CFM a objem kompresoru: průvodce výběrem pro nákladní vozidla

Kompresory pro nákladní vozidla se dimenzují podle objemu – množství vzduchu, které pístky vytlačí za otáčku – co severoamerické katalogy udávají jako CFM (kubických stop za minutu) při určených otáčkách kompresoru a evropské katalogy jako litry za minutu. Běžnému tahači pro dálkovou dopravu obvykle plně vyhovuje třída 12–16 CFM, zatímco komunální vozidla a městské autobusy s pneumaticky ovládanými nástavbami, dveřmi a odpružením obvykle potřebují 18–30 CFM i více. Cílem není namontovat největší čerpadlo, které se vejde: jde o jednotku, která udrží systém nabitý, přičemž většinu provozní doby zůstává nezatížená.

Co hodnota CFM skutečně měří

Uváděná hodnota CFM je objem dodaného vzduchu při referenčních otáčkách – obvykle 1 250 ot/min měřených na kompresoru, nikoli na klice motoru. Protože většina ozubeně poháněných jednotek se otáčí přibližně stejnou nebo mírně vyšší rychlostí než motor, skutečný výkon při dálničních otáčkách je vyšší než katalogová hodnota, zatímco výkon na volnoběh je výrazně nižší. Proto se hraniční kompresor projeví při jízdě stůj-a-jeď a při práci s odběrem výkonu mnohem dříve než na dálnici.

Evropští dodavatelé udávají stejnou vlastnost jako litry za minutu při vlastních referenčních otáčkách, proto je před porovnáním nutné hodnoty přepočítat. Počet válců je související, ale odlišná otázka: velká jednorválcová jednotka může mít vyšší průtok než malý dvouválec, proto sledujte objem, nikoli počet válců – porovnání z hlediska tepla a trvalého zatížení najdete v článku jednoválcové vs. dvouválcové kompresory.

Výkonové třídy a jejich přibližné ekvivalenty

Sloupec cm³ na otáčku je nominální hodnota odvozená z jmenovitého průtoku při referenčních otáčkách; slouží pouze k porovnávání jednotek napříč katalogy s odlišnými jednotkami.

Přizpůsobení výkonu aplikaci

Brzdění zdaleka není jedinou zátěží. Každý pneumatický prvek na podvozku – posun nápravy, zadní sklápěč, sklápění korby, sedadlo, dveře, poklekávací odpružení – čerpá ze stejných nádrží a každý z nich prodlužuje dobu, kdy je kompresor zatížený.

Uskladnění a výkon působí společně. FMVSS 121 vyžaduje celkový objem nádrží nejméně dvanáctinásobek kombinovaného objemu provozních brzdových komor, takže vozidlo s více nápravami nebo většími komorami potřebuje jak více úložného objemu, tak silnější čerpadlo pro doplnění tlaku po zabrzdění.

Rozhodující je pracovní cyklus

Vypínací tlak regulátoru se obvykle pohybuje v pásmu 120–135 psi a zapínací tlak v pásmu 100–110 psi, takže se kompresor zatíží pokaždé, když tlak klesne pod zapínací hodnotu, a odlehčí se opět při vypínacím tlaku. Podíl provozní doby stráveného pod zátěží je pracovní cyklus a pracovním cílem je hodnota pod zhruba 25 %. Nad touto hranicí stoupá výstupní teplota směrem k běžně uváděné horní hranici kolem 400 °F (přibližně 200 °C), kde se olej ve válcové hlavě a výtlačném potrubí začíná karbonizovat. Karbon omezuje průtok, což teplotu dále zvyšuje – cyklus, který končí poškozeným kompresorem a znečištěným vysoušečem. Než začnete vinit kapacitu, ověřte, že regulátor vypíná tam, kde má; jednotka, která se nikdy neodlehčí, běží na 100% pracovní cyklus bez ohledu na svůj CFM výkon.

