Главная / Декор и дизайн / Принцип действия компрессора автомобиля. Что такое компрессор? Роль компрессора в работе двигателя автотомобиля

Принцип действия компрессора автомобиля. Что такое компрессор? Роль компрессора в работе двигателя автотомобиля

Компрессор - аппарат для сжатия воздуха или газа. Компрессоры используются в производстве, там, где непосредственно необходим сжатый воздух (пневматический инструмент, краскопульты и т.д). Кроме того, без компрессора не обходятся и бытовые приборы - холодильные установки, где эксплуатируется принцип охлаждения хладагента при его расширении.

Основные характеристики компрессора - степень компрессии (сжатия) и объем воздуха или газа , который он может нагнетать. Степень сжатия - это отношение максимального выходного давления паров хладагента к максимальному входному.

Наиболее распространены компрессоры двух типов (по принципу действия):

Поршневые - с возвратно-поступательным движением поршней в цилиндрах
Ротационные, винтовые и спиральные - с вращательным движением рабочих частей.

Поршневые компрессоры

Поршневые компрессоры используются чаще всего. Принцип их работы показана на схеме.

При движении поршня (3) вверх по цилиндру компрессора (4) рабочий газ сжимается. Поршень перемещается электродвигателем через коленчатый вал (6) и шатун (5).
Под действием давления газа открываются и закрываются всасывающие и выпускные клапаны компрессора.
На схеме 1 показана фаза всасывания газа в компрессор. Поршень начинает опускаться вниз от верхней точки, при этом в камере компрессора создается разрежение и открывается впускной клапан (12). Газ попадает в рабочее пространство компрессора.
На схеме 2 показана фаза сжатия газа и его выхода из компрессора. Поршень поднимается вверх и сжимает пар. При этом открывается выпускной клапан компрессора (1) и газ под высоким давлением выходит из компрессора.

Основные недостатки поршневых компрессоров:

Пульсации давления газа на выходе, приводящие к высокому уровню шума.
Большие нагрузки при пуске, требующие большого запаса мощности и приводящие к износу компрессора.

Ротационные компрессоры вращения

Принцип работы ротационных компрессоров вращения основан на всасывании и сжатии газа при вращении пластин. Их преимущество перед поршневыми компрессорами состоит в низких пульсациях давления и уменьшении тока при запуске.

Существует две модификации ротационных компрессоров:

Со стационарными пластинами
С вращающимися пластинами

Компрессор со стационарными пластинами

В компрессоре со стационарными пластинами рабочий газ сжимается при помощи эксцентрика, установленного на ротор двигателя. При вращении ротора эксцентрик катится по внутренней поверхности цилиндра компрессора, и находящийся перед ним воздух сжимается, а затем выталкивается через выпускной клапан компрессора. Пластины разделяют области высокого и низкого давления внутри цилиндра компрессора.

Газ заполняет имеющееся пространство
Начинается сжатие газа внутри компрессора и всасывание новой порции хладагента
Сжатие и всасывание продолжается
Сжатие завершено, пар окончательно заполнил пространство внутри цилиндра компрессора.

Компрессор с вращающимися пластинами

В компрессоре с вращающимися пластинами газ сжимается при помощи пластин, закрепленных на вращающемся роторе. Ось ротора смещена относительно оси цилиндра компрессора. Края пластин плотно прилегают к поверхности цилиндра, разделяя области высокого и низкого давления. На схеме показан цикл всасывания и сжатия пара.

Пар заполняет имеющееся пространство
Начинается сжатие пара внутри компрессора и всасывание новой порции хладагента
Сжатие и всасывание завершается.
Начинается новый цикл всасывания и сжатия.

Спиральные компрессоры SCROLL

Такой компрессор состоит из двух стальных спиралей. Они вставлены одна в другую и расширяются от центра к краю цилиндра компрессора. Внутренняя спираль неподвижно закреплена, а внешняя вращается вокруг нее.

Спирали имеют особый профиль (эвольвента), позволяющий перекатываться без проскальзывания. Подвижная спираль компрессора установлена на эксцентрике и перекатывается по внутренней поверхности другой спирали. При этом точка касания спиралей постепенно перемещается от края к центру. Газ, находящийся перед линией касания, сжимаются, и выталкиваются в центральное отверстие в крышке компрессора. Точки касания расположены на каждом витке внутренней спирали, поэтому пары сжимаются более плавно, меньшими порциями, чем в других типах компрессоров. В результате нагрузка на электродвигатель компрессора снижается, особенно в момент пуска компрессора.

Через входное отверстие в цилиндрической части корпуса, поступающий воздух охлаждает двигатель, затем сжимается между спиралей и выходит через выпускное отверстие в верхней части корпуса компрессора.

Недостатки спиральных компрессоров:

Сложность изготовления.
Необходимо очень точное прилегание спиралей и герметичность по их торцам

Винтовые компрессоры

Существуют две модификации этого типа:

С одинарным винтом
С двойным винтом

Винтовой компрессор с одинарным винтом

Модели с одинарным винтом имеют одну или две шестерни-сателлита, подсоединенные к ротору с боков.

Сжатие газа происходит с помощью вращающихся в разные стороны роторов. Их вращение обеспечивает центральный ротор в виде винта.

Воздух поступает через входное отверстие компрессора, охлаждает двигатель, затем попадает во внешний сектор вращающихся шестеренок роторов, сжимается и выходит через скользящий клапан в выпускное отверстие.

Винты компрессора должны прилегать герметично, поэтому используется смазывающее масло. Впоследствии масло отделяется от газа в специальном сепараторе компрессора.

Винтовой компрессор с двойным винтом

Модели с двойным винтом отличаются использованием двух роторов - основного и приводного.

