Механични вентилатори. Какво са

В процеса на производство на автомобили инженерите мислят не само за въвеждането на най-съвременни технологии, модерен външен вид и първокласна безопасност. Днес автомобилните двигатели с вътрешно горене се опитват да правят по-малко и да получат повече ефективност. Въвеждането на механичен компресор е един от тези начини - да „изстискате“ максимума дори от малък 3-цилиндров двигател.

Какво е механичен компресор, как е подреден и работи, какви са неговите предимства и недостатъци - нека поговорим за това по-късно.

Какво е механичен компресор

Механичният вентилатор е устройство, което принудително подава въздух под високо налягане, за да увеличи масата на сместа гориво-въздух. Компресорът се задвижва чрез въртене на ролката на коляновия вал, като правило устройството се съобщава чрез ремък. Принудителната въздушна компресия с механичен турбокомпресор осигурява допълнителни 30-50% от номиналната мощност (без компресор).

Как работи механичното налягане

Независимо от типа дизайн, всички вентилатори са проектирани да компресират въздуха. Задвижващият компресор започва да работи веднага щом двигателят стартира. Коляновият вал, чрез ролка, предава въртящ момент на компресора, а той от своя страна, като върти лопатките или роторите, компресира всмукателния въздух, принудително го подава към цилиндрите на двигателя. Между другото, работната скорост на компресора е в пъти по-висока от скоростта на коляновия вал на двигателя с вътрешно горене. Налягането, генерирано от компресора, може да бъде вътрешно (създадено в самия агрегат) и външно (налягането се създава в нагнетателната линия).

Устройство за механично налягане

Стандартната система за задвижване на вентилатора се състои от следните елементи:

• директно компресора;
• дроселова клапа;
• байпасен клапан с амортисьор;
• въздушен филтър;
• сензор за налягане;
• сензор за температура на всмукателния колектор и сензор за абсолютно налягане.

Между другото, за компресори, чието работно налягане не надвишава 0,5 бара, не се изисква инсталиране на междинен охладител - достатъчно е да се подобри стандартната охладителна система и да се осигури студен вход в дизайна.

Вентилаторът се управлява от положението на дросела. Когато двигателят работи на празен ход, има възможност за свръхналягане във всмукателната система, което скоро ще доведе до неизправност на компресора, така че тук е предвиден байпасен амортисьор. Част от този въздух тече обратно към компресора.

Ако системата е оборудвана с междинен охладител, тогава степента на компресия на въздуха ще бъде по-висока поради намаляване на температурата му с 10-15 градуса. Колкото по-ниска е температурата на входящия въздух, толкова по-добре протича горивният процес, изключва се появата на детонация, двигателят ще работи по-стабилно. 

Видове задвижвания с механично налягане

През десетилетията на използване на механичен компресор производителите на автомобили са използвали различни видове задвижвания, а именно:

• директно задвижване - директно от твърдо зацепване с фланеца на коляновия вал;
• колан. Най-често срещаният тип. Могат да се използват зъбни колани, гладки и оребрени колани. Задвижването се отбелязва с бързо износване на ремъка, както и вероятността от подхлъзване, особено при студен двигател;
• верига - подобна на колан, но има недостатъка повишен шум;
• предавка - има и прекомерен шум и големи размери на конструкцията.

Центробежен компресор

Видове механични компресори

Всеки от типовете вентилатори има индивидуално свойство за изпълнение и има три вида от тях:

• центробежен компресор. Най-често срещаният тип, който изглежда много подобен на турбокомпресор за изгорели газове (охлюв). Той използва работно колело, чиято скорост на въртене достига 60 000 об / мин. Въздухът навлиза в централната част на компресора с висока скорост и ниско налягане, а на изхода картината е обратна - към цилиндрите се подава въздух с високо налягане, но с ниска скорост. В съвременните автомобили този тип компресор се използва заедно с турбокомпресор, за да се избегне турбо забавяне. При ниски скорости и преходни условия задвижващият "охлюв" ще доставя стабилно сгъстен въздух;
• винт. Основните структурни елементи са два конични винта (винтове), монтирани успоредно. Въздухът, влизащ в компресора, първо преминава през широката част, след което се компресира поради въртенето на два винта, които се въртят навътре. Те се инсталират главно на скъпи автомобили, а цената на самия такъв компресор е значителна - сложността на дизайна и ефективността влияят;
• cam (Roots). Това е едно от първите механични компресори, инсталирани на автомобилни двигатели. Корените са двойка ротори със сложен профилен участък. По време на работа въздухът се движи между гърбиците и стената на корпуса, като по този начин се компресира. Основният недостатък е образуването на прекомерно налягане, поради което конструкцията предвижда електромагнитен съединител за управление на компресора или байпасен клапан.

Винтов компресор

Механични компресори могат да бъдат намерени на машините на известни производители: Audi, Mercedes-Benz, Cadillac и други. Те се инсталират на двигатели с голям обем или в малка кола в тандем с турбина, задвижвана от газова енергия.

Корени на компресора

Предимства и недостатъци на механична верига за компресор

Що се отнася до недостатъците:

• задвижване на компресора посредством задвижване от коляновия вал, като по този начин компресорът отнема част от мощността, въпреки че успешно го компенсира;
• високо ниво на шум, особено при средни и високи скорости;
• при номинално налягане над 5 бара е необходимо да се промени конструкцията на двигателя (инсталирайте здрави бутала със свързващи щанги, намалете степента на компресия, като инсталирате дебело уплътнение на главата на цилиндъра, монтирайте интеркулер);
• лошо качество на нестандартни центробежни компресори.

По същество:

• стабилен въртящ момент вече от обороти на празен ход;
• способността да управлявате автомобила, без да е необходимо да набирате обороти на двигателя над средното;
• стабилна работа при висока скорост;
• по отношение на турбокомпресора, вентилаторите са по-евтини и по-лесни за поддръжка и не е необходимо да се препроектира маслената система, за да се подава масло към компресора.

Въпроси и отговори:

Как работи механичният вентилатор? Корпусът на вентилатора е с дифузьор. Докато работното колело се върти, въздухът се засмуква и се насочва към дифузора. Оттам той навлиза в кухината, която консумира този въздух.

За какво е предназначен механичен вентилатор и как работи? Този механичен агрегат компресира газа, без да го охлажда. В зависимост от вида на вентилатора (конструкцията на механизма за събиране на газ), той е в състояние да създаде налягане на газа над 15 kPa.

Какви вентилатори има? Най-често срещаните вентилатори са центробежни. Има също винт, гърбица и ротационно бутало. Всеки от тях има свои собствени характеристики на работа и генериран натиск.