Ventiladors mecànics. Que són

En el procés de producció d'automòbils, els enginyers pensen no només en la introducció de tecnologia d'última generació, aspecte modern i seguretat de primera classe. Avui dia, els motors de combustió interna dels automòbils intenten fer menys i obtenir més eficiència. La introducció d'un sobrealimentador mecànic és una d'aquestes maneres: "extreure" el màxim, fins i tot des d'un petit motor de 3 cilindres.

Què és un compressor mecànic, com està disposat i funciona, quins són els seus avantatges i desavantatges, en parlarem més endavant.

Què és un sobrealimentador mecànic

Un bufador mecànic és un dispositiu que subministra per força l’aire a alta pressió per augmentar la massa de la mescla combustible-aire. El compressor s’acciona mitjançant la rotació de la politja de cigonyal, per regla general, el dispositiu es comunica a través d’una corretja. La compressió forçada d’aire mitjançant un turbocompressor mecànic proporciona un 30-50% addicional de la potència nominal (sense compressor).

Com funciona la pressurització mecànica

Independentment del tipus de disseny, tots els bufadors estan dissenyats per comprimir l’aire. El compressor de la unitat comença a funcionar tan bon punt arrenca el motor. El cigonyal, mitjançant una politja, transmet el parell al compressor i, al seu torn, mitjançant la rotació de les pales o rotors, comprimeix l’aire d’entrada i el subministra amb força als cilindres del motor. Per cert, la velocitat de funcionament del compressor és moltes vegades superior a la velocitat del cigonyal del motor de combustió interna. La pressió generada pel compressor pot ser interna (creada a la pròpia unitat) i externa (la pressió es crea a la línia de descàrrega).

Dispositiu de pressurització mecànic

Un sistema típic de ventilació consisteix en el següent:

• directament el compressor;
• vàlvula d’acceleració;
• vàlvula de derivació amb amortidor;
• filtre d'aire;
• mesurador de pressió;
• un sensor de temperatura del col·lector d'admissió i un sensor de pressió absoluta.

Per cert, per als compressors la pressió de funcionament dels quals no supera els 0,5 bar, no cal instal·lar un intercooler; n'hi ha prou amb millorar el sistema de refrigeració estàndard i proporcionar una entrada de fred en el disseny.

El bufador d’aire està controlat per la posició de l’accelerador. Quan el motor està al ralentí, hi ha una possibilitat de sobrepressió al sistema d’admissió, que aviat provocarà un mal funcionament del compressor, de manera que aquí es proporciona una vàlvula de derivació. Part d’aquest aire torna a fluir cap al compressor.

Si el sistema està equipat amb un intercooler, el grau de compressió de l'aire serà més alt a causa d'una disminució de la seva temperatura en 10-15 graus. Com més baixa sigui la temperatura de l'aire d'admissió, millor tindrà lloc el procés de combustió, s'exclou l'aparició de detonació, el motor funcionarà de manera més estable. 

Tipus d'accionaments mecànics de pressurització

Al llarg de les dècades d’ús d’un compressor mecànic, els fabricants d’automòbils han utilitzat diversos tipus d’accionaments, a saber:

• accionament directe: directament des de l'enganxament rígid amb la brida del cigonyal;
• cinturó. El tipus més comú. Es poden utilitzar corretges dentades, corretges llises i corretges nervades. La transmissió es nota amb un ràpid desgast de la corretja, així com la probabilitat de lliscament, especialment en un motor fred;
• cadena - similar a un cinturó, però té l'inconvenient d'augmentar el soroll;
• engranatge: també hi ha soroll excessiu i grans dimensions de l'estructura.

Compressor centrífug

Tipus de compressors mecànics

Cadascun dels tipus de bufadors té una propietat de rendiment individual i n’hi ha de tres tipus:

• compressor centrífug. El tipus més comú, que s'assembla molt a un turbocompressor de gas d'escapament (caragol). Utilitza un impulsor, la velocitat de gir del qual arriba a les 60 rpm. L'aire entra a la part central del compressor a alta velocitat i baixa pressió, i a la sortida la imatge s'inverteix: l'aire es subministra als cilindres a alta pressió, però a baixa velocitat. En els cotxes moderns, aquest tipus de sobrealimentador s'utilitza juntament amb un turbocompressor per evitar el retard del turbo. A baixes velocitats i condicions transitòries, la unitat "caragol" subministrarà aire comprimit de manera estable;
• cargol. Els principals elements estructurals són dos cargols cònics (cargols) instal·lats en paral·lel. L'aire, entrant al compressor, passa primer per la part ampla, després es comprimeix per la rotació de dos cargols que giren cap a dins. S'instal·len principalment en cotxes cars i el preu d'aquest compressor és considerable: la complexitat del disseny i l'eficiència afecten;
• lleva (arrels). És un dels primers sobrealimentadors mecànics que s’instal·len en motors d’automoció. Les arrels són un parell de rotors amb una secció de perfil complexa. Durant el funcionament, l’aire es mou entre les lleves i la paret de la carcassa, de manera que es comprimeix. El principal desavantatge és la formació d’un excés de pressurització, per tant, el disseny preveu un embragatge electromagnètic per controlar el compressor o una vàlvula de derivació.

Compressor de cargol

Els compressors mecànics es poden trobar a les màquines de fabricants coneguts: Audi, Mercedes-Benz, Cadillac i altres. S’instal·len en motors de gran volum o en un cotxe petit junt amb una turbina alimentada per energia de gas.

Arrels del compressor

Avantatges i desavantatges d’un circuit de sobrealimentació mecànica

Quant als desavantatges:

• accionant el compressor mitjançant una accionament des del cigonyal, el supercarregador treu part de la potència, tot i que la compensa amb èxit;
• alt nivell de soroll, especialment a velocitats mitjanes i altes;
• a una pressió nominal superior a 5 bar, cal canviar el disseny del motor (instal·lar pistons resistents amb bieles, reduir la relació de compressió instal·lant una junta de culata gruixuda, muntar un intercooler);
• mala qualitat dels compressors centrífugs no estàndard.

Sobre el fons:

• parell estable ja des del ralentí;
• la capacitat de manejar el cotxe sense necessitat d’obtenir una velocitat del motor superior a la mitjana;
• treball estable a gran velocitat;
• en comparació amb un turbocompressor, els bufadors són més econòmics i fàcils de mantenir i no cal redissenyar el sistema d’oli per subministrar oli al compressor

Preguntes i respostes:

Com funciona un bufador mecànic? La carcassa del ventilador té un difusor. A mesura que l'impulsor gira, l'aire és aspirat i dirigit cap al difusor. Des d'allà, entra a la cavitat que consumeix aquest aire.

Per a què serveix un bufador mecànic i com funciona? Aquesta unitat mecànica comprimeix el gas sense refredar-lo. Depenent del tipus de ventilador (el disseny del mecanisme de recollida de gas), és capaç de crear una pressió de gas superior a 15 kPa.

Quin tipus de bufadors hi ha? Els bufadors més comuns són els centrífugs. També hi ha cargol, lleva i pistó rotatiu. Cadascun d'ells té les seves peculiaritats de treball i la pressió generada.