Urządzenie mechanicznego kompresora

Sprężarka mechaniczna jest jednym z wielu systemów sprężania powietrza, które zwiększają moc silnika. Głównym celem zastosowania takiej sprężarki jest uzyskanie wyraźnie podwyższonego ciśnienia przekraczającego ciśnienie atmosferyczne w kolektorze dolotowym silnika.

Kompresor nazywa się mechanicznym, ponieważ ma napęd bezpośrednio z wału korbowego silnika. Jest to główna różnica w porównaniu z innym systemem wtrysku powietrza do cylindrów pod turbosprężarką ciśnieniową.

Mechaniczna sprężarka jest również nazywana supercharger (z angielskiej sprężarki). Mechaniczne sprężarki mogą zapewnić wzrost mocy silnika do 50%. Moment obrotowy zwiększono do 30%. Wadą mechanicznego doładowania jest zasłużenie, że jego działanie wymaga znacznego zużycia mocy samego silnika. Energia jest zużywana na napęd sprężarki, a przystawka odbioru mocy osiąga 30%.

Zasada działania sprężarki mechanicznej

Mechaniczna doładowarka przypomina turbosprężarkę w swojej zasadzie działania. Sprężarka, podobnie jak turbina, implementuje całą listę wzajemnie powiązanych funkcji.Sprężarka wciąga powietrze zewnętrzne, ściska je, a następnie pompuje do układu dolotowego silnika. Wlot powietrza realizowany jest w oparciu o rozrzedzenie powstające w kolektorze. Aby uzyskać niezbędne ciśnienie, mechaniczna sprężarka doładowująca musi być obracana z większą prędkością, przed silnikiem. Wtryskiwanie powietrza do wlotu wynika z różnicy ciśnień w całym systemie.

Powietrze, które jest sprężane przez sprężarkę, wykazuje wzrost temperatury podczas kompresji. Prowadzi to do zmniejszenia jego gęstości, a wynikiem jest odpowiednie zmniejszenie poziomu ciśnienia. Mechaniczny układ doładowania jest wyposażony w intercooler, aby rozwiązać ten problem. Chłodnica międzystopniowa jest chłodnicą powietrza lub cieczy, która po ochłodzeniu kompresora jakościowo chłodzi sprężone powietrze.

Urządzenie napędu mechanicznych sprężarek

Sprężarka mechaniczna ICE może być strukturalnie różna od innych podobnych rozwiązań. Główną różnicą w stosunku do podobnych systemów jest często system jego napędu. Doładowarki mogą mieć następujące urządzenie napędowe:

  • bezpośredni układ napędowy, w którym doładowanie ma mocowanie bezpośrednio do kołnierza wału korbowego;
  • urządzenie napędowe z paskiem, które obejmuje różne rodzaje pasów poliklinicznych, zębatych lub płaskich;
  • napęd łańcuchowy (napęd łańcuchowy);
  • przekładnia zębata, rozumiana jako reduktor walcowy;
  • Napęd elektryczny, co oznacza użycie oddzielnego silnika elektrycznego;

Rodzaje sprężarek mechanicznych

Przyjrzyjmy się bliżej każdemu z głównych typów sprężarek mechanicznych. Więc chodźmy. Nowoczesne samochody mogą być wyposażone w różne typy sprężarek. Najczęściej spotykane są trzy główne typy takich systemów mechanicznych:

  • doładowanie (Korzenie);
  • sprężarka śrubowa (Lysholm);
  • turbosprężarka odśrodkowa;

Cylinder doładowujący

Ten rodzaj mechanicznej sprężarki jest jednym z najwcześniejszych rozwiązań. Sprężarka krzywkowa została zainstalowana w samochodach od 1900 roku. Na świecie sprężarka jest dobrze znana pod nazwą wynalazców tego systemu – Roots.

Współczesna realizacja budowy superchargera krzywkowego wygląda tak, że doładowarka ma parę wirników. Wirniki te mogą mieć trzy lub cztery krzywki i obracać się względem siebie.

