Двигатель с компрессором

Наддув применительно к двигателю внутреннего сгорания (ДВС) — это способ увеличение количества подаваемой в цилиндры горючей смеси посредством повышения давления воздуха на впуске. Таким образом, наддув — это один из способов форсирования двигателя.

В автомобилестроении наддув начали использовать, когда конструкторы определили важнейшее направление развития автомобильных двигателей — достижение высокой удельной мощности при возможно меньших габаритах силовой установки.

Мощность ДВС прямо пропорциональна количеству смеси воздуха и топлива, которая попадает в его цилиндры. Можно повысить мощность двигателя, не увеличивая его размеры, оснастив его наддувом. Использование наддува позволяет кардинально увеличить мощность двигателя. Например, без особых ухищрений использование наддува позволяет получить прибавку мощности в 25 %, а с оснащением интеркулером ее можно даже удвоить. При этом другие методы (повышение степени сжатия, доработка головки блока для увеличения продувки и объема воздуха в цилиндрах) обеспечивают возможность поднять мощность только на 10-20%.

Для осуществления наддува двигатель необходимо оснастить компрессором. В ДВС в системе наддува применяют различные типы этих устройств. На сегодняшний день существуют, как минимум, три типа нагнетателей:

1. Механический компрессор.

2. Турбонагнетатель, работающий от выхлопных газов.

3. Электрический, за которым, по мнению специалистов, будущее.

Компрессор с механическим приводом

Первыми нагнетателями, которые появились на автомобильном двигателе, были механические нагнетатели типа «Рутс» («Roots»).

Затем, в 1885 г. известный изобретатель Готтлиб Даймлер запатентовал нагнетатель, который работал по принципу устройства братьев Рутс. В 1902 г. француз Луис Рено патентует центробежный компрессор.

Устройство механического компрессора довольно простое. К двигателю автомобиля посредством ременной передачи подсоединяют компрессор. Вращение на него передается от коленчатого вала. Предельная частота вращения такого агрегата — 18 — 20 тыс. об. в минуту.

Конструктивно механические нагнетатели бывают двух типов:

— винтовые;

— центробежные.

Центробежные нагнетатели с механическим приводом пользуются спросом как элемент тюнинга.

Автор идеи винтового компрессора — немец Кригар. Именно он в конце XIX века предложил использовать устройства подобного рода. А приоритет по изготовлению в 1936 г. первого винтового нагнетателя принадлежит шведскому инженеру Альфу Лисхольму. На сегодня компрессоры Лисхольм — самый совершенный и эффективный тип нагнетателя.

Преимущества механических компрессоров:

— надежность и простота конструкции;

— практически не ограниченный ресурс;

— требует минимум ухода;

— отсутствие «турбоямы»;

— увеличение мощности на 5 — 10 %;

— при работе нет высокого нагрева.

Недостатки:

— низкая производительность;

— большие габариты;

— шумность работы.

В настоящее время механические компрессоры применяются крайне редко и считаются устаревшей конструкцией.

Информация. Турбояма (турболаг) – недостаток функционирования турбированного двигателя в связи с инерционностью турбокомпрессора. На практике выражается в задержке увеличения мощности при необходимости ускорения автомобиля (например, при обгоне). Т. е. при резком нажатии на педаль газа ускорение автомобиля происходит с некоторой задержкой.

Классика жанра, или турбокомпрессор

В настоящее время — самый широко применяемый тип компрессора. Работает на отработавших газах ДВС.

Первым описал и запатентовал в 1911 году принцип работы турбокомпрессора, использующего энергию выхлопных газов, изобретатель из Швейцарии Альфред Бюхи.

Производительность устройства поражает воображение. Частота вращения вала может достигать 200 тыс. об. в минуту.

Принцип работы очень прост. Отработавшие газы под давлением подаются на крыльчатку турбины и раскручивают ее. На одном валу с турбиной вращается компрессорное колесо, которое и нагнетает воздух в цилиндры двигателя.

Основных проблем такого устройства — две.

Первая связана с высокими температурами, которые серьезно ограничивают ресурс агрегата.

Вторая — поскольку подшипники вала требуют смазывания моторным маслом, это влечет за собой его расход.

Преимущества:

— высокая производительность;

— отсутствует соединение с двигателем;

— в связи с широким распространением таких компрессоров хорошее обеспечение запчастями.

Недостатки:

— относительно малый ресурс;

— жесткий температурный режим;

— расход масла на угар;

— высокие требования к качеству топлива и масла:

— наличие эффекта «турбоямы».

