Nej, vi är inte här för att prata om Teslas Supercharger – det är en annan artikel. Detta stycke är för folket som älskar den ultimata kraftens visselpipa! Jag pratar naturligtvis om kompressorn som gör förbränningsmotorer till skrikande demoner.
Superchargers är i stort sett den ursprungliga macho-motoruppdateringen och är långt ifrån ett främmande koncept för många. Trots det betyder det inte att du vet exakt hur de fungerar eller när de uppfanns. Ändå är historiken och funktionen hos kompressorer lika anmärkningsvärd som kraftvinsterna de ger till bordet.
Så, spänn in som The Drive dyker in i boostbibeln och fastnar för dessa allvarligt olyckliga skrik.
Definitionen av ordet supercharger är som så i Oxford-Engelska ordboken:"En del av en motor som tillför luft eller bränsle vid ett tryck som är högre än normalt" Och det räcker för en allmän förståelse, men som med allt annat tekniskt finns det mycket mer att veta.
Något att förstå är att en motor inte är något annat än en luftpump i hjärtat. Storleken på motorn är direkt relaterad till hur mycket luft motorn kan tränga undan. En 7,2-liters motor är designad för att suga in 7,2 liter luft – det är 440 kubiktum på amerikansk.
För att påverka, förlitar sig en naturligt aspirerad motor på det vakuum som skapas av kolven på insugningsslaget för att dra bränsle och luft in i cylindrarna. Det är ett genialt men enkelt koncept, men det är inte perfekt eftersom luft kan vara en rolig sak, och atmosfäriska förhållanden som temperatur, höjd och till och med luftfuktighet kan hindra en motor från att fungera med sin fulla potential.
Det är här en sak som kallas "volumetrisk effektivitet" kommer in i bilden. Volumetrisk effektivitet hänvisar helt enkelt till mängden luft som en motor är faktiskt förskjuta mot hur mycket det är tänkt. En volymetrisk verkningsgrad, eller VE, på 88-95% är ungefär genomsnittet för 2-ventilsmotorer som de tidigare nämnda 7,2-liters. Det betyder att 7,2-litersmotorn vanligtvis bara kan förskjuta 6,3-6,8 liter luft, eller 387-418 kubiktum, under normala förhållanden.
Gå in i kompressorn. En kompressor arbetar helt enkelt för att öka volymetrisk effektivitet. Det tvingar in luft i cylindrarna istället för att förlita sig på ett vakuum. Det hjälper motorn att nå 100 % VE och ibland ännu mer. Detta gör att du kan bränna mer bränsle och skapa mer kraft. Det påverkar också positivt det effektiva kompressionsförhållandet som hjälper till att öka smällen som blandningen ger vid antändning.
Tro det eller ej, konceptet med en kompressor är ganska gammalt. Att tvinga in luft i en enhet för att öka effektiviteten har varit ett koncept som använts sedan, ja, för alltid. Det finns de som säger att idén kommer från att flytta luft in i masugnar eller frisk luft ner till gruvarbetare, delvis tack vare att luftpumparna i "Roots"-stil patenterades 1860, och, du vet, eftersom de var avsedda att användas för de situationerna ! Uppenbarligen utnyttjade hotrodders så snart de kunde.
Idén att använda forcerad induktion för att förbättra effektiviteten hos en förbränningsmotor sattes i kraft bara år efter introduktionen av 4-taktscykeln i början av 1860-talet. Sir Dugald Clark, mannen som är krediterad för att utveckla 2-taktscykeln, är också krediterad för att ha skapat den första funktionella kompressorn för sina motorer redan 1878.
Även om det kan vara sant, patenterade Rudolf Diesel den första kompressorn och lade den på sin egen motordesign 1896.
Genom att prata om utvecklingen av kompressorer måste vi dyka in i detaljerna i deras funktion. Det betyder att du är på väg att bli imponerad av en dubbelhårig historia/tekniklektion.
Så här är det. Superchargers har verkligen inte förändrats mycket sedan 1896. Bortsett från förbättringar i konstruktion och design, är de fortfarande ganska nära sina rötter. [Ed. Obs: Lämna pappas ordlekar till Jonathan, Hank.]