Co poddimenzovaný kompresor způsobí zbytku systému

• Tlak pod pracovní zátěží zůstává pod vypínací hodnotou a regulátor se téměř neodlehčuje.
• Vysoušeč vzduchu je téměř nepřetržitě v nabíjecím cyklu, nestihne regenerovat sušicí náplň a začne propouštět vlhkost do systému.
• Zvyšuje se teplota kroužků a válce, roste unášení oleje a olej se objevuje v nádržích a ventilech.
• V výtlačném potrubí a na vstupu vysoušeče se hromadí karbon.
• Zotavení po výpadku nízkého tlaku je pomalé – výstražné zařízení sepne kolem 60 psi a pružinové brzdy se zabírají v pásmu zhruba 20–45 psi, a návrat k plně nabitému systému kolem 120 psi trvá mnohem déle, než by měl.

Pokud jde právě o tento příznak, nejprve ověřte, že skutečně jde o kapacitu, a ne o levnější příčinu. Kompresor, který běží nepřetržitě, je mnohem častěji způsoben únikem v systému, nasyceným vysoušečem nebo zaseklým odlehčovačem než skutečně poddimenzovaným čerpadlem.

Žádný kompresor není dost velký, aby dohnal netěsný systém. Nejprve odstraňte únik, pak dimenzujte podle poptávky.

Proč není větší automaticky lepší

Vyšší objem není zadarmo. Přidává parazitní zátěž a spotřebu paliva, zvyšuje krouticí moment na pohonném ozubení a upevnění a posílá více olejových par a vlhkosti za minutu do vysoušeče vzduchu. Zvýšení výkonu bez odpovídajícího zvýšení kapacity vysoušeče a proplachu jen přesune poruchu dál po proudu na kartuši. Větší jednotka může také vyžadovat vyšší dávkování oleje a vodou chlazenou hlavu tam, kde byla původní vzduchem chlazená. Buď zvyšte celý nabíjecí okruh společně, nebo ponechte výkon tam, kde jej určil výrobce.

Kontrolní seznam parametrů před objednávkou

1. Jmenovitý objem při udaných otáčkách, porovnaný s hodnotou OE pro daný motor, nikoli jen podle modelu vozidla.
2. Pohon a uchycení: drážkované nebo šroubované pohonné ozubené kolo, přírubový vzor a rozteč šroubů, řemenový nebo spojkový pohon.
3. Chlazení: vzduchem chlazená versus vodou chlazená hlava, poloha a závit chladicích přípojek.
4. Mazání: tlakové mazání z motoru nebo samostatné mazání, plus poloha přívodních a vypouštěcích otvorů oleje.
5. Uspořádání odlehčovače: integrovaný odlehčovač v hlavě versus externí zapojení regulátoru a velikost závitu signálního vedení.
6. Velikost a orientace přípojek sání, výtlaku a signálu regulátoru – jednotka se správným CFM, jejíž výtlak směřuje špatným směrem, změní výměnu dílu ve výrobní úkol.
7. Křížová reference podle motoru a čísla OE, protože stejný podvozek je často vybaven dvěma nebo třemi variantami kompresoru. Seriózní dodavatelé uvádějí objem vedle křížové reference; sortiment vzduchových brzdových kompresorů OE kvality od VADEN například uvádí výkon vedle čísel Bendix, Wabco/ZF, Knorr-Bremse a výrobců vozidel.

Rychlá kontrola před vydáním peněz

Proveďte zkoušku nabíjení: s vypuštěnými nádržemi a motorem na maximálních regulovaných otáčkách FMVSS 121 očekává, že provozní tlak stoupne z 85 na 100 psi za přibližně 25 sekund. Poté zkontrolujte statický únik při vypnutém motoru a nabitém systému – standardní limity jsou 2 psi za minutu pro jednotlivé vozidlo a 3 psi za minutu pro soupravu s uvolněnými brzdami a 3, respektive 4 psi za minutu se zabrzděnými brzdami. Vozidlo, které neprojde zkouškou nabíjení, ale projde zkouškou úniku, má skutečně slabé čerpadlo. Vozidlo, které neprojde zkouškou úniku, tlak neudrží bez ohledu na to, co namontujete.