Un compresor es cualquier dispositivo diseñado para comprimir y suministrar aire, así como otros gases a presión. ¿Dónde se usa este dispositivo?
Los ingenieros automotrices, los fabricantes de autos de carrera y los entusiastas de la velocidad trabajan constantemente para aumentar la potencia del motor. Una de las formas de incrementarlo es construir un motor con un gran volumen interno, pero los motores grandes pesan mucho y, además, los costos de su producción y mantenimiento son altísimos.
Foto. ProCharger D1SC - compresor centrífugo
La segunda forma de aumentar la intensidad del motor es crear una unidad de tamaño estándar, pero más eficiente de usar. Se puede lograr un retroceso más eficiente inyectando más aire en la cámara de combustión, lo que permite que se alimente más combustible al cilindro, lo que significa que se logra más potencia debido a la alta presión y, en consecuencia, una fuerte emisión de gas. Es el compresor, que también se llama sobrealimentador, el que le permite aumentar el suministro de aire y aumentar la potencia del motor.
Además del compresor, también hay un turbocompresor. Las diferencias entre estos dos dispositivos están en la forma en que extraen energía. Un compresor convencional funciona con energía que se transfiere mecánicamente desde el cigüeñal del motor a través de una transmisión por correa o cadena. En cuanto al turbocompresor, funciona gracias a la corriente comprimida de gases de escape que hacen girar la turbina.
Como funciona el compresor
Para comprender cómo funciona este mecanismo, considere el funcionamiento de un motor de combustión interna convencional de cuatro tiempos. Con el movimiento hacia abajo del pistón, se crea un vacío de aire que, bajo la influencia de la presión atmosférica, ingresa a la cámara de combustión. Una vez que el aire ingresa al motor, se combina con la mezcla de combustible para crear una carga que se puede convertir en energía cinética utilizable a través de la combustión. La bujía crea combustión. Una vez que se produce la reacción de oxidación del combustible, se libera una gran cantidad de energía. La fuerza de esta explosión impulsa el pistón, y la fuerza de este movimiento va hacia las ruedas, haciendo que giren.
Un flujo más denso de la mezcla de combustible / aire en la carga creará explosiones más violentas. Pero debe entenderse que se requiere una cierta cantidad de oxígeno para quemar una cantidad específica de combustible. Se considera la proporción correcta: 14 partes de aire por 1 parte de aire atmosférico. Esta proporción es muy importante para el funcionamiento eficiente de la unidad de potencia del automóvil y expresa la regla: "para quemar más combustible, es necesario suministrar más aire".
Este es el trabajo del compresor. Comprime el aire a medida que ingresa al motor, lo que permite que se llenen grandes cantidades de aire y acumulen presión. Al mismo tiempo, puede ingresar más combustible al motor, lo que aumenta la potencia. En promedio, el compresor agrega un 46% de potencia y un 31% de par.
El sobrealimentador mecánico se inicia con una correa de transmisión envuelta alrededor de una polea que está conectada al piñón. El engranaje impulsor impulsa el engranaje del ventilador. El rotor del compresor aspira aire, lo comprime y lo arroja al colector de admisión. La velocidad de rotación del compresor es de 50 a 60 mil revoluciones por minuto. Como resultado, el soplador aumenta el suministro de aire al motor de la máquina en aproximadamente un 50%.
Dado que el aire caliente está comprimido, pierde su densidad y no puede expandirse mucho durante una explosión. En este caso, no puede dar tanta energía como se produce cuando una mezcla de aire y combustible más fría se enciende con una bujía. Se puede concluir que para que el soplador funcione con la máxima eficiencia, el aire comprimido en la salida del dispositivo debe enfriarse. El intercooler está involucrado en el proceso de enfriamiento por aire. El aire caliente se enfría en los tubos del intercooler mediante aire frío o líquido frío, según el tipo de mecanismo. Bajar la temperatura del aire, aumentar su densidad, fortalece la carga que ingresa a la cámara de combustión.
Tipos de compresores
Los compresores son de tres tipos: de doble tornillo, rotativos y centrífugos. La principal diferencia entre los dos es la forma en que se suministra aire al colector de admisión del motor de un automóvil.
