Устройство автомобиля. Как работает компрессор?
Как работает компрессорС момента изобретения двигателя внутреннего сгорания автомобильные инженеры, любители скорости и проектировщики гоночных автомобилей все время находились в поисках путей увеличения мощности моторов. Один из способов увеличения мощности – построение двигателя большого внутреннего объема. Но большие двигатели, которые больше весят и обходятся существенно дороже в производстве и обслуживании, не всегда однозначно лучше.
Другой путь добавления мощности – это создание двигателя нормального размера, но более эффективного. Вы можете достичь этого, нагнетая больше воздуха в камеру сгорания. Большее количество воздуха дает возможность подать в цилиндр дополнительное количество топлива, что обозначает, что будет произведен более сильный взрыв и будет достигнута большая мощность. Добавление компрессора к впускной системе является отличным способом достижения усиленной подачи воздуха. В этой статье мы объясним, что такое компрессоры (их также еще называют нагнетателями), как они работают и чем отличаются от турбокомпрессоров (турбонаддува).
Различие между данными агрегатами заключается в способе получения энергии. Турбокомпрессоры приводятся в действие за счет плотного потока выхлопных газов, вращающих турбину. Компрессоры работают за счет энергии, передаваемой механическим путем через ременный или цепной привод от коленчатого вала двигателя.
В следующем разделе мы подробно рассмотрим, как компрессор выполняет свою работу.
Основы компрессора
Обычный четырехтактный двигатель внутреннего сгорания использует один из тактов для впуска воздуха. Этот такт можно разделить на три шага:
- Поршень перемещается вниз
- Это создает разрежение
- Воздух под атмосферным давлением засасывается в камеру сгорания
Подача большего количества топливно-воздушной смеси в заряд будет порождать более сильные взрывы. Но вы не можете просто так подать больше топлива в двигатель, так как требуется строго определенное количество кислорода для сжигания определенного количества топлива. Химически-верная смесь – 14 частей воздуха к одной части топлива – имеет очень большое значение для эффективной работы двигателя. Итог – чтобы сжечь больше топлива, придется подать больше воздуха.
Рис.1 ProCharger D1SC – центробежный компрессор
В отличие от турбокомпрессоров, которые используют отработанные газы для вращения турбины, механические компрессоры приводятся в действие непосредственно от коленчатого вала двигателя. Большинство из них приводятся в движение с помощью приводного ремня, который обернут вокруг шкива, который подключен к ведущей шестерне. Ведущая шестерня, в свою очередь, вращает шестерню компрессора. Ротор компрессора может быть по-разному спроектирован, но, не смотря на это, в любом случае его работа сводится к захвату воздуха, сжатию воздуха в меньшем пространстве и сбросу его во впускной коллектор. Для того чтобы создавать давление воздуха, компрессор должен вращаться быстрее, чем сам двигатель. Создание ведущей шестерни большей, чем шестерни компрессора, заставляет компрессор вращаться быстрее. Компрессоры способны вращаться со скоростью, превышающей 50,000-60,000 оборотов в минуту. Компрессор, вращающийся со скоростью 50,000 оборотов в минуту, способен повысить давление с шести до девяти дюймов на квадратный дюйм (PSI). Это дополнительная прибавка с шести до девяти фунтов на квадратный дюйм. Атмосферное давление на уровне моря составляет 14,7 фунтов на квадратный дюйм, так что типичный эффект от применения компрессора – это увеличение подачи воздуха в двигатель примерно на 50 процентов.
Далее мы рассмотрим различные типы компрессоров.
Роторный компрессор Roots
Существует три вида компрессоров: роторный, двухвинтовой и центробежный. Главное отличие между ними заключается в способе подачи воздуха во впускной коллектор двигателя. Роторный и двухвинтовой компрессоры используют различные типы кулачковых валов, а центробежный компрессор – крыльчатку, которая увлекает воздух внутрь. Хотя все эти конструкции обеспечивают прибавку мощности, они значительно отличаются по своей эффективности. Каждый из этих типов компрессоров может быть доступен в различных размерах, в зависимости от того, какого результата хотите вы достичь – просто повысить мощность автомобиля или подготовить его к участию в гонках.
Рис.2 Роторный компрессор
Так как кулачковые валы вращаются, воздух, находящийся в пространстве между кулачками, оказывается между стороной наполнения и напорной стороной. Большое количество воздуха перемещается во впускной коллектор и создает условия для образования положительного давления. По этой причине рассматриваемая конструкция является не чем иным, как объемным нагнетателем, а не компрессором, при этом термин «нагнетатель» по-прежнему часто используется для описания всех компрессоров.
Роторные компрессоры, как правило, имеют довольно большие размеры и располагаются в верхней части двигателя. Они популярны в автомобилях дрэгстеров и роддеров, поскольку зачастую выступают за габариты капотов. Тем не менее, они являются наименее эффективными компрессорами по двум причинам:
- Они существенно увеличивают вес транспортного средства.
- Они создают дискретный прерывистый воздушный поток, а не сглаженный и непрерывный.
Двухвинтовой компрессор
Двухвинтовой компрессор работает, проталкивая воздух через два ротора, напоминающих набор червячных передач. Как и в роторном компрессоре, воздух внутри двухвинтового компрессора оказывается в полостях между лопастями роторов. Но двухвинтовой компрессор сжимает воздух внутри корпуса роторов. Это происходит за счет того, что роторы имеют коническую форму, при этом воздушные карманы уменьшаются в размерах по мере продвижения воздуха из стороны наполнения в напорную сторону. Воздушные полости сжимаются, и воздух выдавливается в меньшее пространство.
Рис.3 Двухвинтовой компрессор
Это делает двухвинтовой компрессор более эффективным, но они стоят дороже, потому что винтовые роторы требуют дополнительной точности в ходе процесса производства. Некоторые типы двухвинтовых компрессоров располагаются над двигателем, подобно роторному компрессору типа Roots. Они также порождают много шума. Сжатый воздух на выходе из компрессора издает сильный свист, который следует приглушить с помощью специальных методов поглощения шума.
