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.
При этом такие силовые агрегаты с увеличенным рабочим объемом большие по размерам и весу, их дорого производить, не всегда удается разместить такой мотор в подкапотном пространстве компактного легкового спортивного авто и т.д. Еще одним способом увеличения мощности двигателя является постройка такого агрегата, который будет «выдавать» необходимую мощность и крутящий момент без увеличения объема камеры сгорания.
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.
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.
Длина электрического провода
Длины электрического провода и воздушного шланга должно хватать для накачки любого колеса. При выборе длины провода и шланга следует руководствоваться длиной машины и куда вы будете подключать компрессор: к прикуривателю или к аккумулятору. Бывают компрессоры с коротким проводом и длинным воздушным шлангом, бывают компрессоры с длинным проводом и коротким шлангом. Лучше всего, если сумма длин электрического провода и воздушного шланга была не менее 5 метров.
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
На что обращать внимание при выборе
По изложенному выше видны базовые особенности различных типов устройств, и становится ясно, как правильно сделать выбор автомобильного компрессора той или иной конструкции. Обращая внимание на мелкие детали, можно получить устройство с очень привлекательными характеристиками надежности и стабильности.
Выбирая поршневой компрессор для подкачки шин — стоит, прежде всего, ориентироваться на используемые материалы. Стенки цилиндра должны быть достаточно толстыми, он сам изготовлен из нержавеющей стали. Также стоит обращать внимание на коленвал, поршень. Пластик означает быстрый и неизбежный выход из строя, а инструментальная или износостойкая нержавеющая сталь даст гарантию долговечной работы.
Совет! Уплотнительные кольца также должны быть изготовлены из износостойких материалов. Самый оптимальный выбор — латунь и ее сплавы, фторопласт. Современный, однако не сильно распространенный вариант — технополимер, характеризующийся высокой стойкостью к истиранию.
Для мембранного насоса на первое место ставится доступность запасных частей. При выходе из стоя мембраны нужно иметь возможность быстро и недорого купить нужную для ремонта деталь. Также важно обратить внимание на доступность сервисной сети производителя, а если убедиться, что кулачковый механизм сделан из стали высокого класса, можно приобрести действительно долговечное устройство.
Для роторной модели, имеющей рекордные показатели износа элементов конструкции во время эксплуатации, большую роль играют как материалы изготовления, так и доступность запчастей и точек сервисного обслуживания. Выбирая такой тип компрессора, нужно обращать внимание на все.
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.
Время непрерывной работы
Оптимальным выбором являются компрессоры с временем непрерывной работы не менее 20-30 минут. Бюджетные автомобильные компрессоры часто имеют небольшое время непрерывной работы, через 10-15 минут им необходим перерыв для остывания. При превышении максимального времени непрерывной работы и отсутствии у компрессора защиты от перегрева он может просто сгореть.
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.
Характеристики для выбора
Основная часть конструкции того или иного компрессора, непосредственно работающая с воздухом, далеко не главная в разрезе удобства пользования и функциональной пригодности модели устройства. Системы контроля и вспомогательного назначения также играют важную роль. Поэтому в магазине, выбирая агрегат, чтобы качать шины или надувать любимую лодку, следует обратить внимание на все элементы конструкции.
Манометр
Манометр — главный прибор контроля работы компрессора. Важно оценить, насколько мала цена его деления. Это позволит:
- правильно подкачать шины, точно соблюдая рекомендации производителя относительно оптимальных показателей давления;
- точно отслеживать процесс во время работы.
На последнем пункте стоит остановиться подробнее. Во время работы компрессора, особенно производительного и мощного, стрелка манометра колеблется в широких пределах. Поэтому чем ниже цена деления, тем точнее можно соблюсти показатель давления.
Стоит обратить внимание на еще одну характеристику манометра. Те автолюбители, которые покупают модель компрессора с высоким максимальным показателем давления, могут быть ограничены в возможностях контроля давления. Дело в том, что ход стрелки по шкале прибора — конечен, чем выше граничный показатель измерения, тем ниже цена деления.
Совет! Поэтому тем пользователям, которым интересны высокие давления накачки, полезно приобрести компрессор, минимальный показатель контроля манометра которого — не нулевой. Например, начинается с 4 и заканчивается 10 атмосферами.
Полезный функционал, который может иметь манометр насоса-компрессора — возможность измерения давления только в шинах, в условиях изоляции прибора от основной сети воздухообмена нагнетающего устройства. Отличными характеристиками удобства отличаются модели с цифровыми манометрами, показывающими значение давления во время работы со сглаживанием колебаний.
Кабель и система питания
Большинство компрессоров рассчитаны на один источник питания. Это может быть однофазная сеть 220 вольт или 12 вольт от аккумулятора. Приобретая модель этого типа, стоит обратить внимание на длину питающего кабеля. Она должна быть удобной для среднестатистических условий использования.
Наиболее удобны компрессоры с системой преобразования напряжения. Такое устройство может питаться как от батареи автомобиля, так и сети 220В. В этом случае у компрессора может быть два кабеля питания.
Производительность
Выбирая компрессор того или иного типа, не стоит экономить на показателе производительности. Особенно это касается поршневых моделей.
Совет! Для легкового автомобиля оптимальный показатель этого параметра находится в пределах от 40 до 60 литров. Для грузового автомобиля или внедорожника стоит купить более производительную модель.
От того, насколько много воздуха подает компрессор, зависит время, за которое производится накачка шин автомобиля. Это сразу влияет на удобство использования. Чем ближе производительность к оптимальному значению, тем меньше посадит батарею аккумуляторный компрессор, тем меньше нагреется поршневая модель. Для мембранных нагнетателей все проще. Чем ниже их производительность — тем дольше ждать окончания накачки.
Шланг
Предлагаемый комплектный шланг для накачки стоит выбирать по привычным способам использования компрессора. Например, если насос планируется установить в гараже или не хочется доставать его из багажника — рекомендуется приобретать модель с длинным отводом. А если речь идет о компактном мембранном компрессоре, который не кажется тяжелым даже женщине, стоит минимизировать шланг для компактного размещения.
Устройства безопасности и автоматического контроля
Рекомендуется не покупать компрессор, система электропитания которого не предлагает защиту от перегрузки и короткого замыкания. Такое устройство может стать причиной пожара, что в условиях автомобиля особенно страшно. Каждый автомобильный компрессор обязательно должен иметь систему защиты, плавкие предохранители и цепи контроля нагрузки.
Для поршневых моделей желательно присутствие системы автоматического отключения при перегреве. Рассчитанный на ограниченное время работы, используемый в жару компрессор без такой защиты легко может выйти из строя.
К самой полезной системе автоматизированного контроля для автомобилиста является автоотключение при достижении установленного давления. Такой функционал крайне удобен. Компрессор нужно один раз настроить на оптимальные показатели давления для шин, после чего минимально отслеживать параметры накачки. Устройство отключится самостоятельно при достижении настроенного значения.
Дополнительные насадки и приспособления
Как же раздражают большинство людей многочисленные рекламные фразы консультантов о наличии многочисленных насадок, переходников, даже фонарика в комплектации компрессора. Однако эти выпячиваемые маркетологами вещички могут оказаться крайне полезными.
- Цанговые соединения и клапана-дефляторы, устанавливаемые на шланг для автомобильного компрессора, обеспечивают простоту фиксации и не допускают роста температуры (деформаций и зажатий) в зоне соединений. Эти же элементы предохранят руки от ожогов и других неприятностей.
- Переходники под разные системы клапанов (ниппель, золотник) сделают компрессор достаточно универсальным. Его можно будет использовать для колес автомобиля, детского велосипеда, коляски, лодки, даже качать футбольные мячи.
- Адаптеры питания или блоки преобразования напряжения позволят запитать компрессор практически от любого источника энергии, начиная от прикуривателя, заканчивая нестандартными розетками.
- Система подсветки позволит различить показания манометра и найти нужный переключатель в любое время суток. Аналогичное удобство предоставляют надписи шкал, сделанные светящимися в темноте красками.
