Jak Superchargers fungují

Galerie obrázků: Motory

Foto s laskavým svolením Superchargers online
Ford Ranger s kompresorem pod kapotou. obrázky motoru auta.

-Od vynálezu interního spalovacího motoru hledají automobiloví inženýři, rychlíci a návrháři závodních aut způsoby, jak zvýšit jeho sílu. - Jedním ze způsobů, jak přidat energii, je postavit větší motor. Ale větší motory, které váží více a stojí více, aby se stavěly a udržovaly, nejsou vždy lepší.

Děkuju Děkuji Jeffu ​​Beckmanovi za pomoc s tímto článkem.

Dalším způsobem, jak zvýšit výkon, je zefektivnit motor normální velikosti. Toho lze dosáhnout vytlačením více vzduchu do spalovací komory. Více vzduchu znamená, že lze přidat více paliva a více paliva znamená větší explozi a větší výkon. Přidání a kompresor je skvělý způsob, jak dosáhnout nucené indukce vzduchu. V tomto článku si vysvětlíme, jaké jsou kompresory, jak fungují a jak je porovnávají s turbodmychadly.

Přeplňovač je jakékoli zařízení, které natlakuje přívod vzduchu nad atmosférický tlak. To dělají jak kompresory, tak i turbodmychadla. Termín „turbodmychadlo“ je ve skutečnosti zkrácenou verzí „turbodmychadla“, což je jeho oficiální název.

Rozdíl mezi dvěma d-evices je jejich zdrojem energie. Turbodmychadla jsou poháněna hromadným tokem výfukových plynů pohánějících turbínu. Kompresory jsou poháněny mechanicky řemenovým nebo řetězovým pohonem z klikového hřídele motoru.

V další části se podíváme na to, jak supercharger vykonává svou práci.

Základní motor s přídavným kompresorem.

Obyčejný čtyřtaktní motor věnuje jeden zdvih procesu sání vzduchu. V tomto procesu jsou tři kroky:

1. Píst se pohybuje dolů.
2. To vytváří vakuum.
3. Vzduch při atmosférickém tlaku je nasáván do spalovací komory.

Jakmile je do motoru nasáván vzduch, musí být kombinován s palivem, aby se vytvořil náboj - paket potenciální energie, který může být přeměněn na užitečnou kinetickou energii pomocí chemické reakce známé jako spalování. Zapalovací svíčka zahajuje tuto chemickou reakci zapálením náboje. Když palivo podléhá oxidaci, uvolňuje se velké množství energie. Síla této exploze, soustředěná nad hlavou válce, pohání píst dolů a vytváří vratný pohyb, který se nakonec přenáší na kola.

Získání většího množství paliva do vsázky by způsobilo silnější explozi. Ale nemůžete jednoduše načerpat více paliva do motoru, protože ke spalování daného množství paliva je potřeba přesné množství kyslíku. Tato chemicky správná směs - 14 dílů vzduchu k jednomu dílu paliva - je nezbytná pro efektivní fungování motoru. Sečteno a podtrženo: Chcete-li přidat více paliva, musíte vložit více vzduchu.

To je práce kompresoru. Kompresory zvyšují přívod stlačováním vzduchu nad atmosférický tlak, aniž by vytvářely vakuum. To tlačí více vzduchu do motoru a zajišťuje tak „posílení“. S přídavným vzduchem v posilovači může být do náplně přidáno více paliva a výkon motoru je zvýšen. Přeplňování přidává v průměru o 46 procent více koňské síly a 31 procent vyšší točivý moment. V situacích s vysokou nadmořskou výškou, kde se výkon motoru zhoršuje, protože vzduch má nízkou hustotu a tlak, dodává kompresor do motoru vysokotlaký vzduch, aby mohl optimálně fungovat.

Na rozdíl od turbodmychadel, která využívají spaliny vytvářené spalováním k napájení kompresoru, kompresory čerpají energii přímo z klikového hřídele. Většina z nich je poháněna pomocným řemenem, který se ovine kolem řemenice, která je připojena k hnacímu zařízení. Hnací kolo zase otáčí kompresorovým kolem. Rotor kompresoru může přijít v různých provedeních, ale jeho úkolem je nasávat vzduch, stlačit vzduch do menšího prostoru a vypustit jej do sacího potrubí.

