Mechanické dúchadlá. Čo sú

V procese výroby auta inžinieri myslia nielen na zavádzanie najmodernejších technológií, moderného vzhľadu a prvotriednej bezpečnosti. Automobilové spaľovacie motory sa dnes snažia robiť menej a dosahovať vyššiu efektivitu. Zavedenie mechanického kompresora je jedným zo spôsobov – „vyžmýkať“ maximum aj z malého 3-valcového motora.

Čo je mechanický kompresor, ako je usporiadaný a funguje, aké sú jeho výhody a nevýhody - povedzme o tom neskôr.

Čo je to mechanické preplňovanie

Mechanické dúchadlo je zariadenie, ktoré násilne dodáva vzduch pod vysokým tlakom, aby sa zvýšila hmotnosť zmesi paliva a vzduchu. Kompresor je poháňaný otáčaním remenice kľukového hriadeľa, zariadenie je spravidla komunikované cez pás. Nútená kompresia vzduchu pomocou mechanického turbodúchadla poskytuje ďalších 30 - 50% menovitého výkonu (bez kompresora).

Ako funguje mechanické natlakovanie

Bez ohľadu na typ konštrukcie sú všetky dúchadlá navrhnuté na stlačenie vzduchu. Hnací kompresor sa rozbehne hneď po naštartovaní motora. Kľukový hriadeľ prenáša cez remenicu krútiaci moment na kompresor a ten zase otáčaním lopatiek alebo rotorov stláča nasávaný vzduch a násilne ho dodáva do valcov motora. Mimochodom, prevádzkové otáčky kompresora sú mnohonásobne vyššie ako otáčky kľukového hriadeľa spaľovacieho motora. Tlak generovaný kompresorom môže byť vnútorný (vytvorený v samotnej jednotke) a vonkajší (tlak sa vytvára vo výtlačnom potrubí).

Mechanické tlakové zariadenie

Štandardný pohonný systém dúchadla sa skladá z nasledujúcich prvkov:

• priamo kompresor;
• škrtiaca klapka;
• obtokový ventil s klapkou;
• vzduchový filter;
• tlakový snímač;
• snímač teploty vzduchu v sacom potrubí a snímač absolútneho tlaku.

Mimochodom, pre kompresory, ktorých prevádzkový tlak nepresahuje 0,5 baru, nie je potrebná inštalácia medzichladiča - stačí vylepšiť štandardný chladiaci systém a poskytnúť studený vstup v dizajne.

Dúchadlo je ovládané polohou škrtiacej klapky. Pri voľnobežných otáčkach motora existuje možnosť pretlaku v sacom systéme, čo čoskoro povedie k poruche kompresora, preto je tu k dispozícii obtoková klapka. Časť tohto vzduchu prúdi späť do kompresora.

Ak je systém vybavený medzichladičom, potom bude stupeň kompresie vzduchu vyšší v dôsledku poklesu jeho teploty o 10-15 stupňov. Čím nižšia je teplota nasávaného vzduchu, tým lepšie prebieha spaľovací proces, je vylúčený výskyt detonácie, motor bude pracovať stabilnejšie. 

Typy pohonov s mechanickým pretlakovaním

Počas desaťročí používania mechanického kompresora používali výrobcovia automobilov rôzne druhy pohonu, a to:

• priamy pohon - priamo z tuhého záberu s prírubou kľukového hriadeľa;
• opasok. Najbežnejší typ. Môžu byť použité ozubené remene, hladké remene a rebrované remene. Pohon sa vyznačuje rýchlym opotrebením pásu a pravdepodobnosťou pošmyknutia, najmä pri studenom motore;
• reťaz - podobná pásu, ale má nevýhodu zvýšenej hlučnosti;
• prevodovka - je tu aj nadmerná hlučnosť a veľké rozmery konštrukcie.

