Для чего нужен нагнетатель
Что такое нагнетатель на авто? Его виды и детальный разбор нюансов
Скачать PDF
Не все владельцы машин знают, что такое нагнетатель на авто и зачем он так необходим для движков? С самого момента изобретения двигателей внутреннего сгорания (ДВС), разработчики ставили одной из основных задач – всевозможное повышение мощности. А ее, чисто технически, можно было решать по-разному. Первое, что приходило в голову – увеличить количество цилиндров. Но это приводило к росту массы движка и другим «габаритным» проблемам.
Однако, было подмечено, что важную роль для возрастания мощности играет и качество подаваемой в двигатель воздушно-топливной смеси (ВТС). При помощи достаточного нагнетания в нее воздуха – мощность увеличивалась до пятидесяти процентов (при сохранении других важных характеристик агрегатов). Подобного эффекта можно достичь при помощи довольно простого прибора – нагнетателя – который обеспечивает приход дополнительного объема воздуха в движок.
Что такое нагнетатель на авто: как он выглядит, что собой представляет, каковы его основные разновидности и характеристики? На эти вопросы и другие, не менее интересные вопросы мы попробуем ответить в данной статье.
Содержание
Механизм работы
Роль нагнетателя становится понятна, если вспомнить сами основы функционирования любого ДВС. Смесь топлива и воздуха подходит в двигательные цилиндры, сгорает и обеспечивает движение мотора. Причем, разумный баланс между составными частями смеси – воздухом и топливом – должен удерживаться на заданных уровнях, согласно режиму функционирования, в зависимости от испытываемой движком нагрузки.
Обычно количественное ограничение ТВС обуславливается объемом цилиндров (она всасывается туда на впуске, когда мотор машины как бы вбирает в себя необходимое ее количество). Тут кроется возможность усиления мощности для двигателя, использующего принцип внутреннего сгорания. Ведь, если ту же ТВС подать с давлением, в данный определенный объем движка войдет больше смеси. А значит, при сгорании, соответственно, станет выделяться больше энергии.
Как следствие – увеличивается мощность мотора. Такой компрессор (нагнетатель) и используется для увеличения объема воздуха, поступающего в двигатель (газ сжимается и подается с давлением). Как дополнительное преимущество, можно рассматривать экономию самого топлива, на котором функционирует данный агрегат.
Не все так просто, как кажется
Однако, все оказалось не так уж и просто, как звучит в теории. И с установкой первичных нагнетателей, воплощающих техническую мысль, возникали побочные проблемы, также требующие, в свою очередь, инженерных решений. Мощность-то движка увеличивалась, но тепла при сгорании ТВС уже образовывалось гораздо больше. Из-за этого и прогорали клапаны, поршни, и «выходила из себя» сама система охлаждения.
Как минимум, огромный минус – преждевременное изнашивание частей двигателя. Избегать данных явлений помогает использование топлива с высоким октановым числом, а также – декомпрессия (уменьшение степени сжатия). Тут, от чего ушли, к тому и приходим: декомпрессия, как процесс, обратный компрессии, снижает мощности двигателей. К тому же – подобные высокооктановые виды «горючек» стоят дороже, чем обычные, без соответствующих добавок. Как же обойти эти минусы, достигая максимальной пользы от использования устройства?
Виды нагнетателей
Механический
Нагнетательное устройство данного типа было создано на автомобильных движках одним из первых. Он связывается с коленвалом и начинает свою работу сразу после запуска. В этом – одно из его достоинств.
Недостаток – подобная конструкция отбирает часть мощности движка. Первоначальные нагнетатели такого плана выглядели, как две шестеренки, что вращаются в разные стороны. Они были помещены в металлический замкнутого типа корпус. После, конструкция «механики» существенно поменялась. Появились и механические наддувы, использующие центробежную силу, и винтовой принцип.