Foto se svolením Muscle Mustang
Odstředivý kompresor ProCharger D1SC

Aby byl vzduch pod tlakem, musí se kompresor rychle otáčet - rychleji než samotný motor. Zvětšení hnacího kola než kompresorového zařízení způsobí, že se kompresor otáčí rychleji. Kompresory mohou rotovat rychlostí až 50 000 až 65 000 otáček za minutu (RPM).

Kompresor, který se točí při 50 000 ot./min., Se promítá do zvýšení asi o šest až devět liber na čtvereční palec (psi). To je šest až devět dalších psi nad atmosférický tlak v určité výšce. Atmosférický tlak na hladině moře je 14,7 psi, takže typický vzestup kompresoru způsobuje asi o 50 procent více vzduchu do motoru.

Když je vzduch stlačený, stává se teplejším, což znamená, že ztrácí svou hustotu a během exploze se nemůže tolik rozšířit. To znamená, že při zapálení zapalovací svíčkou nemůže vytvořit tolik energie. Aby mohl kompresor pracovat s maximální účinností, musí být před vstupem do sacího potrubí chlazený stlačený vzduch vystupující z vypouštěcí jednotky. Za tento proces chlazení je zodpovědný mezichladič. Mezichladiče se dodávají ve dvou základních provedeních: mezichladiče vzduch-vzduch a mezichladiče vzduch-voda. Oba fungují stejně jako radiátor, s chladnějším vzduchem nebo vodou posílanou soustavou trubek nebo trubek. Když horký vzduch vystupující z kompresoru narazí na chladicí potrubí, ochlazuje se také. Snížení teploty vzduchu zvyšuje hustotu vzduchu, což způsobuje hustší vsázku vstupující do spalovací komory.

Dále se podíváme na různé typy kompresorů.

Foto se svolením Shopper Kompresor Eaton, modifikovaný kompresor Roots.

Existují tři typy kompresorů: Roots, twin-screw a centrifugal. Hlavní rozdíl spočívá v tom, jak pohybují vzduchem do sacího potrubí motoru. Kořeny a dvoušnekové kompresory používají různé typy záběrových laloků a odstředivý přeplňovač používá oběžné kolo, které nasává vzduch. Přestože všechny tyto konstrukce poskytují podporu, výrazně se liší ve své účinnosti. Každý typ kompresoru je k dispozici v různých velikostech, v závislosti na tom, zda chcete jen vylepšit své auto nebo soutěžit v závodě.

Kompresor Roots je nejstarší design. Philander a Francis Roots patentovali design v roce 1860 jako stroj, který by pomohl odvětrávat důlní šachty. V roce 1900, Gottleib Daimler zahrnoval Roots přeplňovač do motoru auta.

Kompresor kořenů

Jak se síťovací laloky točí, vzduch zachycený v kapsách mezi laloky je nesen mezi plnící a vypouštěcí stranou. Velké množství vzduchu se pohybuje do sacího potrubí a „hromadí se“, aby se vytvořil přetlak. Z tohoto důvodu nejsou kompresory Roots opravdu ničím jiným než vzduchovými dmychadly a termín „dmychadlo“ se stále často používá k popisu všech kompresorů.

Foto s laskavým svolením Sport Truck Pickup Fordu ze 40. let s kompresorem Roots.

Kompresory kořenů jsou obvykle velké a sedí na horní části motoru. Jsou populární ve svalových vozech a horkých prutech, protože vyčnívají z kapoty vozu. Jsou však nejméně účinným kompresorem ze dvou důvodů: Dodávají vozidlu větší váhu a pohybují vzduchem v diskrétních dávkách místo plynulého a plynulého proudění.

Foto s laskavým svolením Superchargers online Dvoušroubový kompresor

Dvojitý šroubový kompresor pracuje tak, že vzduch protahuje párem zabírajících laloků, které se podobají sadě šnekových převodů. Stejně jako u Rootsova kompresoru je vzduch uvnitř dvoušnekového kompresoru zachycen v kapsách vytvořených laloky rotoru. Vzduch uvnitř skříně rotoru však komprimuje dvojitý šroubový kompresor. Je to proto, že rotory mají kuželové zúžení, což znamená, že vzduchové kapsy se zmenšují, když se vzduch pohybuje z plnicí strany na výstupní stranu. Jak se vzduchové kapsy zmenšují, vzduch se vytlačuje do menšího prostoru.

