Mehaaniline kompressorseade
Mehaaniline kompressor on üks õhusurvesüsteemide sortidest mootori võimsuse suurendamiseks. Sellise ülelaaduri kasutamise põhieesmärk on tekitada mootori sisselaskekollektoris märkimisväärselt suurenenud rõhk, mis ületab atmosfäärirõhu.
Kompressorit nimetatakse mehaaniliseks, kuna seda juhitakse otse mootori väntvõllilt. See on ka selle peamine erinevus teisest rõhu all oleva õhu silindritesse surumise süsteemist – turbolaadurist.
Mehaanilist ülelaadijat nimetatakse ka ülelaadijaks (inglise keelest supercharger). Mehaanilised ülelaadurid on võimelised suurendama mootori võimsust kuni 50%. Pöördemomendi indikaator suureneb kuni 30%. Mehaanilise ülelaaduri puuduseks peetakse vääriliselt seda, et selle töö nõuab märkimisväärseid kulutusi mootori enda võimsusele. Energiat kulutatakse ülelaadija ajamile ja jõuvõtt ulatub 30% -ni.
Artikli sisu
Mehaanilise kompressori tööpõhimõte
Mehaaniline ülelaadur oma tööpõhimõttelt meenutab turbolaadurit. Kompressor, sarnaselt turbiiniga, rakendab tervet loendit omavahel seotud funktsioonidest. Ülelaadur tõmbab sisse välisõhku, surub selle kokku ja surub seejärel mootori sisselaskesüsteemi. Õhk tõmmatakse sisse kollektoris tekkiva vaakumi alusel. Vajaliku rõhu tekitamiseks peab mehaaniline ülelaadur pöörlema suurematel kiirustel, samas kui mootorist eespool. Õhk surutakse sisselaskeavasse kogu süsteemi rõhuerinevuse tõttu.
Kompressoriga kokkusurutud õhu temperatuur kokkusurumisel tõuseb. See viib selle tiheduse vähenemiseni ja tulemuseks on vastavalt rõhutaseme langus. Selle probleemi lahendamiseks on mehaaniline võimendussüsteem varustatud vahejahutiga. Vahejahuti on õhu- või vedelikujahuti, mis jahutab suruõhku pärast kompressori läbimist.
Mehaaniline ülelaadija ajam
Mehaaniline ICE-kompressor võib struktuurilt erineda teistest sarnastest lahendustest. Peamine erinevus sarnastest süsteemidest on sageli selle ajamisüsteem. Ülelaadijatel võib olla järgmine ajam:
- otseajamiga süsteem, milles ülelaadur on paigaldatud otse väntvõlli ääriku külge;
- rihmülekandeseade, mis sisaldab erinevat tüüpi ribi-, hammas- või lamerihmasid;
- kettajam (kettülekanne);
- käik, mida tuleks mõista silindrilise käigukastina;
- elektriajam, mis hõlmab eraldi elektrimootori kasutamist;
Mehaaniliste kompressorite tüübid
Vaatame üksikasjalikumalt kõiki peamisi mehaaniliste kompressorite tüüpe. Nii et lähme. Kaasaegseid autosid saab varustada erinevat tüüpi ülelaaduritega. Kõige levinumad on selliste mehaaniliste süsteemide kolm peamist tüüpi:
- nukk-ülelaadija (Roots);
- kruvi ülelaadur (Lysholm);
- tsentrifugaalülelaadur;
Kaamera ülelaadur
Seda tüüpi mehaanilised ülelaadurid on üks varasemaid arendusi. Nukk-ülelaadijat hakati autodele paigaldama alates 1900. aastast. Maailmas tuntakse kompressorit hästi selle Rootsi süsteemi leiutajate nime all.
Nukk-ülelaaduri konstruktsiooni kaasaegne teostus näeb välja selline, et ülelaaduril on paar rootoreid. Nendel rootoritel võib olla kolm või neli nukki ja need võivad üksteise poole pöörata.