Центробежный компрессор
Центробежный компрессор – это крыльчатка, напоминающая собой ротор, которая вращается с очень высокой скоростью и нагнетает воздух в небольшой корпус компрессора. Скорость вращения крыльчатки может достигать 50,000-60,000 оборотов в минуту. Воздух, попадающий в центральную часть крыльчатки, под действием центробежной силы увлекается к ее краю. Воздух покидает крыльчатку с высокой скоростью, но под низким давлением. Диффузор – множество стационарно расположенных вокруг крыльчатки лопаток, которое преобразует высокоскоростной поток воздуха с низким давлением в поток воздуха с малой скоростью, но высоким давлением. Скорость молекул воздуха, встретивших на своем пути лопатки диффузора, уменьшается, что влечет за собой увеличение давления воздуха.
Рис.4 Центробежный компрессор
Центробежные компрессоры являются наиболее эффективными и самым распространенными устройствами из всех систем принудительного повышения давления. Они компактные, легкие и устанавливаются на передней части двигателя, а не сверху. Они также издают характерный свист по мере роста количества оборотов двигателя, способный заставить случайных прохожих на улице поворачивать головы в сторону вашего автомобиля.
Далее мы узнаем обо всех преимуществах компрессора, установленного в ваш автомобиль.
Преимущества компрессора
Самое главное преимущество компрессора – это увеличение мощности двигателя, измеряемой в лошадиных силах. Добавьте компрессор к любому обычному автомобилю или грузовику, и он станет вести себя как автомобиль с двигателем большего внутреннего объема или просто как с более мощным двигателем. Но как узнать, какой из нагнетателей выбрать – механический компрессор или турбокомпрессор? Этот вопрос горячо обсуждался авто инженерами и энтузиастами, но, в целом, механические компрессоры имеют несколько преимуществ над турбокомпрессорами. Механические компрессоры лишены такого недостатка как лага (отставания) двигателя – термина, используемого для описания времени, прошедшего с момента нажатия водителем педали газа до момента ответа двигателя на это внешнее воздействие. Турбокомпрессоры, к сожалению, подвержены явлению отставания, постольку поскольку требуется некоторое время, прежде чем выхлопные газы достигнут скорости, достаточной для полноценного раскручивания крыльчатки турбины. Механические компрессоры не имеют такого лага, так как они приводятся в действие непосредственно от коленчатого вала двигателя. Одни компрессоры наиболее эффективны при работе в диапазоне низких скоростей вращения коленчатого вала, в то время как другие раскрывают весь свой потенциал лишь на высоких оборотах. Например, роторный и двухвинтовой компрессоры обеспечивают большую мощность на низких оборотах. Центробежные компрессоры, которые становятся все более эффективными по мере роста скорости вращения крыльчатки, обеспечивают большую мощность в диапазоне высоких оборотов.
Установка турбокомпрессора требует обширной переделки выпускной системы двигателя, в том время как механические компрессоры могут быть легко привинчены к передней части двигателя или сверху. Это делает их дешевле в установке и проще в эксплуатации и обслуживании.
Наконец, при использовании компрессора не требуется никакой специальной процедуры остановки двигателя. Это обусловлено тем, что они не смазываются моторным маслом и могут быть остановлены привычным образом. Турбокомпрессоры должны отработать на холостом ходу 30 секунд и более для того, чтобы дать возможность моторному маслу остыть. С учетом сказанного, для компрессоров имеет важное значение предварительный прогрев, так как они работают наиболее эффективно при нормальной рабочей температуре двигателя.
Компрессоры являются характерной составляющей частью двигателей внутреннего сгорания самолетов. Это имеет смысл, если учесть, что самолеты проводят большую часть своего времени на больших высотах, где значительно меньше кислорода доступно для сгорания. Внедрение компрессоров позволило самолетам летать на большей высоте без снижения производительности двигателя.
Компрессоры, установленные на авиационные двигатели, работают на основе тех же самых принципов, которые заложены в конструкцию автомобильных компрессоров. Компрессоры получают энергию непосредственно от вала двигателя и способствуют подаче в камеру сгорания смеси, находящейся под давлением.
Далее рассмотрим некоторые недостатки компрессоров.
Недостатки компрессоров
Самый большой недостаток компрессоров является также и их определяющей характеристикой: постольку поскольку компрессор приводится в движение коленчатым валом двигателя, он отнимает несколько лошадиных сил у двигателя. Компрессор может потреблять до 20 процентов общей выходной мощностью двигателя. Но так как компрессор способен прибавить до 46 процентов мощности, большинство автолюбителей склоняется к тому, что игра стоит свеч. Компрессор дает дополнительную нагрузку на двигатель, который должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать дополнительный импульс и более сильные взрывы в камере сгорания. Большинство производителей учитывают это и создают усиленные узлы для двигателей, предназначенных для работы в паре с компрессором. Это в свою очередь удорожает автомобиль. Компрессоры также дороже в обслуживании, а большинство производителей предлагают использовать высокооктановое горючее премиум класса.
Несмотря на свои недостатки, нагнетатели по-прежнему являются наиболее экономически эффективным способом увеличения количества лошадиных сил. Компрессор может дать от 50 до 100 процентов увеличения мощности, что делает его находкой для гоночных автомобилей, автомобилей, перевозящих тяжелые грузы, а также для водителей, желающих получить от вождения своего автомобиля новую порцию острых ощущений.
Источник: https://auto.howstuffworks.com/supercharger1.htm
Что такое компрессор? Роль компрессора в работе двигателя автотомобиля
Компрессором называют любое приспособление, которое предназначено для сжатия и подачи воздуха, а также других газов под давлением. Где используется это устройство?
Автомобильные инженеры, создатели гоночных авто и просто любители скорости все время работают над увеличением мощности двигателей. Одним из способов ее увеличения есть строительство мотора большого внутреннего объема, но большие двигатели много весят и кроме того затраты на их производство и содержание очень высоки.
