Õhupuhur autos: seade, tööpõhimõte, 2 tüüpi konstruktsiooni

Kompressor on seade erinevate gaaside, sealhulgas õhu kokkusurumiseks ja liigutamiseks erinevatesse seadmetesse ja pneumaatilistesse tööriistadesse. Kompressoritehnoloogiat kasutatakse laialdaselt tööstuses, ehituses, meditsiinis jne. Olemasolevad kompressorite tüübid ja nende klassifikatsioon määravad kindlaks selle seadme töötamise kriteeriumid.

Kompressorite klassifikatsioon tööpõhimõtte järgi

Vastavalt tööpõhimõttele jagunevad kompressorid mahulisteks ja dünaamilisteks.

Volumetriline

Need on üksused, millel on töökambrid, milles toimub gaasi kokkusurumise protsess. Kokkusurumine tekib seadme sisselaskeavaga (väljalaskeavaga) ühendatud kambrite mahu perioodiliste muutuste tõttu. Gaasi seadmest tagasipöördumise vältimiseks on sellesse paigaldatud ventiilide süsteem, mis avanevad ja sulguvad teatud kambri täitmise ja tühjendamise hetkel.

dünaamiline

Dünaamilistes kompressorites toimub gaasi rõhu tõus selle liikumise kiirenemise tõttu. Selle tulemusena muudetakse gaasiosakeste kineetiline energia rõhuenergiaks.

Tähtis! Dünaamilised kompressorid erinevad positiivse nihkega kompressoritest selle poolest, et neil on avatud voolutee. See tähendab, et fikseeritud võlliga saab seda puhuda igas suunas.

Positiivse töömahuga kompressorite tüübid

Mahuliste kompressorite seadmed jagunevad kolme rühma:

• membraan;
• kolb;
• pöörlev.

Membraan

Neil on töökambris elastne membraan, reeglina polümeer. Kolvi edasi-tagasi liikumise tõttu paindub membraan eri suundades. Membraani liigutuste tulemusena muutub töökambri maht. Klapid, olenevalt membraani asendist, kas lasevad õhku kambrisse või lasevad välja.

Membraan saab käitada pneumaatilise, membraan-kolb-, elektri- või mehaanilise ajamiga.

Tähtis! Membraanseadmetes ei puutu töökambris liikuv õhk ega gaas kokku seadme teiste komponentidega (välja arvatud membraan ja korpus). Selle tulemusena saadakse väljalaskeava juures kõrge puhtusastmega gaas.

Kolb

Väntmehhanismi olemasolu tõttu teeb kolb töökambris edasi-tagasi liigutusi, mistõttu selle maht kas väheneb või suureneb.

Kolbkompressoritel on töökambrile paigaldatud ühesuunalised ventiilid, mis blokeerivad õhu liikumise vastassuunas. Vaatamata heale jõudlusele on kolbseadmetel ka puudusi: üsna kõrge müratase ja märgatav vibratsioon.

Rotary

Rootorkompressorites suruvad õhku kokku pöörlevad elemendid – rootorid. Igal elemendil, olenevalt kruvi pikkusest ja sammust, on konstantne surveväärtus, mis sõltub ka gaasi väljalaskeava kujust.

Nendesse kompressoritesse ei ole paigaldatud ventiile. Samuti ei sisalda seadme disain sõlme, mis võivad põhjustada tasakaalustamatust. Tänu sellele võib see töötada suure rootori kiirusega. Sellise seadme konstruktsiooniga saavutab gaasivool kompressori enda väikeste mõõtmetega kõrged väärtused.

Pöördkompressorid jagunevad mitmeks alamliigiks.

Õlivaba

Neil on asümmeetriline kruviprofiil, mis suurendab seadme efektiivsust lekke vähendamise tõttu gaasi kokkusurumisel. Rootorite sünkroonse vastupidise pöörlemise tagamiseks kasutatakse välist hammasratast.

Töötamise ajal ei puutu rootorid kokku ega vaja määrimist, nii et seadmest väljuval õhul ei ole lisandeid . Sisemise lekke vähendamiseks on seadme osad ja korpus valmistatud suure täpsusega.

Samuti saab õlivabad masinad olla mitmeastmelised, et eemaldada õhutemperatuuri erinevus masina sisse- ja väljalaskeava vahel, mis piirab rõhu suurenemist.

kruvi

Need koosnevad ühest või mitmest kinnitatud kruvist, mis on paigaldatud suletud korpusesse.

Tööruum tekib korpuse ja kruvide vahel nende pöörlemisel. Seda tüüpi kompressoreid iseloomustab hea jõudlus ja pidev õhuvarustus.

Hõõrdumise vähendamiseks konksus sisalduvate kruvide vahel, mis suurendab osade kulumist, kasutatakse määrimist. Kui on vaja saada suruõhku (gaasi) ilma määrdeainete lisanditeta, kasutatakse õlivabu kruviseadmeid.