Un soplador de doble tornillo consta de dos rotores con aire circulando en el interior. Este diseño genera mucho ruido en forma de silbidos de aire comprimido, que se amortigua mediante métodos especiales de aislamiento acústico del motor.
Foto. Compresor de doble tornillo
Un sobrealimentador giratorio generalmente se encuentra en la parte superior de un motor de automóvil y consta de árboles de levas giratorios que mueven el aire atmosférico hacia el colector de admisión. Es pesado y hace que el vehículo sea más pesado. Además, el flujo de aire en este tipo de compresor tiene una estructura intermitente, lo que lo hace el menos eficiente en comparación con otros tipos de compresores.
Foto. Compresor rotativo
Un soplador centrífugo es más eficaz para forzar la acumulación de presión dentro del motor de una máquina. Es un impulsor que gira con una fuerza tremenda y empuja el aire hacia la carcasa de un pequeño compresor. La fuerza centrífuga empuja el aire hacia el borde del impulsor, obligándolo a salir de su cavidad a gran velocidad. Las paletas pequeñas alrededor del impulsor convierten el aire de alta velocidad y baja presión en aire de baja velocidad y alta presión.
Foto. Compresor centrífugo
Ventajas del compresor
La principal ventaja del compresor es, por supuesto, el aumento de la potencia del motor del vehículo. Los expertos consideran que los supercargadores mecánicos son algo mejores que los turboalimentados porque los motores equipados con ellos no tienen un retraso en la respuesta al conductor presionando el pedal del acelerador, porque los compresores mecánicos son impulsados directamente desde el cigüeñal del motor. Los turbocompresores, a su vez, son propensos a retrasarse, ya que los gases de escape alcanzan la velocidad requerida para hacer girar las turbinas solo después de que haya transcurrido un tiempo.
Desventajas de los motores
Dado que el compresor es arrancado por el cigüeñal del motor, esto reduce ligeramente la potencia de la unidad de potencia. El compresor aumenta la carga en el motor, por lo que el motor debe ser lo suficientemente fuerte para soportar fuertes explosiones en la cámara de combustión. Los fabricantes de automóviles modernos tienen en cuenta esta condición y crean componentes más fuertes para los motores diseñados para funcionar en conjunto con un compresor, lo que aumenta el costo del automóvil, así como el costo de su mantenimiento.
En general, los supercargadores son la forma más eficiente de agregar caballos de fuerza o potencia al motor de un vehículo en otras palabras. Un compresor puede agregar de 50 a 100% de potencia, por lo que los corredores y los entusiastas de la alta velocidad a menudo lo encuentran en sus autos.
La sobrealimentación mecánica es una de las formas de aumentar la potencia del motor. El elemento principal de dicho sistema es un sobrealimentador mecánico (sobrealimentador o compresor). Es un compresor accionado por la rotación del cigüeñal. La instalación de un sobrealimentador mecánico aumenta la potencia del motor hasta en un 50%. El Supercargador aspira aire a través del filtro de aire, lo comprime y luego lo envía al colector de admisión del motor de combustión interna, lo que contribuye al aumento de la potencia de este último.
El diseño y principio de funcionamiento de la presurización mecánica.
En la industria automotriz moderna, se utilizan varios tipos de sistemas de presurización mecánica, cada uno de los cuales tiene sus propias características de diseño y el principio de inyección de aire.
Dispositivo de presurización mecánica
El sistema de presurización mecánica consta de los siguientes elementos:
- soplador mecánico (compresor);
- intercooler;
- la válvula del acelerador;
- amortiguador de derivación;
- filtro de aire;
- sensores de presión de sobrealimentación;
- Sensores de temperatura del colector de admisión.
El sobrealimentador mecánico está controlado por la válvula de mariposa, que se abre a altas velocidades. En este caso, la válvula de la tubería se cierra y todo el aire ingresa al colector de admisión del motor. Cuando el motor está funcionando a bajas rpm, la válvula del acelerador está abierta en un ligero ángulo y la válvula de la línea está completamente abierta, lo que permite que parte del aire regrese a la entrada del compresor.
El aire que proviene del sobrealimentador fluye a través del intercooler, lo que reduce la temperatura del aire de descarga en aproximadamente 10 ° C, lo que contribuye a una mayor relación de compresión.
