Устройство автомобильного компрессора

Устройство автомобильного компрессора можно назвать довольно простым. Для более полного понимания, разберем общий процесс работы автокомпрессора, а затем перейдем к конкретным деталям.

Итак, для чего нужен автомобильный компрессор? Разумеется, чтобы нам не приходилось пользоваться ручным или ножным насосом для закачки воздуха в шины нашего транспортного средства. Вне зависимости от типа компрессора (о них мы поговорим далее), это устройство, которое тем или иным образом закачивает воздух в специальную полость через впускной клапан, сжимает его (отсюда и название устройства – компрессор, т.е. «сжимающий»), а затем выпускает его из данной полости в шину. Затем цикл повторяется до тех пор, пока автовладелец не выключит устройство.

Существует две разновидности автомобильных компрессоров – мембранные и поршневые. Они несколько отличаются по своим характеристикам и устройству, поэтому стоит отдельно остановиться на каждой из разновидностей, рассмотрев их устройство, принцип работы, преимущества и недостатки.

Мембранные автомобильные компрессоры

В мембранных автомобильных компрессорах элемент, производящий сжатие воздуха — мембрана. Как правило, изготавливается она из резины или полимеров. Основными элементами конструкции мембранного компрессора являются:

• Мембрана;
• Камера сжатия;
• Впускной/выпускной клапана;
• КШМ (кривошипно-шатунный механизм);
• Поршень;
• Шток;
• Электродвигатель.

Общая схема работы мембранного компрессора выглядит следующим образом. Электродвигатель вращает вал, кривошипно-шатунный механизм преобразует это вращение в возвратно-поступательное движение шатуна, который соединен с поршнем. Поршень при помощи штока крепится к мембране. Когда мембрана двигается в одну сторону – создается разрежение воздуха в камере сжатия. Под воздействием разрежения, открывается впускной клапан, наполняющий воздухом рабочий объем компрессора. Двигаясь в противоположном направлении, мембрана закрывает клапан и сжимает поступивший воздух. При достижении нужной степени сжатия открывается другой клапан, подающий сжатый воздух в шину. Далее мембрана вновь меняет направление движения, разрежая воздух в камере, закрывая выпускной клапан, следом открывая впускной, и т.д.

Питание автомобильный компрессор, может получать от прикуривателя, автомобильной АКБ или собственного аккумулятора (в таком случае аккумулятор нужно время от времени заряжать от сети 220В), в зависимости от мощности.

Поршневые автомобильные компрессоры

В поршневых компрессорах элементом, создающим разрежение и производящим сжатие воздуха, является поршень. Основные составные части поршневых компрессоров таковы:

• Поршень в цилиндре;
• Впускной/выпускной клапана;
• КШМ;
• Электродвигатель.

Конструкцией многих поршневых устройств также предусматривается манометр для автомобильного компрессора и воздушный фильтр для очистки поступающего воздуха от посторонних примесей. Питание автомобильного компрессора поршневого типа также осуществляется от прикуривателя, автомобильного аккумулятора или встроенной в устройство батареи.

Общая схема работы поршневого компрессора схожа с вышеописанной. Электродвигатель вращает привод, это вращение передается на КШМ и преобразуется в движение поршня. Когда поршень двигается в одну сторону, он открывает впускной клапан. Воздух поступает в цилиндр (при этом очищаясь, если предусмотрен воздушный фильтр) и сжимается поршнем. Далее давление растет, вызывая открытие выпускного клапана, воздух подается через шланг в автомобильную шину, поршень вновь создает разрежение, закрывая выпускной клапан, открывая впускной и т.д.

Преимущества и недостатки

У каждой из вышеописанных разновидностей имеется перечень плюсов и минусов, обусловленных конструкцией устройства. Рассмотрим их поподробнее.