Турбо
Такой подход ныне – наиболее популярен. Что такое нагнетатель на авто? Он применим как для бензиновых, так и для дизельных моторов. Но бензиновые движки – предпочтительнее инжекторные, а не карбюраторные. Используя энергию выхлопных газов, подобная конструкция состоит из турбины и компрессора и может быть очень эффективно использована на высоких оборотах.
Однако, его использование связано также с некоторыми нюансами: внутри устройства, возникающая температура достигает 1000°C, а скорость вращения лопастей – до 1000 оборотов. Поэтому возникают проблемы с износом и жаростойкостью материалов, из которых изготовлены турбо.
Для чистки, диагностики и даже смены масла: зачем нужен гаражный компрессор
Компрессор, он же – универсальный 220-вольтовый генератор сжатого воздуха с ресивером-накопителем, многие ошибочно считают инструментом зарабатывающих на жизнь ремонтом автомобилей профи и полупрофи. Однако и в любительском арсенале самого обычного автовладельца такому аппарату найдется масса применений – и чем дальше, тем больше!
Одно из моих хобби, как и у многих, – ремонт и тюнинг личных авто, а также самая разная прикладная «слесарка». Компрессор в моем арсенале имеется уже не первый десяток лет – недорогая модель какой-то безымянной марки, одноцилиндровая, коаксиальной системы (с прямым приводом насоса от двигателя через соединительную муфту, без ременной передачи) и с ресивером объемом 50 литров. Изначально этот аппарат приобретался больше интереса ради и со скидкой, и уверенности в его востребованности у меня не было. Однако в итоге источник сжатого воздуха оказался настолько универсальным помощником, что редкий визит в гараж теперь обходится без его применения! К слову, из бесед с гаражными друзьями я с удивлением узнал, что и они приобретали и осваивали компрессоры примерно по той же схеме – то есть брали на пробу без каких-то конкретных целей. А потом обнаруживали, что аппарату находятся десятки применений, в том числе и неочевидных поначалу. И через какое-то время без него уже – как без рук!
Если вы еще не пришли к осознанию необходимости такого агрегата, попробуем «виртуально освоить» его на примере сверхкомпактной модели BERKUT SMART POWER SAC-300. Посмотрим, в каких работах по обслуживанию личного авто его можно применить.
Характеристики BERKUT SAC-300:
BERKUT SMART POWER SAC-300 – поршневой одноцилиндровый компрессор с прямой передачей. Это означает, что валы двигателя и насоса соединены напрямую. Такая схема называется коаксиальной и весьма распространена – на ней делаются компрессоры с ресиверами до 50-80 литров включительно, и лишь более габаритные и мощные модели уже оснащаются ременным приводом, выполняющим роль редуктора. В отличие опять же от многих одноклассников, BERKUT SAC-300 имеет безмасляный насос – то есть, периодически менять в его картере специальное компрессорное масло не требуется, что делает аппарат более удобным в эксплуатации.
Формат корпуса – «чемоданчик», что опять же очень удобно как в плане хранения, так и в плане перевозки аппарата. Его можно положить в багажник или спокойно поставить в салон на пол, чтобы взять, к примеру, на дачу для продувки системы мини-водопровода перед зимовкой.
Компрессор имеет резиновые ножки на двух плоскостях, поэтому его можно ставить вертикально или класть набок. С помощью наплечного ремня можно проводить различные мобильные работы с использованием сетевого удлинителя – к примеру, нанесение антикоррозийных покрытий на автомобиль.
Выходной штуцер – быстросъемный, типового для любого пневмоинструмента стандарта, известного в народе как «четвертьдюймовый рапид». На компрессоре смонтирован «рапид-мама», на воздушном шланге с одной стороны – «мама», с другой – «папа», а на инструментах, соответственно, «папа».
На панели управления установлены два манометра, клапан экстренного принудительного опустошения ресивера и рукоятка регулятора давления – прессостата. Первый манометр показывает давление в ресивере до регулятора, а второй – в рабочем тракте шланга, после регулятора. Регулятором можно уравнять рабочее давление с ресиверным, то есть довести до максимума, развиваемого насосом компрессора. А можно и убавить до любой нужной вам величины – например, до полутора-двух бар, необходимых для аэрографа.