То есть главное преимущество турбокомпрессора — высокая производительность сопровождается рядом проблем, которые, впрочем, крупные концерны научились решать.

Пример: турбокомпрессор JP Group (Дания) 4317400100, OE 7701472228 Рено Трафик II / Опель Виваро 03.01- для 1.9 dCi.

Электронагнетатель

Устройство такого типа еще называют электротурбиной.

Это самая новая и перспективная разработка конструкторов. Самые известные автопроизводители (Мерседес-Бенц, БМВ и Фольксваген) уже заявили, что буквально через несколько лет на их авто будут устанавливаться исключительно электротурбины!

В чем же феномен этой конструкции? Она удачно соединила в себе преимущества нагнетателей первого и второго вида. То есть это компрессор, но он демонстрирует очень высокую производительность.

Принцип работы

Электротурбина представляет собой мощный электродвигатель, работающий с частотой вращения не менее 200 – 300 тыс. об. в минуту, соединенный с турбиной.

Такой компрессор не зависит ни от коленвала, ни от выхлопных газов. Ресурс электрического двигателя неисчерпаем.

На сегодняшний день остается один существенный недостаток — такой компрессор потребляет слишком много электричества. Штатный электрогенератор с такой нагрузкой не справляется. Пока вопрос остается открытым, но решение не за горами.

Преимущества электротурбины:

— высокая производительность;

— простота установки, не требуется устройства привода или подвода отработавших газов;

— удобство монтажа, может располагаться в любом месте в моторном отсеке;

— отсутствие «турбоямы»;

— высокие ресурсные показатели;

— дешевизна изготовления.

Вентилятор для котла WPA 117 предназначен для использования в твердотопливных котлах, выполняет принудительную подачу воздуха в камеру сгорания, при этом обеспечивает 100% сжигание топлива, соответственно увеличивает КПД котла. Также его можно использовать для охлаждения технологического оборудования.

КОНСТРУКЦИЯ

Вентилятор состоит из алюминиевого корпуса, состоящего из двух частей, в котором закреплен электродвигатель с внешним ротором. Заборная часть вентилятора имеет решетчатую защиту. Выходной элемент оборудован монтажным фланцем с крепежными отверстиями.

УСТАНОВКА

Благодаря компактным размерам, вентилятор может быть установлен непосредственно на выходном трубопроводе либо при помощи монтажного фланца болтами М5 (М6).

ЭЛЕКТРОМОНТАЖ

Приводом вентилятора является однофазный асинхронный двигатель типа cR2E 120-AR87-37. Соединительный кабель должен иметь поперечное сечение 3*0,75мм. Произвести подключение к сети необходимо доверить высококвалифицированному специалисту, который ознакомлен с электрической схемой подключения.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ

Перед пуском в эксплуатацию вентилятора, необходимо проверить его техническое состояние, при необходимости устранить возможные неполадки.

Для обеспечения бесперебойной работы вентилятора, необходимо один раз в год проводить техническое обслуживание:

  • проверять крепление;
  • производить очистку лопаток ротора и решетчатой защиты

После того как я описал «форсировку» двигателя. Многие начали мне задавать вопрос о приводном компрессоре или нагнетателе воздуха. Ведь его реально можно поставить на наш родной ВАЗ. Сегодня я хочу рассказать про это устройство более подробно, а именно как он работает и можно ли его установить своими руками …

ОГЛАВЛЕНИЕ СТАТЬИ

  • ТУРБО – НЕ ТУРБО
  • Типы приводных компрессоров
  • Установка компрессора на ВАЗ + ВИДЕО

Вообще идея компрессоров стара как мир. Еще в 1900 годах предлагались такие устройства, чтобы увеличить мощность двигателя, по средствам нагнетания дополнительного воздуха в цилиндры. Давайте выведу небольшое определение.

Приводной компрессор (или нагнетатель) – это узел который устанавливается на двигатель автомобиля, создает дополнительное нагнетание воздуха в камеры сгорания, что при небольшой переделки впрыска топлива дает дополнительную мощность, иногда до 30%.

Если сказать простыми словами, что получается – чудес, как говорится не бывает, если хотите увеличить мощность значит нужно сжигать больше топлива, однако чтобы его эффективно окислять ему нужно больше кислорода. Если утрировать этим то и занимается компрессор. То есть вы увеличиваете подачу топлива, например — ставите новую прошивку в ЭБУ, устанавливаете компрессор и получаете – мощность. Все просто.