• Мембранные компрессоры. Они считаются наиболее надежными, так как в конструкции устройства не предусмотрено трущихся деталей. В случае выхода мембраны из строя ее легко заменить. Однако мощность таких компрессоров значительно ниже мощности поршневых устройств, что делает процесс накачки больших колес очень длительным. К тому же, их крайне не рекомендуется использовать при низких температурах – замерзшая мембрана потеряет эластичность и попросту порвется, приведя компрессор в негодность.
• Поршневые компрессоры. Они обладают высокой мощностью, их можно использовать в любых погодных условиях. Однако в случае выхода из строя поршня, аппарат либо не пригоден к ремонту, либо попросту не выгоден.

Определение и решения неисправностей в компрессорах

Сперва рассмотрим возможные неисправности автомобильных компрессоров. Чаще всего встречаются следующие проблемы:

• Устройство не включается;
• Устройство включается, но воздух не качает;
• Устройство не создает нужного давления в шине;
• Устройство выключается само.

Если автомобильный компрессор не включается, вероятнее всего, проблема в электрической «начинке» аппарата. Следует проверить провода автомобильного компрессора, уровень зарядки аккумулятора (как автомобильного, так и встроенного, если он есть) и состояние предохранителей автомобиля (в случае замыкания контактов в прикуривателе предохранитель может сгореть). Также вероятен выход из строя электродвигателя, вращающего приводной вал – в таком случае будет проще легче приобрести другой компрессор, так как ремонт обмоток электродвигателя обойдется примерно в ту же (если не большую) сумму.

Если автомобильный компрессор не качает воздух, но слышна работа электродвигателя, причина может заключаться в клапанах устройства. Компрессор нужно разобрать и проверить состояние уплотнителя, установленного под клапаном – со временем он может износиться и начать пропускать воздух, в результате сжатия не происходит и воздух не поступает в шины. Часто проблема может заключаться в ослаблении винта, который закрепляет КШМ на валу – в таком случае электродвигатель будет вращать вал, но КШМ останется на месте. Если у вас устройство мембранного типа – при разборке проверьте целостность мембраны.

Недостаточное давление в шине, создаваемое аппаратом, также чаще всего связано с износом уплотнительных колец – либо на клапанах, либо на поршне (для поршневых компрессоров).

Самопроизвольное отключение компрессора чаще всего объясняется срабатыванием механизма защиты от перегрева (если он есть). Если компрессор выключился после долгой работы – ему просто нужно немного остыть. В случае, если выключение происходит практически сразу же – проблема может заключаться в заводском браке, вследствие которого отвод тепла будет осуществляться хуже, чем необходимо.

Какой автомобильный компрессор выбрать?

Теперь немного поговорим о нюансах выбора компрессоров. В первую очередь отметим – желание сэкономить немного денег при покупке автомобильного компрессора может привести к необходимости покупки нового буквально через пару месяцев. Порой производители стараются удешевить свои изделия, используя пластик вместо металла, или «оцинковку» вместо высококачественной легированной стали. Поэтому — при покупке стоит обратить особое внимание на качество материалов, из которых произведено изделие.

Далее стоит определиться с типом компрессора. Как мы говорили ранее, мембранные – надежнее, но слабее в плане мощности. К тому же их нельзя использовать зимой (по крайней мере, не отогрев предварительно в салоне автомобиля). Поршневые мощнее, но чаще выходят из строя. Если у Вас небольшие колеса и высочайшая производительность не требуется – вполне достаточно мембранного компрессора, он не займет много места в салоне или багажнике и обеспечит при этом приемлемую скорость накачки. Для грузовых автомобилей однозначно больше подходят поршневые, а если вас интересует еще более высокая скорость накачки – стоит обратить внимание на двухцилиндровые автомобильные компрессоры.

Также крайне желательно, чтобы компрессор был оснащен манометром, позволяющим контролировать полученное давление в шинах. Также среди ассортимента продукции имеются автомобильные компрессоры с ресивером – емкостью для хранения сжатого воздуха. Такие модели полезны в качестве оборудования для шиномонтажа, когда требуется скорейшая накачка шин, или конструирования пневмосистемы автомобиля. Ресивер занимает довольно много места, поэтому с собой его возят лишь в редких случаях.