Krzywki są rozmieszczone spiralnie na całej długości wirnika. Kąt skrętu takich szczęk dobiera się właśnie tak, aby zapewnić najlepszą efektywność wtrysku powietrza, biorąc pod uwagę straty występujące jednocześnie. Poprzez swoją ogólną konstrukcję, a także przez zasadę działania, taka sprężarka typu krzywkowego przypomina pompę oleju przekładniowego, która jest instalowana w układzie smarowania silnika spalinowego.

Napływające powietrze w sprężarce jest wychwytywane przez krzywki na wirniku, przemieszcza się w przestrzeni między krzywkami, a przestrzeń między ściankami korpusu urządzenia jest ściskana, a następnie wtryskiwana do wlotu. Ta zasada działania nazywa się wtryskiem zewnętrznym.

Kompresory typu Roots różnią się tym, że szybko tworzą niezbędne ciśnienie doładowania. Występuje również wzrost tego ciśnienia równolegle ze wzrostem prędkości obrotowej silnika wału korbowego. W niektórych przypadkach sprężarka może wytworzyć ciśnienie przekraczające wymagane ciśnienie. Rezultatem będzie zatkanie powietrza w kanale wtryskowym i spadek skutecznego ciśnienia doładowania, co prowadzi do ogólnego zmniejszenia całkowitej mocy wyjściowej jednostki napędowej w różnych trybach pracy.

Aby uniknąć takich negatywnych konsekwencji, przy zastosowaniu różnych typów sprężarek mechanicznych, konieczne jest dodatkowe sterowanie i regulacja ciśnienia doładowania. Zwiększenie ciśnienia regulowane jest na dwa sposoby:

  1. Pierwsza metoda polega na regulacji ciśnienia poprzez wyłączenie sprężarki. Często takie zdarzenie następuje za pomocą sprzęgła elektromagnetycznego;
  2. Drugi sposób obejmuje obejście powietrza podczas ciągłej pracy sprężarki. Powietrze jest przełączane za pomocą zaworu obejściowego;

Obecnie systemy mechanicznego zwiększania ciśnienia są wyposażone w układy elektroniczne regulujące takie wzmocnienie. Kompleksowe rozwiązanie składa się z czujników ciśnienia wejściowego ciśnienia, czujnika na wlocie, elektronicznych sterowników itp. Równoległe używa wielu mechanizmów, które obejmują wykonywanie elektromechanicznych modułów boczny siłownik zaworu, zaworu elektromagnetycznego sprzęgła i innych urządzeń.

Sprężarki takie jak Roots są dość drogie. Wynika to z bardzo niskich tolerancji w procesie produkcyjnym.Takie sprężarki wykazują zwiększone wymagania dotyczące czystości powietrza wchodzącego do sprężarki. Wszelkie zanieczyszczenia lub obce przedmioty w układzie dolotowym mogą łatwo wyłączyć sensowną sprężarkę.

Sprężarki tego typu mają masę stałą, a także charakteryzują się wysokim poziomem hałasu podczas ich pracy. Producenci skutecznie wykorzystują szereg środków do redukcji hałasu, począwszy od specjalnych konstrukcji obudowy po tłumienie płyt, rezonatory, tłumiki itp.

Wśród liderów w produkcji dmuchaw Roots można wyróżnić firmę Eaton, która specjalizuje się w produkcji chetyrehkulachkovyh Twin Wiry Series doładowania zwiększonej wydajności (w tłumaczeniu z języka angielskiego. To znaczy „podwójny serię wirów”). Takie mechaniczne sprężarki są regularnie instalowane na seryjnych silnikach Cadillaca, Audi, Toyoty. Istnieją silniki, w których wałki rozrządu są integralną częścią układu wraz z turbosprężarkami. Na przykład warto wspomnieć o silnikach z rodziny TSI z podwójnym doładowaniem.

Śrubowa doładowanie

Sprężarka śrubowa jest konstruktywnie podobnym rozwiązaniem z supercharger Roots.Takie superładowarki wciąż mają nazwę od nazwiska ich twórcy i nazywane są doładowaniem Lysholm.

Ta sprężarka składa się z dwóch rotorów o specjalnym kształcie. Na jednym wirniku występują charakterystyczne wypukłości, a na pozostałych rowkach. Te wirniki przypominają kształt stożka, a komory powietrzne pomiędzy wirnikami stają się mniejsze. Jest to widoczne w przypadku, gdy podążasz za długością wirnika. Napływające powietrze jest wychwytywane przez ślimaki, następnie przesuwa się i kurczy. Kompresja następuje w wyniku obrotu śrub.