ТУРБО – НЕ ТУРБО

Если кратко, то сейчас есть много конструктивных разновидностей компрессоров. Одни работают используя энергию отработанных газов (ТУРБО), другие — используя привод (НЕ ТУРБО). Именно про вторые мы сегодня и будем говорить. Кстати что лучше турбина или компрессор можете почитать по ссылке.

Если разобрать конструкцию таких узлов, то можно выявить определенное сходство строения. А именно такие компрессоры работают от привода, который не требует вмешательства в штатные системы двигателя, а именно в смазку и систему отработанных газов, что очень важно! Такая конструкция действительно очень проста – устанавливается прямая связь с «коленвалом», что позволяет отлично взаимодействовать двигателю и нагнетателю, при разгонах. То есть чем выше обороты, тем быстрее вращается «коленвал», а соответственно раскручивает нагнетатель! Благодаря такому взаимодействию практически нет такого явления как «турбояма». Также дополнительным плюсом можно отметить отсутствие работы при больших температурах, как у ТУРБО вариантов, а это значит, что ресурс намного увеличивается – ведь здесь не нужно остывать «турбине», то есть не обязательны «турботаймеры» или «бустконтроллеры», просто глушим машину и работа прекращается. Сайт autoflit.ru рекомендует действовать точно также. Кому интересно заходите.

Типы приводных компрессоров

Настало время поговорить про устройства именно «приводных версий». Сейчас различают всего три вида: — это роторные, винтовые и центробежные. Первые два варианта нагнетают воздух при помощи определенных цилиндрических роторов или «лопастей», последний работает как кулер, то есть нагнетает лопастями.

Роторные типы

Компрессоры, которые применяются достаточно широко. Основной плюс это средняя цена, большой строк службы, высокая частота подаваемого воздуха, плавность и стабильность работы, быстрый отклик на частоту вращения коленчатого вала.

Воздух в этой системе не сжимается, он как бы заходит внутрь, а дальше в двигатель его нагнетают лопасти, которые сделаны в виде ротора. Поэтому они получили название – компрессор с внешним сжатием. Минусом является то, что при повышении давления на впуске, падает КПД.

Строение чаще всего состоит из двух роторов, на впускном и выпускном окне, смотрим фото. Располагаются они поперечно.

Недостатками этой конструкции можно назвать:

1) КПД зависит от зазоров между валами и другими деталями.

2) Самый большой нагрев из всех других типов.

3) Сильный шум и вибрацию валов.

4) Не особо сильное давление около 0,7 бара максимум.

Если подвести итог становится понятно, что этот тип далек от идеала. Некоторые могут задать вопрос — а почему лопасти винтовые? Тут есть две причины, первая это повышения давления воздуха и вторая уменьшения шума (хотя помогает мало).

Винтовой тип

Это более совершенная и надежная конструкция нагнетателя. Принцип работы здесь также прост – сжатие происходит за счет изменения объема полостей между корпусом и винтами вращения (своеобразными роторами). Воздух здесь движется диагонально. Большими плюсами этого варианта является высокое КПД до 85%, а также большое давление воздуха (от 1 бара в выше), достигается это большими оборотами иногда до 12 000 об. Именно из-за этого можно сделать корпус более миниатюрным. Нужно сказать этот вариант из-за надежности и небольшого корпуса часто используется на гоночных автомобилях.

Минусами можно назвать только сложное строение и ремонт, что увеличивает цену конечного продукта. Если такой приводной компрессор выходит из строя, то нужно ремонтировать на специализированых станциях, желательно производителя.

Как видно на конструкции два ротора, с зубчатыми спиральными зубьями. Их профили полностью соответствуют друг другу при соприкосновении, что делает конструкцию очень надежной.

Центробежный тип

Самые распространенные на двигателях внутреннего сгорания, работают при помощи так называемых лопастей или «лопаток». Если сравнить их двумя предыдущими, то этот тип самый компактный из всех, а также он прост в технологии изготовления, что удешевляет его конечную стоимость. Зачастую его могут путать с ТУРБО вариантом (который работает от выхлопных газов), из-за схожей конструкции, однако это совсем неправильно, это два совершенно разных устройства.

Принцип строения – состоит из входной части, рабочей (лопасти-лопатки) и диффузора, который может быть как лопаточный, так безлопаточный. Обязателен, для установки и воздухозаборник, сделанный в виде «улитки».

Воздух пройдя через специальный фильтр (кстати, также обязателен, иначе вся пыль будет внутри двигателя), попадает в специальный вход которое постепенно сужается (для минимальных потерь воздуха при подводе), далее следует к колесу. Рабочее же колесо устанавливается на специальном креплении, однако бывали случаи, когда размещалось и на самом валу. Далее через механическую передачу (привод), связывается с коленвалом.