Компрессор в автомобиле что это такое

Повышение мощности двигателя автомобиля достигается различными способами. Один из самых оптимальных подходов – повышение эффективности работы силовой установки путем наращивания объема бензино-воздушной смеси, подаваемой в цилиндры. Для этого в конструкцию двигателя добавляются компрессоры – механические нагнетатели, обеспечивающие принудительную подачу в камеры сгорания воздуха под большим давлением.

Что такое компрессор в машине?

Компрессором называется любой механизм, создающий на выходе высокое давление воздуха или другого газа. Используемые в автомобильных двигателях механические компрессоры работают от коленвала, крутящий момент которого передается посредством ременной либо цепной передачи. Кулачковые механизмы либо крыльчатка компрессора создают направленный воздушный поток, который подается в двигатель. Благодаря принудительному нагнетанию воздуха в цилиндры может закачиваться большее количество топлива, энергия сгорания увеличивается, вследствие чего возрастает и мощность мотора.

Следует отметить, что просто использовать больше бензина для увеличения мощности невозможно – для эффективного сгорания топлива требуется определенное количество кислорода. Таким образом, компрессор, по сути, является практически единственным возможным способом нарастить мощность двигателя, практически не изменяя его габариты и массу. Благодаря этому установка ДВС с механическим нагнетателем возможна даже на достаточно компактные и легкие автомобили.

Как работают компрессоры

В атмосферных автомобилях забор воздуха осуществляется по следующей схеме:

• Опускаясь по цилиндру вниз, поршень создает разреженную среду.
• В результате уменьшения давления воздух засасывается в камеру сгорания, где он впоследствии смешивается с топливом, сжимается поднимающимся поршнем и воспламеняется.

Здесь объем поступающего воздуха ограничивается рабочим объемом цилиндра, соответственно для моторов атмосферного типа единственным способом повышения мощности является увеличение внутреннего объема.

Двигатель с установленным компрессором

Установленный же компрессор позволяет использовать возможность воздуха сжиматься под внешним воздействием. Создаваемое его рабочими элементами давление заставляет цилиндры наполняться большим объемом воздуха, а горючая смесь, соответственно, получает больше кислорода. Добавляя к нему увеличенный объем топлива, удается получить больше энергии, которая при сгорании смеси толкает поршень и создает момент движения.

Для эффективного нагнетания воздуха рабочие элементы компрессора (роторы или крыльчатка) должны вращаться быстрее коленчатого вала. Достичь этого позволяет установка шестерней разных размеров: ведущая звездочка больше, чем приводные шестерни нагнетателя. Благодаря этому удается достичь частоты вращения в 50 000 об/мин. и более.

Дополнительно увеличить объем подаваемого в цилиндры воздуха позволяет установка интеркулера. Этот агрегат охлаждает воздух, выходящий из компрессора, в результате чего газ дополнительно сжимается.

Средний прирост мощности на автомобилях, оборудованных компрессорами, в сравнении с атмосферными аналогами составляет 35-45%, кроме того, примерно на 30% возрастает крутящий момент.

Читайте также: Что такое атмосферный двигатель и как он работает.

Виды компрессоров

Механические нагнетатели, устанавливаемые на двигатели современных машин, изготавливаются в разных видах:

• роторные;
• 2-винтовые;
• центробежные.

Они различаются, прежде всего, способом подачи воздуха в мотор. В основе роторного и 2-винтового механизма лежат кулачковые валы, а центробежные модели имеют в своей конструкции крыльчатки с тем или иным числом лопастей. У каждого из указанных типов есть свои индивидуальные преимущества и недостатки.

Самой старой является роторная конструкция нагнетателя. Она была запатентована еще в 1860 г., а в 1900 впервые использована в автомобилестроении. Вращающиеся кулачковые валы направляют попадающий в полость агрегата воздух в двигатель, где тот создает повышенное давление. Данный вид компрессоров является наименее эффективным по ряду причин:

• такие устройства имеют большие габариты и массу;
• при их работе создается прерывистый поток воздуха, в результате чего эффективность наполнения двигателя постоянно изменяется.