Viimases on hõõrdejõu vähendamiseks liikuvad osad valmistatud hõõrdumist takistavatest materjalidest.

sakiline

Neid kompressoreid nimetatakse ka käigukompressoriteks, kuna nende põhiosad on hammasrattad. Töö ajal pöörlevad need vastassuundades, luues hammaste ja korpuse seinte vahele töökambri.

Kui hambad haarduvad seadme väljalaskeküljel, väheneb kambri maht, mille tulemusena väljub surve all olev õhk läbi düüsi. Seda tüüpi kompressoreid kasutatakse laialdaselt olukordades, kus kõrgsurveõhu- või gaasivarustus pole vajalik.

Spiraal

See on omamoodi õlivaba rootorkompressor. Spiraalseadmed suruvad gaasi ka kokku koguses, mis väheneb järk-järgult.

Selle seadme peamised elemendid on spiraalid. Üks spiraal on fikseeritud liikumatult seadme korpuses. Teine on teisaldatav, ajamiga ühendatud. Spiraalide vaheline faasinihe on 180°, mille tõttu tekivad muutuva ruumalaga õhuõõnsused.

Pöörlev laba

Labakompressoril on piluline rootor. Nendesse sisestatakse teatud arv liigutatavaid plaate. Nagu allolevalt jooniselt näha, ei lange rootori telg kere teljega kokku.

Rootori pöörlemise ajal liigutatakse plaate tsentrifugaaljõu toimel selle keskmest perifeeriasse ja surutakse vastu korpuse sisepinda. Selle tulemusena luuakse pidevalt töökambreid, mida piiravad rootori ja seadme külgnevad plaadid ja korpused. Nihketelgede tõttu muutub töökambrite maht.

vedel ring

Need seadmed kasutavad abivedelikku. Seadme staatiliselt fikseeritud korpusesse on paigaldatud plaatidega rootor.

Selle seadme disainifunktsioonid on rootori ja korpuse nihketeljed üksteise suhtes.

Vedelik valatakse korpusesse, mis on rõnga kujul, mis klammerdub seadme seinte külge, kuna rootori labad lükkavad selle tagasi.

Sel juhul on gaasiga täidetud tööruum piiratud vedelikurõnga, korpuse ja rootori labade vahel. Töökambrite mahtu muudetakse nihketeljega pöörleva rootori abil.

Tähtis! Selleks, et pumbatav gaas ei kannaks endaga kaasa vedelaid osakesi, paigaldatakse vedelikurõngasseadmesse eraldussõlm, mis lõikab õhust niiskuse ära. Samuti on seda tüüpi seadmetele paigaldatud süsteem, mis tagab töökambri täiendamise abivedelikuga.

Dünaamiliste kompressorite tüübid

Dünaamilise tööpõhimõttega seadmed jagunevad aksiaal-, tsentrifugaal- ja jugaseadmeteks. Need erinevad üksteisest tiiviku tüübi ja õhuvoolu suuna poolest.

Märkusena! Samuti nimetatakse dünaamilisi seadmeid ka turboülelaaduriteks, kuna nende disain meenutab turbiini.

Aksiaalsed seadmed

Aksiaalkompressorites liigub gaasivool mööda võlli pöörlemistelge fikseeritud juhikute ja liikuvate tiivikute kaudu. Aksiaalseadme õhuvoolu kiirust suurendatakse järk-järgult ja energia muundatakse juhikutes.

Aksiaalkompressoreid iseloomustavad:

• suur töökiirus;
• kõrge efektiivsusega;
• suur õhuvool;
• kompaktsed mõõtmed.

Tsentrifugaalüksused

Tsentrifugaalkompressorid on ette nähtud radiaalse väljalaske õhuvoolu tagamiseks. Radiaalselt paigutatud tiivikutega pöörlevale tiivikule langev õhuvool paiskub tsentrifugaaljõudude toimel korpuse seintele. Edasi liigub õhk hajutisse, kus toimub selle kokkusurumise protsess.

Tsentrifugaalseadmetel pole edasi-tagasi liikumisega seadmeid, seetõttu tagavad need ühtlase õhuvoolu, mille tugevust saab reguleerida . Samuti on seda tüüpi seadmed vastupidavad ja ökonoomsed.

Jet kompressorid

Jet-tööpõhimõttega seadmetes kasutatakse gaasirõhu tõstmiseks (passiivne) aktiivse gaasi energiat.

Selleks suunatakse seadmesse 2 gaasivoolu: üks madala rõhuga (passiivne) ja teine ​​​​kõrgsurvega (aktiivne). Seadme väljalaskeava juures moodustub gaasivool, mille rõhk on suurem kui passiivne, kuid madalam kui aktiivgaasil.

Tähtis! Jetkompressorite eripäraks on disaini lihtsus, liikuvate osade puudumine ja kõrge töökindlus.