Такие варианты самые распространенные на наших отечественных авто (в частности ВАЗ). Берут их за долговечность, небольшую цену, универсальность и компактность.

Минусами таких компрессоров является – низкий КПД при малых оборотах, зато на высоких мощность двигателя может вырасти до 30% от номинала. При оборотах от 4000, давление может достигать 0,5 – 0,6 бара.

Установка компрессора на ВАЗ

Что и говорить, в основном наш отечественный рынок состоит из продукции АвтоВАЗ, именно с него начинают молодые «тюнеры», поэтому самый распространенный вопрос – а можно ли установить на ВАЗ?

Конечно можно, причем последний — центробежный тип зачастую уже идет полным комплектом, для установки именно на наши автомобили, то есть так называемый «КИТ набор».

Монтирование системы достаточно простое. Однако для начала нужно установить увеличенную прокладку между блоком и головкой блока. Так советует производитель. Далее утрированная схема подключения:

1) Настраиваем фильтр воздухозаборника.

2) Крепим корпус на кронштейн

3) Подключаем приводу коленвала.

4) Закрепляем приводной ремень

5) Пользуемся.

Сейчас небольшое видео для понимания.

Что можно добиться — как я писал выше, на высоких оборотах давление может достигать 0,5 — 0,6 бара. Если правильно настроить впрыск топлива прошить ЭБУ, либо перенастроить карбюратор, то можно добиться 30% на верхах! Это очень существенно.

На этом буду заканчивать, думаю моя статья была вам полезна.

Механический наддув.

Подробности

В прошлой статье мы с вами разобрали, как с помощью динамического наддува улучшить наполнение цилиндров воздухом, тем самым, увеличив мощность двигателя. Теперь рассмотрим вариант с применением дополнительных воздухонагнетателей, а именно устройство с механическим наддувом.

Рис 1 – Механический нагнетатель воздуха.

Отличительной особенностью механического наддува является то, что устройство нагнетающее воздух в цилиндры приводится в действие непосредственно от двигателя, то есть механически. И поэтому его обороты на прямую зависят от оборотов коленчатого вала.

Регулировка давления наддува происходит с помощью байспасного клапана. На современных автомобилях им управляет блок управления двигателем. Клапан устроен следующим образом, если давление нагнетаемого воздуха становится больше чем требуется, то клапан открывается и перепускает часть воздуха обратно на впуск, таким образом происходит падение давления на выходе нагнетателя до требуемой величены.

Главным преимуществом использования механического наддува является равномерное увеличение крутящего момента и улучшение динамических характеристик двигателя. Это происходит в следствии прямой зависимости оборотов нагнетателя от оборотов коленчатого вала двигателя.

Помимо положительных моментов в применении механического наддува также присутствуют и отрицательные. Нагнетатель, приводимый в действие непосредственно от двигателя, ведет к тому, что на двигатель увеличивается нагрузка, что в результате приводит к увеличению расхода топлива. Но этот негативный момент может быть снижен если нагнетатель по средствам электромагнитной муфты будет отключаться при малых нагрузках на двигатель.

    Механические нагнетатели могут приводиться в работу следующими способами:

  • ременной привод.
  • цепной привод.
  • прямой привод (расположен непосредственно на коленвале).
  • привод через зубчатую передачу.
  • электропривод.

    Конструктивно механические воздухонагнетатели можно разделить на следующие типы:

  • нагнетатели Roots.
  • нагнетатели Lysholm.
  • центробежные нагнетатели.

Давайте теперь каждый тип рассмотрим подробнее.

Конструкция нагнетателей Roots (получившая название в честь инженеров разработчиков) очень проста и схожа с конструкцией и принципом работы шестеренного масляного насоса.

Рис 2 – Воздухонагнетатель Roots.

Два ротора вращаются навстречу друг другу, захватывая и пропуская через себя воздух, выталкивают его, тем самым, создавая давление на выходе. В зависимости от частоты вращения роторов с противоположной стороны образуется давление.

Второй тип механических воздухонагнетателей Lysholm (также получили название в честь их разработчика Лисхольма), они по своей конструкции походят на нагнетатели Roots.

Рис 3 – Воздухонагнетатель Lysholm.

Их еще называют винтовыми нагнетателями, так как их основу составляют два шнека, которые, вращаясь в противоположные стороны, захватывают и пропускают через себя порции воздуха, создавая на выходе давление.