2-х винтовой компрессор.

2-винтовые модели имеют в своей конструкции 2 ротора, напоминающие червячную передачу. Они и обеспечивают движение воздуха в камеры сгорания. Общий принцип работы таких компрессоров в целом такой же, как и у роторных образцов. Однако здесь воздух сжимается уже внутри компрессора благодаря конической форме роторов и сужению воздушных карманов. Поэтому они более эффективны – провалов воздушного потока практически не возникает из-за повышенного давления в самом нагнетателе.

Наиболее эффективны на сегодняшний день центробежные компрессоры. Именно они используются для решения большинства задач, связанных с повышением воздушного давления в той или иной системе. Размещенная в корпусе такого нагнетателя крыльчатка вращается с частотой до 60 000 об./мин, благодаря чему возникает большая центробежная сила. Воздух выходит из такого компрессора на высокой скорости, но под низким давлением и подается на диффузор. Здесь скорость потока снижается, а давление повышается. Еще одно немаловажное преимущество устройств данного вида – компактные размеры: именно центробежные компрессоры устанавливаются на «заряженные» версии малолитражных автомобилей. Впрочем, на более крупных моделях их преимущества также становятся очевидны.

Читайте также: Как увеличить мощность двигателя: популярные способы.

Чем отличается компрессор от турбины

Мнение, что компрессор и турбина – это одно и то же, в корне ошибочно. Да, оба устройства выполняют общую задачу: нагнетают воздух в двигатель, однако они используют разный принцип исполнения этой задачи.

Компрессор приводится в действие энергией коленвала, а крыльчатку турбины заставляет вращаться поток выхлопных газов. Это отличие обусловливает следующий момент: работа турбины не приводит к потерям мощности, потому что она не использует энергию двигателя, в то время как для работы компрессора может потребоваться до 30% исходной мощности.

С другой стороны, эффективность турбины изменяется в зависимости от интенсивности работы двигателя, она дает ощутимый прирост мощности только на средних и высоких оборотах. Компрессор же работает в постоянном режиме, на который он выходит практически сразу после старта двигателя.

При этом, турбина – более сложный и поэтому дорогостоящий агрегат, чем компрессор. Она более чувствительна к качеству масла, а ее обслуживание и ремонт требует специфических навыков и зачастую стоит дороже ремонта компрессора.

Как можно увидеть, компрессор – это эффективный, надежный и относительно недорогой способ увеличить мощность автомобиля, сохраняя размеры и массу его двигателя. Такие устройства используются на автомобилях самого разного типа и назначения – от трековых и гоночных болидов до повседневных автомобилей с «горячим» характером.

Механический компрессор на двигатель автомобиля: плюсы и минусы

После появления первых ДВС главной задачей конструкторов и инженеров с самого начала стало повышение производительности силовой установки. Другими словами, основной целью является увеличение мощности двигателя. Как известно, самым простым способом становится решение физически увеличить рабочий объем двигателя и количество цилиндров. Двигатель «засасывает» из атмосферы больше воздуха, в результате можно сжигать больше горючего.

Решить задачу позволяет принудительное нагнетание воздуха в цилиндры под давлением. Для нагнетания воздуха на многих ДВС используется турбонаддув, еще одним решением является компрессор (нагнетатель механический). В этой статье мы рассмотрим, как устроен и работает автомобильный компрессор на двигатель, а также какие плюсы и минусы имеет компрессорный двигатель.

Компрессор на атмосферный двигатель

Начнем с того, что установка компрессора (нагнетателя) во впускной системе двигателя позволяет добиться подачи нужного количества воздуха для сжигания большего количества топлива. Если просто, компрессор-устройство, которое способно создать на выходе давление, которое будет больше атмосферного.

С этой задачей справляются как обычные механические нагнетатели, так и турбокомпрессор. При этом главным отличием турбонагнетателя от компрессора является то, что турбокомпрессор раскручивается за счет выхлопных газов, в то время как механический компрессор приводится от коленвала двигателя.