Пятилитровый ресивер BERKUT SAC-300 невелик, но его вполне достаточно для многих гаражных работ. Впрочем, продвинутые владельцы компактных компрессоров с небольшими ресиверами зачастую наращивают их объем даже без вмешательства в конструкцию компрессора – просто подключая дополнительный выносной воздушный накопитель к выходу шланга на штуцерах-быстросъемах и задействуя его по необходимости. Подобный накопитель можно без труда сделать, к примеру, из старого газового баллона, огнетушителя или из вакуумного баллона от грузовиков ГАЗ (3308, «Валдай», «Шишига» и т.п.). Такой баллон с резьбовыми входами стоит в магазине около полутора тысяч рублей и имеет объем 12 литров.
Как и у компрессоров «взрослого размера», у SAC-300 имеется донная сливная пробка в ресивере для удаления конденсата:
В комплекте SAC-300 поставляется витой пневмошланг и два пистолета – накачной с манометром и продувочный. Также в коробке пользователь найдет целый набор различных пластиковых и латунных переходников, у которых имеются ниппельные штуцеры с одной стороны и конусы разных диаметров – с противоположной. С их помощью удобно продувать любые трубопроводы, накачивать всяческую мелочь в быту, подавать сжатый воздух в различные полости.
Что можно сделать с помощью компрессора применительно к ремонту личного автомобиля своими руками, кроме очевидной работы с колесами? Массу полезных вещей, которые без него осуществить либо затруднительно, либо даже невозможно!
Классика жанра – чистка под давлением. Большинство загрязненных внутри узлов двигателя мы обычно моем аэрозольным баллоном а-ля «очиститель карбюратора», содержащего в себе смесь сольвентов под давлением. Растворяют нагар и жирные субстанции они хорошо, но объем баллона мал, а давление струи слабое. В итоге чистка редко обходится одним баллоном, что делает его применение не слишком экономичным при стоимости 150-400 рублей за флакон емкостью 350 миллилитров. При этом обычный бензин по цене 45 рублей за литр в большинстве случаев обладает ничуть не худшими чистящими свойствами, если распылять его из любого дешевого компрессорного пистолета-нагнетателя с бачком!
Дроссельная заслонка. Было:
С помощью компрессора очень легко искать утечки воздуха или жидкости в узлах, которые подозреваются в потере герметичности. Затыкаем все отверстия, оставив открытым одно, в которое нагнетаем давление. Деталь или узел погружаем в воду и мониторим пузырьки!
Отдельная история – проверка на паразитный подсос воздуха впускного тракта двигателя. Отключаем воздушный фильтр, подаем компрессором давление и брызгаем мыльным раствором из бутылочки-пульверизатора, отыскивая «пузырение» на стыках патрубков, в месте установки регулятора холостого хода, оси дроссельной заслонки и т. п. Есть и другой вариант – для него потребуется простейший дымогенератор, изготовленный за пять минут из пластиковой бутылки, ниппельного «соска» и сигареты (подробности при желании легко нагуглить, конструкция известная). Утечка обнаруживается там, где дым сочится через неплотности.
Как ни странно, но компрессор изрядно выручает и при уходе за салоном.
Вот, например, узкие места между креслами и порогами – даже самая тонкая насадка пылесоса туда толком не пролезает, а пыли и сора там скапливается предостаточно. Способ удаления их, по сути, лишь один: выдуть наружу и собрать пылесосом.
Еще один забавный лайфхак – использование компрессора при смене моторного и трансмиссионного масла. На фото – количество масла, которое остается в двигателе небольшого объема (1,6 литра) после прекращения падения капель из отверстия в поддоне картера. Объем грязного масла, которое обычно не удаляется, – граммов 70-80. Выгнать эту грязь из мотора можно, если подать воздух компрессором в маслозаливную горловину.