Kompressorite klassifikatsioon muude parameetrite järgi

Lisaks kompressorite klassifitseerimisele kompressioonipõhimõtte järgi on tavaks jagada need seadmed järgmiste parameetrite järgi:

1. Ajami tüüp. Kompressorid võivad töötada nii elektrimootorite kui ka sisepõlemismootoritega (ICE). Vastavalt sellele on seadmed otseülekandega (koaksiaal) ja rihmülekandega. Otseajamiga kompressor on reeglina majapidamisseade. Koaksiaalkompressor meelitab tarbijat taskukohase hinnaga ja seda kasutatakse laialdaselt garaažides jne, kuna seadme poolt väljastatav õhurõhk ei ületa 0,8 MPa. Kui võrrelda bensiini- ja diiselkompressoreid, on viimane töökindlam. Samuti on diislil lihtsam seade ja seda on lihtne hooldada.
2. Jahutussüsteem. Seadmed on varustatud vedelik- ja õhkjahutusega või ilma selleta.
3. Töötingimused. Seadmed võivad olla statsionaarsed, töötavad ainult siseruumides vooluvõrgust ja mobiilsed (portatiivsed), mille kasutamine on lubatud vabas õhus ja madalatel temperatuuridel. Näiteks sisepõlemismootoriga mobiilseid kompressoreid kasutatakse laialdaselt kohtades, kus puudub tsentraliseeritud toiteallikas.
4. lõplik surve. Selle parameetri järgi on seadmed jagatud nelja rühma. Madalsurveseadmeid (0,15-1,2 MPa) kasutatakse gaaside (õhu) kokkusurumiseks mõeldud seadmete osana. Keskmise rõhuga seadmeid (1,2-10 MPa) kasutatakse gaaside eraldamiseks, transportimiseks ja veeldamiseks nafta rafineerimise, gaasi- ja keemiatööstuses. Gaasi sünteesitehastes kasutatakse kõrgsurve (10-100 MPa) ja ülikõrgsurve (üle 100 MPa) aparaate.
5. Esitus. Seda näidatakse mahuühikutes teatud aja jooksul (m3/min). Seadme jõudlus sõltub otseselt sellistest parameetritest nagu võlli pöörlemiskiirus, silindri läbimõõt, kolvi käigu pikkus. Toimivuse järgi on tavaks jagada seadmed 3 kategooriasse: väikesed – kuni 10 m3 / min; keskmine – 10 kuni 100 m3 / min; suur – üle 100 m3 / min.

Lisaks jaotatakse kompressorid olenevalt kasutusvaldkonnast üldotstarbelisteks, naftakeemia-, keemia-, energia- jne.

Mehaanilise ülelaaduri tüübid ja tööpõhimõte

Mehaaniline ülelaadimine on üks võimalus mootori võimsust suurendada. Sellise süsteemi põhielement on mehaaniline ülelaadur (Supercharger või kompressor).

See on kompressor, mida juhib väntvõlli pöörlemine. Mehaanilise ülelaaduri paigaldamine suurendab mootori võimsust kuni 50%.

Supercharger tõmbab õhu läbi õhufiltri, surub selle kokku ja saadab seejärel sisepõlemismootori sisselaskekollektorisse, mis aitab tõsta viimase võimsust.

Mehaanilise survestamise konstruktsioon ja tööpõhimõte

Kaasaegses autotööstuses kasutatakse mitut tüüpi mehaanilisi survesüsteeme, millest igaühel on oma disainiomadused ja õhu sissepritse põhimõte.

Mehaaniline surveseade

Mehaaniline survesüsteem koosneb järgmistest elementidest:

• mehaaniline ülelaadur (kompressor);
• vahejahuti;
• drosselklapp;
• möödavoolutorustiku siiber;
• õhufilter;
• rõhuandurid;
• sisselaskekollektori õhutemperatuuri andurid.

Mehaanilise survestamise töö skeem

Mehaanilist ülelaadijat juhib drosselklapp, mis on avatud suurel kiirusel.

Samal ajal suletakse torujuhtme ventiil ja kogu õhk siseneb mootori sisselaskekollektorisse.

Kui mootor töötab madalal kiirusel, on drosselklapp veidi avatud ja torujuhtme klapp on täielikult avatud, võimaldades osa õhust tagasi kompressori sisselaskeavasse.

Ülelaadurist sissetulev õhk läbib vahejahutit, mis vähendab laadimisõhu temperatuuri umbes 10°C võrra, aidates kaasa suuremale surveastmele.

Mehaanilise surveajami tüübid

Rihmülekande nukikompressor

Pöördemomendi ülekandmist väntvõllilt mehaanilisele kompressorile saab teha mitmel viisil:

• Otseajamiga süsteem – hõlmab kompressori paigaldamist otse mootori väntvõlli äärikule.
• Rihmülekanne. Jõudude ülekandmine toimub rihma abil. Erinevad tootjad kasutavad erinevat tüüpi rihmasid (lamedad, kiil- või hammasrihmad). Rihmasüsteeme iseloomustab lühike kasutusiga ja libisemisvõimalus.
• Kettülekanne. Sellel on rihmülekandega sarnane põhimõte.
• Käiguajam. Sellise süsteemi puuduseks on suurenenud müra ja suured mõõtmed.

