Soffiatori meccanici. Cosa sono

Nel processo di produzione dell'auto, gli ingegneri non pensano solo all'introduzione di tecnologia all'avanguardia, aspetto moderno e sicurezza di prima classe. Oggi, i motori a combustione interna per autoveicoli stanno cercando di fare di meno e ottenere più efficienza. L'introduzione di un compressore meccanico è uno di quei modi: "spremere" il massimo, anche da un piccolo motore a 3 cilindri.

Che cos'è un compressore meccanico, come è organizzato e funziona, quali sono i suoi vantaggi e svantaggi - ne parleremo più avanti.

Cos'è un compressore meccanico

Un ventilatore meccanico è un dispositivo che fornisce forzatamente aria ad alta pressione per aumentare la massa della miscela aria-carburante. Il compressore è azionato dalla rotazione della puleggia dell'albero motore, di norma il dispositivo viene comunicato attraverso una cinghia. La compressione dell'aria forzata mediante un turbocompressore meccanico fornisce un ulteriore 30-50% della potenza nominale (senza compressore).

Il principio di funzionamento della pressurizzazione meccanica

Indipendentemente dal tipo di design, tutti i soffiatori sono progettati per comprimere l'aria. Il compressore del convertitore di frequenza inizia a funzionare non appena il motore si avvia. L'albero motore, tramite una puleggia, trasmette la coppia al compressore, e questo, a sua volta, ruotando le pale o i rotori, comprime l'aria aspirata, alimentandola forzatamente nei cilindri del motore. A proposito, la velocità operativa del compressore è molte volte superiore alla velocità dell'albero motore del motore a combustione interna. La pressione generata dal compressore può essere interna (creata nell'unità stessa) ed esterna (la pressione viene creata nella linea di scarico).

Dispositivo di pressurizzazione meccanica

Un sistema di azionamento della ventola standard è costituito dai seguenti elementi:

• direttamente il compressore;
• valvola a farfalla;
• valvola di bypass con serranda;
• filtro dell'aria;
• sensore di pressione;
• un sensore di temperatura dell'aria nel collettore di aspirazione e un sensore di pressione assoluta.

A proposito, per i compressori la cui pressione di esercizio non supera 0,5 bar, non è richiesta l'installazione di un intercooler: è sufficiente migliorare il sistema di raffreddamento standard e fornire un ingresso freddo nel design.

Il ventilatore dell'aria è controllato dalla posizione della valvola a farfalla. Quando il motore è al minimo, esiste la possibilità di sovrapressione nel sistema di aspirazione, che presto porterà a un malfunzionamento del compressore, quindi qui viene fornito uno smorzatore di bypass. Parte di questa aria ritorna al compressore.

Se il sistema è dotato di intercooler, il grado di compressione dell'aria sarà maggiore a causa di una diminuzione della sua temperatura di 10-15 gradi. Più bassa è la temperatura dell'aria aspirata, migliore è il processo di combustione, è escluso il verificarsi di detonazione, il motore funzionerà in modo più stabile. 

Tipi di azionamento della pressurizzazione meccanica

Nel corso dei decenni di utilizzo di un compressore meccanico, le case automobilistiche hanno utilizzato vari tipi di trasmissione, ovvero:

• azionamento diretto - direttamente dall'innesto rigido con la flangia dell'albero motore;
• cintura. Il tipo più comune. È possibile utilizzare cinghie dentate, cinghie lisce e cinghie a coste. La trasmissione si nota con una rapida usura della cinghia, così come la probabilità di slittamento, soprattutto a motore freddo;
• catena - simile a una cintura, ma presenta lo svantaggio di un aumento del rumore;
• marcia - c'è anche un rumore eccessivo e grandi dimensioni della struttura.

Compressore centrifugo

Tipi di compressori meccanici

Ciascun tipo di soffiatore ha una proprietà di prestazione individuale e ce ne sono tre tipi:

• compressore centrifugo. Il tipo più comune, che sembra molto simile a un turbocompressore a gas di scarico (chiocciola). Utilizza una girante, la cui velocità di rotazione raggiunge i 60 giri/min. L'aria entra nella parte centrale del compressore ad alta velocità e bassa pressione, e all'uscita l'immagine è invertita: l'aria viene fornita ai cilindri ad alta pressione, ma a bassa velocità. Nelle auto moderne, questo tipo di compressore viene utilizzato insieme a un turbocompressore per evitare il turbo lag. A basse velocità e condizioni transitorie, la "lumaca" dell'azionamento fornirà aria compressa in modo stabile;
• vite. Gli elementi strutturali principali sono due viti coniche (viti) installate in parallelo. L'aria, entrando nel compressore, prima passa attraverso la parte larga, poi viene compressa per effetto della rotazione di due viti che girano verso l'interno. Sono installati principalmente su auto costose e il prezzo di un tale compressore stesso è considerevole: la complessità del design e l'efficienza influiscono;
• cam (radici). È uno dei primi compressori meccanici ad essere installato sui motori automobilistici. Le radici sono una coppia di rotori con una sezione di profilo complessa. Durante il funzionamento, l'aria si muove tra le camme e la parete dell'alloggiamento, comprimendosi in tal modo. Lo svantaggio principale è la formazione di un'eccessiva pressurizzazione, pertanto il progetto prevede una frizione elettromagnetica per il controllo del compressore o una valvola di bypass.

Compressore a vite

I compressori meccanici possono essere trovati su auto di noti produttori: Audi, Mercedes-Benz, Cadillac e altri. Sono installati su motori ad alto volume, o in una piccola automobile in tandem con una turbina alimentata da energia a gas.

Radici del compressore

Vantaggi e svantaggi di un circuito compressore meccanico

Per quanto riguarda gli svantaggi:

• azionando il compressore mediante una trasmissione dall'albero motore, in tal modo il compressore sottrae parte della potenza, sebbene la compensi con successo;
• alto livello di rumorosità, soprattutto a velocità medie e alte;
• a una pressione nominale superiore a 5 bar, è necessario modificare il design del motore (installare pistoni forti con bielle, ridurre il rapporto di compressione installando una guarnizione della testata spessa, montare un intercooler);
• scarsa qualità dei compressori centrifughi non standard.

Nel merito:

• coppia stabile già dal minimo;
• la capacità di utilizzare l'auto senza la necessità di aumentare la velocità del motore superiore alla media;
• lavoro stabile ad alta velocità;
• rispetto a un turbocompressore, le ventole sono più economiche e di facile manutenzione e non è necessario riprogettare il sistema dell'olio per fornire olio al compressore.

Domande e risposte:

Come funziona un soffiatore meccanico? L'alloggiamento del ventilatore ha un diffusore. Durante la rotazione della girante, l'aria viene aspirata e diretta verso il diffusore. Da lì, entra nella cavità che consuma quest'aria.

A cosa serve un soffiatore meccanico e come funziona? Questa unità meccanica comprime il gas senza raffreddarlo. A seconda del tipo di soffiante (il design del meccanismo di raccolta del gas), è in grado di creare una pressione del gas superiore a 15 kPa.

Che tipo di soffianti ci sono? I ventilatori più comuni sono centrifughi. Ci sono anche vite, camma e pistone rotante. Ognuno di loro ha le sue caratteristiche di lavoro e la pressione generata.