Скажем честно: процедура эта совершенно необязательная, ибо вред от остатка старого масла несущественен. Смысл сего мероприятия – перфекционизм в чистом виде и возможность показать безграничную сферу применений сжатого воздуха в повседневной практике любителей гаражного времяпрепровождения.
Компрессор привносит элемент технической культуры в любой гаражный процесс. Практически в каждой авторемонтной операции необходима очистка зоны работы. Сжатый воздух или подаваемый с его помощью бензин/солярка эффективнейшим образом заменяют отскребание грязи отвертками, ножами и шпателями, а также последующее ее отмывание начисто с помощью баночки бензина и кисточки. В повседневном обслуживании личного автомобиля своими силами с помощью компрессора можно продувать от грязи тормозные суппорты и барабаны при замене колодок, свечные колодцы перед заменой свечей, промывать бензином детали двигателя и трансмиссии с помощью пистолета-распылителя с бачком, наносить антикоррозийные покрытия и мастики и многое другое. Кроме того, можно очищать инструменты и детали как в процессе работы, так и по окончании, продувать от пыли, опилок и стружки одежду. Как показывает практика, по мере освоения компрессора ему постепенно находится применение практически в любом процессе, который прежде обходился без него.
Зачем нужен воздушный компрессор
Современная промышленность практически не имеет таких отраслей, где не используются компрессоры. Причем потребность в них абсолютно не зависит от объемов производства: применяются лишь разные по производительности и мощности агрегаты. Для чего же нужны воздушные компрессоры? Главной задачей компрессорного оборудования является производство сжатого воздуха, который выступает в качестве движущей силы или для иных производственных процессов.
Как работает компрессор
Как уже было отмечено, главная задача компрессора — сжимать воздух и подавать его под давлением. Их принято делить на две основные группы — поршневые и винтовые компрессоры: в каждой из этих групп сжатие происходит по двум абсолютно разным принципам. В случае с поршневыми, ключевым компонентом является поршень, который сжимает воздух в цилиндре посредством возвратно-поступательных движений. У винтовых компрессоров эту функцию осуществляет винтовой блок, в котором воздух сжимается с помощью вращающихся навстречу друг другу винтов.
Схема внутреннего устройства винтового блока
В обоих типах компрессорных установок еще одним важным компонентом является компрессорное масло. В первую очередь, оно служит в качестве смазки, которая во время работы компрессора уменьшает трение между его ключевыми компонентами. Также масло уменьшает зазоры в блоках сжатия воздуха и эффективно отводит вырабатываемое за счет работы тепло.
Область применения воздушных компрессоров
Обычно воздушные компрессоры работают вместе с другим оборудованием, которое использует сжатый воздух в качестве энергии. Основная сфера их применения — промышленность. К промышленным воздушным компрессорам предъявляются высокие требования: стабильное давление сжатого воздуха, большой ресурс работы и достаточное количество производительности для всех нужд производства.
Винтовые компрессоры Dalva на промышленном предприятии
Как правило, в отдельную группу выделяют безмасляные компрессоры. Их применяют в том случае, если наличие остатков смазочного масла в сжатом воздухе недопустимо. Безмасляные воздушные компрессоры используют в следующих отраслях: медицина и фармацевтика, пищевое производство, химическая промышленность и других.
Также воздушные компрессоры применяют и для строительных работ. Сжатый воздух, который они производят, приводит в движение пневмоинструмент — пескоструйные аппараты, краскопульты, отбойные молотки и т.д. Часто такие работы являются выездными, поэтому для них приобретают передвижные компрессоры — для удобства они могут быть установлены на колесном шасси. Существуют модели, работающие от электричества, а также есть и автономные воздушные компрессоры — они работают на дизельном топливе.
Из чего состоит воздушный компрессор
Иногда компрессоры оснащены дополнительными устройствами — ресивером и осушителем. Они могут поставляться в составе компрессорной станции, а также их можно купить в качестве самостоятельного оборудования отдельно.