Mehaaniliste kompressorite tüübid

Tsentrifugaalkompressor

Igal võimendusajami tüübil on oma funktsioonid. Kokku on kolme tüüpi mehaanilisi ülelaadureid:

• Tsentrifugaalpuhur. Kõige tavalisem mehaaniliste puhurite tüüp. Süsteemi peamiseks tööelemendiks on ratas (tiivik), mille konstruktsioon on sarnane turbiinikompressori rattaga. See pöörleb kiirusega umbes 60 000 pööret minutis. Sel juhul imetakse õhku suurel kiirusel ja madalal rõhul kompressori ratta keskossa. Pärast ülelaaduri labade läbimist suunatakse õhk sisselaskekollektorisse, kuid juba madalal kiirusel ja kõrgel rõhul. Seda tüüpi ülelaadureid kasutatakse koos turboülelaaduritega turbo viivituse kõrvaldamiseks.
• Kruvipuhur. See on kahe koonilise kujuga pöörleva kruvi (kruvi) süsteem. Laiemasse ossa sattuv õhk läbib kompressori kambreid ja surutakse pöörlemise tõttu kokku ja surutakse sisselaskekollektori torusse. Selliseid süsteeme kasutatakse peamiselt sport- ja kallites autodes, kuna neid on üsna raske valmistada. Nende eeliseks on töö kõrge efektiivsus.
• Nukk ülelaadur (juured). Üks esimesi mehaaniliste ülelaadurite tüüpe. Struktuurselt koosneb see kahest keeruka sektsiooniprofiiliga rootorist. Rootorite pöörlemisteljed on ühendatud kahe identse hammasrattaga. Süsteemi pöörlemisel liigub õhk korpuse seinte ja nukkide vahel, mille tulemusena surutakse see sisselasketorusse. Selle süsteemi puuduseks on ülerõhu tekkimine, mis kutsub esile tõrkeid võimenduse töös. Selle nähtuse kõrvaldamiseks pakub nukkpuhuri konstruktsioon kas elektriajamiga sidurit (juhtimine ventilaatori väljalülitamisega) või möödaviiguventiili (ilma ventilaatori väljalülitamiseta).

Turboülelaaduri seade ja tööpõhimõte

kruvi ülelaadur

Mehaanilisi ülelaadureid kasutatakse üsna sageli Cadillaci, Audi, Mercedes-Benzi ja Toyota autodel. Samal ajal paigaldatakse nukk- ja kruvikompressorid peamiselt võimsatele bensiinimootoritega sportautodele, tsentrifugaalkompressorid on aga osa diiselmootorite topeltturboülelaadimissüsteemist.

Mehaanilise ülelaaduriga vooluringi eelised ja puudused

Võrreldes turboülelaaduriga ei juhi mehaanilist survesüsteemi mitte mootori heitgaasid, vaid väntvõlli pöörlemine.

See tähendab, et ühest küljest suureneb mootori võimsus, teisest küljest tekib lisakoormus, mis sõltuvalt kompressori tüübist võtab kuni 30% mootori jõudlusest.

Samuti on süsteemi puuduseks süsteemidraivi tekitatav kõrge müratase.

Mehaanilise võimenduse kasutamine suurtel pööretel kutsub esile mootoriosade kiirema kulumise ja seetõttu peavad need olema valmistatud ülitugevast materjalist.

Mehaanilise ajami peamiseks eeliseks on madalad tootmiskulud (võrreldes turboülelaaduriga), paigaldamise lihtsus, samuti süsteemi hetkeline reaktsioon mootori pöörlemiskiiruse suurenemisele.

Nii et kruvi- ja nukkkompressoritega süsteemid tagavad suure kiirenduse dünaamika ja tsentrifugaalülelaadurid tagavad mootori stabiilse töö suurel kiirusel.

Lisaks mootori väntvõllilt tulevale ajamile saab mehaanilist survestamist juhtida eraldi elektrimootoriga. Sel juhul saab vältida mootori võimsuse kadumist.

Mehaaniline ülelaadur. Seade ja tööpõhimõte — DRIVE2

Mootori töö põhineb sellel, et kütus tuleb segada vajaliku koguse hapnikuga. See tagab põleva segu täieliku ja tõhusa põlemise ning saavutab maksimaalse võimaliku võimsuse. Rohkem põletust – rohkem jõudu. See artikkel keskendub auto mehaanilistele õhupuhuritele, nende seadmetele ja tööpõhimõttele.

Mootori normaalse töötamise korral eeldatakse, et kütuse-õhu segu proportsioonid on ligikaudu 1:14,7.

Kui lisame ühe atmosfääri standardrõhule näiteks veel ühe, saame 2 korda rohkem õhku ja seega balloonidesse sisenevat hapnikku. Seetõttu peame saama mootorilt 2 korda rohkem võimsust.