Винтовые компрессоры не имеют впускных и выпускных клапанов. Всасывание хладагента постоянно происходит с одной стороны компрессора, а его выпускание - с другой стороны. При таком способе сжатия паров уровень шума гораздо ниже, чем у поршневых компрессоров.

Винтовые компрессоры позволяют плавно регулировать мощность холодильной машины с помощью изменения частоты оборотов двигателя.

Воздушный компрессор является универсальным и экономичным аппаратом, без которого невозможна работа различного пневматического оборудования, применяемого на производстве и в быту. Компрессоры могут быть как стационарными, так и передвижными, благодаря чему расширяется сфера использования данных агрегатов.

Воздушные компрессоры широко используются во многих областях деятельности человека. Данные аппараты незаменимы при проведении монтажных, столярных, строительных и ремонтных работ. Также воздушные аппараты с успехом применяются и в быту . Например, бытовой агрегат может использоваться для подкачки шин, проведения покрасочных работ, аэрографии и т.д. Как правило, это компрессор, имеющий электрический двигатель, работающий от сети 220 В. Для профессионального использования лучше подойдет роторный масляный агрегат, имеющий повышенный срок службы и не требовательный к частому обслуживанию.

Высока востребованность воздушных компрессоров и в промышленной сфере , в отраслях, где требуется использование сжатого воздуха.

Существуют аппараты с высокой степенью очистки воздуха. Их применяют на “чистых” производствах, например, в химической, фармацевтической и пищевой промышленности, а также в сфере производства электроники.

Кроме всего, воздушные компрессоры нашли применение в нефте- и газодобывающих отраслях, в горнодобывающей промышленности, при добыче угля и камня.

Как устроен и работает воздушный компрессор

Устройство агрегата для сжатия воздуха определяется типом конструкции. Компрессоры бывают поршневые, роторные и мембранные. Наиболее широко распространены поршневые воздушные агрегаты, в которых воздух сжимается в цилиндре благодаря возвратно-поступательным движениям поршня внутри него.

Устройство воздушного поршневого компрессора достаточно простое. Основной его элемент – это компрессорная головка. По своей конструкции она схожа с цилиндром двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Ниже приведена схема поршневого агрегата, на которой хорошо показано устройство последнего.

В состав компрессорного узла входят следующие элементы.

Цилиндр . Это объем, в котором сжимается воздух.
Поршень . Возвратно-поступательными движениями всасывает воздух в цилиндр либо сжимает его.
Поршневые кольца . Устанавливаются на поршне и предназначены для повышения компрессии.
Шатун . Связывает поршень с коленчатым валом, передавая ему возвратно-поступательные движения.
Коленчатый вал . Благодаря своей конструкции обеспечивает ход шатуна вверх и вниз.
Впускной и нагнетательный клапаны . Предназначены для впуска и выпуска воздуха из цилиндра. Но компрессорные клапаны отличаются от клапанов ДВС. Они изготовлены в виде пластин, прижимаемых пружиной. Открытие клапанов происходит не принудительно, как в ДВС, а вследствие перепада давлений в цилиндре.

Для уменьшения силы трения между кольцами поршня и цилиндром в компрессорную головку поступает масло . Но в таком случае на выходе из компрессора воздух имеет примеси смазки. Для их устранения на поршневом аппарате устанавливают сепаратор , в котором происходит разделение смеси на масло и воздух.

Если требуется особая чистота сжатого воздуха, например, в медицине или на производстве электроники, то конструкция поршневого агрегата не подразумевает использование масла . В таких аппаратах поршневые кольца выполнены из полимеров, а для уменьшения силы трения применяется графитовая смазка.

Поршневые агрегаты могут иметь 2 или больше цилиндров, расположенных V-образно. За счет этого повышается производительность оборудования.

Коленчатый вал приводится в движение от электродвигателя посредством ременного или прямого привода. При ременном приводе в конструкцию аппарата входят 2 шкива, один из которых устанавливается на валу двигателя, а второй — на валу поршневого блока. Второй шкив оснащается лопастями для охлаждения агрегата. В случае прямого привода валы двигателя и поршневого блока соединяются напрямую и находятся на одной оси.

Также в конструкцию поршневого компрессора входит еще один очень важный элемент – ресивер, представляющий собой металлическую емкость. Предназначен он для устранения пульсаций воздуха, выходящего из поршневого блока, и работает как накопительная емкость.

Благодаря ресиверу можно поддерживать давление на одном уровне и равномерно расходовать воздух. Для безопасности на ресивере устанавливают аварийный клапан сброса , срабатывающий при повышении давления в емкости до критических значений.

Чтобы компрессор мог работать в автоматическом режиме, на нем устанавливается реле давления (прессостат). Когда давление в ресивере достигает требуемых значений, реле размыкает контакт, и двигатель останавливается. И наоборот, при снижении давления в ресивере до установленного нижнего предела, прессостат замыкает контакты, и агрегат возобновляет работу.

Принцип действия

Принцип работы поршневого компрессора можно описать следующим образом.

Распространенные неисправности и их устранение

Основные неисправности в работе воздушного компрессора, которые можно устранить своими руками, следующие:

двигатель не запускается;
двигатель гудит, но не запускается;
воздух (на выходе) имеет частицы воды;
падение производительности агрегата;
перегрев компрессорной головки;
перегрев агрегата;
стук в цилиндре;
стук в картере;
вытекание масла из картера;
заклинивание маховика;
ресивер не держит давление;
агрегат не развивает обороты.

Двигатель агрегата не запускается

Прежде всего, при отказе двигателя агрегата следует убедиться в наличии напряжения в сети. Также не лишним будет проверить кабель питания на предмет повреждений. Далее, проверяются предохранители, которые могут перегорать при скачке напряжения в сети. При обнаружении неисправности кабеля или предохранителей их следует заменить.