Как за счет компрессора происходит увеличение мощности двигателя

Атмосферный двигатель внутреннего сгорания осуществляет забор воздуха снаружи в тот момент, когда поршень в цилиндре движется вниз и создается разрежение, в результате чего воздух засасывается в камеру сгорания. Количество поступающего воздуха физически ограничено рабочим объемом, который имеет цилиндр и камера сгорания. После этого воздух смешивается с топливом в определенных пропорциях, после чего заряд (топливно-воздушная смесь) сгорает в цилиндрах.

Если учесть, что объем двигателя не меняется, тогда воздух нужно подавать принудительно под давлением. Это и есть главная задача компрессора. Компрессоры создают давление во впуске, нагнетая воздух в цилиндры. В этом случае остается только впрыснуть больше топлива, после чего такая смесь эффективно горит и отдает энергию поршню. На практике, нагнетатель способен поднять мощность мотора на 35-45%, отмечается около 30% процентов прироста крутящего момента по сравнению с точно таким же атмосферным аналогом.

Механический нагнетатель: устройство компрессора на двигатель автомобиля и принцип работы

Как уже было сказано выше, механические компрессоры приводятся в действие от коленчатого вала. Чаще всего для этого используется приводной ремень. Что касается компрессора, в его основе лежит ротор, который создает давление воздуха.

При этом компрессор должен вращаться быстрее коленвала ДВС. Для этого ведущая шестерня изготавливается большей по размеру, чем шестерни компрессора. Компрессор вращается с частотой около 50 тыс. об/мин., поднимая давление PSI с 6 до 9 до дюймов на квадратный дюйм. С учетом того, что атмосферное давление составляет около 14.7 фунтов на квадратный дюйм, компрессор увеличивает подачу воздуха фактически в половину.

За охлаждение отвечает интеркулер, который бывает воздушным и жидкостным. Интеркулеры представляют собой радиатор, куда попадает горячий сжатый воздух после выхода из компрессора для охлаждения.

Виды механических компрессоров

Механические компрессоры, которые устанавливаются на двигатель внутреннего сгорания:

• роторный компрессор,
• двухвинтовой нагнетатель;
• центробежный компрессор;

Основные отличия заключаются в том, как реализована подача воздуха. Компрессор роторный и двухвинтовой имеют в своем устройстве разные типы кулачковых валов. Центробежный нагнетатель оборудован крыльчаткой, которая затягивает воздух вовнутрь. Также отметим, что в зависимости от размеров и типа нагнетателя напрямую зависит его эффективность.

• Например, роторные компрессоры обычно имеют большие размеры и ставятся сверху на двигатель. В основе лежит большой ротор. При этом данное решение отличается меньшей эффективностью, чем аналоги, так как вес автомобиля сильно увеличивается и создается прерывистый поток воздуха со «всплесками», а не постоянный и стабильный.
• Двухвинтовой компрессор работает по принципу проталкивания воздуха через пару меньших по размеру роторов, похожих на червячную передачу. В результате работы воздух попадает в полости между лопастями роторов. Затем воздух сжимается внутри корпуса роторов.

Эффективность такого решения выше, однако стоимость нагнетателя боле высокая, конструкция сложнее и менее ремонтопригодна. Также двухвинтовой компрессор шумный, необходимо глушить характерный свист выходящего под давлением воздуха при помощи дополнительных решений.

• Если рассматривать центробежный компрессор, это решение отличается от аналогов наличием крыльчатки, которая похожа на ротор. Крыльчатка сильно раскручивается, подавая воздух в корпус компрессора. При этом за крыльчаткой воздух движется с высокой скоростью, но еще находится под низким давлением.

Чтобы поднять давление, воздух проходит через диффузор. Указанный диффузор представляет собой лопатки, расположенные вокруг крыльчатки. В результате поток воздуха после прохождения через диффузор начинает двигаться с малой скоростью, но уже под высоким давлением. Такой компрессор самый эффективный, легкий и небольшой по размерам. Их можно установить перед мотором, а не на двигателе сверху.