Dvoušroubový kompresor

Díky tomu jsou kompresory s dvojitým šroubem efektivnější, ale stojí dražší, protože šroubové rotory vyžadují ve výrobním procesu větší přesnost. Některé typy dvoušroubových kompresorů sedí nad motorem, jako je kompresor Roots. Oni také dělají hodně hluku. Stlačený vzduch vystupující z vypouštěcího výstupu vytváří pískání nebo pískání, které musí být potlačeno technikami potlačování hluku.

Foto se svolením Muscle Mustang Odstředivý kompresor ProCharger D1SC

Odstředivý přeplňovač poháněl oběžné kolo - zařízení podobné rotoru - při velmi vysokých rychlostech, aby rychle vtáhl vzduch do malého pouzdra kompresoru. Rychlosti oběžného kola mohou dosáhnout 50 000 až 60 000 ot / min. Když je vzduch nasáván v náboji oběžného kola, odstředivá síla způsobí, že vyzařuje ven. Vzduch opouští oběžné kolo vysokou rychlostí, ale nízkým tlakem. Difuzor - sada stacionárních lopatek, které obklopují oběžné kolo - přeměňuje vysokorychlostní nízkotlaký vzduch na nízkorychlostní vysokotlaký vzduch. Molekuly vzduchu se zpomalí, když dopadnou na lopatky, což snižuje rychlost proudění vzduchu a zvyšuje tlak.

Odstředivý kompresor

Odstředivé kompresory jsou nejúčinnější a nejběžnější ze všech systémů nucených indukcí. Jsou malé, lehké a připevňují se k přední části motoru místo k vrcholu. Rovněž vytvářejí výrazné kňučení, když se motor otáčí - kvalita, která může vybočit z ulice na ulici.

Fotografie se svolením Shopper
Jak Monte Carlo, tak Mini-Cooper S jsou k dispozici s kompresory.

Kterýkoli z těchto přeplňovačů může být přidán do vozidla jako doplněk po uvedení na trh. Několik společností nabízí soupravy, které přicházejí se všemi součástmi nezbytnými k instalaci kompresoru jako projekt do-it-yourself. Ve světě zábavných automobilů a pohonných hmot je toto přizpůsobení nedílnou součástí sportu. Několik výrobců automobilů také do svých výrobních modelů zahrnuje kompresory.

Dále se dozvíme o výhodách přeplňování vašeho auta.

Největší výhodou, kterou má supercharger, je zvýšený výkon. Připojte kompresor k jinak normálnímu autu nebo kamionu a bude se chovat jako vozidlo s větším a výkonnějším motorem.

Ale co když se někdo snaží rozhodnout mezi přeplňovačem a turbodmychadlem? O této otázce se velmi diskutují automobiloví inženýři a automobiloví nadšenci, ale obecně, přeplňovače nabízejí oproti turbodmychadlům několik výhod.

Kompresory netrpí zpožděním - termín používaný k popisu času, který uplyne mezi řidičem sešlápnutím plynového pedálu a reakcí motoru. Turbodmychadla trpí zpožděním, protože to trvá několik okamžiků, než výfukové plyny dosáhnou rychlosti, která je dostatečná pro pohánění oběžného kola / turbíny. Kompresory nemají zpoždění, protože jsou poháněny přímo klikovým hřídelem. Některé kompresory jsou účinnější při nižších otáčkách, zatímco jiné jsou účinnější při vyšších otáčkách. Například kořeny a dvojité šroubové kompresory poskytují větší výkon při nižších otáčkách. Odstředivé kompresory, které se stávají účinnější, když se oběžné kolo otáčí rychleji, poskytuje větší výkon při vyšších otáčkách.

Instalace turbodmychadla vyžaduje rozsáhlou úpravu výfukového systému, ale kompresory mohou být přišroubovány k horní nebo boční části motoru. Díky tomu jsou levnější při instalaci a snadnější údržba a údržba.

Základní nastavení pro letadlo s odstředivým přeplňovačem nebo kompresorem.

A konečně není u kompresorů vyžadován žádný speciální postup vypínání. Protože nejsou mazány motorovým olejem, lze je normálně vypnout. Před vypnutím musí turbodmychadla běžet na volnoběh asi 30 sekund, aby měl mazací olej možnost vychladnout. S ohledem na to je dobré zahřívání důležité pro kompresory, protože fungují nejefektivněji při normálních provozních teplotách.

Kompresory jsou běžným doplňkem motorů s vnitřním spalováním letadel. To dává smysl, když si uvědomíte, že letadla tráví většinu času ve vysokých nadmořských výškách, kde je pro spalování k dispozici výrazně méně kyslíku. Se zavedením kompresorů mohly letouny létat výš, aniž by ztratily výkon motoru.

