Виды нагнетателей: кто есть кто
Пришло время разобраться с разновидностями суперчарджеров, и причинами их невысокой популярности у автопроизводителей. Для этого мы попытаемся вспомнить все плюсы и минусы механического нагнетателя воздуха для автомобиля.
Под капотами автомобилей можно встретить такие виды нагнетателей:
- кулачковый (больше известен в мире как Roots);
- винтовой (также именуемый Lysholm);
- центробежный.
История механического нагнетания воздуха в двигатели началась именно с кулачковых устройств. Представляет собой этот агрегат два ротора с кулачками, вращающимися навстречу друг другу. Кулачки имеют специальную форму, благодаря которой наиболее эффективно происходит процесс нагнетания давления.
Кстати, по аналогичному принципу устроены шестерённые масляные насосы. Считается, что нагнетатели Roots отлично работают даже на малых оборотах мотора – давление воздуха повышается очень быстро. Но у этого достоинства есть и обратная сторона.
Дело в том, что на высоких оборотах воздуха может оказаться слишком много, поэтому они оборудуются регуляторами давления, которые при необходимости стравливают излишки.
Схожую конструкцию имеют нагнетатели Lysholm. Их основа – два ротора-шнека конической формы, причём выемки одного совпадают с выступами другого. Воздух, захватывается этими элементами и сжимается при их вращении. Такие варианты встречаются реже кулачковых, так как их цена выше из-за сложности изготовления.
Центробежные нагнетатели по своему конструктиву очень напоминают турбокомпрессоры. Их ключевым элементом выступает крыльчатка, которая, вращаясь на высоких оборотах, разгоняет воздух.
Кстати, появились они примерно в одно и то же время, что и кулачковые. Неоспоримым преимуществом центробежных суперчарджеров является их компактность и дешевизна. Благодаря этим факторам, среди любителей тюнинга и тех, кто устанавливает механические нагнетатели своими руками, они пользуются очень широким спросом.
Из недостатков – сильная зависимость эффективности от частоты вращения коленвала двигателя.
Синхронный или асинхронный?
Как показывает опыт, для использования в составе компрессорных установок наилучшим образом подходят синхронные электродвигатели. Этому есть несколько причин:
- при одинаковых габаритных размерах синхронные двигатели мощнее асинхронных;
- при увеличении нагрузки на вал обороты синхронного привода не падают, что позволяет поддерживать высокую производительность компрессора;
- КПД синхронных электродвигателей на несколько процентов выше, чем асинхронных, что объясняется использованием постоянных магнитов и наличием увеличенного воздушного зазора;
- возможность работы с коэффициентом мощности вплоть до cosφ=1;
- при аварийном падении напряжения двигатель сохраняет высокую перегрузочную способность и продолжает надежно работать;
- при эксплуатации в режиме перевозбуждения синхронные электродвигатели отдают в электросеть реактивную мощность, что сводит к минимуму потери и падения напряжения в ней.
Однако, несмотря на все эти достоинства, синхронные двигатели применяются сравнительно редко, поскольку имеют целый ряд существенных недостатков:
- сложная конструкция, снижающая надежность;
- сложная схема запуска, увеличивающая стоимость компрессора и затраты на его обслуживание;
- сложная система управления оборотами, не позволяющая в полной мере применять плавный пуск и регулировку давления компрессора путем изменения скорости;
- сравнительно высокая стоимость.
Перечисленные недостатки синхронных агрегаты перевешивают их преимущества, поэтому в компрессорах используются надежные, дешевые асинхронные электродвигатели. О них и пойдет речь ниже.
Компрессор vs турбо | Автор темы: Егор
Вот нарыл такую статейку Компрессор для автомобиля.