Также на запуск двигателя влияет реле давления . Если оно неправильно настроено, то агрегат перестает включаться. Чтобы проверить работу реле, необходимо выпустить воздух из ресивера и снова включить аппарат. Если двигатель заработал, то проведите правильную (согласно инструкции) регулировку реле давления.

В некоторых случаях, двигатель может не запускаться по причине срабатывания теплового реле . Обычно это происходит, если агрегат работает в интенсивном режиме, практически без остановок. Чтобы оборудование снова начало работать, необходимо дать ему немного времени для остывания.

Двигатель гудит, но не запускается

Гудение двигателя без вращения его ротора может быть по причине низкого напряжения в сети, из -за чего ему не хватает мощности для запуска. В таком случае проблему можно решить установкой стабилизатора напряжения.

Совет! Если сеть “проседает” по причине работы какого-либо аппарата, например, сварочного, то его следует отключить на время пользования компрессором.

Также двигатель не в силах провернуть коленчатый вал, если давление в ресивере слишком велико , и происходит сопротивление нагнетанию. Если это так, то необходимо немного стравить воздух из ресивера, после чего настроить или заменить реле давления. Повышенное давление в ресивере может возникать и при неисправном клапане сброса. Его нужно снять и прочистить, а в случае его разрушения – заменить.

Воздух на выходе имеет частицы воды

Если в выходящем из ресивера воздухе содержится влага, то качественно произвести покраску какой-либо поверхности не получится. Частицы воды могут присутствовать в сжатом воздухе в следующих случаях.

Падение производительности агрегата

Производительность аппарата может снижаться, если прогорают или изнашиваются поршневые кольца . В результате снижается уровень компрессии, и аппарат не может работать в стандартном режиме. Если этот факт подтвердится при разборке цилиндра, то изношенные кольца следует заменить.

Падение производительности могут вызвать и клапанные пластины , если они сломались или зависли. Неисправные пластины следует заменить, а засорившиеся – промыть. Но самая частая причина, вызывающая потерю мощности агрегата – это засорение воздушного фильтра , который следует промывать регулярно.

Перегрев компрессорной головки

Поршневая головка может перегреваться при несвоевременной замене масла или при использовании смазочного материала, который не соответствует указанному в паспорте. В обоих случаях масло следует заменить на специальное компрессорное, с вязкостью, значение которой указано в паспорте к агрегату.

Также перегрев поршневой головки может вызываться чрезмерной затяжкой болтов шатуна , из-за чего масло плохо поступает на вкладыши. Неисправность устраняется ослаблением болтов шатуна.

Перегрев агрегата

В норме, агрегат может перегреваться при работе в интенсивном режиме или при повышенной температуре окружающего воздуха в помещении. Если при стандартном режиме работы и нормальной температуре в помещении агрегат все равно перегревается, то виновником неисправности может служить засорившийся воздушный фильтр . Его следует снять и промыть, после чего хорошо высушить.

Стук в цилиндре

Вызывается поломкой или износом поршневых колец по причине образования нагара. Обычно он появляется, если использовать некачественное масло.

Также стук в цилиндре может вызываться износом втулки головки шатуна или поршневого пальца . Чтобы устранить проблему, данные детали следует заменить на новые. При износе цилиндра и поршня ремонт воздушного компрессора заключается в растачивании цилиндра и замене поршня.

Стук в картере

Появление стука в картере при работе агрегата вызывается следующими поломками.

Ослабли шатунные болты . Необходимо подтянуть болты с требуемым усилием.
Вышли из строя подшипники коленчатого вала . Требуется поменять подшипники.
Износились шатунные шейки коленвала и вкладышей шатуна . Устранение данных неисправностей заключается в обработке шатунных шеек до ремонтного размера. Вкладыши также меняются на аналогичные детали ремонтного размера.

Прочие неисправности

Если обнаружена течь масла из картера, то в первую очередь следует проверить и, при необходимости, заменить сальники . Если маховик не проворачивается, значит, поршень уперся в клапанную доску. Необходимо обеспечить зазор (0,2-0,6 мм) между поршнем и клапанной доской. При падении давления в ресивере, если агрегат выключен, следует прочистить или заменить обратный клапан.

Если компрессор плохо развивает обороты, то причина может крыться в ослаблении приводных ремней , натяжение которых следует усилить. Также мешать развить обороты двигателю может неисправный обратный клапан . Его следует заменить на новый.

Как заменить масло в воздушном компрессоре

Просчитать отработанные агрегатом моточасы достаточно сложно. Но все же рекомендуется, хотя бы приблизительно, вести их учет, поскольку своевременная замена масла в аппарате значительно продлевает срок его службы. В среднем, для нового устройства первая замена масла должна быть не позже, чем через 50 моточасов. Следующее обслуживание компрессора по замене смазки уже проводят через количество моточасов, указанное в инструкции к компрессору. В каждом случае, в зависимости от модели устройства, этот показатель будет отличаться.

Масло для воздушного компрессора лучше использовать фирменное , предназначенное именно для данного оборудования. Если фирменное масло найти сложно, то можно его заменить любым компрессорным маслом необходимой вязкости.

Важно! Простое машинное масло заливать в агрегат запрещается!

Итак, замена масла в аппарате для сжатия воздуха происходит следующим образом.

В дальнейшем, следует постоянно контролировать уровень масла в картере, и, при необходимости, доливать его.

Конструкция поршневого компрессора отличается от аналогов относительной простотой. Наряду с этим качеством не теряется надежность механизма. А в совокупности с относительно доступной стоимостью данные свойства можно причислить к достоинству подобной техники. И даже сегодня наряду с возрастающей интенсивностью эксплуатации более современных видов компрессорного оборудования популярность именно поршневых аппаратов не падает.

Для чего служит и какую функцию реализует

Устройство поршневого разнотипного компрессора позволяет получать с его помощью сжатый воздух. Соответственно, такая способность является весьма востребованной и в прежние, и в нынешние времена. Поэтому техника этого рода может задействоваться в разных сферах промышленности и на различных производственных объектах.

Коэффициент полезного действия таких агрегатов очень высок, но соответствующий уровень производительности техника данного рода выдает лишь при определенных значениях давления (от 1 МПа). Причем такие ограничения не являются недостатком, так как любой прочий вид оборудования со сходными характеристиками также способен выдавать наиболее высокую производительность лишь при определенных значениях давления.

Как устроен механизм и его принцип работы

Отличительные черты подобного оборудования зависят от его разновидности. Именно с учетом вида устройства можно разбирать все тонкости его функционирования. Однако можно оговорить основной принцип работы в общем для всех исполнений.

Смотрим видео, устройство поршневого агрегата:

Так, если рассматривать одноцилиндровый вариант, то в данном случае конструкцией будут предусмотрены следующие элементы:

Соответственно, если рассматривать компрессор двухпоршневой, то состав несколько расширится. Корпус такого устройства выполнен из чугуна. Поршень, расположенный в цилиндре, производит возвратно-поступательные движения. Доступ рабочей среды под пресс поршня осуществляется посредством специальных клапанов, которые находятся в верхней части цилиндра.

Смотрим видео, принцип работы компрессора:

Поршень приводится в движение посредством кривошипно-шатунного узла, который в свою очередь начинает движение после введения в работу привода, соединенного с валом. За каждый произведенный оборот вала выполняется два хода поршня. При непосредственном участии нагнетательного и всасывающего клапанов происходит разрежение и сжатие паров рабочей среды. Первый из названных процессов означает снижение давления, второй, наоборот, возрастание.

Виды поршневого компрессора

Механизмы цилиндров

Оборудование такого типа различают в соответствии с некоторыми особенностями конструкции. Одна из классификаций базируется на количестве используемых механизмом цилиндров:

Одноцилиндровый;
Двухцилиндровый;
Многоцилиндровый.

В данном случае конструкция отличается количеством основных узлов: цилиндров и, соответственно, поршней к ним.

Компрессор промышленный разнотипный поршневой встречается в разных исполнениях, отличных между собой по количеству ступеней для возможности сжатия рабочей среды:

Одноступенчатые;
Двухступенчатые;
Многоступенчатые.

Последний из названных вариантов является наиболее эффективным решением. Но кроме этого существуют и другие виды подобных устройств:

Вертикальные. Из названия понятно, что в данном случае цилиндры располагаются в соответствующей (вертикальной) плоскости.
Горизонтальные. Отличительной чертой данного рода техники является возможность выбрать исполнение с односторонним расположением цилиндров относительно вала или устройства с двусторонним расположением данных элементов.
Угловые. Такое решение подразумевает комбинированную установку цилиндров: и вертикально, и горизонтально. К данной группе относятся исполнения с цилиндрами, расположенными под некоторым углом наклона (V, W-образно).

Наилучшим вариантом являются модели, оснащенные цилиндрами, которые движутся навстречу друг другу, а располагаются они с двух сторон от коленчатого вала.

Отдельно следует сказать о таких устройствах, как компрессор высокопроизводительный двухпоршневый, так как данное исполнение представляет собой технику промышленного назначения ввиду своей высокой эффективности.

Преимущества и недостатки

Выбирая между современными технологиями в области производства компрессорного оборудования и классическим решением, ярким примером которого является поршневой агрегат, следует взвесить все плюсы и минусы. К явным достоинствам последнего из названных вариантов относится:

Простота устройства, что в результате обуславливает несложные действия по ремонту основных узлов. К тому же, если выбирается поршневой компрессор, принцип его работы очень прост, что позволяет при бережном обращении и регулярном обслуживании получить надежную машину.
Несложный процесс производства техники такого рода, что дополнительно влияет на итоговую стоимость изделия. Если сравнивать с винтовыми или центробежными аналогами, то поршневой агрегат обойдется дешевле, чем прочие варианты.
Ввиду большого количества видов подобного оборудования заметно увеличивается область его применения.
Механизм такого рода прекрасно справляется с поставленной задачей даже в суровых условиях.

Но любая техника имеет и недостатки, в данном случае следует отметить повышенный уровень шума, а дополнительно к тому еще и вибрацию во время работы агрегата. Эти свойства обуславливаются конструкцией, поэтому повлиять на них довольно сложно. Единственная мера, которая обычно предпринимается – выделение отдельного помещения.

Кроме этого нужно отметить и другой недостаток – частое обслуживание, без чего агрегат очень быстро выйдет из строя.

Расчет двухступенчатого поршневого компрессора или многоступенчатого аналога производится для того, чтобы можно было подобрать модель такого аппарата, соответствующую по своим характеристикам рабочим условиям. Иначе можно получить либо слишком производительную технику для простых задач, что неоправданно, либо недостаточно эффективное устройство, что повлечет за собой воздействие избыточных нагрузок.

Смотрим видео, критерии выбора аппарата:

По сути, расчет двухступенчатого или многоступенчатого поршневого компрессора не так сложен и состоит из ряда этапов:

Определение массовой производительности аппарата в соответствии с параметрами воздушной среды;
Расчет размеров основных узлов, в частности, цилиндров;
Получение кривой, характеризующей процесс сжатия рабочей среды;
Расчет мощности компрессора.

При выборе такого агрегата учитывается его целевое использование. Если принять во внимание тот факт, что полностью универсального устройства не существует, то следует подбирать модель в соответствии с теми нагрузками, которые будут на него возлагаться. За это в ответе уровень производительности агрегата. Чтобы определить, насколько долго проработает такая техника, нужно знать ее коэффициент внутрисменного использования или коротко КВИ. Чем он выше, тем дольше будет работать устройство.

Дополнительные функции приводят к удорожанию конструкции, однако они важны лишь в случае, когда техника приобретается с конкретной целью, для реализации которой как раз и нужны такие особенности механизма.

Например, если планируется использовать оборудование данного рода в качестве рабочего инструмента в области аэрографии, то необходимо обращать внимание на компактные и низкопроизводительные агрегаты, что позволит творить в масштабах листа А3.

Средняя стоимость устройств популярных марок колеблется в пределах 5 000-6 000 руб., при этом пользователь получает оборудование FUBAG и ELITECH довольно высокой степени эффективности (180 л/мин.) при рабочем давлении 8 бар.

Устройство автомобиля. Как работает компрессор?

Как работает компрессор

С момента изобретения двигателя внутреннего сгорания автомобильные инженеры, любители скорости и проектировщики гоночных автомобилей все время находились в поисках путей увеличения мощности моторов. Один из способов увеличения мощности - построение двигателя большого внутреннего объема. Но большие двигатели, которые больше весят и обходятся существенно дороже в производстве и обслуживании, не всегда однозначно лучше.
Другой путь добавления мощности - это создание двигателя нормального размера, но более эффективного. Вы можете достичь этого, нагнетая больше воздуха в камеру сгорания. Большее количество воздуха дает возможность подать в цилиндр дополнительное количество топлива, что обозначает, что будет произведен более сильный взрыв и будет достигнута большая мощность. Добавление компрессора к впускной системе является отличным способом достижения усиленной подачи воздуха. В этой статье мы объясним, что такое компрессоры (их также еще называют нагнетателями), как они работают и чем отличаются от турбокомпрессоров (турбонаддува).
Компрессором является любое устройство, которое создает давление на выходе выше атмосферного. И компрессоры, и турбокомпрессоры способны это делать. На самом деле, турбокомпрессор является сокращенным названием от «турбонагнетателя» - его официального названия.
Различие между данными агрегатами заключается в способе получения энергии. Турбокомпрессоры приводятся в действие за счет плотного потока выхлопных газов, вращающих турбину. Компрессоры работают за счет энергии, передаваемой механическим путем через ременный или цепной привод от коленчатого вала двигателя.
В следующем разделе мы подробно рассмотрим, как компрессор выполняет свою работу.

Основы компрессора
Обычный четырехтактный двигатель внутреннего сгорания использует один из тактов для впуска воздуха. Этот такт можно разделить на три шага:

Поршень перемещается вниз
Это создает разрежение
Воздух под атмосферным давлением засасывается в камеру сгорания

Как только воздух поступит в двигатель, он должен быть объединен с топливом для формирования заряда - пакета потенциальной энергии, которую можно превратить в полезную кинетическую энергию в результате химической реакции, известной как горение. Свеча зажигания инициирует эту реакцию путем воспламенения заряда. Как только топливо подвергается реакции окисления, сразу же высвобождается большое количество энергии. Сила этого взрыва, сконцентрированная над днищем поршня, толкает поршень вниз и создает возвратно-поступательное движение, которое в конечном итоге передается на колеса.
Подача большего количества топливно-воздушной смеси в заряд будет порождать более сильные взрывы. Но вы не можете просто так подать больше топлива в двигатель, так как требуется строго определенное количество кислорода для сжигания определенного количества топлива. Химически-верная смесь - 14 частей воздуха к одной части топлива - имеет очень большое значение для эффективной работы двигателя. Итог - чтобы сжечь больше топлива, придется подать больше воздуха.
Это работа компрессора. Компрессоры увеличивают давление на входе в двигатель путем сжатия воздуха выше атмосферного давления без образования вакуума. Это заставляет большему количеству воздуха попадать в двигатель, обеспечивая повышение давления. С дополнительным количеством воздуха больше топлива может быть добавлено, что вызывает увеличение мощности двигателя. Компрессор добавляет в среднем 46 процентов мощности и 31 процент крутящего момента. В условиях высокогорья, где мощность двигателя снижается за счет того, что воздух имеет меньшую плотность и давление, компрессор обеспечивает более высокое давление воздуха в двигателе, что позволяет ему работать в оптимальном режиме.

Рис.1 ProCharger D1 SC - центробежный компрессор

В отличие от турбокомпрессоров, которые используют отработанные газы для вращения турбины, механические компрессоры приводятся в действие непосредственно от коленчатого вала двигателя. Большинство из них приводятся в движение с помощью приводного ремня, который обернут вокруг шкива, который подключен к ведущей шестерне. Ведущая шестерня, в свою очередь, вращает шестерню компрессора. Ротор компрессора может быть по-разному спроектирован, но, не смотря на это, в любом случае его работа сводится к захвату воздуха, сжатию воздуха в меньшем пространстве и сбросу его во впускной коллектор. Для того чтобы создавать давление воздуха, компрессор должен вращаться быстрее, чем сам двигатель. Создание ведущей шестерни большей, чем шестерни компрессора, заставляет компрессор вращаться быстрее. Компрессоры способны вращаться со скоростью, превышающей 50,000-60,000 оборотов в минуту. Компрессор, вращающийся со скоростью 50,000 оборотов в минуту, способен повысить давление с шести до девяти дюймов на квадратный дюйм (PSI). Это дополнительная прибавка с шести до девяти фунтов на квадратный дюйм. Атмосферное давление на уровне моря составляет 14,7 фунтов на квадратный дюйм, так что типичный эффект от применения компрессора - это увеличение подачи воздуха в двигатель примерно на 50 процентов.
Постольку поскольку воздух сжимается, он становится более горячим, а это значит, что он теряет свою плотность и не может столь сильно расширяться во время взрыва. Это обозначает, что он не может высвободить столько же энергии, сколько высвобождается при воспламенении свечой зажигания более холодной топливно-воздушной смеси. Для того чтобы компрессор работал на пике своей эффективности, сжатый воздух на выходе из компрессора должен быть охлажден перед подачей во впускной коллектор. Интеркулер несет ответственность за данный процесс охлаждения. Интеркуллеры бывают двух констуркций: «воздух-воздух» и «воздух-жидкость». Оба работают по принципу радиатора, с более холодным воздухом или жидкостью, циркулирующей по системе трубок или каналов. Горячий воздух, выходя из компрессора, попадает в трубки интеркулера и охлаждается там. Снижение температуры воздуха увеличивает его плотность, что делает плотнее заряд, поступающий в камеру сгорания.
Далее мы рассмотрим различные типы компрессоров.

Роторный компрессор Roots
Существует три вида компрессоров: роторный, двухвинтовой и центробежный. Главное отличие между ними заключается в способе подачи воздуха во впускной коллектор двигателя. Роторный и двухвинтовой компрессоры используют различные типы кулачковых валов, а центробежный компрессор - крыльчатку, которая увлекает воздух внутрь. Хотя все эти конструкции обеспечивают прибавку мощности, они значительно отличаются по своей эффективности. Каждый из этих типов компрессоров может быть доступен в различных размерах, в зависимости от того, какого результата хотите вы достичь - просто повысить мощность автомобиля или подготовить его к участию в гонках.
Конструкция роторного компрессора является самой древней. Братья Филандер и Фрэнсис Рутс в 1860 году запатентовали конструкцию своего компрессора в качестве машины, способной обеспечивать вентиляцию в шахтах. В 1900 году Готтлиб Вильгельм Даймлер включил роторный компрессор в конструкцию автомобильного двигателя.

Рис.2 Роторный компрессор

Так как кулачковые валы вращаются, воздух, находящийся в пространстве между кулачками, оказывается между стороной наполнения и напорной стороной. Большое количество воздуха перемещается во впускной коллектор и создает условия для образования положительного давления. По этой причине рассматриваемая конструкция является не чем иным, как объемным нагнетателем, а не компрессором, при этом термин «нагнетатель» по-прежнему часто используется для описания всех компрессоров.
Роторные компрессоры, как правило, имеют довольно большие размеры и располагаются в верхней части двигателя. Они популярны в автомобилях дрэгстеров и роддеров, поскольку зачастую выступают за габариты капотов. Тем не менее, они являются наименее эффективными компрессорами по двум причинам:

Они существенно увеличивают вес транспортного средства.
Они создают дискретный прерывистый воздушный поток, а не сглаженный и непрерывный.

Двухвинтовой компрессор
Двухвинтовой компрессор работает, проталкивая воздух через два ротора, напоминающих набор червячных передач. Как и в роторном компрессоре, воздух внутри двухвинтового компрессора оказывается в полостях между лопастями роторов. Но двухвинтовой компрессор сжимает воздух внутри корпуса роторов. Это происходит за счет того, что роторы имеют коническую форму, при этом воздушные карманы уменьшаются в размерах по мере продвижения воздуха из стороны наполнения в напорную сторону. Воздушные полости сжимаются, и воздух выдавливается в меньшее пространство.

Рис.3 Двухвинтовой компрессор

Это делает двухвинтовой компрессор более эффективным, но они стоят дороже, потому что винтовые роторы требуют дополнительной точности в ходе процесса производства. Некоторые типы двухвинтовых компрессоров располагаются над двигателем, подобно роторному компрессору типа Roots. Они также порождают много шума. Сжатый воздух на выходе из компрессора издает сильный свист, который следует приглушить с помощью специальных методов поглощения шума.

Центробежный компрессор
Центробежный компрессор - это крыльчатка, напоминающая собой ротор, которая вращается с очень высокой скоростью и нагнетает воздух в небольшой корпус компрессора. Скорость вращения крыльчатки может достигать 50,000-60,000 оборотов в минуту. Воздух, попадающий в центральную часть крыльчатки, под действием центробежной силы увлекается к ее краю. Воздух покидает крыльчатку с высокой скоростью, но под низким давлением. Диффузор - множество стационарно расположенных вокруг крыльчатки лопаток, которое преобразует высокоскоростной поток воздуха с низким давлением в поток воздуха с малой скоростью, но высоким давлением. Скорость молекул воздуха, встретивших на своем пути лопатки диффузора, уменьшается, что влечет за собой увеличение давления воздуха.

Рис.4 Центробежный компрессор

Центробежные компрессоры являются наиболее эффективными и самым распространенными устройствами из всех систем принудительного повышения давления. Они компактные, легкие и устанавливаются на передней части двигателя, а не сверху. Они также издают характерный свист по мере роста количества оборотов двигателя, способный заставить случайных прохожих на улице поворачивать головы в сторону вашего автомобиля.
Monte Carlo и Mini-Cooper S - два автомобиля, которые доступны в версиях с компрессором. Любой из рассмотренных выше типов компрессоров может быть добавлен к транспортному средству как дополнительная опция. Несколько компаний предлагают комплекты, состоящие из всех необходимых частей для собственноручного дооснащения автомобилей компрессорами. Такие доработки также являются неотъемлемой частью культуры «машин для фана» (смешных машинок) и автомобилей из мира спорта «Fuel Racing». Некоторые производители даже включают компрессоры в оснащение своих серийных моделей автомобилей.
Далее мы узнаем обо всех преимуществах компрессора, установленного в ваш автомобиль.