1,5-liitrine mootor, mille lisarõhk on veidi üle atmosfääri, on praktiliselt samaväärne kolmeliitrise "aspiratsiooniga". See on muidugi umbkaudne aritmeetika, aga see on mõte.

???? Tsentrifugaalpuhuri tööpõhimõte ja seade

Sellised ülelaadijad häälestamisel on praegu kõige levinumad. Oma disaini poolest on need turboülelaadurile kõige lähemal, kuna neil on sama õhu sissepritse põhimõte. Ainult sõiduviisid erinevad. Töö viiakse läbi järgmiselt.

Tsentrifugaalpuhuri põhiosa on tiivik ehk tiivik. Sellel on üsna keeruline kooniline kuju. Tööratta labad mängivad kõige olulisemat rolli. Sellest tulenev kogu ülelaaduri efektiivsus sõltub sellest, kui õigesti need on projekteeritud ja valmistatud.

Tsentrifugaalpuhuri tööpõhimõte on järgmine: aheneva õhukanali kaudu puhurisse sisenev õhk siseneb tiiviku radiaalsetesse labadesse.

Terad keerduvad ja viskavad selle tsentrifugaaljõuga korpuse perifeeriasse, kus on hajuti. Sageli on hajutil labad, mis on mõeldud rõhukadude vähendamiseks.

Järgmisena surutakse õhk ringõhutunnelisse (õhukollektor), mis on enamasti teokujuline.

See konstruktsioon loob vajaliku õhuvoolu rõhu ülelaadija väljalaskeava juures. Fakt on see, et rõnga sees liigub õhk esialgu kiiresti ja selle rõhk on madal. Sisekõrva lõpus aga kanal laieneb, õhuvoolu kiirus väheneb ja rõhk tõuseb. See loob vajaliku tagasivee silindrite pumpamiseks "surutud atmosfääriga".

Oma tööpõhimõtte tõttu on tsentrifugaalülelaaduril üks puudus. Tõhusaks tööks peab tiivik pöörlema ​​mitte ainult kiiresti, vaid väga kiiresti. Tsentrifugaalkompressori tekitatav tegelik rõhk on võrdeline tiiviku pöörlemiskiiruse ruuduga.

Kiirused võivad olla 40 tuhat p / min või rohkem ja kõrgsurve diiselkompressorite puhul lähenevad need 200 tuhandele p / min. Ja kuna ajam viiakse väntvõllilt rihmülekande abil turbiini rihmarattale, on sellise seadme müra üsna tugev.

Kuigi paljude jaoks soojendab hinge just see iseloomulik vile.

Suured töökiirused seavad erinõuded kasutatud materjalide kvaliteedile ja töö täpsusele. Sissepritse põhimõtte puudused võivad hõlmata ka mõningast viivitust töös, kuigi tuleb märkida, et see viivitus ei ole nii märgatav kui turboülelaadurite puhul.

Ja veel üks märkus. Reeglina annab tsentrifugaalülelaadur tõusu üsna kõrgetel mootoripööretel. Algul tõuseb rõhk aeglaselt, kuid siis suureneb kiiruse suurenedes üsna järsult. See funktsioon muudab tsentrifugaalülelaadurid kõige sobivamaks juhtudel, kus suure kiiruse säilitamine on kiirendusest olulisem.

❗ Väga populaarsed on autodele mõeldud tsentrifugaalpuhurid. Suhteliselt madal hind ja paigaldamise lihtsus on aidanud kaasa sellele, et seda tüüpi kompressorid on peaaegu asendanud teised ja muutunud autode häälestuses populaarseks.

???? ROOTS õhupuhurid

Roots-kompressorid kuuluvad positiivse töömahuga ülelaadijate klassi. Nende disain on üsna lihtne ja meenutab kõige enam mootoriõli käigupumpa. Ovaalses korpuses pöörlevad kaks spetsiaalse profiiliga rootorit vastassuundades. Rootorid on paigaldatud telgedele, mis on ühendatud identsete hammasratastega. Rootorite endi ja korpuse vahele jääb väike vahe.

Selle sissepritsemeetodi peamine erinevus seisneb selles, et õhku surutakse kokku mitte kompressorist sees, vaid otse väljalasketorustikus. Seetõttu nimetatakse neid mõnikord ka välisteks kompressoriteks.

Selle sissepritsemeetodi peamiseks puuduseks on see, et kuna õhu kokkusurumine toimub väljaspool kompressorit, on selle tõhus toimimine võimalik ainult teatud võimendusväärtusteni.

Olenemata sellest, kui täpselt kompressori osad on valmistatud, suureneb väljalasketorustiku rõhu suurenemisega õhu tagasileke ja selle efektiivsus väheneb oluliselt. Suurendades rootorite pöörlemiskiirust, on võimalik õhulekkeid mõnevõrra vähendada, kuid see on võimalik vaid teatud piirini.