1. У компрессора два явных преимущества перед атмосферным впуском. Первое. Как понимаете, мощность двигателя напрямую зависит от его объема. Ведь чем больше объем двигателя, тем большее количество топливовоздушной смеси входит в него во время такта впуска, и при сгорании смеси производится большее количество энергии. А компрессор, по сути механический нагнетатель, как раз при неизменном, стандартном объеме двигателя автомобиля позволяет «затолкать» большее количество топливовоздушной смеси, которая, сгорая, и будет давать дополнительную мощность, так как будто бы Вы увеличили объем двигателя. Второе. Дело в том, что в цикле работы двигателя есть так называемая «фаза перекрытия», в конце фазы выпуска, когда полуоткрыты впускные и выпускные клапана. Зачем она нужна, спросите Вы — я отвечу, чтобы наиболее полно очистить камеру сгорания двигателя от остаточных газов. Ведь при содержании отработанных газов в топливовоздушной смеси около 40% делается невозможным сгорание смеси. А с компрессором как раз резко возрастает эффективность продувки камеры сгорания во время этой фазы перекрытия. Что мы имеем в результате? Компрессор как бы увеличивает объем двигателя и эффективно влияет на «свежесть» смеси, подаваемой на впуске! На практике при установке на стандартный двигатель возможно увеличение мощности от первоначальной на 15-30%, в зависимости от температуры и состава топливовоздушной смеси! Если надо убрать компрессор, например, при продаже автомобиля, то это делается без особых проблем, и Вы опять получите стандартный автомобиль. 2. Почему не турбина? Во-первых, у компрессора постоянный ременный привод. Это значит, что давление наддува зависит от оборотов двигателя и его, компрессора, эффект растянут по оборотам и двигатель становится более «универсальным», причем эффект заметен и при малых оборотах, чего не скажешь о турбине! Во-вторых, турбина требует постоянного подвода масла под давлением, поэтому неполадки в системе смазки двигателя быстро скажутся на турбине, она попросту сразу выйдет из строя в силу своей конструкции. Механический нагнетатель же предлагаемой конструкции требует периодичной запрессовки пластичной смазки, по принципу водяного насоса Евгения в заднеприводных а/м ВАЗ, вот и все! Никаких предельных температур, агрегат долговечен! В-третьих, как говорилось ранее, при установке компрессора Зоя не требуется каких-либо серьезных вмешательств в конструкцию двигателя, в отличие от турбины — там придется приобретать дорогой выпускной коллектор стоимостью около 100$, не считая стоимости самой турбины. Ну и конечно же стоит упомянуть про сложность настройки и обслуживания турбины, которая под силу только специалистам. «У компрессора» все намного проще — надо просто топливными жиклерами подобрать состав смеси, чтобы не переобеднялась, что под силу любому карбюраторщику с газоанализатором! На инжекторном двигателе — соответствующим образом изменить программу управления двигателем, и/или поднять давление в топливной магистрали, что также легко осуществимо в наших условиях. а что скажете вы? да и хотелось бы услышать что всётаки лучше турбо или компрессор? в планах взять классику, доробатывать двигатель и.т.д но вот что лучше то? Хочется авто для души, а точнее для езды боком
Владимир Лучше, это купить мощный, надёжный атмосферник, а не делать из гавняного, не надёжного жигулёвского движка, что-то особенное…. Если конечно не хочется трахаться с автомобилем….
Виталий купи сильвию или скай и будет тебе счастье
Юлия Можно взять VW с двигателем 1,4 турбо + компрессор
Михаил что то не понял ты на карбюраторный двигатель хочешь установить компрессор ? бред какой то про компрессор написан …а воздух при сжатии что делает нагревается… значит нужен интеркуллер что бы его охладить …опять же лепить нужно ролики ремень и т. д… . по мне турбокомпресор лучше чем просто компресор… . если ты про рекламу которую в инете начитался то это бред…. вал турбокомпресора вращается 80000 и более оборотов в минуту…. по этому и нужна система смазки… как компресор раскрутить на подшипниках до таких оборотов.. Мария :)…я не знаю….
Марина генератор при полной нагрузке забирает до 5% мощности, компресор кондиционера до 15%, в итоге на сколько увеличится мощность от твоего компресора? Плюс увеличеный расход топлива — турбина лучше!Tags: Установка компрессора на атмосферный двигатель своими руками
Принцип работы механического наддува
Вне зависимости от типа конструкции, все нагнетатели направлены на сжатие воздуха. Приводной компрессор начинает работать сразу при запуске мотора. Коленчатый вал, через шкив передает крутящий момент на компрессор, и тот, в свою очередь, вращением лопастей или роторов, сжимает впускной воздух, принудительно подает его в цилиндры двигателя. Кстати, рабочие обороты компрессора во много раз выше оборотов коленвала ДВС. Давление, создаваемое компрессором, может быть внутренним (создаваться в самом узле) и внешним (давление создается в нагнетательном трубопроводе).
Устройство механического наддува
Стандартная система приводного нагнетателя состоит из следующих элементов:
- непосредственно компрессор;
- дроссельная заслонка;
- перепускной клапан с заслонкой;
- воздушный фильтр;
- датчик давления;
- датчик температуры воздуха во впускном коллекторе, и датчик абсолютного давления.
Кстати, для компрессоров, рабочее давление которых не превышает 0,5 бар, не требуется установка интеркуллера — достаточно усовершенствовать штатную систему охлаждения и обеспечить в конструкции холодный впуск.
