Hvordan superladere fungerer

Bildegalleri: Motorer

Foto høflighet Superchargers Online
Ford Ranger med en supercharger under panseret. bilmotorbilder.

-Siden oppfinnelsen av den interne forbrenningsmotoren har bilingeniører, speed junkies og racerbilsdesignere søkt etter måter å øke kraften på. -En måte å tilføre kraft er å bygge en større motor. Men større motorer, som veier mer og koster mer å bygge og vedlikeholde, er ikke alltid bedre.

Takk skal du ha Takk til Jeff Beckman for hans hjelp med denne artikkelen.

En annen måte å tilføre kraft er å gjøre en normal størrelse motor mer effektiv. Du kan oppnå dette ved å tvinge mer luft inn i forbrenningskammeret. Mer luft betyr mer drivstoff kan tilføres, og mer drivstoff betyr en større eksplosjon og større hestekrefter. Legge til en supercharger er en fin måte å oppnå tvangsinduksjon. I denne artikkelen skal vi forklare hva superladere er, hvordan de fungerer og hvordan de sammenligner med turboladere.

En supercharger er en hvilken som helst enhet som presser luftinntaket til over atmosfæretrykk. Både superladere og turboladere gjør dette. Faktisk er begrepet "turbolader" en forkortet versjon av "turbo-supercharger", dets offisielle navn.

Forskjellen mellom de to d-evisene er energikilden deres. Turboladere drives av massestrømmen av avgasser som driver en turbin. Superladere drives mekanisk med belte- eller kjededrift fra motorens veivaksel.

I neste avsnitt skal vi se på hvordan en supercharger gjør jobben sin.

En grunnleggende motor med tillegg av en forlader.

En vanlig firetaktsmotor dedikerer ett slag til prosessen med luftinntak. Det er tre trinn i denne prosessen:

1. Stempelet beveger seg nedover.
2. Dette skaper et vakuum.
3. Luft ved atmosfæretrykk suges inn i forbrenningskammeret.

Når luft er trukket inn i motoren, må den kombineres med drivstoff for å danne ladningen - en pakke med potensiell energi som kan omdannes til nyttig kinetisk energi gjennom en kjemisk reaksjon kjent som forbrenning. Tennpluggen setter i gang denne kjemiske reaksjonen ved å antenne ladningen. Når drivstoffet gjennomgår oksidasjon, frigjøres det mye energi. Kraften til denne eksplosjonen, konsentrert over sylinderhodet, driver stemplet ned og skaper en frem- og tilbakegående bevegelse som til slutt blir overført til hjulene.

Å få mer drivstoff i ladningen ville gitt en kraftigere eksplosjon. Men du kan ikke bare pumpe mer drivstoff inn i motoren fordi det kreves en nøyaktig mengde oksygen for å forbrenne en gitt mengde drivstoff. Denne kjemisk korrekte blandingen - 14 deler luft til en del drivstoff - er avgjørende for at en motor skal kunne fungere effektivt. Hovedpoenget: For å få i mer drivstoff, må du sette inn mer luft.

Det er jobben med supercharger. Superladere øker inntaket ved å komprimere luft over atmosfæretrykket, uten å skape vakuum. Dette tvinger mer luft inn i motoren, og gir et "løft". Med den ekstra luften i løftet, kan mer drivstoff tilføres ladningen, og motorens kraft økes. Overlading gir i gjennomsnitt 46 prosent mer hestekrefter og 31 prosent mer dreiemoment. I situasjoner i høy høyde, der motorens ytelse blir dårligere fordi luften har lav tetthet og trykk, leverer en supercharger luft med høyere trykk til motoren slik at den kan fungere optimalt.

I motsetning til turboladere, som bruker eksosgassene som er opprettet ved forbrenning for å drive kompressoren, trekker superladere kraften sin direkte fra veivakselen. De fleste blir drevet av et ekstrautstyrsbelte, som vikles rundt en remskive som er koblet til et drivutstyr. Drivhjulet roterer på sin side kompressorhjulet. Rotoren til kompressoren kan komme i forskjellige utførelser, men jobben er å trekke inn luft, presse luften inn i et mindre rom og tømme den ut i inntaksmanifolden..