Nukid on paigutatud spiraalselt ja asetatakse kogu rootori pikkuses. Selliste nukkide pöördenurk valitakse täpselt selleks, et tagada õhu sissepritse parim efektiivsus, võttes arvesse sellest tulenevaid kadusid. Nii oma üldkonstruktsioonilt kui ka tööpõhimõttelt meenutab selline nukk-ülelaadur käigukastiõlipumpa, mis on paigaldatud ICE määrdesüsteemi.
Kompressori sissetulev õhk püütakse kinni rootori nukkidega, see liigub nukkidevahelises ruumis ja seadme korpuse seinte vahelises ruumis, surutakse kokku ja seejärel süstitakse sisselaskeavasse. Seda tööpõhimõtet nimetatakse väliseks süstimiseks.
Roots-tüüpi ülelaadurid eristuvad selle poolest, et loovad kiiresti vajaliku ülelaadimisrõhu. Samuti toimub näidatud rõhu tõus paralleelselt sõiduki elektrijaama väntvõlli kiiruse suurenemisega. Mõnel juhul võib kompressor tekitada sellise rõhu, mis ületab nõutava rõhu. Tulemuseks on õhutaskud tühjenduskanalis ja efektiivse ülelaadimisrõhu langus, mis viib jõuallika koguvõimsuse üldise vähenemiseni selle erinevates töörežiimides.
Selliste negatiivsete tagajärgede vältimiseks tuleb erinevat tüüpi mehaaniliste kompressorite kasutamisel tingimata rakendada ülelaadimisrõhu täiendavat juhtimist ja reguleerimist. Ülelaadimisrõhku reguleeritakse kahel võimalikul viisil:
- Esimese meetodi võib seostada rõhu reguleerimisega, lülitades ülelaadija välja. Sageli toimub selline seiskamine elektromagnetilise siduri abil;
- Teine meetod on õhust möödasõit kompressori pideva töötamise ajal. Õhk juhitakse möödavooluklapi abil;
Tänapäeval on mehaanilised võimendussüsteemid sellise võimenduse reguleerimiseks varustatud elektrooniliste ahelatega. Terviklahendus koosneb sisendtõste rõhuanduritest, sisselaskeanduritest, elektroonilistest juhtplokkidest jne. Paralleelselt kasutatakse arvukalt täitmismehhanisme, mille hulka kuuluvad elektromehaanilised möödaviiguklapi ajamimoodulid, siduri elektromagnet ja muud seadmed.
Juurepuhurid on üsna kallid. Selle põhjuseks on äärmiselt väikesed tolerantsid nende valmistamise protsessis. Sellised kompressorid näitavad suurenenud nõudeid kompressorisse siseneva õhu puhtusele. Mis tahes saaste või võõrkehad sisselaskesüsteemis võivad tundlikku ülelaadijat kergesti kahjustada.
Seda tüüpi kompressoritel on tugev kaal ja nende töötamise ajal on ka kõrge müratase. Tootjad kasutavad tõhusalt mitmesuguseid müra vähendamise meetmeid, alates spetsiaalsest kapikonstruktsioonist kuni summutusplaatide, resonaatorite, summutite ja muu sarnaseni.
Eaton on üks Rootsi ülelaadurite tootmise liidreid, mis on spetsialiseerunud nelja nukk-ülelaadurite tootmisele Twin Vortices Series, millel on suurem efektiivsus (inglise keelest tõlgituna tähendab see "keeriste topeltseeriat"). Sellised mehaanilised ülelaadurid paigaldatakse tavaliselt Cadillaci, Audi, Toyota seeriamootoritele. On mootoreid, millel on nukk-ülelaadurid koos turboülelaaduritega süsteemi lahutamatuks elemendiks. Näiteks tasub mainida TSI perekonna topeltülelaadimisega mootoreid.
kruvi ülelaadur
Kruvipuhur on ehituselt sarnane Rootsi puhuriga. Sellised ülelaadurid on saanud ka oma nime nende looja järgi ja neid kutsutakse Lysholmi ülelaaduriks.
See kompressor koosneb kahest spetsiaalse kujuga kruvirootorist. Ühel rootoril on iseloomulikud eendid ja teisel sälgud-sooned. Need rootorid meenutavad kujult koonust ja rootorite vahelised õhukambrid muutuvad väiksemaks. Seda on näha, kui järgite rootori pikkust. Sissetulev õhk püütakse kinni tigudega, seejärel liigutatakse ja surutakse kokku. Kokkusurumine tekib kruvide pöörlemise tagajärjel.