Управляется воздухонагнетатель положением дроссельной заслонки. Когда двигатель работает на холостом ходу, есть вероятность получить избыточное давление во впускной системе, что вскоре приведет к неисправности компрессора, поэтому здесь предусмотрена заслонка перепускного трубопровода. Часть этого воздуха поступает обратно в компрессор.
Если система оснащена интеркулер, то степень сжатия воздуха будет выше, за счет снижения его температуры на 10-15 градусов. Чем ниже температура впускного воздуха — тем качественнее происходит процесс горения, исключается возникновение детонации, двигатель будет работать стабильнее.
Типы привода механического наддува
За десятки лет использования механического компрессора, автопроизводители применяют различные типы привода, а именно:
- прямой привод — непосредственно от жесткого зацепления с фланцем коленчатого вала;
- ременной. Наиболее распространенный вид. Могут применяться зубчатые, гладкие и ручейковые ремни. Отмечается привод быстрым износом ремня, а также вероятностью проскальзывания, особенно на холодном моторе;
- цепной — аналогичен ременному, однако имеет недостаток в виде повышенной шумности работы;
- шестеренчатый — также отмечается избыточная шумность и большие габариты конструкции.
Центробежный компрессор
Устройство
Первый контур вмещает в себя компрессоры высокого и низкого давления, камеру сгорания, турбины высокого и низкого давления и сопло. Второй контур состоит из направляющего аппарата и сопла. Такая конструкция является базовой, но возможны и некоторые отклонения, например, потоки внутреннего и внешнего контура могут смешиваться и выходить через общее сопло, или же двигатель может оснащаться форсажной камерой.
Теперь коротко о каждом составляющем элементе ТРДД. Компрессор высокого давления (КВД) – это вал, на котором закреплены подвижные и неподвижные лопатки, формирующие ступень. Подвижные лопатки при вращении захватывают поток воздуха, сжимают его и направляют внутрь корпуса. Воздух попадает на неподвижные лопатки, тормозится и дополнительно сжимается, что повышает его давление и придает ему осевой вектор движения. Таких ступеней в компрессоре несколько, а от их количества напрямую зависит степень сжатия двигателя. Такая же конструкция и у компрессора низкого давления (КНД), который расположен перед КВД. Отличие между ними заключается только в размерах: у КНД лопатки имеют больший диаметр, перекрывающий собой сечение и первого и второго контура, и меньшее количество ступеней ( от 1 до 5).
В камере сгорания сжатый и нагретый воздух перемешивается с топливом, которое впрыскивается форсунками, а полученный топливный заряд воспламеняется и сгорает, образуя газы с большим количеством энергии. Камера сгорания может быть одна, кольцевая, или же выполняться из нескольких труб.
Турбина по своей конструкции напоминает осевой компрессор: те же неподвижные и подвижные лопатки на валу, только их последовательность изменена. Сначала расширенные газы попадают на неподвижные лопатки, выравнивающие их движение, а потом на подвижные, которые вращают вал турбины. В ТРДД турбин две: одна приводит в движение компрессор высокого давления, а вторая – компрессор низкого давления. Работают они независимо и между собой механически не связаны. Вал привода КНД обычно расположен внутри вала привода КВД.
Сопло – это сужающаяся труба, через которую выходят наружу отработанные газы в виде реактивного потока. Обычно каждый контур имеет свое сопло, но бывает и так, что реактивные потоки на выходе попадают в общую камеру смешения.
Внешний, или второй, контур – это полая кольцевая конструкция с направляющим аппаратом, через которую проходит воздух, предварительно сжатый компрессором низкого давления, минуя камеру сгорания и турбины. Этот поток воздуха, попадая на неподвижные лопасти направляющего аппарата, выравнивается и движется к соплу, создавая дополнительную тягу за счет одного только сжатия КНД без сжигания топлива.
Форсажная камера – это труба, размещенная между турбиной низкого давления и соплом. Внутри у нее установлены завихрители и топливные форсунки с воспламенителями. Форсажная камера дает возможность создания дополнительной тяги за счет сжигания топлива не в камере сгорания, а на выходе турбины. Отработанные газы после прохождения ТНД и ТВД имеют высокую температуру и давления, а также значительное количество несгоревшего кислорода, поступившего из второго контура. Через форсунки, установленные в камере, подается топливо, которое смешивается с газами, и воспламеняется. В результате тяга на выходе возрастает порой в два раза, правда, и расход топлива при этом тоже растет. ТРДД, оснащенные форсажной камерой, легко узнать по пламени, которое вырывается из их сопла во время полета или при запуске.