Foto med tillatelse Muscle Mustang
ProCharger D1SC sentrifugal supercharger

For å gi luft under trykk, må en forlader snurre raskt - raskere enn selve motoren. Å gjøre drivgiret større enn kompressorhjulet får kompressoren til å snurre raskere. Superladere kan spinne i hastigheter så høye som 50.000 til 65.000 rotasjoner per minutt (RPM).

En kompressor som snurrer med 50 000 omdreininger per minutt, tilsvarer et løft på omtrent 6 til 9 kg per kvadrat tomme. Det er seks til ni ekstra psi over atmosfæretrykket i en bestemt høyde. Atmosfærisk trykk ved havnivået er 14,7 psi, så et typisk løft fra en forlader legger omtrent 50 prosent mer luft inn i motoren.

Når luften komprimeres, blir den varmere, noe som betyr at den mister tettheten og ikke kan ekspandere like mye under eksplosjonen. Dette betyr at den ikke kan skape like mye strøm når den tennes av tennpluggen. For at en forlader skal fungere med topp virkningsgrad, må trykkluften som kommer ut av utladningsenheten, avkjøles før den kommer inn i inntaksmanifolden. Intercooler er ansvarlig for denne kjøleprosessen. Intercoolers har to grunnleggende design: air-to-air intercoolers og air-to-water intercoolers. Begge fungerer akkurat som en radiator, med kjøligere luft eller vann sendt gjennom et system med rør eller rør. Når den varme luften som kommer ut av superladeren møter kjølerørene, kjøles den også ned. Reduksjonen i lufttemperatur øker lufttettheten, noe som gir en tettere ladning som kommer inn i forbrenningskammeret.

Deretter skal vi se på de forskjellige typene superladere.

Foto med tillatelse fra Shopper Eaton supercharger, en modifisert Roots supercharger.

Det er tre typer superladere: røtter, tvillingskrue og sentrifugal. Hovedforskjellen er hvordan de flytter luft til innsugningsmanifolden til motoren. Røtter og dobbeltskrue-forladere bruker forskjellige typer maskeringslober, og en sentrifugalopplader bruker et løpehjul, som trekker inn luft. Selv om alle disse designene gir et løft, skiller de seg betydelig i effektiviteten. Hver type supercharger er tilgjengelig i forskjellige størrelser, avhengig av om du bare vil gi bilen din et løft eller konkurrere i et løp.

Roots supercharger er det eldste designet. Philander og Francis Roots patenterte designet i 1860 som en maskin som ville hjelpe til med å ventilere mine sjakter. I 1900 inkluderte Gottleib Daimler en Roots supercharger i en bilmotor.

Røtter supercharger

Når de maskerende flikene spinner, føres luft som er fanget i lommene mellom lobene mellom fyllingssiden og utslippssiden. Store mengder luft beveger seg inn i inntaksmanifolden og "stabler seg opp" for å skape positivt trykk. Av denne grunn er røtter superladere egentlig ikke annet enn luftblåsere, og begrepet "blåsemaskin" brukes fortsatt ofte for å beskrive alle superladere.

Foto høflighet Sport Truck En Ford pickup fra 1940 med en Roots supercharger.

Roots superchargers er vanligvis store og sitter på toppen av motoren. De er populære i muskelbiler og varme stenger fordi de stikker ut av panseret på bilen. Imidlertid er de den minst effektive superladeren av to grunner: De legger mer vekt på kjøretøyet, og de beveger luft i separate utbrudd i stedet for i en jevn og kontinuerlig flyt.

Foto høflighet Superchargers Online Tvillingskrue-forlader

En tomskrue-forlader fungerer ved å trekke luft gjennom et par maskerende fliser som ligner et sett med ormgirger. I likhet med Roots-forladeren er luften inne i en dobbeltskrue-forlader fanget i lommer skapt av rotorloppene. Men en dobbeltskrue-forlader komprimerer luften inne i rotorhuset. Det er fordi rotorene har en konisk konisk avsmalning, noe som betyr at luftlommene reduseres i størrelse når luften beveger seg fra fyllingssiden til utløpssiden. Når luftlommene krymper, presses luften inn på et mindre sted.

Tvillingskrue-forlader

Dette gjør dobbeltskrue-forladere mer effektive, men de koster mer fordi skruetyprotorene krever mer presisjon i produksjonsprosessen. Noen typer dobbeltskruede forladere sitter over motoren som Roots supercharger. De lager også mye støy. Trykkluften som kommer ut av utløpet, skaper en sutring eller fløyte som må dempes med støydempingsteknikker.

Foto med tillatelse Muscle Mustang ProCharger D1SC sentrifugal supercharger

En sentrifugal supercharger driver et løpehjul - en enhet som ligner på en rotor - med veldig høye hastigheter for raskt å trekke luft inn i et lite kompressorhus. Impellerhastigheter kan nå 50.000 til 60.000 o / min. Når luften trekkes inn ved navet på pumpehjulet, får sentrifugalkraften den til å stråle utover. Luften forlater løpehjulet i høyt tempo, men lavt trykk. En diffusor - et sett med stasjonære skovler som omgir løpehjulet - konverterer høyhastighets lavtrykksluft til lavhastighets høytrykksluft. Luftmolekyler bremser når de treffer skovlene, noe som reduserer hastigheten på luftstrømmen og øker trykket.

Sentrifugal supercharger

Sentrifugale superladere er de mest effektive og de mest vanlige av alle tvangsinduksjonssystemer. De er små, lette og festes foran på motoren i stedet for på toppen. De gir også en særegen sutring når motoren trer opp - en kvalitet som kan slå hoder ut på gaten.

Bilder med tillatelse fra Shopper
Både Monte Carlo og Mini-Cooper S er tilgjengelig med superladere.

Alle disse superladere kan legges til et kjøretøy som en forbedring etter markedet. Flere selskaper tilbyr kits som kommer med alle delene som er nødvendige for å installere en supercharger som et gjør-det-selv-prosjekt. I en verden av morsomme biler og drivstoffkjørere er slik tilpasning en integrert del av sporten. Flere bilprodusenter inkluderer også superladere i sine produksjonsmodeller.

Deretter lærer vi om fordelene ved å lade bilen din.

Den største fordelen med å ha en forlader er den økte hestekrefter. Fest en forlader til en ellers normal bil eller lastebil, og den vil oppføre seg som et kjøretøy med en større, kraftigere motor.

Men hva om noen prøver å bestemme seg mellom en forlader og en turbolader? Dette spørsmålet blir sterkt diskutert av bilingeniører og bilentusiaster, men generelt gir superladere noen fordeler fremfor turboladere.

Superladere lider ikke etterslep - et begrep som brukes for å beskrive hvor mye tid som går mellom føreren deprimerer gasspedalen og motorens respons. Turboladere lider av etterslep fordi det tar noen øyeblikk før avgassene når en hastighet som er tilstrekkelig til å drive pumpehjulet / turbinen. Superladere har ingen etterslepstid fordi de blir drevet direkte av veivakselen. Enkelte superladere er mer effektive ved lavere turtall, mens andre er mer effektive med høyere turtall. Røtter og dobbeltskrue-forladere gir for eksempel mer kraft ved lavere turtall. Sentrifugale superladere, som blir mer effektive etter hvert som pumpehjulet snurrer raskere, gir mer kraft ved høyere turtall.

Å installere en turbolader krever omfattende modifisering av eksosanlegget, men superladere kan boltes på toppen eller siden av motoren. Det gjør dem billigere å installere og enklere å vedlikeholde og vedlikeholde.

Det grunnleggende oppsettet for et fly med en sentrifugal supercharger, eller kompressor.

Til slutt er ingen spesiell avstengningsprosedyre nødvendig med superladere. Fordi de ikke er smurt med motorolje, kan de stenges normalt. Turboladere må gå på tomgang i omtrent 30 sekunder før avstengning, slik at smøreoljen har en sjanse til å kjøle seg ned. Når det er sagt, er en god oppvarming viktig for superladere, da de fungerer mest effektivt ved normale driftstemperaturer.

Superladere er vanlige tillegg til forbrenningsmotorer i fly. Dette er fornuftig når du tenker på at fly tilbringer mesteparten av tiden sin i store høyder, hvor betydelig mindre oksygen er tilgjengelig for forbrenning. Med introduksjonen av superladere kunne fly fly høyere uten å miste ytelsen til motoren.