Третьим видом будут центробежные воздухонагнетатели. Они по своей конструкции и принципу действия схожи с турбокомпрессорами.

Рис 4 – Центробежный воздухонагнетатель.

Так как в их основе лежит крыльчатка, при вращении которой лопасти расположенные на ней захватывают воздух и под действием центробежной силы выталкивают его наружу. Разница лишь в том, что в данном случае крыльчатка приводится в действие не энергией отработавших газов как в турбокомпрессоре, а от движения коленчатого вала. Минус данных нагнетателей в том, что они дают эффект только при вращении крыльчатки с большой скоростью, поэтому результат от них больше проявляется на высоких оборотах двигателя.

В процессе сжатия воздуха происходит его нагрев, в итоге это приводит к тому, что количество подаваемого воздуха в цилиндры становится меньше, чем, если бы он обладал более низкой температурой. Следовательно мы добьемся меньшего прироста мощности. Для того, что бы избежать этого негативного момента в системах воздухонагнетателей стали использовать интеркулеры, которые позволяют снизить температуру, а, следовательно, и увеличить количество подаваемого воздуха в цилиндры.

Рис 5 – Система охлаждения нагнетаемого воздуха.

Рис 6 – Интеркулер.

По своей конструкции интеркуллер напоминает обыкновенный радиатор, который охлаждается потоком встречного воздуха или охлаждающей жидкостью.

Воздушный нагнетатель.

Ошибки и описание действий при их появлении:

31 Нагнетатель – обрыв

Проверьте кабельный жгут двигателя нагнетателя на правильность прокладки и на наличие повреждений, если все в порядке —> отсоедините кабельный жгут от блок управления и проверьте его на проходимость, если он в порядке —> замените блок управления.

32 Двигатель нагнетателя – короткое замыкание на массу

(Непременно соблюдайте тестовое напряжение. В случае превышения величины напряжения компонент будет разрушен. Учитывайте устойчивость блока питания при коротких замыканиях – мин. 20 А)

• Выполните функциональную проверку двигателя нагнетателя, для этого отсо- едините штекер от блока управления. Подайте тестовое напряжение на двигатель нагнетателя и через 40 секунд измерьте величину тока. Сила тока < 6,5 A —> двигатель нагнетателя в порядке —> замените блок управления.

Сила тока > 6,5 A —> замените нагнетатель.

• Проверьте проводку на наличие короткого замыкания.

33 Двигатель нагнетателя не крутится или короткое замыкание на массу

Отклонение число оборотов > 10 % от заданного значения более 30 секунд. Измерьте число оборотов нагнетателя воздуха в камеру сгорания при помощи бесконтактного фотоэлектрического тахометра.

• Слишком низкое число оборотов: Нагнетатель блокирован – проверьте инерционный выбег нагнетателя или удалите посторонний предмет, если в порядке —> проверьте нагнетатель (см. код неисправности 032).

Слишком высокое число оборотов: – Отсутствует магнит на крыльчатке нагнетателя —> замените нагнетатель.

– Неисправен датчик числа оборотов в блоке управления —> замените блок управления.

Проверьте проводку на наличие короткого замыкания.

34 Двигатель нагнетателя, выход (+) короткое замыкание на UB (напряжение аккумулятора)

Проверьте кабельный жгут двигателя нагнетателя на правильность прокладки и на наличие повреждений, если все в порядке —> отсоедините кабельный жгут от блок управления и проверьте его на проходимость, если он в порядке —> замените блок управления.

Демонтаж нагнетателя воздуха в камеру сгорания

Снимите фланцевый уплотнитель. Извлеките отопительный прибор из внешнего кожуха (нижняя часть). Выкрутите 4 крепежных винта из нагнетателя воздуха в камеру сгорания.

Снимите с теплообменника нагнетатель воздуха в камеру сгорания и уплотнительную прокладку.

1 Нагнетатель воздуха в камеру сгорания 2 Теплообменник 3 Крепежный винт

Внимание!

При монтаже нагнетателя воздуха в камеру сгорания, как правило, следует заменять уплотнительную прокладку.

Затяните 4 крепежных винта нагнетателя воздуха в камеру сгорания в последовательности, показанной на схеме, с моментом затяжки 4 +0,5 Нм.

1– 4 Затяните крепежные винты в данной последовательности с моментом затяжки 4 +0,5 Нм

5 Как правило, следует заменять уплотнительную прокладку между нагнетателем воздуха в камеру сгорания и теплообменником.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *