий клапан определяет и реагирует на давление всасывания системы (требование системы кондиционирования). Посредством регулирования давления в картере, угол качающейся пластины и, следовательно, смещение компрессора изменяются.

Давление нагнетания компрессора намного выше давления в картере, где уровень давления чуть больше или равен давлению всасывания. При максимальном смещении, давление в картере равно давлению всасывания компрессора. При уменьшенном или минимальном смещении, значение давления в картере превышает значение давления всасывания.

Типичное исполнение #3: компрессор ротационный лопастной (Panasonic)

Ротационные лопастные компрессоры отличаются наличием в составе конструкции ротора с тремя или четырьмя лопастями. Когда вал компрессора вращается, лопасти в контакте с корпусом машины фактически образуют рабочие камеры.

Фреон R134a втягивается через всасывающее отверстие в область такой камеры. По мере вращения вала, рабочая область камеры уменьшается. Разгрузочный порт расположен в точке, где газообразный фреон сжат до максимальной степени. Герметичное пролегание лопастей по стенкам корпуса ротора обеспечивается центробежной силой и смазочным маслом.

Ротационный лопастной компрессор автомобильного кондиционера (фирма Panasonic): 1 – разгрузочный порт; 2 – масляный насос; 3 – масляный поддон; 4 – тело ротора; 5 – лопасть; 6 – муфтовое сцепление; 7 – выпускной клапан

Масляный поддон и масляный насос расположены на стороне нагнетания, так что высокое давление проталкивает масло через масляный насос. Затем на масло подаётся на основание лопаток, тем самым создаётся герметично установленный контакт по отношению к корпусу ротора.

Иногда, после длительного простоя кондиционера допускается появление кратковременного шума лопастей сразу после запуска машины. Этот момент обусловлен временным недостатком смазочного масла, проходящего через систему кондиционирования.