форсажная камера в разрезе, на рисунке видны завихрители.
Самым важным параметром ТРДД является степень двухконтурности (к) – отношение количества воздуха, прошедшего через второй контур, к количеству воздуха, прошедшего через первый. Чем выше этот показатель, тем более экономичным будет двигатель. В зависимости от степени двухконтурности можно выделить основные виды двухконтурных турбореактивных двигателей. Если его значение к<2, это обычный ТРДД, если же к>2, то такие двигатели называются турбовентиляторными (ТВРД). Есть также турбовинтовентиляторные моторы, у которых значение достигает и 50-ти, и даже больше.
В зависимости от типа отведения отработанных газов различают ТРДД без смешения потоков и с ним. В первом случае каждый контур имеет свое сопло, во втором газы на выходе попадают в общую камеру смешения и только потом выходят наружу, образуя реактивную тягу. Двигатели со смешением потоков, которые устанавливаются на сверхзвуковые самолеты, могут снабжаться форсажной камерой, которая позволяет увеличивать мощность тяги даже на сверхзвуковых скоростях, когда тяга второго контура практически не играет роли.
Принципиальная электрическая схема
В электрической схеме холодильника используется 2-проводная концепция. Система работает от бытовой сети однофазного тока с помощью штепсельной вилки. В составе используется дополнительный контур заземления. Компрессор управляется с помощью терморегулятора — защитного реле со встроенным температурным датчиком. Устройство автоматически передает питание во время прогревания камеры. Когда воздух охлаждается, оно отправляет сигнал остановки ротора.
Можно ли включать холодильник на морозе или в неотапливаемом помещении при минусовой температуре
Почему в холодильник нельзя ставить горячие продукты и кастрюли: до какой температуры остудить
Лучшие поглотители запаха для холодильника: рейтинг антизапахов
Почему в холодильниках намерзает лед на задней стенке: что делать, как избавиться от наледи
Виды и назначение колец поршней двигателя
Эти детали представляют собой разомкнутые кольца, имеющие так называемые «замки». Они устанавливаются на внешнюю часть поршней в двигателях внутреннего сгорания. Главными их задачами являются:
- обеспечение герметичности самой камеры сгорания;
- удаление излишек тепла от деталей, в частности от поршня;
- создание условий для минимального расхода моторного масла.
По видам различают компрессионные и маслосъёмные кольца.
Компрессионные кольца. В свою очередь они делятся на верхние и нижние. Первые обеспечивают предварительную герметичность системы, а вторые – финишную герметичность работающего силового агрегата, когда газы уже прошли через верхние и промежуточные. В итоге отработанные газы не попадают в картер, уходят в выхлопную систему без всяких примесей, а двигатель работает равномерно, чётко и стабильно.
Маслосъёмные кольца предназначены для удаления излишек моторного масла с поверхностей цилиндров. Они с одной стороны удаляют лишнее масло, а с другой оставляют тончайший слой масляной плёнки, для того чтобы максимально минимизировать силу трения между поршнями и цилиндрами.
Как компрессионные кольца двигателей, так и маслосъёмные могут быть изготовлены из следующих материалов:
- ковкого и пластичного чугуна – материала, который благодаря своей пористой структуре отлично удерживает масло, что, в свою очередь значительно снижает износ цилиндров;
- хромированного чугуна – материала, обладающего повышенной степенью устойчивости, но требующего прецизионной точности обработки;
- маркированной нержавеющей стали, обладающей аналогичными с чугуном характеристиками, которая производится по более простой, а значит и более дешёвой технологии;
- молибденового чугуна – дорогого материала, но при этом обеспечивающего наивысшую степень износоустойчивости, как правило, такие детали используются в элитных или уникальных сверхскоростных авто.
При изготовлении каждое изделие получается путём максимально точной резки трубы из чугуна или стали. При этом заготовка используется с сечением овальной формы. Именно такая форма обеспечивает необходимую эпюру давления на цилиндр, что обеспечивает гарантию полного прилегания детали и её надёжную приработку. Если бы в качестве заготовки была бы использована труба с круглым сечением, то готовые изделия попросту бы не прилегали в местах у замков.
Кольца, установленные в канавках, разворачиваются таким образом, чтобы был образован угол между замками. Для трёх колец величина этого угла составляет 120°, а при двух – 180°.