Фото. ProCharger D1SC – центробежный компрессор
Второй способ увеличения интенсивности двигателя – это создание агрегата стандартного размера, но более эффективного в использовании. Более эффективной отдачи можно добиться при нагнетании большего объема воздуха в камеру сгорания, которое позволяет подать в цилиндр больше топлива, а значит достичь большей мощности за счет высокого давления и соответственно сильного выброса газа. Именно компрессор, который также называют нагнетателем, позволяет усилить подачу воздуха и увеличить мощность двигателя.
Кроме компрессора существует еще турбокомпрессор. Отличия между этими двумя устройствами состоят в способе извлечения энергии. Обычный компрессор приводится в действие энергией, которая передается от коленчатого вала мотора через ременный или цепной привод механическим путем. Что касается турбокомпрессора, то она работает благодаря сжатому потоку выхлопных газов, вращающих турбину.
Как работает компрессор
Для того чтобы понять как работает данный механизм, рассмотрим схему работы обычного четырехтактного двигателя внутреннего сгорания. С движением вниз поршня создается разрежение воздуха, который под действием атмосферного давления поступает в камеру сгорания. После поступления воздуха в двигатель он объединяется с топливной смесью и создает заряд, который можно трансформировать в полезную кинетическую энергию в результате горения. Горение создает свеча зажигания. Как только происходит реакция окисления топлива, выбрасывается большой объем энергии. Сила этого взрыва приводит в движение поршень, а сила этого движения поступает на колеса, заставляя их вращаться.
Более плотный поток топливно-воздушной смеси в заряд будет создавать более сильные взрывы. Но стоит понимать, что для сжигания конкретного количества топлива требуется определенное количество кислорода. Правильным считается соотношение: 14 частей воздуха к 1 части атмосферного воздуха. Эта пропорция имеет очень большое значение для эффективной работы силового агрегата автомобиля и выражает собой правило: “для того чтобы сжечь больше топлива нужно подать больше воздуха”.
В этом и состоит работа компрессора. Он сжимает воздух на входе в двигатель, позволяя наполнять двигатель большому его количеству и создавать повышение давления. Вместе с этим в двигатель может поступать большее количество топлива, вызывая увеличение мощности. В среднем компрессор прибавляет 46% мощности и 31% крутящего момента.
Механический нагнетатель запускается с помощью приводного ремня, обернутого вокруг шкива, который подключен к ведущей шестерне. Ведущая шестерня привод в движение шестерню нагнетателя. Ротор компрессора впускает воздух, сжимает его и вбрасывает во впускной коллектор. Скорость вращения компрессора составляет 50 – 60 тысяч оборотов в минуту. В результате нагнетатель увеличивает подачу воздуха в двигатель машины примерно на 50%.
Так как горячий воздух сжимается, он теряет свою плотность и не может сильно расшириться во время взрыва. В этом случае он не может отдать столько же энергии, сколько производится при возгорании свечой зажигания более прохладной топливно-воздушной смеси. Можно сделать вывод, что для того чтобы нагнетатель работал с максимальной отдачей сжатый воздух на выходе из устройства должен быть охлажден. Процессом охлаждения воздуха занимается интеркулер. Горячий воздух охлаждается в трубках интеркулера с помощью холодного воздуха или холодной жидкости, в зависимости от вида механизма. Снижение температуры воздуха, увеличивая его плотность, делает сильнее заряд, который поступает в камеру сгорания.
Виды компрессоров
Компрессоры бывают трех видов: двухвинтовые, роторные и центробежные. Основное отличие между ними состоит в способе подачи воздуха во впускной коллектор автомобильного двигателя.
Двухвинтовой компрессор
Двухвинтовый нагнетатель состоит из двух роторов, внутри которых циркулирует воздух. Эта конструкция создает много шума в виде свиста сжатого воздуха, который приглушают специальными методами шумоизоляции двигателя.
Фото. Двухвинтовой компрессор
Роторный компрессор
Роторный нагнетатель расположен, как правило, в верхней части автомобильного двигателя и состоит из вращающихся кулачковых валов, которые перемещают атмосферный воздух во впускной коллектор. Он имеет большой вес и значительно утяжеляет вес транспортного средства. Кроме того, воздушный поток в данном виде компрессора имеет прерывистую структуру, что делает его наименее эффективным по сравнению с другими видами компрессоров.
Фото. Роторный компрессор
Центробежный компрессор
Центробежный нагнетатель – наиболее эффективен для принудительного повышения давления внутри двигателя машины. Он представляет собой крыльчатку, вращающуюся с огромной силой и нагнетающую воздух в небольшой корпус компрессора. Центробежная сила выталкивает воздух к краю крыльчатки, заставляя его с огромной скоростью покидать ее полость. Маленькие лопатки, расположенные вокруг крыльчатки преобразуют высокоскоростной поток воздуха с низким давлением в низкоскоростной поток с высоким давлением.
Фото. Центробежный компрессор
Достоинства компрессора
Основным достоинством компрессора является, естественно, увеличение мощности двигателя транспортного средства. Эксперты считают механические нагнетатели несколько лучше турбированных, потому что двигатели, оборудованные ими, не имеют задержки реакции в ответ на нажатие водителем педали газа, потому что механические компрессоры приводятся в движение непосредственно от коленчатого вала двигателя. Турбокомпрессоры в свою очередь подвержены отставанию, так как выхлопные газы набирают скорость нужную для раскручивания турбин лишь после истечения некоторого времени.
Недостатки двигателей
Так как компрессор запускается с помощью коленчатого вала мотора, это немного уменьшает мощность силового агрегата. Компрессор увеличивает нагрузку двигателя, поэтому последний должен быть крепким настолько, чтобы выдерживать сильные взрывы в камере сгорания. Современные автопроизводители учитывают это условие и создают более сильные узлы для моторов, предназначенных для работы в паре с компрессором, что повышает стоимость автомобиля, а также стоимость его технического обслуживания.