Ресивер (накопитель сжатого воздуха) в поршневом компрессоре выполняет важнейшую функцию: он выравнивает давление, которое из-за движения поршня в цилиндре то возрастает, то уменьшается. Так возникают пульсации, которые негативно влияют на оборудование, для которого предназначался сжатый воздух. Ресивер путем накопления воздуха и плавной его «отдачи» решает эту проблему. Винтовые компрессоры не создают пульсаций.
Компрессор Ceccato CSA с ресивером и осушителем
Следующие причины применения ресиверов актуальны и для винтовых компрессоров, и для поршневых:
Но ресивер не идеально справляется с удалением влаги, которая поступает в компрессор из окружающей среды вместе с атмосферным воздухом. Чтобы убрать из воздуха весь конденсат, применяют осушители. Многие модели компрессоров с небольшой производительностью имеют в своем корпусе осушитель, который охлаждает, конденсирует и удаляет воду из пневмосети.
Если у вас остались вопросы о том, зачем нужен воздушный компрессор и как правильно подобрать его, специалисты компании «Волгаремсервис» всегда готовы проконсультировать вас.
Ознакомиться с нашим ассортиментом компрессоров можно в каталоге.
Что такое компрессор? Роль компрессора в работе двигателя автотомобиля
Компрессором называют любое приспособление, которое предназначено для сжатия и подачи воздуха, а также других газов под давлением. Где используется это устройство?
Автомобильные инженеры, создатели гоночных авто и просто любители скорости все время работают над увеличением мощности двигателей. Одним из способов ее увеличения есть строительство мотора большого внутреннего объема, но большие двигатели много весят и кроме того затраты на их производство и содержание очень высоки.
Фото. ProCharger D1SC – центробежный компрессор
Второй способ увеличения интенсивности двигателя – это создание агрегата стандартного размера, но более эффективного в использовании. Более эффективной отдачи можно добиться при нагнетании большего объема воздуха в камеру сгорания, которое позволяет подать в цилиндр больше топлива, а значит достичь большей мощности за счет высокого давления и соответственно сильного выброса газа. Именно компрессор, который также называют нагнетателем, позволяет усилить подачу воздуха и увеличить мощность двигателя.
Кроме компрессора существует еще турбокомпрессор. Отличия между этими двумя устройствами состоят в способе извлечения энергии. Обычный компрессор приводится в действие энергией, которая передается от коленчатого вала мотора через ременный или цепной привод механическим путем. Что касается турбокомпрессора, то она работает благодаря сжатому потоку выхлопных газов, вращающих турбину.
Как работает компрессор
Для того чтобы понять как работает данный механизм, рассмотрим схему работы обычного четырехтактного двигателя внутреннего сгорания. С движением вниз поршня создается разрежение воздуха, который под действием атмосферного давления поступает в камеру сгорания. После поступления воздуха в двигатель он объединяется с топливной смесью и создает заряд, который можно трансформировать в полезную кинетическую энергию в результате горения. Горение создает свеча зажигания. Как только происходит реакция окисления топлива, выбрасывается большой объем энергии. Сила этого взрыва приводит в движение поршень, а сила этого движения поступает на колеса, заставляя их вращаться.
Более плотный поток топливно-воздушной смеси в заряд будет создавать более сильные взрывы. Но стоит понимать, что для сжигания конкретного количества топлива требуется определенное количество кислорода. Правильным считается соотношение: 14 частей воздуха к 1 части атмосферного воздуха. Эта пропорция имеет очень большое значение для эффективной работы силового агрегата автомобиля и выражает собой правило: “для того чтобы сжечь больше топлива нужно подать больше воздуха”.
В этом и состоит работа компрессора. Он сжимает воздух на входе в двигатель, позволяя наполнять двигатель большому его количеству и создавать повышение давления. Вместе с этим в двигатель может поступать большее количество топлива, вызывая увеличение мощности. В среднем компрессор прибавляет 46% мощности и 31% крутящего момента.