В итоге получается, что эпюры давлений не совпадают, что обеспечивает равный износ по диаметру. Кроме того, таким образом обеспечивается так называемый «лабиринт», который снижает прорыв отработанных газов. Ранее для обеспечения равномерного угла между деталями на каждой из них были предусмотрены специальные фаски. Сегодня снижения силы трения добиваются посредством выпуска более тонких деталей, но при этом всё равно изделия выпускаются с ориентацией для установки.
Поломку легче предупредить, чем устранить. Используйте присадку для восстановления нормальной работы поршней и колец.
Присадка в моторное масло. Супротек Актив Стандарт
Триботехнический состав (или присадка) для восстановления и продления ресурса нефорсированных бензиновых двигателей объемом до 1,6 литра, поддержания рабочих характеристик: компрессии, мощности, приемистости, эффективного расхода топлива.
Подписка на рассылку
На сегодняшний день использование синхронных двигателей получило широкое распространение в сфере производства оборудования, работающего с постоянной скоростью, которое применяется в разных сферах человеческой деятельности. В связи с этим, существует несколько способов запуска синхронных электродвигателей, наиболее распространенные варианты которых будут представлены ниже.
Способы пуска синхронного электродвигателя
Способы пуска синхронного электродвигателя достаточно сложны, в этом заключается один из основных недостатков электродвигателей данного типа. Запуск синхронных электродвигателей осуществляется либо посредством воздействия вспомогательного пускового двигателя, либо с помощью асинхронного пуска. Рассмотрим каждый из способов в отдельности.
Асинхронный пуск синхронного электродвигателя
Асинхронный пуск синхронного электродвигателя предполагает расположение дополнительной короткозамкнутой обмотки в полюсных наконечниках полюсов ротора. Это необходимо, чтобы обеспечить во время пуска вывод чрезмерно большой Э.Д.С., образующейся в обмотке (1), что является возможным благодаря замыканию рубильника (2) на соединение (3). Благодаря тому, что магнитное поле, возникающее в результате включения напряжения трехфазной сети в обмотке статора (4), пересекает короткозамкнутую обмотку (пусковую обмотку), находящуюся в полюсных наконечниках ротора, индуктируются токи.
Действие этих токов в сочетании с вращающимся полем статора, запускают во вращение ротор, который постепенно набирает обороты. Достигнув 95-97% количества оборотов рубильник (2) ротора переходит в состояние, которое вынуждает обмотку ротора включить сеть постоянного напряжения.
Асинхронный пуск синхронного электродвигателя не лишен недостатков, точнее сказать, недостатка, которым является большой пусковой ток, который по значению может превышать в 7 раз рабочий ток. Столь высокое значение пускового тока является причиной падения напряжения в сети, что негативно сказывается на функционировании других потребителей энергии. Одним из наиболее распространенных вариантов решения упомянутого недостатка является использование автотрансформатора для понижения напряжения, а также использование тиристорных возбудителей для пуска синхронных электродвигателей, которые отличаются высоким К.П.Д. Именно высокое значение К.П.Д. во многом определило выбор тиристорных возбудителей в качестве комплектов большей части выпускаемых синхронных электродвигателей крупных размеров. К тому же, применение тиристорных возбудителей позволяет автоматизировать процесс подачи возбуждения синхронному двигателю. Автоматизация может быть реализована 2-мя способами: подача возбуждения синхронному двигателю в функции скорости и подача возбуждения синхронному двигателю в функции тока. При этом контроль подачи возбуждения синхронному двигателю в функции тока осуществляется с помощью реле тока.
На сегодняшний момент именно асинхронный пуск синхронных двигателей получил наибольшее распространение, так как его достаточно просто реализовать, а работает он крайне надежно.
Пуск синхронного двигателя при помощи вспомогательного двигателя
Пуск синхронного двигателя при помощи вспомогательного двигателя предполагает запуск синхронного электродвигателя благодаря работе другого двигателя, работа которого позволяет ротору синхронного двигателя развернуть полюса, осуществляя дальнейшее вращение совершенно самостоятельно. Чтобы запуск произошел, нужно создать условия, при которых количество пар полюсов асинхронного двигателя было бы меньше количества пар полюсов синхронного двигателя. Порядок запуска синхронного двигателя предполагает включение рубильника (3), пуск вспомогательного асинхронного двигателя (2), осуществляющего разворот ротора синхронного двигателя (1) до скорости, которая соответствует скорости поля статора. Далее включаются полюсы ротора после включения рубильника (4). При включении синхронного двигателя в сеть трехфазного тока, требуется синхронизация, осуществляемая реостатом (5). Реостат организует возбуждение, позволяющее установить напряжение обмотки статора, определяемое вольтметром V, равное напряжению в сети, которое указывает вольтметр V1.