Преимущества компрессора
Самое главное преимущество компрессора - это увеличение мощности двигателя, измеряемой в лошадиных силах. Добавьте компрессор к любому обычному автомобилю или грузовику, и он станет вести себя как автомобиль с двигателем большего внутреннего объема или просто как с более мощным двигателем. Но как узнать, какой из нагнетателей выбрать - механический компрессор или турбокомпрессор? Этот вопрос горячо обсуждался авто инженерами и энтузиастами, но, в целом, механические компрессоры имеют несколько преимуществ над турбокомпрессорами. Механические компрессоры лишены такого недостатка как лага (отставания) двигателя - термина, используемого для описания времени, прошедшего с момента нажатия водителем педали газа до момента ответа двигателя на это внешнее воздействие. Турбокомпрессоры, к сожалению, подвержены явлению отставания, постольку поскольку требуется некоторое время, прежде чем выхлопные газы достигнут скорости, достаточной для полноценного раскручивания крыльчатки турбины. Механические компрессоры не имеют такого лага, так как они приводятся в действие непосредственно от коленчатого вала двигателя. Одни компрессоры наиболее эффективны при работе в диапазоне низких скоростей вращения коленчатого вала, в то время как другие раскрывают весь свой потенциал лишь на высоких оборотах. Например, роторный и двухвинтовой компрессоры обеспечивают большую мощность на низких оборотах. Центробежные компрессоры, которые становятся все более эффективными по мере роста скорости вращения крыльчатки, обеспечивают большую мощность в диапазоне высоких оборотов.
Установка турбокомпрессора требует обширной переделки выпускной системы двигателя, в том время как механические компрессоры могут быть легко привинчены к передней части двигателя или сверху. Это делает их дешевле в установке и проще в эксплуатации и обслуживании.
Наконец, при использовании компрессора не требуется никакой специальной процедуры остановки двигателя. Это обусловлено тем, что они не смазываются моторным маслом и могут быть остановлены привычным образом. Турбокомпрессоры должны отработать на холостом ходу 30 секунд и более для того, чтобы дать возможность моторному маслу остыть. С учетом сказанного, для компрессоров имеет важное значение предварительный прогрев, так как они работают наиболее эффективно при нормальной рабочей температуре двигателя.
Компрессоры являются характерной составляющей частью двигателей внутреннего сгорания самолетов. Это имеет смысл, если учесть, что самолеты проводят большую часть своего времени на больших высотах, где значительно меньше кислорода доступно для сгорания. Внедрение компрессоров позволило самолетам летать на большей высоте без снижения производительности двигателя.
Компрессоры, установленные на авиационные двигатели, работают на основе тех же самых принципов, которые заложены в конструкцию автомобильных компрессоров. Компрессоры получают энергию непосредственно от вала двигателя и способствуют подаче в камеру сгорания смеси, находящейся под давлением.
Далее рассмотрим некоторые недостатки компрессоров.

Недостатки компрессоров
Самый большой недостаток компрессоров является также и их определяющей характеристикой: постольку поскольку компрессор приводится в движение коленчатым валом двигателя, он отнимает несколько лошадиных сил у двигателя. Компрессор может потреблять до 20 процентов общей выходной мощностью двигателя. Но так как компрессор способен прибавить до 46 процентов мощности, большинство автолюбителей склоняется к тому, что игра стоит свеч. Компрессор дает дополнительную нагрузку на двигатель, который должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать дополнительный импульс и более сильные взрывы в камере сгорания. Большинство производителей учитывают это и создают усиленные узлы для двигателей, предназначенных для работы в паре с компрессором. Это в свою очередь удорожает автомобиль. Компрессоры также дороже в обслуживании, а большинство производителей предлагают использовать высокооктановое горючее премиум класса.
Несмотря на свои недостатки, нагнетатели по-прежнему являются наиболее экономически эффективным способом увеличения количества лошадиных сил. Компрессор может дать от 50 до 100 процентов увеличения мощности, что делает его находкой для гоночных автомобилей, автомобилей, перевозящих тяжелые грузы, а также для водителей, желающих получить от вождения своего автомобиля новую порцию острых ощущений.

В последнее время все больше людей пользуются компрессорами. Этот инструмент существенным образом упрощает каждодневные бытовые или профессиональные задачи. Без этого оборудования не обходится ни одно промышленное или любое другое производство. В быту также многие задачи очень удобно решать с помощью данных агрегатов. Давайте рассмотрим основные виды компрессоров, их устройство и сферу применения.

Задачи, которые помогает решать компрессор

Данное оборудование позволяет быстро и очень легко накачать мяч для игры в волейбол или же надуть самые разные воздушные конструкции (к примеру, бассейн). Компрессор помогает поливать и опрыскивать растения, очищать засорившиеся трубы. Художники используют эти агрегаты для выполнения аэрографии. Специалисты по реставрации и перетяжке мебели используют некоторые виды компрессоров в восстановительных работах. необходим для функционирования мебельного степлера.

Преимущества компрессоров по сравнению с электроинструментом

Компрессоры более безопасны. В пневматическом инструменте отсутствует мотор.

Также оборудование максимально универсально - это комбайн, позволяющий подключать к нему массу различного инструмента. Также имеют самую широкую область использования и практически безальтернативны для решения некоторых задач компрессоры.

Виды компрессоров, назначение и принцип работы

Существует несколько типов данных агрегатов. Все они имеют различное устройство, принцип работы и сферу применения.

А начать обзор оборудования стоит с истории этих механизмов.

Как он создавался

Главная задача, которую решает компрессорное оборудование - сжатие воздуха. Машины, предназначенные для этого, производительность которых до 100 к/м в минуту, разделяют на две группы. Это ротационные (винтовые) и поршневые. Можно увидеть все виды компрессоров с фото в данной статье.

Один из самых первых поршневых компрессоров был создан около 300 лет назад.

Над его разработкой трудился немец Отто Фон Герике. Оборудование скорее было экспериментальным, нежели промышленным. Данный образец имел механический привод, а в качестве энергии использовалась физическая сила человека. В 1800 году англичанин Джордж Медхерст презентовал оборудование, которое работало на энергии пара. Затем на базе этого агрегата создали перфоратор, работающий от воздуха. Но этот инструмент имел серьезный недостаток - частые взрывы. Рабочие, которые использовали его, получали серьезные ожоги.