В целом нагнетатели – это наиболее эффективный способ добавить двигателю транспортного средства лошадиных сил или мощности другими словами. Компрессор может добавить от 50 до 100% мощности, поэтому его часто устанавливают на свои авто гонщики и приверженцы высокоскоростной езды.
Компрессор в автомобиле что это такое и как работает
Повышение мощности двигателя автомобиля достигается различными способами. Один из самых оптимальных подходов – повышение эффективности работы силовой установки путем наращивания объема бензино-воздушной смеси, подаваемой в цилиндры. Для этого в конструкцию двигателя добавляются компрессоры – механические нагнетатели, обеспечивающие принудительную подачу в камеры сгорания воздуха под большим давлением.
Что такое компрессор в машине?
Компрессором называется любой механизм, создающий на выходе высокое давление воздуха или другого газа. Используемые в автомобильных двигателях механические компрессоры работают от коленвала, крутящий момент которого передается посредством ременной либо цепной передачи. Кулачковые механизмы либо крыльчатка компрессора создают направленный воздушный поток, который подается в двигатель. Благодаря принудительному нагнетанию воздуха в цилиндры может закачиваться большее количество топлива, энергия сгорания увеличивается, вследствие чего возрастает и мощность мотора.
Следует отметить, что просто использовать больше бензина для увеличения мощности невозможно – для эффективного сгорания топлива требуется определенное количество кислорода. Таким образом, компрессор, по сути, является практически единственным возможным способом нарастить мощность двигателя, практически не изменяя его габариты и массу. Благодаря этому установка ДВС с механическим нагнетателем возможна даже на достаточно компактные и легкие автомобили.
Как работают компрессоры
В атмосферных автомобилях забор воздуха осуществляется по следующей схеме:
- Опускаясь по цилиндру вниз, поршень создает разреженную среду.
- В результате уменьшения давления воздух засасывается в камеру сгорания, где он впоследствии смешивается с топливом, сжимается поднимающимся поршнем и воспламеняется.
Здесь объем поступающего воздуха ограничивается рабочим объемом цилиндра, соответственно для моторов атмосферного типа единственным способом повышения мощности является увеличение внутреннего объема.
Двигатель с установленным компрессором
Установленный же компрессор позволяет использовать возможность воздуха сжиматься под внешним воздействием. Создаваемое его рабочими элементами давление заставляет цилиндры наполняться большим объемом воздуха, а горючая смесь, соответственно, получает больше кислорода. Добавляя к нему увеличенный объем топлива, удается получить больше энергии, которая при сгорании смеси толкает поршень и создает момент движения.
Для эффективного нагнетания воздуха рабочие элементы компрессора (роторы или крыльчатка) должны вращаться быстрее коленчатого вала. Достичь этого позволяет установка шестерней разных размеров: ведущая звездочка больше, чем приводные шестерни нагнетателя. Благодаря этому удается достичь частоты вращения в 50 000 об/мин. и более.
Дополнительно увеличить объем подаваемого в цилиндры воздуха позволяет установка интеркулера. Этот агрегат охлаждает воздух, выходящий из компрессора, в результате чего газ дополнительно сжимается.
Средний прирост мощности на автомобилях, оборудованных компрессорами, в сравнении с атмосферными аналогами составляет 35-45%, кроме того, примерно на 30% возрастает крутящий момент.
Виды компрессоров
Роторный компрессор.
Механические нагнетатели, устанавливаемые на двигатели современных машин, изготавливаются в разных видах:
- роторные;
- 2-винтовые;
- центробежные.
Они различаются, прежде всего, способом подачи воздуха в мотор. В основе роторного и 2-винтового механизма лежат кулачковые валы, а центробежные модели имеют в своей конструкции крыльчатки с тем или иным числом лопастей. У каждого из указанных типов есть свои индивидуальные преимущества и недостатки.
Самой старой является роторная конструкция нагнетателя. Она была запатентована еще в 1860 г., а в 1900 впервые использована в автомобилестроении. Вращающиеся кулачковые валы направляют попадающий в полость агрегата воздух в двигатель, где тот создает повышенное давление. Данный вид компрессоров является наименее эффективным по ряду причин:
- такие устройства имеют большие габариты и массу;
- при их работе создается прерывистый поток воздуха, в результате чего эффективность наполнения двигателя постоянно изменяется.
2-х винтовой компрессор.
2-винтовые модели имеют в своей конструкции 2 ротора, напоминающие червячную передачу. Они и обеспечивают движение воздуха в камеры сгорания. Общий принцип работы таких компрессоров в целом такой же, как и у роторных образцов. Однако здесь воздух сжимается уже внутри компрессора благодаря конической форме роторов и сужению воздушных карманов. Поэтому они более эффективны – провалов воздушного потока практически не возникает из-за повышенного давления в самом нагнетателе.
Наиболее эффективны на сегодняшний день центробежные компрессоры. Именно они используются для решения большинства задач, связанных с повышением воздушного давления в той или иной системе. Размещенная в корпусе такого нагнетателя крыльчатка вращается с частотой до 60 000 об./мин, благодаря чему возникает большая центробежная сила. Воздух выходит из такого компрессора на высокой скорости, но под низким давлением и подается на диффузор. Здесь скорость потока снижается, а давление повышается. Еще одно немаловажное преимущество устройств данного вида – компактные размеры: именно центробежные компрессоры устанавливаются на «заряженные» версии малолитражных автомобилей. Впрочем, на более крупных моделях их преимущества также становятся очевидны.
Чем отличается компрессор от турбины
Мнение, что компрессор и турбина – это одно и то же, в корне ошибочно. Да, оба устройства выполняют общую задачу: нагнетают воздух в двигатель, однако они используют разный принцип исполнения этой задачи.
Центробежный компрессор.
Компрессор приводится в действие энергией коленвала, а крыльчатку турбины заставляет вращаться поток выхлопных газов. Это отличие обусловливает следующий момент: работа турбины не приводит к потерям мощности, потому что она не использует энергию двигателя, в то время как для работы компрессора может потребоваться до 30% исходной мощности.