- Фонарик на выносном кабеле позволит легко найти точку присоединения шланга подачи воздуха к шине, произвести оценку состояния колеса, при необходимости провести оперативный ремонт клапана.
Совет! Не стоит пренебрегать и другими чертами удобства. Например, специальный каркас сумки и нескользящие накладки на ее дно позволят аккуратно разместить компрессор в багажнике. Отсоединяемые кабеля и шланг, сворачиваемый пружиной, позволят компактно разместить устройство и удобно заботиться о его чистоте.
Дополнительный функционал
Все дополнительные возможности, которые способен предложить компрессор, стоит оценивать в разрезе их полезности. К примеру, среднестатистическому автомобилисту не нужен манометр с переключаемыми шкалами, в АТМ и PSI. Также, большинству покупателей не интересен клапан спуска давления с настраиваемым пределом, они могут сделать эту операцию с ручным контролем. Но, например, для любителей рыбалки будет полезен режим реверса, при помощи которого компрессором можно крайне быстро сдуть резиновую лодку.
Важно! Поскольку все дополнительные возможности, фишки и режимы зачастую сильно завышают стоимость компрессора — все они должны оцениваться по уровню полезности и выбираться с особенным вниманием.
Советы
- Приобретайте качественные насосы известных брендов в специализированных магазинах. Требуйте у продавца гарантийный талон. Производители обычно дают гарантию на 1 год.
- Внимательно осмотрите изделие: у качественного насоса штампы и цифры читабельные, детали лишены дефектов (в том числе заусенцев и зазубрин). Убедитесь, что у кабеля нет трещин и других изъянов.
- Желательно, чтобы компрессор был компактным и не слишком тяжелым.
- Не приобретайте поршневые компрессоры с пластиковым поршнем – они быстро выходят из строя.
- При использовании компрессора мотор двигателя должен быть включенным, чтобы не разрядить аккумулятор авто.
- Для ухода за насосом достаточно время от времени прочищать штуцер шланга и решетки для воздуха на корпусе устройства.
Дополнительно
Длина шланга – чем длиннее шланг, тем удобнее работать с насосом. На практике для бытовых условий достаточно 1.5-метрового шланга. У более производительных моделей, которые используются в автосервисе, длина шланга – 7 и более метров.
Важно: шланг должен переносить максимальное давление и сохранять на морозе свою эластичность.
Желательно наличие у шланга резьбового штуцера для надежного крепления к ниппелю шины. Быстросъемный переходник, который иногда используется для подсоединения шланга к колесу, должен быть устойчивым к коррозии (хороший вариант – латунь).
Длина кабеля питания – для комфортной работы с устройством составляет не меньше 2 м, а лучше – 2.5-3 м.
Важно: длина шланга и кабеля должна быть достаточной для накачивания любого колеса в машине.
Корпус – оболочка насоса, которая защищает его элементы от внешних воздействий. У бюджетных устройств корпус пластиковый, у аппаратов подороже – более прочный металлический. Характеристики качественного корпуса: устойчивость к ударам и низким температурам, огнеупорность.
Наличие ресивера
Ресивер – это устройство, позволяющее накапливать воздух. У популярных производителей насосного оборудования встречаются в наличии такие модели с ресивером от 3 литров и более.
Такие модели используются:
- Для шиномонтажа;
- Для аэрографии;
- Для создания пневмосистемы автомобиля.
Все эти функции понравятся профессионалам. Примером такого устройства может послужить компрессор марки Агрессор AGR-8LT . Из названия понятно, что ресивер предназначен для закачивания 8 литров.
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.
Топ-5 лучших автокомпрессоров
На российском рынке автомобильных товаров сегодня конкурируют десятки фирм-производителей компрессоров. Для удобства водителей был собран рейтинг самых лучших устройств по мнению пользователей.
Агрессор AGR50L
Модель Агрессор AGR50L обладает отличным качеством и недорогой ценой. Компрессор достаточно производительный. За минуту он накачивает до 50 л. воздуха. Аппарат автоматически выключается после 30 минут непрерывной работы.
