Что такое компрессор? Роль компрессора в работе двигателя автотомобиля

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

Выбираем устройство правильно — на что обратить внимание?

Нельзя не согласиться, что изделия китайского производства подкупают дешевизной. В конечном итоге водитель расстраивается из-за внезапной поломки. Чтобы не попасть в подобную ситуацию, важно выбирать компрессор, ориентируясь на характеристики прибора.

Производительность

Производительность представляет собой значение, указанное в характеристиках каждой модели. Параметр измеряется «литрами в минуту». Бюджетные модели работают медленно. На подкачку одного колеса может уйти до 10 минут.

Электронасос какой производительности купить зависит от целей использования. Например, для регулярной подкачки достаточно будет прибора со значением до 30 л/мин.

Для легкового транспорта с шинами диаметром 12-16 дюймов понадобится электронасос с производительностью до 30 л/мин. Для внедорожников лучше выбирать приборы с продуктивностью до 70 л/мин. Если дело касается грузовиков, то здесь потребуется мощный компрессор с производительностью 75-90 л/мин.

Давление

Большинство компрессоров способны выдавать давление в 7-8 атмосфер. Для легковой машины будет достаточно устройства с давлением 2-3 атмосферы. Таким образом, для «легковушек» подойдет любой компрессор, имеющий диапазон 3-7 атмосфер.

Несмотря на это, существуют поршневые модели, плотность воздуха которых составляет 20 атмосфер. Они предназначены для внедорожников и грузовых авто.

Манометр

Манометр — это элемент, позволяющий контролировать давление в шинах. Без манометра определить показатели можно только «на глаз».

Устройства подразделяются на цифровые и аналоговые. Бюджетные модели имеют погрешность в показаниях, поэтому с их помощью добиться оптимального значения в покрышке удается не всегда. Для получения точного результата приходится выключать компрессор. Чтобы избежать подобных неудобств, стоит покупать приборы с цифровым манометром. Он в большинстве случаев показывает корректные значения.

Способ подключения

Компрессоры по типу подключения подразделяются на два вида: со встроенным аккумулятором и те, что питаются от бортовой сети.

Более долговечными моделями являются устройства, которые подключаются прямо к аккумулятору. Менее мощные варианты работают от прикуривателя. Самые производительные — подключаются сразу к клеммам.

Длина шнура

Многие изготовители стараются сэкономить на производстве, поэтому шнуры делают хлипкими и тонкими.

Покупая компрессор, водителю стоит обратить внимание на длину шнура, его гибкость и прочность. Длина должна быть такой, чтобы пользователь смог без проблем подключить прибор ко всем колесам машины.

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.

Поломки автонасосов и возможность самостоятельного ремонта

Каждый владелец автокомпрессора сталкивался с ситуацией, когда необходима накачка колеса, а насос не включается вообще или внезапно перестает работать. Зачастую это случается из-за перегорания плавкой вставки в предохранительном блоке автомобиля либо по причине обрывов питающего кабеля, посредством которого насос подключается к гнезду «Прикуриватель» в салоне машины или непосредственно к аккумуляторной батарее.

Обе эти неисправности легко могут быть устранены владельцем автомобиля своими руками. Для этого в первом случае нужно просто заменить перегоревший предохранитель, а во втором — визуально или с помощью тестера найти место повреждения кабеля и любым доступным способом соединить концы оборванных проводов. Если вновь установленный предохранитель опять перегорает, то, скорее всего, где-то замыкает, и требуется более сложный ремонт. Включать компрессор можно только после того, как будет найдена и устранена неисправность.

Еще одна поломка, характерная для любого компрессора, — стравливание воздуха из-за того, что протерся шланг, соединяющий насос с автомобильной шиной. В этом случае шланг нужно заменить.

Важно! В тех случаях, когда причиной неисправности является возгорание обмотки электромотора, ремонт автомобильного компрессора нецелесообразен. Связано это с тем, что цена нового электромотора составляет порядка 80% стоимости готового изделия.

Но существует еще ряд неисправностей, характерных для того или иного вида автомобильных компрессоров.

Насосы мембранной группы

Насосы вибрационного типа из строя выходят редко. При этом наиболее уязвимым элементом такого агрегата является мембрана (диафрагма), изготавливаемая в основном из резины или эластичных полимеров. Длительная эксплуатация мембранного насоса обеспечивается за счет исключения возможности попадания влаги, а также частиц пыли и грязи внутрь камеры сжатия. Существенное значение имеет также своевременная замена износившихся деталей и узлов. В процессе эксплуатации вибронасосов чаще всего износу подвергаются:

• диафрагмы, которые могут «задубеть» при низких температурных условиях;
• газовые клапана;
• ограничители давления.

Насосы поршневой группы

Владелец поршневого насоса также может столкнуться с рядом типичных неисправностей, характерных именно для этой категории компрессоров. Среди них чаще других встречаются случаи, когда:

• двигатель насоса работает, но компрессор воздух не качает;
• на выходе компрессора отсутствует необходимое давление;
• насос самопроизвольно отключается.

Устранить эти неисправности нетрудно, однако при этом придется разобрать компрессор. Осуществляется это в следующем порядке – сначала откручивают винты (4 шт.), удерживающие крышку картера, и убирают ее, затем снимают головку цилиндра, удалив крепления, расположенные на поршневой головке. Далее нужно диагностировать и при обнаружении устранить неисправности в порядке, приведенном в таблице.

Не считается поломкой самопроизвольное отключение компрессора из-за срабатывания системы термозащиты вследствие перегрева аппарата. Однако, если при запуске насоса помимо срабатывания термозащиты одновременно перегорает предохранитель, это свидетельствует о поломке реле, управляющего давлением. Устраняют эту неисправность только в условиях специализированной мастерской.

Компрессоры с манометрами

Эксплуатировать насос, оборудованный манометром, значительно комфортнее, чем его аналог без измерительного прибора.

На заметку! Если манометр в комплект поставки насоса не входит, его можно купить самостоятельно и установить непосредственно на шланге. Штатный манометр, как правило, подключается к головке цилиндра.

Как любой измерительный прибор, манометр может внезапно, без всякой на то причины, выйти из строя. При этом он может отображать недостоверные данные или вообще не работать. Тогда необходима замена манометра. Если приобретен измерительный прибор с иными присоединительными размерами, при замене можно использовать переходник с соответствующими резьбовыми отводами.

Совет! Опытные автолюбители рекомендуют приобрести манометр, оснащенный механизмом для стравливания излишка рабочей среды. Это позволит сбрасывать лишнее давление в накачиваемой воздухом шине простым нажатием на имеющийся рычаг.

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.

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.

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.