Lisaks võib ülelaaduri enda pöörlemisele kulutatud võimsus ületada mootori lisavõimsust.

https://www.youtube.com/watch?v=fVjGOVxGF7Y

Veel üks oluline puudus. Seda tüüpi kompressorites, kui surumata õhk surutakse suruõhuks, tekib tühjendustorustikus turbulents, mis aitab kaasa õhulaengu temperatuuri tõusule.

See tähendab, et koos tavapärase temperatuuri tõusuga otsesest rõhu tõusust toimub juurkompressorites täiendav kuumutamine. Sellega seoses on sellised ülelaadurid tingimata varustatud vahejahutitega.

Volumetriliste kompressorite tööst tulenev müra ei ole nii tugev kui tsentrifugaalkompressorite oma ja on veidi erineva tooniga ning samal ajal on ROOTS-tüüpi mehaanilised ülelaadurid erinevalt tsentrifugaalkompressorite omadest tõhusad juba madalatel ja keskmistel mootoripööretel. See roots-kompressorite omadus on muutnud need kõige sobivamaks drag-racing’i jaoks, kus hinnatakse eelkõige kiirendamise dünaamikat. Teine pluss on disaini suhteline lihtsus.

❗ Vähesed liikuvad osad ja madal pöörlemiskiirus muudavad need mehaanilised puhurid üheks kõige töökindlamaks ja vastupidavamaks. Kuid tootmise ja paigaldamise keerukus ning seega ka kõrge hind vähendasid mõnevõrra nende populaarsust turul. Venemaal pole sellised ülelaadijad kõrge hinna tõttu nii populaarsed.

➕ Mehaaniliste ülelaadurite kasutamise plussid ja miinused ➖

Paljud usuvad, et auto õhupuhurite kasutamine võib mootori tööiga negatiivselt mõjutada. See on nii ja mitte nii. Mootori rikke põhjustab reeglina suurenenud kiirus.

Seetõttu võib madalatel ja keskmistel pööretel pöördemomenti suurendava ülelaaduri kasutamine, vastupidi, mootori ressurssidele soodsalt mõjuda.

Teisest küljest, kui soovite saavutada tõeliselt suurt võimsuse kasvu, tuleb paljud tavalised osad välja vahetada vastupidavamate vastu. Nii on näiteks sepistatud kolvid ja ühendusvardad üsna kasulikud.

Puhurite kasutamisel on temperatuuril väga põhimõtteline mõju. Juhtub nii, et õhu kokkusurumine on alati seotud selle temperatuuri tõusuga. Mõnes kompressoris pole see tõus nii märkimisväärne, kuid igal juhul tuleb õhulaengu suurendamiseks ja puhuri ajami võimsuskadude vähendamiseks õhku jahutada.

Veelgi olulisem on teine ​​probleem, millele vähesed mõtlevad – detonatsioon.

Fakt on see, et silindritesse juhitava õhu kõrge temperatuur ja rõhk võivad viia selleni, et survetakti lõpus, kui kolb surub silindris juba kokkusurutud õhu-kütuse segu kokku, võib selle temperatuur ja rõhk langeda. olema nii kõrge, et see põhjustab selle enneaegse plahvatuse, st plahvatuse.

Selliste probleemide vältimiseks võite üle minna kõrgema oktaanarvuga kütusele, kuid enamasti sellest ei piisa. Piisavalt kõrgete rõhuväärtuste korral tuleb teha dekompressioon, s.t.

vähendada surveastet. Ülelaadurite kasutamisel on soovitatav muuta süüte seadistust. Samuti on oluline süüteküünalde õige valik.

Tegelikult on ülelaadimise paigaldamisel palju rohkem küsimusi.

❗ Kompressori paigaldamine varumootorile võib viia erinevate tulemusteni. Isegi tuntud ettevõtete valmiskomplektid ei suuda teie auto kõiki nüansse pakkuda. Igal juhul nõuab mehaanilise survestamise paigaldamine kõrget professionaalsust.

Mootori täiustamine elektrilise õhupuhuriga. Õhupuhurid

AvalehtMitmesugused Õhupuhurid

Sisepõlemismootor on väga vana leiutis. Kuid peaaegu kohe hakkasid insenerid välja mõtlema, kuidas suurendada mootori efektiivsust ilma selle seadet liiga palju segamata. Sel hetkel leiutati õhupuhur.

Mootori tööpõhimõte põhineb sellel, et mootori sissevõtmisel satub mootori silindritesse kütuse ja hapniku segu, mis põleb läbi, moodustades paisuvaid gaase. Kütuse kvaliteetseks ja tõhusaks põlemiseks on aga vajalik teatud kogus hapnikku.

Aja jooksul arvutati välja, et hapniku ja kütuse optimaalne suhe on 1:14,7. Õhupuhur võimaldab mootori võimsust kahekordistada.