Superchargers brukt med flymotorer fungerer akkurat som de som finnes i biler. De henter kraften direkte fra motoren og bruker en kompressor for å blåse trykkluft inn i forbrenningskammeret. Illustrasjonen over viser det grunnleggende oppsettet for et superladet fly.

Vi lærer om noen ulemper ved superladere.

Beste av begge verdener Volkswagen har nylig gitt ut en "Twincharger" -motor på en Golf GT. Twincharger leveres med både en forlader og en turbolader. Ved lavt turtall på motoren sprenger superladeren luft inn i sylindrene for å forbedre dreiemomentet. Ved høy omdreiningstid, når avgasser er produsert i tilstrekkelig mengde, sparker turboladeren inn for å øke ytelsen på toppen. GT, som bare er tilgjengelig i Europa, treffer 62 miles per time på 7,9 sekunder. Den kan også nå 136 miles per time, mens den fremdeles leverer 39 miles per gallon.

Den største ulempen med superladere er også deres definerende egenskap: Fordi veivakselen driver dem, må de stjele noe av motorens hestekrefter. En forlader kan konsumere så mye som 20 prosent av motorens totale effekt. Men fordi en supercharger kan generere så mye som 46 prosent ekstra hestekrefter, synes de fleste at avveiningen er verdt det.

Overlading legger en ekstra belastning på motoren, som må være sterk for å håndtere det ekstra løftet og større eksplosjoner. De fleste produsenter gjør rede for dette ved å spesifisere tunge komponenter når de designer en motor beregnet for superladet bruk. Dette gjør kjøretøyet dyrere. Superladere koster også mer å vedlikeholde, og de fleste produsenter foreslår høyoktan gass av førsteklasses kvalitet.

Til tross for ulempene er superladere fremdeles den mest kostnadseffektive måten å øke hestekrefter på. Superladere kan resultere i kraftøkning på 50 til 100 prosent, noe som gjør dem ypperlige til racing, tauing av store belastninger eller bare gir spenning til den typiske kjøreopplevelsen.

For å lære mer om superladere og relaterte emner, sjekk ut lenkene på neste side.

Relaterte artikler

• Quiz Corner: Engine Quiz
• Slik fungerer turboladere-
• Hvordan bilmotorer fungerer
• Hvordan gassturbinmotorer fungerer
• Hvordan roterende motorer fungerer
• Hvordan gir fungerer
• Hvordan krefter, makt, dreiemoment og energi fungerer
• Hvordan gasspriser fungerer

Flere gode lenker

• U.S. Centennial Flight Commission
• ProCharger sentrifugale superchargers
• Whipple Industries
• Vortech Engineering

kilder

• "Alt om blåsere: Inn- og utløpene for komprimerende luft." Muskel Mustangs og Fast Fords.
  http://www.musclemustangfastfords.com/tech/0411mm_super/
• Barnes, Dan. "Oversikt over supercharger: Alt du ville vite om superchargers." Sport kompakt bil.
  http://www.sportcompactcarweb.com/tech/0107scc_garage/
• Brauer, Karl. "Lad det!" Edmunds.com.
  http://www.edmunds.com/ownership/techcenter/articles/43842/article.html
• Ferrari, Brian. "Oversikt: Supercharger vs. turbocharger." AutomotiveArticles.com.
  http://www.automotivearticles.com/123/Supercharger_vs_Turbocharger_.shtml
• Phenix, Matthew. "Den turbo- og superladede bilen." Populærvitenskap. Oktober 2005.
• ProCharger sentrifugale superchargers
  http://www.procharger.com/
• SuperchargersOnline
  http://www.superchargersonline.com/index.asp
• Wilson, Kevin. "Grunnleggende om supercharger." Sport Truck.
  http://www.sporttruck.com/techarticles/1436/
• "Turbos og superladere forklarte," FordvsChevy. 17. oktober 1999.
  http://www.fordvschevy.com/tech/tbsc/tbsc.html
• U.S. Centennial Flight Commission
  http://www.centennialofflight.gov/essay/Dictionary/supercharger/DI115.htm
• Vortech Engineering
  http://www.vortechsuperchargers.com/
• Whipple Industries
  http://www.whipplesuperchargers.com/