Viimane samm on suruõhu süstimine sisselasketorusse. Peamine erinevus kruvikompressori ja nukkkompressori vahel seisneb selles, et selline kompressor tagab sisemise sissepritse. Kruvide vahele surutakse õhku, mis muudab protsessi tõhusamaks.
Kruviülelaadurite puudused hõlmavad selgelt nende kõrget hinda, mis ületab tunduvalt juba mitte kõige taskukohasemate nukk-analoogide kulusid. Sel põhjusel kasutatakse kruvidega ülelaadureid üsna harva. Neid paigaldatakse sagedamini masskallitele sportautodele või piiratud väljalaskega mudelitele.
tsentrifugaalpuhur
Mis puutub tsentrifugaalülelaadurisse, siis õhu sissepritseprotsess selles on rakendatud põhimõttel, mis meenutab turboülelaadurit. Selle südamikus on tiiviku tiivik. Ratas pöörleb väga suurel kiirusel ja pöörete arv võib ulatuda 50 000-60 000 p / min.
Ülelaadur töötab järgmisel põhimõttel, kui sissetulev õhk imetakse kompressoriga ratta keskossa. Tsentrifugaaljõu toimel suunatakse õhk mööda spetsiaalse kujuga labasid. Õhk tiivikust väljub juba suurel kiirusel, kuid on siiski madala rõhuga.
Just rattalt väljumise ajal läbib õhk spetsiaalse difuusori, millel on palju tiiviku ümber paiknevaid statsionaarseid labasid. Pärast difuusori läbimist suurel kiirusel ja madalal rõhul õhuvool läbib konversiooniprotsessi ja muutub väikese kiirusega õhuvooluks, kuid juba kõrge rõhuga.
Väärib märkimist, et tsentrifugaalpuhurid on kõigi mehaaniliste puhurite seas levinuim lahendus. Peamiste eeliste hulgas on nende kompaktsus, väike kaal, tööefektiivsus, mõistlik hind ja suurepärane võimalus mootorile erinevaid paigaldusvariante.
Tsentrifugaalülelaadurite puudused hõlmavad nende jõudluse tugevat sõltuvust mootori väntvõlli pöörlemiskiirusest. Tänapäeval võtavad arendajad seda funktsiooni arvesse. Tsentrifugaalülelaadurite puhul kasutatakse laialdaselt muutuva ülekandearvuga ajamit. Määratud ülekandearv maksimaalse seadistuse juures on vajalik, kui mootor töötab madalatel pööretel, samas kui minimaalset ülekandearvu kasutatakse kõrgetel pööretel.
Tänu mitmetele disainiomadustele paigaldatakse autodele Roots ja Lysholm ülelaadurid, et tagada kiirendusel kõrge jõudlus ning tsentrifugaalülelaadurid on kõige tõhusamad siis, kui mootor töötab tippkoormusel ja suurimal kiirusel.
Mehaaniliste kompressorite kasutamine autodes
Mehaaniliste ülelaadurite kasutamine on väga nõutud nii seeria kallite autode kui ka sportmudelite jaoks. Kompressoreid kasutatakse aktiivselt autode häälestamiseks. Enamik sportautosid on varustatud mehaanilise ülelaaduriga või integreeritud lahendusega, mis sisaldab nii mehaanilist kui ka turboülelaadurit.
Mehaaniliste ülelaadurite suurim populaarsus autode sisepõlemismootorite häälestamise valdkonnas on viinud selleni, et kompressoritootjad pakuvad täna valmis komplekte kompressori paigaldamiseks atmosfäärimootorile. Sellised komplektid sisaldavad täielikku loendit vajalikest konstruktsioonielementidest taskukohaseks paigaldamiseks erinevatele mootorimudelitele.
Lõpetuseks tahan lisada, et masstoodanguna toodetud masstoodanguna toodetud autod, eriti keskmises hinnasegmendis, on harva varustatud mehaaniliste ülelaaduritega.