Autode ülelaadurid

Ehk siis lihtsas vene keeles, kui ühe atmosfääri rõhule lisada veel üks atmosfäär, siis tuleb silindritesse sisenevat hapnikku kaks korda rohkem välja. Näiteks tavaline mootor 1.

5 liitrit atmosfäärist veidi kõrgemal kompressori rõhul suurendab võimsust ilma kompressorita 3-liitrise mootori tasemele. Ja see pole kunagi lõpp-peatus: saate karteri ja silindripea suurema mahuni avada, mis tähendab rohkem hapnikku ja veelgi rohkem jõudu.

Kuid tavaliselt pannakse ülelaadur väikestele mootoritele, et suurendada väikese mootori võimsust. Peamised ülelaadijate tüübid on:

• Tsentrifugaal
• Juured
• kruvi

Järgnevalt analüüsime iga konkreetset tüüpi.

Natuke ajaloolist teavet

Esimestena kasutasid oma arendustes õhupuhurit Alfa Romeo Mercedes ja Fiat. Üldiselt tekkis mehaanilise kompressori kasutamise idee ja arenes see välja peaaegu kohe pärast sisepõlemismootori enda leiutamist, juba a. 1885. aastal esitas teadlane Gottlieb Daimler oma õhupuhurile patendi.

Väliselt erines tema idee pisut meie arusaamast ülelaadurite olemusest: ta pakkus, et teatud pump või spetsiaalne ventilaator pumpaks mootorisse suurema portsu hapnikku kui tavaliselt. Varsti, kõigest 7 aastat hiljem, aastal 1902, sai Louis Renault patendi tsentrifugaalülelaaduri disainile.

Renault tegi isegi väikeseeria tootmist ülelaaduriga autost, kuid hiljem jäi see projekt pooleli. Alfred Buchi leiutas 1905. aastal ka oma turboülelaaduri, mis töötas heitgaase kasutades. Tuntud juured kannavad oma leiutajate nime, need leiutasid juba 1859. aastal vennad Rootsid.

Juured on pöördkäigukompressorid. Kruvikompressor leiutati palju hiljem, 1936. aastal, patent kuulub SRM-i peainsenerile Alf Lysholmile.

Kõigil neil seadmetel on üks ühine joon, ühel ajal ja see on peaaegu 100 aastat tagasi, nad ei saanud korralikku levitamist üldise tehnilise protsessi pärssimise tõttu. Kuid nüüd on kompressor tänapäevase auto oluline komponent.

tsentrifugaalpuhur

Tsentrifugaalmehaaniline kompressor on nüüd oma autode häälestamise fännide seas kõige laiemalt levinud. Struktuuriliselt on tsentrifugaalõhupuhur turboülelaadurile kõige lähemal, kuna nende konstruktsiooni põhimõtted on väga sarnased. Tööpõhimõte on järgmine.

Korpuse sees on tiivik kompressori kõige olulisem osa. Üldiselt võib öelda, et tiivik on labadega ratas, mis meenutab ähmaselt laeva sõukruvi. Kui hästi ja õigesti see ratas on teostatud, sõltub sellest, kui tõhus on õhupuhur.

Üldiselt siseneb õhk "tigu" sisemusse ja selle püüavad kinni tiiviku labad. Labad väänavad kinni jäänud õhku ja paiskavad tsentrifugaaljõudu kasutades kaugematesse kehaosadesse, kus on hajuti, mis selle õhu kinni püüab. Hajuti on ette nähtud tiiviku poolt tarnitava õhu vastuvõtmiseks, et tekitatud rõhk ei läheks kaduma.

Lisaks suunatakse õhk rõngakujulisse tunnelisse, mis läheb ümber kogu keha. Just selle tunneli tõttu nimetatakse tsentrifugaalpuhurit teoks. See disain loob tingimused õhurõhu suurendamiseks.

Põhimõte on see, et kanali kaudu liikuv õhk liigub kiiresti ja sellel on väike rõhk ning seejärel laieneb kanali ots järsult. Tänu sellele õhukiirus veidi langeb, kuid rõhk tõuseb oluliselt.

Tegelikult on selle kompressori tekitatav rõhk võrdne tiiviku kiiruse korrutamisega iseendaga. Kiirused võivad olla erinevad, peamiselt alates 40 000 p/min.

Mehhanism ise on üsna mürarikas, kuna seda juhib auto väntvõlli rihmarattalt rihm.

Mõned tootjad paigaldavad korpusesse ka ülekäigukasti, mis võimaldab säästa kuni 80 000 km turbiini eluiga ja oluliselt vähendada kompressori töö käigus tekitatavat müra.

Juurekompressor

Roots blower on positiivse nihkega puhurite klass. Oma disaini poolest on selline mehaaniline kompressor väga lihtne ja meenutab kõige enam tavalist õlikäigupumpa. Keha on ovaalse kujuga. Selle sisse on paigaldatud teljed, millel kaks rootorit pöörlevad vastassuundades.