Kompresory používané u leteckých motorů fungují stejně jako u automobilů. Nabírají svůj výkon přímo z motoru a pomocí kompresoru foukají stlačený vzduch do spalovací komory. Obrázek nahoře ukazuje základní nastavení pro přeplňované letadlo.

Dozvíte se další nevýhody kompresorů.

Nejlepší z obou světů Volkswagen nedávno vydal na Golf GT motor „Twincharger“. Twincharger je dodáván s kompresorem a turbodmychadlem. Při nízkých otáčkách motoru vhání kompresor vzduch do válců, aby se zvýšil točivý moment nízkého konce. Při vysokých otáčkách, když jsou výfukové plyny produkovány v dostatečném množství, se turbodmychadlo zapne, aby se zvýšil špičkový výkon. GT, který je k dispozici pouze v Evropě, zasáhne 62 mil za hodinu za 7,9 sekundy. Může také dosáhnout 136 mil za hodinu a přitom dodat 39 mil za galon.

Největší nevýhodou turbodmychadel je také jejich definující charakteristika: Protože je kliková hřídel pohání, musí ukrást část výkonu motoru. Přeplňovač může spotřebovat až 20 procent celkového výkonu motoru. Ale protože kompresor může generovat až 46 procent výkonu, většina si myslí, že kompromis stojí za to.

Přeplňování způsobuje další tlak na motor, který musí být silný, aby zvládl další posílení a větší exploze. Většina výrobců to vysvětluje tím, že při konstrukci motoru určeného pro přeplňované použití specifikuje komponenty pro vysoké zatížení. Díky tomu je vozidlo dražší. Údržba také znamená vyšší náklady na údržbu a většina výrobců navrhuje vysoce kvalitní oktanový plyn.

Navzdory jejich nevýhodám jsou kompresory stále nákladově nejefektivnějším způsobem zvyšování výkonu. Kompresory mohou mít za následek zvýšení výkonu o 50 až 100 procent, díky čemuž jsou skvělé pro závody, tažení těžkých břemen nebo jen přidávání vzrušení k typickému zážitku z jízdy.

Chcete-li se dozvědět více o kompresorech a souvisejících tématech, podívejte se na odkazy na následující stránce.

Související články

• Kvízový roh: Kvíz motoru
• Jak turbodmychadla fungují-
• Jak fungují automobilové motory
• Jak fungují motory s plynovou turbínou
• Jak rotační motory fungují
• Jak Gears funguje
• Jak síla, síla, točivý moment a energie fungují
• Jak fungují ceny plynu

Další skvělé odkazy

• Státní letová komise USA
• Radiální kompresory ProCharger
• Whipple Industries
• Vortech Engineering

Prameny

• "Vše o dmychadlech: Vstupy a výstupy stlačeného vzduchu." Muscle Mustangs a Fast Fords.
  http://www.musclemustangfastfords.com/tech/0411mm_super/
• Barnes, Dan. "Přehled kompresorů: Vše, co jste chtěli vědět o kompresorech." Sportovní kompaktní vůz.
  http://www.sportcompactcarweb.com/tech/0107scc_garage/
• Brauere, Karle. "Nabijte to!" Edmunds.com.
  http://www.edmunds.com/ownership/techcenter/articles/43842/article.html
• Ferrari, Briane. "Přehled: přeplňovač vs turbodmychadlo." AutomotiveArticles.com.
  http://www.automotivearticles.com/123/Supercharger_vs_Turbocharger_.shtml
• Phenix, Matthew. "Turbo a přeplňované auto." Populární věda. Říjen 2005.
• Radiální kompresory ProCharger
  http://www.procharger.com/
• SuperchargersOnline
  http://www.superchargersonline.com/index.asp
• Wilson, Kevine. "Základy nabíjení." Sportovní vůz.
  http://www.sporttruck.com/techarticles/1436/
• "Turbos a kompresory vysvětlují," FordvsChevy. 17. října 1999.
  http://www.fordvschevy.com/tech/tbsc/tbsc.html
• Státní letová komise USA
  http://www.centennialofflight.gov/essay/Dictionary/supercharger/DI115.htm
• Vortech Engineering
  http://www.vortechsuperchargers.com/
• Whipple Industries
  http://www.whipplesuperchargers.com/