Ostatnim etapem jest wtryskiwanie sprężonego powietrza do rury wlotowej. Główną różnicą między sprężarką śrubową i sprężarką typu krzywkowego jest to, że ta sprężarka zapewnia wewnętrzny wtrysk. Powietrze wtryskiwane jest między ślimaki, co czyni tę metodę bardziej wydajną.

Wadami sprężarek śrubowych jest ich wysoka cena, która znacznie przekracza koszt już niedrogich kamer. Z tego powodu śruby śrubowe są rzadko używane. Często są instalowane na masowych drogich samochodach sportowych lub modelach z limitowanych serii.

Odśrodkowa doładowanie

Co do odśrodkowej sprężarki doładowującej, proces wtrysku powietrza odbywa się zgodnie z zasadą przypominającą turbosprężarkę. Rdzeń ma wirnik wirnikowy. Koło obraca się z bardzo dużą prędkością, a liczba obrotów może osiągnąć wartość 50000-60000 obr./min.

Doładowanie działa zgodnie z następującą zasadą, gdy powietrze wchodzące jest zasysane przez sprężarkę do środkowej części koła. Ze względu na siłę odśrodkową powietrze kierowane jest wzdłuż ostrzy o specjalnym kształcie. Powietrze z wirnika wychodzi już z dużą prędkością, ale nadal ma niskie ciśnienie.

To podczas wyjścia z koła powietrze przechodzi przez specjalny dyfuzor, który ma zestaw nieruchomych ostrzy umieszczonych wokół wirnika. Przepływ powietrza przy dużej prędkości i przy niskim ciśnieniu po przejściu przez dyfuzor przechodzi proces konwersji i zamienia się w strumień powietrza o niskiej prędkości, ale już przy wysokim ciśnieniu.

Warto zauważyć, że odśrodkowe doładowania są najczęstszym rozwiązaniem wśród wszystkich sprężarek typu mechanicznego.Do głównych zalet zaliczyć należy kompaktowe wymiary, niską wagę, wydajność, rozsądny koszt oraz doskonałą możliwość różnych wariantów montażu na silniku.

Wady sprężarek odśrodkowych zawierają silnie wyraźne uzależnienie ich skuteczność na prędkości obrotowej wału korbowego silnika. Programiści dziś szczególnie uwzględniają tę funkcję. W przypadku dmuchaw odśrodkowych powszechnie stosowany jest napęd o zmiennej wartości. Ten stosunek przekładnia na maksymalnym poziomie wymaganym gdy silnik pracuje przy niskiej prędkości obrotowej, przy czym stosunek minimalnej stosuje się, gdy praca przy wysokich prędkościach.

Dzięki wielu funkcji, takich jak korzenie dmuchawy projektowania i Lysholma montowane na pojazdach, aby zapewnić wysoki poziom dynamiki podczas przyspieszania i dmuchawy odśrodkowe są najbardziej skuteczne, gdy praca silnika w trybie obciążenia szczytowego i maksymalną prędkością.

Zastosowanie sprężarek mechanicznych w samochodach

Zastosowanie mechanicznych sprężarek jest bardzo pożądane zarówno w przypadku seryjnych drogich samochodów, jak i modeli sportowych.Sprężarki są aktywnie wykorzystywane do tuningu samochodów. Większość samochodów sportowych jest wyposażona w mechaniczną doładowanie lub kompleksowe rozwiązanie, które obejmuje mechaniczną i turbosprężarkę.

Najszerszy popularność sprężarek mechanicznych w silnikach spalinowych wewnętrznego spalania o tuningu samochodowego doprowadziło do tego, że producenci sprężarek oferują obecnie kompletne zestawy do montażu sprężarki w silniku atmosferycznym. Takie zestawy zawierają pełną listę niezbędnych elementów konstrukcyjnych, aby uzyskać przystępną instalację na różnych modelach silników.

Na koniec chciałbym dodać, że masowo produkowane samochody osobowe, zwłaszcza w segmencie średnich cen, są dość rzadko wyposażone w mechaniczne sprężarki.