- форум

Рис. 3.11. Схема, демонстрирующая разрез лопастного компрессора.

Рис. 3.12. Принципиальные схемы устройства двухроторных нагнетателей. а) с двумя лопастями (прямыми), б) с тремя лопастями (винтовыми), в) общий вид роторов с тремя винтовыми лопастями. 1 – нижние валы, 2 – роторы, 3 – шестерни, 4 – верхний вал, 5– корпус воздуходувки, 6 – к коленчатому валу дизеля.

Принципиальная схема работы двухроторного трёхлопастного нагнетателя типа Рут. 1 – впуск очищенного воздуха, 2 – верхний ротор, 3 – нижний ротор, 4 – корпус нагнетателя, 5 – нагнетательная полость, 6 – выпуск сжатого воздуха.

Рис. 3.14. Схема двухтактного дизеля с прямоточной продувкой при установке лопастного нагнетателя типа Рут. 1 – нагнетатель, 2 – вход воздуха, 3 – выпускные клапаны, 4 – форсунка, 5 – впускной ресивер, 6 – поршень, 7 – впускные (продувочные) окна.

Рис. 3.16. Характеристики компрессора типа Рут.

Рис. 3.17. Характеристики расхода и температур воздуха, подаваемого объёмным лопастным компрессором.

Приводной нагнетатель (компрессор) Air Blower

SUPERCHARGER ставим на ваз!

Лопастные компрессоры.

Лопастные компрессоры наиболее широко (в сравнении с другими объёмными компрессорами) применяются в ДВС для целей наддува. Компрессор такого типа был предложен ещё в Х1Х веке англичанином Roots. Поэтому такие компрессоры получили название компрессоров типа Рут.

Воздух поступает в компрессор через окно 1, а в двигатель отводится через окно 2. Два ротора R при своём вращении осуществляют это нагнетание. На рис. 3.11 видна внутренняя часть компрессора, благодаря вырезу части его корпуса.

новый сайт - http://sc-vaz.ru/

Внешний принципиальный вид показан также на рис. 3.12. Роторы 2, размещённые на нижнем 1 и верхнем 4 валах вращаются синхронно, благодаря шестерёнчатой передаче 3. При этом верхний вал связан с коленчатым валом 6 двигателя. Видно, что роторы могут иметь оси, параллельные валам, т. е. прямые роторы, а могут быть винтовыми. Количество лопастей на каждом из роторов может быть два, три, редко четыре. Увеличение числа лопастей делается для уменьшения амплитуд колебаний давления воздуха на выходе из компрессора. Для этой же цели роторы выполняются винтовыми.

Принцип работы компрессора , где показаны четыре последовательных этапа процесса нагнетания воздуха компрессором.

На схеме А стрелкой обозначен вход воздуха и направления вращения роторов компрессора. В поперечном сечении роторы имеют форму лопастей или лепестков, откуда и появилось их общее название. Видно, что роторы вращаются в противоположных направлениях. Т. е. верхний вращается по часовой стрелке, а нижний – против. Слева от роторов происходит заполнение воздухом объёма между роторами и стенками корпуса, а справа – нагнетание воздуха. На схеме Б видно, что верхний ротор начинает закрывать впускное окно, а нижний уже закрыл впускное окно, так. что полость А теперь замкнута и объём воздуха в ней переносится при вращении ротора к выпускному окну. Переносимый объём не меняется в размере, так что изменения давления в нём не происходит. Как только переносимый объём соединяется с полостью впускного коллектора двигателя, так воздух, находящийся в сжатом состоянии в этом коллекторе, устремится в указанный переносимый объём (схема В). Затем, как показано на схеме Г, объём А по мере поворота роторов уменьшается, т. е. происходит его сжатие и нагнетание во впускной коллектор двигателя. При дальнейшем вращении роторов с впуском в двигатель соединится нижняя камера Б компрессора и т. д.

Роторы размещены в корпусе с зазорами порядка 0,5 – 1,5 мм, т. е. отсутствует контакт, отсутствует трение, нет необходимости в смазке. Между роторами также имеется постоянный зазор такого же порядка. Т. е. между роторами нет зацепления. Они имеют собственные строго синхронизированные друг с другом приводы. Однако, при этом возникают проблемы с утечками воздуха, особенно на режимах пониженных частот вращения.

На рис. 3.14 приведена типичная схема двухтактного двигателя с продувкой – наддувом от нагнетателя типа Рут с трёхлопастными роторами.

Характеристики объёмных компрессоров, их достоинства и недостатки.