Tipos de accionamiento de presurización mecánica
Accionamiento por correa del compresor de levas La transmisión de par desde el cigüeñal al compresor mecánico se puede realizar de diferentes formas:
- Sistema de transmisión directa: esto implica montar el compresor directamente en la brida del cigüeñal del motor.
- Cinturón de conducir. La transmisión de fuerzas se realiza mediante una correa. Los diferentes fabricantes utilizan diferentes tipos de correas (planas, en forma de V o dentadas). Los sistemas de bandas se caracterizan por una vida útil corta y un potencial de deslizamiento.
- Transmisión por cadena. Tiene un principio similar al de la transmisión por correa.
- Transmisión por engranajes. La desventaja de dicho sistema es el aumento del ruido y las grandes dimensiones.
Tipos de compresores mecánicos
Compresor centrífugo Cada tipo de propulsión tiene sus propias características operativas. En total, hay tres tipos de sopladores mecánicos:
- Ventilador centrífugo. El tipo más común de soplador mecánico. El principal elemento de trabajo del sistema es una rueda (impulsor), que tiene un diseño similar al de la rueda compresora de una turbina. Gira a una velocidad de aproximadamente 60.000 rpm. En este caso, el aire es aspirado hacia la parte central de la rueda del compresor a alta velocidad y baja presión. Habiendo pasado a través de las palas del sobrealimentador, se suministra aire al colector de admisión, pero ya a baja velocidad y alta presión. Este tipo de sobrealimentador se utiliza junto con los turbocompresores para eliminar el retraso del turbo.
- Soplador de tornillo. Es un sistema de dos tornillos cónicos giratorios (tornillos). El aire que entra en la parte más ancha pasa a través de las cámaras del compresor y, debido a la rotación, se comprime y se fuerza al colector de admisión. Dichos sistemas se utilizan principalmente en automóviles deportivos y costosos, ya que son bastante complicados de fabricar. Su ventaja es la alta eficiencia del trabajo.
- Soplador de levas de raíces. Uno de los primeros tipos de sopladores mecánicos. Estructuralmente, consta de dos rotores con un perfil transversal complejo. Los ejes de rotación de los rotores están conectados por dos engranajes idénticos. Cuando el sistema gira, el aire se mueve entre las paredes de la carcasa y las levas, como resultado de lo cual es forzado hacia el colector de admisión. La desventaja de este sistema es la formación de un exceso de presión, lo que provoca un mal funcionamiento en el trabajo de presurización. Para eliminar este fenómeno, el diseño del sobrealimentador de levas prevé un embrague accionado eléctricamente (control con apagado del sobrealimentador) o una válvula de derivación (sin apagado del sobrealimentador).
Soplador de tornillo Los supercargadores mecánicos se utilizan a menudo en automóviles de las marcas Cadillac, Audi, Mercedes-Benz y Toyota. Al mismo tiempo, los compresores de levas y de tornillo se instalan principalmente en potentes coches deportivos con motores de gasolina, y los centrífugos forman parte del sistema de doble turbocompresor para motores diésel.
Ventajas y desventajas de un circuito de sobrealimentador mecánico.
En comparación con un turbocompresor, el sistema de carga mecánica no es impulsado por los gases de escape del motor, sino por la rotación del cigüeñal. Esto significa que, por un lado, aumenta la potencia del motor y, por otro lado, surge una carga adicional que, según el tipo de compresor, ocupa hasta el 30% del rendimiento del motor. Además, la desventaja del sistema es el alto nivel de ruido que crea la unidad del sistema.
El uso de sobrealimentación mecánica a velocidades más altas provoca un desgaste más rápido de las piezas del motor y, por lo tanto, deben estar hechas de materiales de mayor resistencia.
La principal ventaja del accionamiento mecánico es el bajo costo de fabricación (en comparación con la turboalimentación), la facilidad de instalación, así como la respuesta inmediata del sistema a un aumento de la velocidad del motor. Por lo tanto, los sistemas con compresores de tornillo y levas proporcionan una alta dinámica de aceleración, y los ventiladores centrífugos proporcionan un funcionamiento estable del motor a altas velocidades.
Hace unos 10 años, solo un automóvil deportivo o tuning podía presumir de una turbina o un compresor. Pero hoy en día difícilmente sorprenderá a nadie con la "potencia adicional" del motor, porque en muchos automóviles la propia planta de fabricación instala una unidad que aumenta la potencia del motor. Y si quieres saber cuál es la diferencia entre un motor atmosférico, turboalimentado y uno de compresor, entonces has venido al lugar indicado, porque de esto es de lo que te contamos.