С другой стороны, эффективность турбины изменяется в зависимости от интенсивности работы двигателя, она дает ощутимый прирост мощности только на средних и высоких оборотах. Компрессор же работает в постоянном режиме, на который он выходит практически сразу после старта двигателя.
При этом, турбина – более сложный и поэтому дорогостоящий агрегат, чем компрессор. Она более чувствительна к качеству масла, а ее обслуживание и ремонт требует специфических навыков и зачастую стоит дороже ремонта компрессора.
Как можно увидеть, компрессор – это эффективный, надежный и относительно недорогой способ увеличить мощность автомобиля, сохраняя размеры и массу его двигателя. Такие устройства используются на автомобилях самого разного типа и назначения – от трековых и гоночных болидов до повседневных автомобилей с «горячим» характером.
Похожие статьи
для чего он нужен. Изучим автомобильные компрессоры изнутри Как работает компрессор для шин
Главная→Ремонт→Автокомпрессор: для чего он нужен. Изучим автомобильные компрессоры изнутри Как работает компрессор для шинВсе большую популярность обретает автомобильный компрессор для подкачки шин, и это понятно, ведь так контролировать состояние колес намного удобнее, чем с его предшественником – ножным или же ручным насосом. Мы постараемся разобраться, как правильно пользоваться таким агрегатом.
Разновидности компрессоров для автомобилей
Уже из названия следует, что основной их функцией является подкачка , однако, практически все модели таких компрессоров снабжены и дополнительными насадками, которые позволяют без труда надуть резиновую лодку, матрац, мяч, а также другие резиновые надувные изделия. Кроме того, довольно часто в их комплектацию входит еще и манометр, так что теперь можно самостоятельно проверять, какое давление в той или иной шине.
Для владельцев надувных матрацев и лодок пригодится также функция, позволяющая откачивать воздух. А фонарь с красным светофильтром поможет в экстренном случае. Компрессоры работают от прикуривателя и становятся незаменимыми помощниками в дороге, если необходимо поехать на дальние расстояния. Однако, как показывает практика, от прикуривателя питание весьма ненадежное, по каким-то причинам компрессор перегорает, поэтому опытные автолюбители предпочитают питаться от аккумулятора.
Существует два основных типа автомобильных компрессоров: поршневые и мембранные . Но все они состоят из электродвигателя, цилиндра, а также манометра. В компрессорах мембранного типа главным рабочим элементом является резиновая мембрана, расположенная между крышкой и цилиндром. Сжатие же воздуха, которое можно назвать основой всей его работы, происходит посредством совершения мембраной ряда возвратно-поступательных движений. Что насчет компрессоров поршневого типа, так в них сжатие воздуха происходит за счет движения поршня.
Общий принцип использования заключается в подключении компрессора к питанию, накручивании шланга на ниппель, проверке давления по манометру и включении накачивания воздуха до нужного давления.
Мембранный компрессор для колес
Из-за своих недостатков мембранные компрессоры не получили широкого распространения среди автомобилистов. Их самым главным минусом является плохая переносимость холодов. При низких температурах мембрана становится более жесткой, хрупкой и во время эксплуатации может вообще разрушиться от прикладываемых нагрузок. Также из-за холодов может испортиться и провод питания, его оболочка трескается, а медные проводки замыкаются, что приводит к выходу из строя предохранителя прикуривателя.
Кроме того, они не могут обеспечить максимальное давление, так что не стоит надеяться на быструю подкачку . Но при этом всем они обладают и достоинством – приемлемой ценой, которая на порядок ниже, чем у поршневых аналогов. Если же вы все-таки являетесь обладателем мембранного компрессора, то не стоит его сильно перегружать, дабы он не сгорел, поэтому, если необходимо подкачать шины грузового авто, то давайте ему отдохнуть где-то через каждые 15 минут. Он прекрасно подходит для велосипедов, а также легковых автомобилей, которые эксплуатируются в теплых регионах либо же просто в теплое время года, и не требующих слишком высокого давления.
Поршневой компрессор для подкачки шин
Поршневые компрессоры, благодаря своей износостойкости и высокой степени надежности, пользуются большей популярностью у автолюбителей . Также они значительно превосходят свои мембранные аналоги и по скорости накачки. Да и возможность эксплуатации в любое время года играет немалую роль. Понятно, что более надежными считаются такие поршневые компрессоры, у которых все детали металлические. Кроме того, самими стойкими считаются такие модели, где металлический шатун устанавливается непосредственно на валу, а кольцо поршня – тефлоновое.
Несмотря на свои положительные характеристики, поршневые компрессоры также не могут долго работать без отдыха, так как создается сильное трение в паре поршень-цилиндр. Выбирая их, необходимо обращать внимание на грузоподъемность и металл, из которого они сделаны. Наиболее выносливыми являются стальные, а вот компрессоры, выполненные из мягких металлов типа алюминия, выходят из строя намного быстрее. Такие агрегаты отлично подойдут владельцам как легковых, так и грузовых автомобилей.
У хорошего водителя контроль давления в колесах осуществляется постоянно. От правильной его величины зависит очень многое, начиная с расхода топлива и заканчивая устойчивостью машины на дороге. И поддерживая нужные значения давления, приходится регулярно подкачивать или даже накачивать спустившее колесо. Сейчас для этих целей используют специальные изделия, но их обилие и разнообразие характеристик заставляет задуматься о том, как выбрать автомобильный компрессор, подходящий для вашей машины.
Что собой представляет и как устроен автомобильный компрессор
Это специализированное устройство, служащее для накачивания шин и подключаемое к б/с автомобиля. Существуют различные варианты конструктивного исполнения подобных изделий, один из которых показан ниже.
Принцип работы любого автомобильного компрессора достаточно прост – электромотор подключается к б/с автомобиля (через прикуриватель, или с помощью специальных клипс к АКБ). Работающий электродвигатель приводит в действие компрессор, подающий воздух в колесо.