Den rootsliknande kompressorn var den första i gänget som dök upp och är förmodligen den första som kommer att tänka på för många när kompressorer dyker upp. Det är trots allt ikoniskt i entusiastscenen.
Detta system förlitar sig på två rotorer i höljet som kikar igenom eller ligger under huven för att skapa vad som kallas en positiv deplacementpump. Rotorerna inuti griper ihop precis som kugghjul för att tvinga ut all luft som är instängd mellan dem. När dessa rotorer går isär skapas ett vakuum för att dra in luft. Luften förs sedan längs med den inre delen av höljet tills den kan tvingas in i motorn och starta om processen.
Den dubbla skruvdesignen som dök upp på 1930-talet är i huvudsak en förbättrad version av den ursprungliga Rudolf Diesel-designen. Dessa har en liknande layout med ett hölje och två rotorer, bara den nya designen har sina rotorer som representerar en uppsättning ingripande skruvar. Syftet med den här designen är att öka intern komprimering, vilket ytterligare förstärker rollen som en kompressor.
Vad som kan komma som en överraskning är att de dubbla skruvarna i grunden är den senaste ingången till kompressorsystem, förutom tillkomsten av elektriska kompressorer som du kanske har sett idag.
Den kanske viktigaste posten på listan, centrifugalkompressorn, gjorde faktiskt sitt första framträdande 1902 när Luis Renault utvecklade den. Detta system skiljer sig från rotor och tvillingskruvdesigner på två sätt, den största skillnaden är att centrifugalkompressorer använder en enda remdriven turbin för att tvinga in luft i motorn. Den andra är att istället för att dra luft genom spjällhuset eller förgasaren, trycker den igenom den.
Om du skulle titta på en centrifugalkompressor kan du säga att den bara ser ut som hälften av en turboladdare. Tja, det är för att det är det.
En turboladdare är en kompressor, bara den använder andra metoder för att snurra turbinen än en kompressor gör. Alla kompressorer förlitar sig på rotationen av vevaxeln för att snurra turbinerna eller rotorerna. De gör det vanligtvis genom att knacka in i motorns befintliga remskivasystem. En turboladdare, å andra sidan, fungerar genom att använda avgaser för att driva turbinerna.
Det är därför en centrifugalkompressor ser ut som hälften av en turboladdare. En turboladdare har två turbiner som är direkt kopplade till varandra. När turbinen på avgasänden snurras får det insugssidan att rotera och tvinga in luft i motorn. Detta är en mycket effektivare design på grund av elimineringen av parasitiska förluster, vilket leder till en mer betydande ökning av kraften.
Åh, och turboladdare är inte heller något nytt. Turbon introducerades av en schweizisk ingenjör vid namn Dr Alfred Büchi redan 1905 – bara några år efter introduktionen av centrifugalkompressorn. Ju mer du vet!
Om du klassificerar turboladdare som kompressor kommer du att upptäcka att mer än 30 % av alla fordon som tillverkas idag har kompressorer. Men om du är som oss och vill bli teknisk, är det mycket färre som har den klassiska bältesdrivna kompressorn du tänker på.
För närvarande finns det ett 20-tal modeller som kommer med en fläkt, inklusive Camaro ZL1, Jaguar F-Type SVR, Mustang Shelby GT500 och naturligtvis Dodge Challenger Hellcat.
Superchargers gjorde sin debut som ett fabrikstillval långt tillbaka 1921 när Mercedes-Benz skruvade fast dem på Kompressor modellfordon, som verkligen börjar sin racinganvändning då. Det betyder att även om vi bara täckte höjdpunkterna, skulle vi fortfarande kunna fortsätta i decennier på historien om kompressorer i racing. Så låt oss prata om vad som sannolikt är det mest djupgående som kan inträffa med användningen av kompressorer på banan.
Redan 1953 tog en man vid namn Don Hampton en GMC-pump och planterade den på en 354 kubiktum Chrysler Hemi som användes i en dragbil. Låter ganska standard, eller hur? Jo, det beror på att kompressorer och dragbilar är bästa vänner. Saken är att pumpen i rootsstil inte var avsedd att användas på en Hemi. Eller till och med en motor!