Преимущества и недостатки компрессора на двигатель

Итак, начнем с очевидных плюсов. Прежде всего, это увеличение мощности двигателя. Также следует выделить относительную простоту и дешевизну монтажа с минимальными переделками впускной системы по сравнению с установкой турбонаддува. Еще следует выделить отсутствие турбоямы благодаря прямой связи механического нагнетателя с коленвалом.

При этом компрессоры в зависимости от типа могут демонстрировать разную эффективность. Одни дают ощутимый прирост мощности на «низах» (коленвал вращается с небольшой частотой), тогда как другие увеличивают мощность на средних и высоких оборотах. Как правило, роторный компрессор и двухвинтовой рассчитан на низкие обороты, центробежные компрессоры хорошо работают на высоких.

• Теперь перейдем к недостаткам компрессоров. Главным минусом принято считать отбор мощности у двигателя, так как компрессор приводится от коленвала. На практике компрессор забирает до 20% мощности мотора. Получается, общая прибавка до 50% в реальности является фактическим увеличением мощности на 25-30%.

Также установка компрессора означает, что двигатель начинает испытывать более высокие нагрузки. Такой мотор должен быть изготовлен с использованием рассчитанных на такие увеличенные нагрузки частей, что позволяет реализовать необходимый запас прочности.

В результате изготовление такого ДВС получается более затратным, автомобиль с компрессором стоит изначально дороже атмосферных версий. Еще нужно учитывать, что компрессор также нуждается в обслуживании, что увеличивает общие расходы на содержание ТС.

Подведем итоги

Как видно, механические нагнетатели являются одним из доступных и экономически обоснованных способов увеличения мощности атмосферного мотора. Как правило, данное решение остается востребованным в различных видах автоспорта, при создании уникальных проектов, во время постройки эксклюзивных спортивных авто и т.д.

Производители компрессоров часто предлагают готовые «киты» под ключ, что позволяет быстро установить компрессор на конкретную модель автомобиля с минимальными доработками. Для любителей тюнинга и форсирования двигателя такое решение во многих случаях более оправдано по сравнению с установкой турбонаддува на атмосферный мотор.

Например, успешно реализованная связка компрессор + турбина вполне способна заставить двигатель работать таким образом, когда компрессор обеспечивает нужную тягу «на низах», убирая турболаг (турбояму), затем после раскручивания двигателя подключается турбина. Практической реализацией такой схемы является двигатель Volkswagen 1.4 TSI.

Выбор механического нагнетателя или турбокомпрессора. Конструкция, основные преимущества и недостатки решений, установка на атмосферный тюнинговый мотор.

Какие основные преимущества и недостатки имеет турбированный бензиновый двигатель. Плюсы и минусы бензинового турбомотора, эксплуатация, рекомендации.

Устройство турбокомпрессора, главные элементы конструкции, выбор турбины. Преимущества и недостатки бензиновых и дизельных двигателей с турбонаддувом.

От чего зависит срок службы турбонагнетателя дизельного ДВС. Особенности и рекомендации касательно эксплуатации и ремонта турбин с изменяемой геометрией.

Самостоятельная проверка турбокомпрессора дизельного двигателя. Проверка нагнетателя без снятия. Наличие масла в корпусе турбины, люфт вала, крыльчатка.

Назначение и конструкция турбокомпрессора дизельного мотора. Принцип работы турбонагнетателя, особенности использования турбины на дизельном ДВС.

Источник Источник http://avto-all.com/avtolyubitelyam-na-zametku/ustroystvo-avtomobilnogo-kompressora
http://avtonov.com/%D0%BA%D0%BE%D0%BC%D0%BF%D1%80%D0%B5%D1%81%D1%81%D0%BE%D1%80-%D0%B2-%D0%B0%D0%B2%D1%82%D0%BE%D0%BC%D0%BE%D0%B1%D0%B8%D0%BB%D0%B5-%D1%87%D1%82%D0%BE-%D1%8D%D1%82%D0%BE-%D1%82%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%B5/
Источник Источник http://krutimotor.ru/kompressor-na-dvigatel-mehanicheskij/