Как правило, подобное устройство характеризуется неким набором параметров, среди которых нужно обратить внимание на:
- тип компрессора;
- производительность;
- потребляемый ток;
- значение создаваемого давления, тип прибора, контролирующего его величину.
Проблема как выбрать автомобильный компрессор сводится к правильной оценке этих параметров, после чего можно определить устройство, лучше других соответствующее предъявляемым требованиям.
О типах автомобильных компрессоров
Термин компрессор подразумевает в данном случае два значения:
- готовое изделие, служащее для накачки шин;
- устройство, осуществляющее забор воздуха и его подачу в колесо.
- Обычно используются компрессоры следующих типов:
- мембранные;
- поршневые.
Принцип работы поршневых компрессоров основан на том, что специальный механизм, приводимый в движение электромотором, с помощью поршня засасывает воздух и подает его в колеса, тем самым осуществляя накачку шин. При достаточной мощности мотора и объеме цилиндра, такое изделие способно создавать большое давление. Благодаря этому им могут пользоваться водители легких грузовиков и тяжелых внедорожников, обеспечивая накачку шин до необходимого значения.
К недостаткам данного типа компрессоров относятся:
Двигатель с компрессором: устройство, преимущества и недостатки
После появления первых ДВС главной задачей конструкторов и инженеров с самого начала стало повышение производительности силовой установки. Другими словами, основной целью является увеличение мощности двигателя. Как известно, самым простым способом становится решение физически увеличить рабочий объем двигателя и количество цилиндров. Двигатель «засасывает» из атмосферы больше воздуха, в результате можно сжигать больше горючего.
При этом такие силовые агрегаты с увеличенным рабочим объемом большие по размерам и весу, их дорого производить, не всегда удается разместить такой мотор в подкапотном пространстве компактного легкового спортивного авто и т.д. Еще одним способом увеличения мощности двигателя является постройка такого агрегата, который будет «выдавать» необходимую мощность и крутящий момент без увеличения объема камеры сгорания.
Решить задачу позволяет принудительное нагнетание воздуха в цилиндры под давлением. Для нагнетания воздуха на многих ДВС используется турбонаддув, еще одним решением является компрессор (нагнетатель механический). В этой статье мы рассмотрим, как устроен и работает автомобильный компрессор на двигатель, а также какие плюсы и минусы имеет компрессорный двигатель.
Читайте в этой статье
Компрессор на атмосферный двигатель
Начнем с того, что установка компрессора (нагнетателя) во впускной системе двигателя позволяет добиться подачи нужного количества воздуха для сжигания большего количества топлива. Если просто, компрессор-устройство, которое способно создать на выходе давление, которое будет больше атмосферного.
С этой задачей справляются как обычные механические нагнетатели, так и турбокомпрессор. При этом главным отличием турбонагнетателя от компрессора является то, что турбокомпрессор раскручивается за счет выхлопных газов, в то время как механический компрессор приводится от коленвала двигателя.
Как за счет компрессора происходит увеличение мощности двигателя
Атмосферный двигатель внутреннего сгорания осуществляет забор воздуха снаружи в тот момент, когда поршень в цилиндре движется вниз и создается разрежение, в результате чего воздух засасывается в камеру сгорания. Количество поступающего воздуха физически ограничено рабочим объемом, который имеет цилиндр и камера сгорания. После этого воздух смешивается с топливом в определенных пропорциях, после чего заряд (топливно-воздушная смесь) сгорает в цилиндрах.
Казалось бы, чтобы увеличить мощность мотора, нужно подать больше топлива, однако на самом деле это не так. Если просто, избыток топлива приведет к тому, что без соответствующего количества воздуха горючее не будет эффективно сгорать. Получается, чтобы сжечь больше топлива, нужно одновременно подать большее количество воздуха.
Если учесть, что объем двигателя не меняется, тогда воздух нужно подавать принудительно под давлением. Это и есть главная задача компрессора. Компрессоры создают давление во впуске, нагнетая воздух в цилиндры. В этом случае остается только впрыснуть больше топлива, после чего такая смесь эффективно горит и отдает энергию поршню. На практике, нагнетатель способен поднять мощность мотора на 35-45%, отмечается около 30% процентов прироста крутящего момента по сравнению с точно таким же атмосферным аналогом.
Механический нагнетатель: устройство компрессора на двигатель автомобиля и принцип работы
Как уже было сказано выше, механические компрессоры приводятся в действие от коленчатого вала. Чаще всего для этого используется приводной ремень. Что касается компрессора, в его основе лежит ротор, который создает давление воздуха.
При этом компрессор должен вращаться быстрее коленвала ДВС. Для этого ведущая шестерня изготавливается большей по размеру, чем шестерни компрессора. Компрессор вращается с частотой около 50 тыс. об/мин., поднимая давление PSI с 6 до 9 до дюймов на квадратный дюйм. С учетом того, что атмосферное давление составляет около 14.7 фунтов на квадратный дюйм, компрессор увеличивает подачу воздуха фактически в половину.
Добавим, что воздух, нагнетаемый под давлением, сильно сжимается и нагревается, теряя свою плотность. Простыми словами, чем меньше плотность, тем меньшее количество воздуха получится подать в цилиндры. Чтобы увеличить количество воздуха, его дополнительно следует охладить перед подачей во впуск.
За охлаждение отвечает интеркулер, который бывает воздушным и жидкостным. Интеркулеры представляют собой радиатор, куда попадает горячий сжатый воздух после выхода из компрессора для охлаждения.
Виды механических компрессоров
Механические компрессоры, которые устанавливаются на двигатель внутреннего сгорания:
- роторный компрессор,
- двухвинтовой нагнетатель;
- центробежный компрессор;
Основные отличия заключаются в том, как реализована подача воздуха. Компрессор роторный и двухвинтовой имеют в своем устройстве разные типы кулачковых валов. Центробежный нагнетатель оборудован крыльчаткой, которая затягивает воздух вовнутрь. Также отметим, что в зависимости от размеров и типа нагнетателя напрямую зависит его эффективность.