На рис. 3.16 показаны универсальные характеристики компрессора типа Рут.

В координатах частота вращения (n) – степень повышения давления (Р₂/Р₁) нанесены кривые постоянных значений производительности компрессора (G), постоянных к. п. д. (h_i) и постоянных манометрических давлений (М).

Отличительной особенностью характеристик компрессоров типа Рут по сравнению с поршневыми является значительно более низкий уровень повышения давления. А это является значительно более приемлемо для применения их для наддува. Кроме того видно, что наиболее высокий к. п. д. 0,9 располагается в зоне наиболее применимых для наддува значений расхода G, наиболее часто используемых частот вращения и степеней повышения давления Р₂ /Р₁, причём при наиболее желательном манометрическом давлении. Характерно также то, что линии расхода проходят практически параллельно друг другу, что также удобно для применения компрессоров этого типа на двигателях.

На рис. 3.17 показаны характеристики зависимости объёмной производительности компрессора типа Рут (расхода воздуха при нормальных условиях, м³/мин) от частоты вращения n, об/мин. Причём, производительность показана для разного манометрического давления подачи воздуха. Характеристика показывает, что при одном и том же уровне частоты вращения, например, при 1300 об/мин, увеличение манометрического давления подаваемого воздуха от атмосферного (нулевого) до 0,7 кг/см² приводит к снижению расхода от 4,8 м³/мин до 2,8 м³/мин. Определяется это в основном утечками воздуха, которые пропорциональны примерно корню квадратному из перепада давления.

При низком расходе воздуха эти утечки существенно снижают к. п. д. компрессора. Здесь же на характеристиках пунктирными линиями нанесены зависимости температуры воздуха в функции от частоты вращения при разных манометрических давлениях воздуха. Так, при повышении давления от атмосферного до 0,7 кг/см² избыточных при частоте вращения 1300 об/мин происходит увеличение температуры воздуха от 80 ⁰С до 149 ⁰С. Очевидно, что через плотность воздуха это влияет на массовую производительность нагнетателя и массовое наполнение цилиндров двигателя.

Достоинством такого компрессора является прежде всего его простота. А отсутствие контактов между роторами и роторов с корпусом позволяет существенно увеличивать частоту их вращения, а значит уменьшать габариты и массу. Достоинством компрессора является также его прямая связь с валом двигателя. Поэтому в условиях неустановившихся режимов, например, интенсивных разгонов, вал компрессора ускоряется вместе с валом двигателя пропорционально ускорению коленчатого вала. Благодаря этому практически исключается отставание в воздухоснабжении двигателя при интенсивных разгонах, набросах нагрузки и т. д. (что происходит при применении турбокомпрессоров). Благодаря механическому приводу такой компрессор не имеет контакта с выпускными газами с высокой температурой, как это имеет место, например, у турбокомпрессоров. Т. е. такие компрессора не имеют повышенных температурных напряжений, не имеют проблем с охлаждением или со смазкой.

Отсюда – высокая надёжность и долговечность таких машин. Благодаря отсутствию высоких температур применяемые в компрессоре материалы не должны иметь высокой термической, да и механической прочности, более дёшевы. Достоинством такого компрессора является также отсутствие примеси масла в нагнетаемом воздухе. Следует принять во внимание, что благодаря механической связи с коленчатым валом, такие компрессоры предпочтительны для наддува бензиновых автомобильных двигателей, благодаря высоким показателям ускорения, которые они обеспечивают двигателю и автомобилю. Однако, такой нагнетатель в сравнении с турбокомпрессором имеет и свои недостатки. Важнейшим является то, что для привода компрессора требуется затратить часть мощности самого двигателя. В этом случае энергия отработавших газов бесполезно выбрасывается в атмосферу, в отличие от случая использования турбокомпрессора. Т. е. двигатель с турбокомпрессором всегда будет иметь более высокий к. п. д., в частности благодаря использованию (утилизации) части энергии отработавших газов. Этот факт менее ощутим в бензиновых двигателях, благодаря сравнительно низкому уровню применяемого в них наддува и особенностям дроссельного регулирования их мощности. Но это чрезвычайно важно для дизельных ДВС. Важными показателями нагнетателя является, конечно, его габариты. Очевидно, что благодаря высокой частоте вращения, достигнутой у турбокомпрессоров, их габариты чрезвычайно уменьшились по сравнению с габаритами объёмных нагнетателей. То же относится и к массам нагнетателей

Использовались материалы из учебного пособия по курсам “Теория рабочих процессов ДВС” и “Теория комбинированных ДВС” Н. Н. Патрахальцев