Корпус оснащен ручкой для переноски, здесь также можно увидеть аналоговый манометр. На торце расположен фонарь, с помощью которого можно накачивать шины в ночное время суток. В комплектацию входит шланг длиной 5 метров, а также несколько насадок. С их помощью пользователь сможет накачивать лодки и матрасы.
Daewoo DW40L
Модель Daewoo DW40L — качественное устройство с ярким дизайном. Внешний вид компрессора напоминает ящик с рабочими инструментами, поэтому в комплекте отсутствует сумка для переноски. Вместо нее производитель положил LED-фонарь. Под крышкой ящика находятся иглы-переходники и свернутый конец шланга. Прежде чем приступить к подкачке, необходимо выставить нужное давление, по достижении которого аппарат выключится самостоятельно.
Autoprofi AK-65
Модель Autoprofi AK-65 — это далеко не бюджетный аппарат. Он имеет двухпоршневую конструкцию и цельнометаллический корпус. Каждый поршень оснащен уплотнительным тефлоновым кольцом.
Устройство обладает повышенной производительностью — 65л/мин. Это означает, что оно подойдет для накачивания шин и у легковых авто, и у внедорожников.
BERKUT R20
Модель Беркут 20 — это устройство премиум-класса. В конструкции аппарата практически отсутствуют детали из хрупкого материала. Минимальное давление составляет 14 атмосфер.
Аппарат способен работать без перерыва в течение часа. Именно за эту особенность его ценят заядлые автолюбители, а также механики и владельцы спортивных машин.
Hyundai HY 1540
Модель Hyundai HY 1540 является отличным поршневым компрессором среди бюджетных моделей. Продуктивность прибора составляет 40 л в минуту.
Аппарат обладает интересным дизайном, дополнительно оснащен фонариком. Он отлично функционирует не только в темноте, но и при температуре от -30 до +80°С. В комплектацию входят 3 насадки, позволяющие подкачивать другие резиновые предметы.
Питание
12В (прикуриватель) – для насосов производительностью до 45-50 л/мин. Это стандартный вариант подключения этих устройств.
24В – более производительные устройства, которые подсоединяются к клеммам аккумулятора посредством «зажимов-крокодильчиков». Подобные насосы нельзя подключать к бортовой сети авто (12В), чтобы не допустить повреждения проводки и возгорания. Это не относится к грузовым машинам, у которых напряжение сети равняется 24В.
220В – насосы питаются непосредственно от бытовой электросети. Такие компрессоры используются для накачивания шин в гараже или дома. Но по понятной причине эти аппараты малоэффективны в дороге.
12/220В – универсальные варианты.
Производительность
Этот параметр означает скорость накачивания воздуха и измеряется в литрах в минуту (л/мин). Насос с большей производительностью накачает шину быстрее, чем маломощный аналог.
Производительность зависит от типа насоса:
- мембранные – обычно в пределах 30-40 л/мин;
- поршневые – от 30-35 л/мин до 160 л/мин;
- роторные – 200-300 л/мин.
Стоит знать, электрические насосы требуют перерывов в работе для охлаждения. Чем тяжелее автомобиль, тем более производительный насос потребуется для накачки шин:
- легковые (универсалы, седаны, малолитражные) – 30-50 л/мин;
- внедорожники, кроссоверы – 50-70 л/мин;
- грузовые – 70-160 л/мин.
Насос с показателем 20-40 л/мин накачает шину за 2-5 минут, более производительные устройства с этой же задачей справятся менее чем за 2 минуты.
Производительность насоса подбирается также по диаметру шин:
- до 14 дюймов – 30-40 л/мин;
- 15-17 дюймов – 45-55 л/мин;
- 18-20 дюймов – 65-75 л/мин;
- от 20 дюймов и более – от 75 л/мин и более.
Важно: более производительное устройство характеризуется и большей надежностью. У таких насосов выше запас прочности, а в конструкции часто предусмотрена система охлаждения.
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.