Odstredivý kompresor

Typy mechanických kompresorov

Každý z typov dúchadiel má individuálnu výkonnostnú vlastnosť a existujú tri typy z nich:

• odstredivý kompresor. Najbežnejší typ, ktorý vyzerá veľmi podobne ako turbodúchadlo výfukových plynov (slimák). Využíva obežné koleso, ktorého rýchlosť otáčania dosahuje 60 000 ot./min. Vzduch vstupuje do centrálnej časti kompresora vysokou rýchlosťou a nízkym tlakom a na výstupe je obraz obrátený - vzduch je dodávaný do valcov pri vysokom tlaku, ale pri nízkej rýchlosti. V moderných automobiloch sa tento typ kompresora používa spolu s turbodúchadlom, aby sa predišlo oneskoreniu turba. Pri nízkych rýchlostiach a prechodných podmienkach bude „slimák“ pohonu stabilne dodávať stlačený vzduch;
• skrutka. Hlavnými konštrukčnými prvkami sú dve kužeľové skrutky (skrutky) inštalované paralelne. Vzduch vstupujúci do kompresora najprv prechádza cez širokú časť, potom je stlačený otáčaním dvoch skrutiek, ktoré sa otáčajú dovnútra. Inštalujú sa hlavne na drahé autá a samotná cena takéhoto kompresora je značná - ovplyvňuje zložitosť konštrukcie a účinnosť;
• vačka (Korene). Je to jeden z prvých mechanických kompresorov, ktoré sa montujú do motorov automobilov. Korene sú dvojica rotorov so zložitou profilovou časťou. Počas činnosti sa vzduch pohybuje medzi vačkami a stenou krytu, čím sa stláča. Hlavnou nevýhodou je tvorba nadmerného tlaku, preto konštrukcia predpokladá elektromagnetickú spojku na riadenie kompresora alebo obtokový ventil.

Skrutkový kompresor

Mechanické kompresory nájdete na automobiloch známych výrobcov: Audi, Mercedes-Benz, Cadillac a ďalších. Sú inštalované na veľkoobjemových motoroch alebo v malom aute v tandeme s turbínou poháňanou energiou plynu.

Korene kompresora

Výhody a nevýhody obvodu mechanického preplňovania

Čo sa týka nevýhod:

• pohon kompresora pomocou pohonu od kľukového hriadeľa, čím kompresor odoberá časť výkonu, hoci ho úspešne kompenzuje;
• vysoká hladina hluku, najmä pri stredných a vysokých rýchlostiach;
• pri menovitom tlaku nad 5 barov je potrebné zmeniť konštrukciu motora (namontovať silné piesty s ojnicami, znížiť kompresný pomer inštaláciou hrubého tesnenia hlavy valcov, namontovať medzichladič);
• zlá kvalita neštandardných odstredivých kompresorov.

Vo veci samej:

• stabilný krútiaci moment už od voľnobežných otáčok;
• schopnosť ovládať auto bez potreby zvýšenia priemerných otáčok motora;
• stabilná práca pri vysokej rýchlosti;
• v porovnaní s turbodúchadlom sú dúchadlá lacnejšie a ľahšie sa udržiavajú a nie je potrebné prepracovávať olejový systém, aby dodával olej do kompresora.

Otázky a odpovede:

Ako funguje mechanické dúchadlo? Teleso ventilátora má difúzor. Keď sa obežné koleso otáča, vzduch sa nasáva a smeruje k difúzoru. Odtiaľ sa dostáva do dutiny, ktorá tento vzduch spotrebováva.

Na čo je mechanické dúchadlo určené a ako funguje? Táto mechanická jednotka stláča plyn bez toho, aby ho ochladzovala. V závislosti od typu dúchadla (konštrukcia mechanizmu na zachytávanie plynu) je schopné vytvoriť tlak plynu nad 15 kPa.

Aké sú tam dúchadlá? Najbežnejšie dúchadlá sú odstredivé. Nechýba ani skrutka, vačka a rotačný piest. Každý z nich má svoje vlastné zvláštnosti práce a vytvorený tlak.