Rootorite ja korpuse vahel hoitakse erilist vahet. See õhupuhur erineb kõigist teistest selle poolest, et õhku surutakse kokku mitte korpuses, vaid välistorustikus. Seetõttu nimetatakse juuri sageli "väliselt kokkusurutud mehaanilisteks kompressoriteks".

Tänu rootorite pöörlemisele püütakse õhk kinni ning pressitakse korpuse ja rootori vaheliste väikeste pilude kaudu surve all torujuhtmesse. Kuid kuigi sellisel süsteemil on fännid, on see ka peamine puudus.

Kuna õhupuhur teostab kompressiooni väljaspool oma korpust, saab ta seda teha ainult teatud väärtusteni, mille järel õhk hakkab lekkima vastupidises suunas. Seda momenti saab korrigeerida rootori pöörlemiskiiruse suurendamisega, kuid ka see on võimalik ainult teatud piirides.

Mehaanilisel root-tüüpi kompressoril on veel üks puudus: kui õhk imbub torustikku ilma surveta, tekib turbulents, mille tõttu õhk soojeneb veelgi. Kuna õhu temperatuur juba tõuseb tänu sellele, et see on kokku surutud, ja siin tõuseb temperatuur veelgi kõrgemale.

Positiivseteks külgedeks on märgatavalt väiksem töömüra võrreldes “tiguga”; ja neile iseloomuliku vile puudumine: juurtel on oma eriline tonaalsus. Pöörleva tööpõhimõtte tõttu kaasneb aga võimendusega rõhu pulsatsioon.

Pulsatsiooniga said insenerid üsna kiiresti hakkama – rootorid said spiraalse kuju ning sisse- ja väljalaskeava kuju muudeti kolmnurkseks. Selliste nippide abil oli võimalik saavutada ühtlane ja vaikne töö. Teine suur pluss on see, et selline õhupuhur näitab oma efektiivsust isegi madalatel väntvõlli pööretel, erinevalt tsentrifugaalsest, millel on väga positiivne mõju auto kiirenduse dünaamikale.

Kruviga õhupuhur

Seda tüüpi auto mehaanilisel kompressoril on hämmastav sarnasus ainult hakklihamasinaga, ainus erinevus on see, et kruvisid on kaks. Kuju ja põhiprintsiibi poolest meenutavad kruvid "juuri", kuid neil on peamine erinevus – õhk surutakse korpuse sees kokku.

Kahel rootoril on üksteist täiendavad kõrvad ja augud ning need pöörlevad alati haardumisel, kuid üksteise vahel on vähe vahet. Propellerid rehitsevad õhku, mis surutakse rootorite vahele ja toidetakse edasi propellerite pöörleva liikumise toimel.

Sellise kokkusurumise kaod on äärmiselt väikesed ja tihendusaste on väga kõrge. Kui aga rootori pöörlemiskiirus on liiga suur, võib osutuda vajalikuks korpust väliselt jahutada.

Kuid standardsete kiirusnäitajate korral ilmneb võimsuse suurenemise mõju auto väntvõlli mis tahes kiirusel. Plusse võib nimetada ka kompaktseks disainiks, millel on suur võimsus, vastupidavus ja töötamise ajal pole müra.

Sellel mehaanilisel kompressoril on piisavalt plusse, sellel peaks olema miinus. Ülelaadurid ei ole nende kõrge hinna tõttu väga levinud. Neid on väga raske toota ja seetõttu on hind kõrge. Mõned tuunimisstuudiod paigaldavad aga autodele kruvikompressori.

Ülelaaduri kokkuvõte

Kui rääkida autole ülelaaduri paigaldamisest, on paljude inimeste suust kuulda, et kompressor vähendab oluliselt mootori eluiga. See pole täiesti tõsi.

On vaja jälgida meedet ja mõista, millal kompressor mõjutab auto mootorit soodsalt ja millal mitte. Liiga suured kiirused võivad tõesti põhjustada mootori rikke, kuid ülelaaduri kasutamine madalatel pööretel pöördemomendi suurendamiseks, vastupidi, mõjutab ressurssi ainult positiivselt.

• Kui aga kompressorit kavatsetakse kasutada suure võimsuse tootmiseks, tuleb paljud osad eelnevalt tugevamate vastu välja vahetada, et mitte kompressorit mootoririkkes süüdistada.

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 süsteemist õhu surve all olevatesse silindritesse surumiseks – 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.

Mehaanilise kompressori tööpõhimõte

Mehaaniline ülelaadur meenutab oma tööpõhimõttelt 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:

• otseveosüsteem, 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 asetsevad 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 põhjustab jõuallika koguvõimsuse üldise vähenemise 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:

1. Esimese meetodi võib seostada rõhu reguleerimisega, lülitades ülelaadija välja. Sageli toimub selline seiskamine elektromagnetilise siduri abil;
2. 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 tulemusena.

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 tuumas on tiivik-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 pakendatud 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.