Para empezar, mencionaremos que los motores de los automóviles se pueden dividir en 2 grupos: atmosféricos y sobrealimentados. Estructuralmente, estos tipos son muy diferentes y el aumento de la potencia del motor es diferente.
Conceptos básicos del motor aspirado
El motor atmosférico es quizás el más complejo en su diseño. En un motor atmosférico, la mezcla aire-combustible se introduce en los cilindros sin la menor resistencia, lo que significa que ha sufrido importantes modificaciones. En segundo lugar, el árbol de levas está muy bien afinado para garantizar la apertura más larga posible de la válvula de admisión. Finalmente, se aumentan la carrera y el diámetro para proporcionar aún más potencia al motor. Como puede ver, el motor de aspiración natural es estructuralmente muy complejo, pero flexible y receptivo en su funcionamiento.
Lo más destacado del motor atmosférico es que tiene una reserva de marcha a cualquier velocidad, responde instantáneamente al pisar el pedal del acelerador. Esto significa que el motor de aspiración natural es el mejor para alcanzar las revoluciones máximas. Al mismo tiempo, entre las deficiencias existentes, las más graves son el alto consumo de combustible y los recursos del motor relativamente bajos.
Un poco sobre motores turboalimentados
El motor turboalimentado es un clásico del género. La mayoría de los propietarios de automóviles prefieren los motores turboalimentados. El principio de funcionamiento de un motor turboalimentado es aproximadamente el mismo que el de uno atmosférico. La mezcla de aire y combustible se fuerza a los cilindros del motor. La diferencia está solo en la presión. Además, dependiendo de los deseos del propietario, es posible aumentar la presión generada por la turbina, lo que dará un aumento de potencia.
Sin embargo, aunque los motores turboalimentados son los más comunes de los tipos que consideramos, los motores turbo todavía tienen algunas desventajas:
- En primer lugar, la turbina proporciona un aumento de potencia solo a altas velocidades del motor, a bajas velocidades prácticamente no se siente.
- en segundo lugar, los motores turboalimentados se caracterizan por un fenómeno como el fallo de una turbina. Esto significa que la turbina no aumenta inmediatamente la potencia después de pisar el acelerador hasta el piso, sino después de unas pocas décimas de segundo. Esto puede ser una pequeña cosa para la conducción urbana, pero en los deportes de motor es un serio inconveniente. Finalmente, los motores turboalimentados son muy sensibles al sistema de lubricación.
Motores de compresor
El compresor del motor es de un tipo que se acciona mediante una transmisión por correa. Esto significa que cuanto mayor sea la velocidad del motor, más potencia recibirá. El compresor no solo suministra la mezcla de aire / combustible a los cilindros bajo presión, sino que también los expulsa cuando las válvulas de entrada y salida están en la posición medio abierta y medio cerrada. Por lo tanto, el compresor no solo aumenta la potencia, sino que también limpia los cilindros, lo que permite que el motor funcione continuamente a su máxima capacidad.
Motor compresor motor de combustión interna, generalmente diesel, en el que se suministra combustible al cilindro con aire comprimido a 6 Mn / m 2 (60 kgf / cm 2). Según su diseño, los motores diésel se subdividen en motores de cruceta. Motor de cruceta) y motores troncales (ver. Motor del maletero),
2 y 4 tiempos. En una cámara de combustión con soplado de flujo directo, la presión media del indicador durante la combustión sin humo alcanza 0,8-0,9 Mn / m 2 (8-9 kgf / cm 2). La capacidad de la K. d. Es de aproximadamente 2,2 a 3,7 Mw (3000-5000 l. con.), frecuencia de rotación - 180-500 rpm Debido a la gran masa y dimensiones, así como a la complejidad de ajustar la presión del aire a diferentes velocidades de rotación del cigüeñal, K. d. No se utilizan como vehículos de transporte (a excepción de los barcos). ver también Diesel.
Gran enciclopedia soviética. - M.: Enciclopedia soviética. 1969-1978 .
Vea qué es "Motor de compresor" en otros diccionarios:
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