Первый образец винтового агрегата был изготовлен лишь в 1878 году. Его собрал немецкий инженер Генрих Кригар. Более современный аналог разработали в 1932 году. В этом оборудовании был немного другой принцип работы.

Винтовой компрессор: особенности

Говоря о промышленных агрегатах, нужно отметить, что они имеют внушительную стоимость. Но если необходимо продолжительное и значительно потребление объемов сжатого воздуха, винтовые виды компрессоров - это отличный выбор и экономичное решение.

Устройство винтового компрессора

В качестве главного элемента оборудования данного типа используется специальная винтовая пара. Чтобы снизить трение и увеличить долговечность работы, пара помещена в масляную ванну. Это главная часть установки. Среди основных элементов всасывающий клапан, система фильтров, винтовая пара, сепаратор, ресивер, электромотор.

Принцип работы

Через всасывающий клапан, серию воздушных фильтров воздух попадает в винтовую пару, а затем происходит образование смеси воздуха с маслом. Два ротора или винта сжимают и отправляют эту смесь в пневматическую систему. Далее воздух с маслом попадает в сепаратор, где второе отделяется от первого. Масло уходит обратно. Воздух попадает на выход.

Масло в агрегатах подобного типа играет очень важную роль. Так, главная функция - это охлаждение. Кроме того, масло образует зазор между винтовой парой. Также с помощью масла транспортируется воздух, смазываются рабочие элементы механизма.

Преимущества винтовых компрессоров

Данный агрегат отличается низким уровнем шума в процессе работы. Его можно без каких-либо проблем установить с оборудованием, которое и является потребителем сжатого воздуха. Процесс замены деталей при необходимости выполняется очень быстро и просто.

Различают устройства с прямым приводом и ременным. Ресурс работы механизмов очень большой. Эти компрессоры необычайно универсальны и практичны.

Современные промышленные модели имеют надежную систему автоматики, которая обеспечивает бесперебойную работу. Если необходимо много сжатого воздуха, а потребление будет постоянным, то такие виды компрессоров прекрасно подойдут для этих целей.

Поршневой компрессор: особенности и преимущества

Эти решения - наиболее распространенный тип оборудования для работы с воздухом, даже несмотря на то, что появляются все более технологичные устройства. Эти агрегаты очень просты в использовании, любые неполадки можно устранить практически сразу. Данные решения отличаются показателями энергосбережения, хотя и немного проигрывают винтовым агрегатам. Некоторые, если не все виды - поршневого типа.

Кроме простой конструкции и доступных цен, это оборудование хорошо подходит для применения в тяжелых условиях. Однако при всех преимуществах есть и некоторые недостатки. Это высокая температура (из-за того, что поршень слишком плотно прилегает к цилиндру). Для охлаждения применяют самые разные радиаторы, однако для решения задач, когда требуется приготовить много сжатого воздуха, никакой радиатор не поможет.

Поршневые компрессоры: устройство и принцип работы

В основе этих агрегатов лежит очень простой, если даже не примитивный механизм из двух частей. Это цилиндр и поршень. В свою очередь, последний соединен с кривошипно-шатунным механизмом.

Поршень очень плотно подогнан по отношению к стенкам цилиндра. Процесс сжатия воздуха обеспечивают возвратно-поступательные движения В нижней точке воздух сжимается. Для свободного выхода оборудование оснащено впускным и выпускным клапаном.

Другие типы компрессорного оборудования

Кроме этих популярных решений, для сжатия воздуха в промышленности применяют и другие компрессоры. Виды и назначение их зависят от того, с какими газами придется работать. Если в качестве рабочего вещества будут использоваться хлор, аммиак, водород, кислород и другие газы, необходимо применять газовые агрегаты, которые могут работать с любыми типами газов. Так, различают поршневые, мембранные, винтовые, струйные, центробежные и осевые компрессоры.

Холодильное компрессорное оборудование

Компрессорная агрегата используется для сжатия газов, а затем для перекачки их непосредственно в холодильник. По принципу работы можно разделить на три группы: и поршневые системы.

С поршневыми компрессорами удается получить серьезную экономию на приобретении и затем обслуживании. Поршневое оборудование для холодильников, в свою очередь, делится на герметичные агрегаты, открытые и полугерметичные. Эта степень герметизации непосредственным образом влияет на то, как надежно хладагент будет храниться в системе.

В полугерметичных решениях двигатель и компрессор закрытые. Они соединены между собой и имеют единый корпус с возможностью разборки для обслуживания. Открытые модели оснащены электрическим мотором, который располагается вне корпуса агрегата. Привод осуществляется через муфту. Это оборудование применяется в особенно мощных охладительных системах.

Виды автомобильных компрессоров

Автомобильные компрессоры - это незаменимый атрибут любого автомобилиста. Он помогает легко справиться с большинством неприятностей на дороге. Существует несколько видов таких агрегатов. Типовой состоит из цилиндра, манометра и электрического мотора. От того, как качественно изготовлены эти детали, зависит долговечность изделия.

Зачастую компрессорное оборудование применяется для подкачки шин, а значит, главный рабочий материал - воздух. Для этого подходят поршневые устройства и мембранные. О поршневых сказано уже достаточно, но существуют и другие компрессоры. Виды и типы их для применения в автомобиле не слишком разнообразны. Кроме поршневых, применяют еще и мембранное оборудование.

В качестве рабочего узла, который отвечает за подкачку воздуха, используют специальное полотно. Эта мембрана в процессе работы совершает возвратно-поступательные движения. За счет них происходит нагнетание воздуха. Зачастую эти устройства отличаются более высокой долговечностью, так как в них нет трущихся между собой деталей. А вот мощность существенно ниже. Из недостатков - полная невозможность использования во время сильных морозов.

Теперь понятно, какие виды компрессоров бывают, где их можно использовать, как они устроены и как функционируют.