- Например, роторные компрессоры обычно имеют большие размеры и ставятся сверху на двигатель. В основе лежит большой ротор. При этом данное решение отличается меньшей эффективностью, чем аналоги, так как вес автомобиля сильно увеличивается и создается прерывистый поток воздуха со «всплесками», а не постоянный и стабильный.
- Двухвинтовой компрессор работает по принципу проталкивания воздуха через пару меньших по размеру роторов, похожих на червячную передачу. В результате работы воздух попадает в полости между лопастями роторов. Затем воздух сжимается внутри корпуса роторов.
Эффективность такого решения выше, однако стоимость нагнетателя боле высокая, конструкция сложнее и менее ремонтопригодна. Также двухвинтовой компрессор шумный, необходимо глушить характерный свист выходящего под давлением воздуха при помощи дополнительных решений.
- Если рассматривать центробежный компрессор, это решение отличается от аналогов наличием крыльчатки, которая похожа на ротор. Крыльчатка сильно раскручивается, подавая воздух в корпус компрессора. При этом за крыльчаткой воздух движется с высокой скоростью, но еще находится под низким давлением.
Чтобы поднять давление, воздух проходит через диффузор. Указанный диффузор представляет собой лопатки, расположенные вокруг крыльчатки. В результате поток воздуха после прохождения через диффузор начинает двигаться с малой скоростью, но уже под высоким давлением. Такой компрессор самый эффективный, легкий и небольшой по размерам. Их можно установить перед мотором, а не на двигателе сверху.
Преимущества и недостатки компрессора на двигатель
Итак, начнем с очевидных плюсов. Прежде всего, это увеличение мощности двигателя. Также следует выделить относительную простоту и дешевизну монтажа с минимальными переделками впускной системы по сравнению с установкой турбонаддува. Еще следует выделить отсутствие турбоямы благодаря прямой связи механического нагнетателя с коленвалом.
При этом компрессоры в зависимости от типа могут демонстрировать разную эффективность. Одни дают ощутимый прирост мощности на «низах» (коленвал вращается с небольшой частотой), тогда как другие увеличивают мощность на средних и высоких оборотах. Как правило, роторный компрессор и двухвинтовой рассчитан на низкие обороты, центробежные компрессоры хорошо работают на высоких.
- Теперь перейдем к недостаткам компрессоров. Главным минусом принято считать отбор мощности у двигателя, так как компрессор приводится от коленвала. На практике компрессор забирает до 20% мощности мотора. Получается, общая прибавка до 50% в реальности является фактическим увеличением мощности на 25-30%.
Также установка компрессора означает, что двигатель начинает испытывать более высокие нагрузки. Такой мотор должен быть изготовлен с использованием рассчитанных на такие увеличенные нагрузки частей, что позволяет реализовать необходимый запас прочности.
В результате изготовление такого ДВС получается более затратным, автомобиль с компрессором стоит изначально дороже атмосферных версий. Еще нужно учитывать, что компрессор также нуждается в обслуживании, что увеличивает общие расходы на содержание ТС.
Подведем итоги
Как видно, механические нагнетатели являются одним из доступных и экономически обоснованных способов увеличения мощности атмосферного мотора. Как правило, данное решение остается востребованным в различных видах автоспорта, при создании уникальных проектов, во время постройки эксклюзивных спортивных авто и т.д.
Производители компрессоров часто предлагают готовые «киты» под ключ, что позволяет быстро установить компрессор на конкретную модель автомобиля с минимальными доработками. Для любителей тюнинга и форсирования двигателя такое решение во многих случаях более оправдано по сравнению с установкой турбонаддува на атмосферный мотор.
Напоследок отметим, что также можно встретить моторы, на которых одновременно установлена турбина и компрессор. Хотя практическая реализация достаточно сложна в техническом плане, такой подход позволяет добиться максимальной отдачи от устройств с учетом разных режимов работы ДВС и избавить двигатель от присущих данным технологиям недостатков, взятых по отдельности.
Например, успешно реализованная связка компрессор + турбина вполне способна заставить двигатель работать таким образом, когда компрессор обеспечивает нужную тягу «на низах», убирая турболаг (турбояму), затем после раскручивания двигателя подключается турбина. Практической реализацией такой схемы является двигатель Volkswagen 1.4 TSI.
Читайте также
Какой автомобильный компрессор лучше выбрать?
Эксплуатация9 марта 2019
Автомобильный компрессор – это электрический насос для накачивания колес автомобиля. Состоит из корпуса, электромотора, цилиндра, качающего воздух, провода, подключаемого к бортовой сети автомобиля или напрямую к аккумулятору, воздушного шланга, который с помощью специального переходника закрепляется на ниппеле колеса, манометра, позволяющего контролировать давление в колесе, а так же дополнительных функций, например, фонарика.
Основные параметры автомобильного компрессора
Производительность – самый важный параметр компрессора. От него зависит, с какой скоростью будет накачано колесо и сможет ли компрессор накачать пустое колесо.
Способ подключения. В зависимости от энергопотребления, компрессоры могут подключаться как в бортовую розетку, так и к клеммам аккумулятора. Те устройства, которые подключаются к прикуривателю, потребляют до 15 ампер, которые работают напрямую от аккумулятора – значительно больше.
Время беспрерывной работы. Означает, сколько времени компрессор может качать без перерыва без вреда для дальнейшей работы. Обычно производителями заявляются максимальные числа, до которых лучше не доводить, чтобы обеспечить большую продолжительность работы.
Виды устройств и их различия
Автомобильные компрессоры подразделяются на две основные категории – поршневые и мембранные. Основное их различие заключается в способе подачи воздуха. Рассмотрим подробнее каждый из видов.
Поршневой компрессор
Наиболее распространенный и производительный вид компрессоров, в котором подачу воздуха под давлением осуществляет поршень, находящийся в цилиндре. Поршень, в свою очередь, приводится в движение электромотором.
Для уменьшения вибрации и увеличения производительности в некоторых моделях производители устанавливают по два поршня, которые работают асинхронно. Это позволяет увеличивать производительность при одинаковом потреблении тока.
