Современные компрессоры с механическим приводом делятся на 2 вида: объёмные и центробежные. В свою очередь, объёмные можно разделить по виду исполнения также на 2 категории, носящие фамилии своих создателей Рутс (Итон) и Лисхольм.
Самыми первыми компрессорами были системы Рутс, и изначально они использовались для вентиляции помещений, а уже потом постепенно начали внедряться в авиа и автомобильную промышленность. Сперва конструкция нагнетателей имела кулачковый вид, напоминающий с торца масляные насосы. Простая конструкция Рутс подразумевала установку карбюраторов поверх самого компрессора на его впускном окне и позволяла не применять к нему каких-то особых систем управления в виде муфт или байпасных клапанов. При закрытии дросселей в карбюраторе компрессор мог спокойно работать в холостом режиме.
Проблема низкого КПД такого компрессора была в том, что при высоких оборотах нагнетаемый воздух начинал прорываться обратно через зазоры между роторами, а также движение воздуха в таких системах имело волновой характер из-за малого количества кулачков. И при высоких оборотах его КПД мог падать вплоть до дополнительного отбора мощности с движка.
Но затем, после доработки Итоном, валы обрели спиралевидную форму профиля кулачков, что позволило снять нагрузку с вала при добавлении числа кулачков и заметно увеличило производительность компрессора. Конструкция Итон подразумевает: захват воздуха, его сжатие между кулачков( а вот у Рутс воздух просто прокачивался в мотор без особого сжатия) и прокачка во впуск двигателя.
И у Итоновских компрессоров характер движения воздуха внутри нагнетателя уже стал продольным, что позволило использовать их на впрысковых системах, устанавливая на корпус компрессора дроссельную заслонку. Также для усовершенствования системы, в конструкцию Итон добавили и байпасные клапана, для работы мотора в атмо-варианте на холостом режиме, а также в некоторых случаях для подключения компрессора в нужном диапазоне оборотов устанавливаются электромагнитные муфты. И в отличии от изначальной конструкции Рутс, компрессоры Итон требуют охлаждения воздуха, как правило, оно реализуется установкой водяного охладителя, под тело компрессора, через рёбра которого будет проходить воздух. Также для лучшего наддува на вершинах кулачков стали применять тефлоновые уплотнители для сбережения корпуса статора от тепловых задиров. Хоть Итон и имеют более сложный профиль ротора, они всё еще "относительно" дешёвые, в отличии от следующего вида компрессоров - Лисхольм.
Лисхольм считается самым совершенным из компрессоров, его роторы имеют уже винтовую(спиральную) конструкцию и они не симметричны. По-сути это - переосмысленный Итон, с более высоким допуском к зазорам и соответственно более высоким КПД, из-за лучшего сжатия воздуха. Также характер прокачки воздуха имеет продольный характер, без волновой пульсации на впуске, как у Рутс.
Но из-за сложного в изготовлении профиля роторов, стоимость такого компрессора очень высока.
Минусы объёмных компрессоров:
1.Главный плюс объёмных компрессоров также является и их главным минусом. Привод, осуществляемый от ремня, позволяет достичь наддува практически с холостых оборотов, и прирост мощности будет иметь ровную полку в широком диапозоне (если используется Итон, и тем более Лисхольм), но в то же время, на раскручивание роторов компрессора двигатель может затрачивать до 30% (иногда и выше) своей мощности, в то время как турбина крутится отработанными выхлопными газами.
2.Из-за меньшей скорости вращения нагнетателей не получится достичь высоких показателей давления, в отличие от турбин (крыльчатка турбин может достигать 300 тысяч об/мин).
3. Сложность установки не для V-образных двигателей из-за ременного привода. Самым целесообразным является установка в развал блока, в плане компоновки и эффективности, в то время как турбину можно прикрутить хоть куда и подвести к ней пайпинг.
4. Малая эффективность установки на малобъёмные двигатели, всё по тем же причинам изначального отбора мощности от двигателя, особенно если мотор не имеет хороший крутящий момент. Хотя, конечно же, есть пример установки компрессора на малый объём: это TSI от Volkswagen, где нагнетатель работает с низов, а потом отключается муфтой, когда в работу вступает турбина.
А как же центробежные компрессоры, спросите вы? Они, в свою очередь, выглядят как холодная часть от турбины, но в движение приводятся всё также ремнём. Несмотря на другое передаточное число и более высокие обороты, у них нет того объёма, как у компрессоров выше, из-за этого приход от такой конструкции появляется ближе к верху.
Сжатие в таких компрессорах происходит за счёт улиткообразного корпуса, а скорость вращения крыльчатки бывает доходит до 60 тысяч об/мин. И присутствует характерный вой при работе из-за использования прямозубых шестерен привода лопастей. Для приведения в движение такого компрессора затрачивается намного меньше сил мотора, чем в ситуации с объёмными компрессорами, но эффективная отдача будет только сверху, поэтому опять же от турбины смысла будет больше.
Спасибо за внимание!
Оставлю ссылку на статью:
Форд с центробежным компрессором.