Механический нагнетатель запускается с помощью приводного ремня, обернутого вокруг шкива, который подключен к ведущей шестерне. Ведущая шестерня привод в движение шестерню нагнетателя. Ротор компрессора впускает воздух, сжимает его и вбрасывает во впускной коллектор. Скорость вращения компрессора составляет 50 – 60 тысяч оборотов в минуту. В результате нагнетатель увеличивает подачу воздуха в двигатель машины примерно на 50%.
Так как горячий воздух сжимается, он теряет свою плотность и не может сильно расшириться во время взрыва. В этом случае он не может отдать столько же энергии, сколько производится при возгорании свечой зажигания более прохладной топливно-воздушной смеси. Можно сделать вывод, что для того чтобы нагнетатель работал с максимальной отдачей сжатый воздух на выходе из устройства должен быть охлажден. Процессом охлаждения воздуха занимается интеркулер. Горячий воздух охлаждается в трубках интеркулера с помощью холодного воздуха или холодной жидкости, в зависимости от вида механизма. Снижение температуры воздуха, увеличивая его плотность, делает сильнее заряд, который поступает в камеру сгорания.
Виды компрессоров
Компрессоры бывают трех видов: двухвинтовые, роторные и центробежные. Основное отличие между ними состоит в способе подачи воздуха во впускной коллектор автомобильного двигателя.
Двухвинтовой компрессор
Двухвинтовый нагнетатель состоит из двух роторов, внутри которых циркулирует воздух. Эта конструкция создает много шума в виде свиста сжатого воздуха, который приглушают специальными методами шумоизоляции двигателя.
Фото. Двухвинтовой компрессор
Роторный компрессор
Роторный нагнетатель расположен, как правило, в верхней части автомобильного двигателя и состоит из вращающихся кулачковых валов, которые перемещают атмосферный воздух во впускной коллектор. Он имеет большой вес и значительно утяжеляет вес транспортного средства. Кроме того, воздушный поток в данном виде компрессора имеет прерывистую структуру, что делает его наименее эффективным по сравнению с другими видами компрессоров.
Фото. Роторный компрессор
Центробежный компрессор
Центробежный нагнетатель – наиболее эффективен для принудительного повышения давления внутри двигателя машины. Он представляет собой крыльчатку, вращающуюся с огромной силой и нагнетающую воздух в небольшой корпус компрессора. Центробежная сила выталкивает воздух к краю крыльчатки, заставляя его с огромной скоростью покидать ее полость. Маленькие лопатки, расположенные вокруг крыльчатки преобразуют высокоскоростной поток воздуха с низким давлением в низкоскоростной поток с высоким давлением.
Фото. Центробежный компрессор
Достоинства компрессора
Основным достоинством компрессора является, естественно, увеличение мощности двигателя транспортного средства. Эксперты считают механические нагнетатели несколько лучше турбированных, потому что двигатели, оборудованные ими, не имеют задержки реакции в ответ на нажатие водителем педали газа, потому что механические компрессоры приводятся в движение непосредственно от коленчатого вала двигателя. Турбокомпрессоры в свою очередь подвержены отставанию, так как выхлопные газы набирают скорость нужную для раскручивания турбин лишь после истечения некоторого времени.
Недостатки двигателей
Так как компрессор запускается с помощью коленчатого вала мотора, это немного уменьшает мощность силового агрегата. Компрессор увеличивает нагрузку двигателя, поэтому последний должен быть крепким настолько, чтобы выдерживать сильные взрывы в камере сгорания. Современные автопроизводители учитывают это условие и создают более сильные узлы для моторов, предназначенных для работы в паре с компрессором, что повышает стоимость автомобиля, а также стоимость его технического обслуживания.
В целом нагнетатели – это наиболее эффективный способ добавить двигателю транспортного средства лошадиных сил или мощности другими словами. Компрессор может добавить от 50 до 100% мощности, поэтому его часто устанавливают на свои авто гонщики и приверженцы высокоскоростной езды.