Мембранный компрессор
В этом виде компрессоров сжатие воздуха осуществляется мембраной, подсоединенной в электромотору. Меньшее количество трущихся частей, по сравнению с поршневыми, которым нужна смазка для поршневых колец и манжет, делает мембранные автокомпрессоры более ремонтопригодными, а так же позволяет им работать дольше без перегрева.
В условиях отрицательных температур такие компрессоры становятся практически не пригодны для использования – резиновая мембрана становится менее эластичной и может повредиться.
Дополнительные возможности и на что обратить внимание
Манометр
Манометр позволяет измерить давление воздуха в колесе. Но зачастую манометры, которые устанавливаются в бюджетные автокомпрессоры, не в состоянии точно выполнить свою функцию. Поэтому, прежде чем доверять показаниям манометра нового компрессора, необходимо сверить точность его измерения с заведомо исправным устройством.
Также при оценке манометра следует обратить внимание на шкалы. Зачастую недорогие устройства оснащаются двойной шкалой, с внешней (основной) шкалой, размеченной в футновой системе (psi), и внутренней, привычной нам, в атмосферах (атм). Для удобства и наибольшей точности измерения шкала атмосфер должна быть основной.
Помимо механических, в некоторые компрессоры устанавливаются электронные манометры. При исправной работе датчика, эти устройства показывают высокую точность измерения и удобны в темное время, когда шкалы аналоговых приборов плохо различимы.
Провод питания
Провод питания подключается в прикуриватель или к клеммам аккумулятора и обеспечивает работу электромотора. Бывает жестким витым или прямым. Витой удобнее в хранении, но при большом растяжении может вырывать подключенные клеммы или штекер. Прямой удобнее тем, что не пружинит.
Помимо формы, отличается и длина провода, в зависимости от моделей. Чаще всего рекомендуют брать провод не менее трех метров, чтобы была возможность подсоединить компрессор ко всем колесам. Это очень усредненный совет, так как владельцам небольших автомобилей такая длина провода может оказаться ненужной, в то время как микроавтобусам ее может не хватить. Также не стоит забывать, что у некоторых автокомпрессоров короткий провод и длинный воздушный шланг.
Провода со штекером для прикуривателя или бортовой розетки устанавливаются в маломощные устройства, до 15 А. Более мощные компрессоры оснащаются проводами с «крокодилами», для подключения напрямую к аккумулятору.
Выбирать последние имеет смысл только в том случае, если есть свободный доступ к клеммам – в некоторых автомобилях аккумуляторы установлены таким образом, что придется снять много деталей, прежде чем появится возможность подключиться.
Лучшие модели в 2018–2019 году
Качок к90x2c
Компактный автокомпрессор, который подключается в прикуриватель, но также есть разъем, чтобы подключаться к аккумулятору. Оснащен плавким предохранителем. Способен работать непрерывно без перегрева до получаса с неплохой производительностью (57 л/мин), чего вполне достаточно для легкового автомобиля. Длина воздушного шланга – 5,5 м. В комплекте съемные штуцеры для накачивания мяча, детского велосипеда и другой мелочи.
Стоимость – около 3500 р.
Беркут r17
Автокомпрессор, подключаемый к аккумулятору. Он имеет компактные размеры, обеспечивает 40 минут бесперебойной работы, производительность – 55 л/мин с максимальным давлением 12 атмосфер, длина провода – 2,5 м, длина воздушного шланга – 7,5 м. С такими показателями этот компрессор вполне подходит для легкового автомобиля или джипа.
Стоимость – около 4600 р.
Торнадо ас 580
Бюджетный компрессор, работающий от прикуривателя. Максимальная производительность – 35 л/мин, давление – до 7 атмосфер, время бесперебойной работы – 20 минут. Эти показатели нельзя назвать выдающимися, но вполне приемлемы для небольших авто, особенно учитывая тот факт, что длина воздушного шланга всего 2 метра, а провода – 1,9 м.
Стоимость – около 1300 р.
Агрессор agr 50l
Лидер отечественного рынка. Оснащен проводом длиной 3 м и предохранителем, подключается к аккумулятору. Длина воздушного шланга – 5 м. Производительность – 50 л/мин, давление – 10 атмосфер, время бесперебойной работы около получаса, а также возможность работы при низких температурах до -40 оС. Из дополнительных опций – встроенный фонарь.
Стоимость – около 2600 р.
Agr 160
Автокомпрессор для джипов и других машин с большими колесами. Производительность – 160 л/мин, максимальное давление – до 10 атмосфер, 20 минут бесперебойной работы. Длина провода – 2,4 м, длина воздушного шланга – 8 м.
Стоимость – около 7000 р.
Phantom рн2023
Самый бюджетный автокомпрессор из представленных. Производительность – 35 л/мин, максимальное давление – 10 атмосфер, 15 минут бесперебойной работы. Длина провода, подключаемого в прикуриватель, 3 метра.
Стоимость – около 1000 р.
Как правильно качать колесо?
Причин, по которым может спускать колесо, много. Это может быть как искривление обода диска, прокол, ненадежный золотник, старая резина и другие. Точно определить причину зачастую возможно лишь на шиномонтаже. Но прежде чем добраться до места ремонта, колесо сначала нужно накачать.
- Достаньте автокомпрессор из чехла, размотайте воздушный шланг и провод, установите прибор на землю.
- Подсоедините воздушный шланг к спущенному колесу.
- Подсоедините провод к бортовой сети автомобиля, в зависимости от типа питания.
- Проверьте давление на манометре. Если оно ниже нормы, то включите компрессор и подождите некоторое время, затем выключите и опять проверьте давление.
- Когда давление будет в норме, отсоедините автокомпрессор, уберите его и аккуратно двигайтесь к месту ремонта колеса.
Автокомпессор – незаменимый помощник автовладельца, поэтому к выбору этого устройства нужно подходить с особым вниманием, чтобы не переплачивать и не оказаться с бесполезным устройством в неприятной ситуации.