Pumpen var faktiskt designad för användning i industriell utrustning som en spolpump, vilket betyder att den sög, inte blåste. Men Don såg att beteckningen på dessa pumpar stod ungefär 8-71, vilket betyder att pumpen var avsedd för en motor med åtta 71-kubikscylindrar. Det var ett glödlampsögonblick då racers som Don såg dessa pumpars deplacementkapacitet som ett utmärkt sätt att proppa in luft i en motor och göra enorma kraft. Det krävdes lite seriös uppfinningsrikedom för att få det hela att fungera, men resultaten är inget mindre än legendariska
Dons idé fungerade inte bara, utan den förändrade i slutändan racingen för alltid. Don fortsatte till slut med att bli en NHRA-mästare i dragracer och Hall of Famer, och så småningom satte han upp Hampton Blowers. Inte bara är hans verksamhet fortfarande i drift idag, utan det är ansvarigt för att forma en hel division av bildelar. Med andra ord, om du är sugen på blåsare, är Don en av de personer du har att skylla på för din besatthet.
Lustigt nog är de snabbaste dragbilarna i världen fortfarande beroende av en liknande installation som Don och andra likasinnade förare hade kommit på förr i tiden.
Du har frågor, The Drive har svar!
Svar: Båda har sin starka sida, och båda har sina brister. Turboladdare erbjuder fördelarna med överlägsen effektivitet, eftersom de inte skapar en parasitisk förlust. Superchargers skapar motstånd på motorn, men de får omedelbara kraftvinster. Turbos lider vanligtvis av eftersläpning eftersom det tar tid för dem att bygga upp en boost. Detta är en mycket allmän översikt, men du kan förstå när båda är ett mer önskvärt alternativ.
Svar: Det beror i slutändan på motorn och kompressorn du försöker installera. Att bara lägga till en fläkt till valfri lagermotor kan innebära flera potentiella problem. Kamslipen, ventilfjädrarna och topppackningarna kanske inte motstår eller kontrollerar tryckökningen på ett adekvat sätt.
Dessutom kanske den roterande enheten, hårdvaran och blocket inte klarar av att hantera effektökningen heller, och resultaten kan bli katastrofala. Det finns många variabler som spelar in, och uppenbarligen finns det kombinationer som fungerar bra, men du måste undersöka innan du kastar en kompressor på någon gammal motor. Låt oss inte heller glömma att bränslesystemet och tändningstiden också måste se sin andel av uppdateringarna för att hänga med.
Svar: Den genomsnittliga effektökningen är cirka 46 procent. Så en motor med 100 hästkrafter skulle sannolikt se en bula till 146 hästkrafter. Det är dock bara ett genomsnitt, och det finns mycket mer på spel. Vissa kombinationer ger färre vinster medan andra ser mer. Oavsett fall kommer förbättringarna fortfarande att vara ganska betydande, varför du måste vara villig att läsa in den effekt du kan förvänta dig och jämföra den med motorns nuvarande tröskel.
Svar: De tre typerna av överladdare är följande:rötter, dubbelskruv och centrifugal. Om du vill vara teknisk kan du även inkludera turboladdare och elektriska kompressorer även om de helt enkelt är förbättrade versioner av befintliga typer av kompressorer.
Svar: Ja. Nitrous är en kraftadderare som kan staplas på ett forcerat induktionssystem. Resultaten är vansinniga kraftvinster. Även om det verkar önskvärt, är du på snabb väg att blåsa ut din motors tarmar utan en ordentlig låt och biffig botten.
Du vet att du vill ha mer superchargerfakta!
Oavsett hur smarta vi är kan vi inte vara din enda informationskälla. Ju fler hjärnor du kan välja, desto bättre. Det är därför vi har bifogat den här mördande videon för att hjälpa dig att fortsätta lära dig mer om kompressorer!
Auto Meter 4303 Ultra-Lite mekanisk boost/vakuummätare
Weiand 7740-1 144 Pro-Street Supercharger Kit
Mishimoto Universal Race Intercooler Core
Khaos Motorsports Supercharger Oil Change Kit
Vi är här för att vara expertguider i allt relaterat till How To. Använd oss, komplimang oss, skrik på oss. Kommentera nedan och låt oss prata! Du kan också skrika till oss på Twitter eller Instagram, här är våra profiler. Har du en fråga? Har du ett proffstips? Skicka oss ett meddelande:[email protected].
