Hoe Superchargers de Motor Efficiëntie en Prestaties Verhogen

Een supercharger is een uitvinding voor zuiger-achtige verbrandingsmotoren die de werkingsefficiëntie verhoogt. Het is een luchtcompressor die de druk of dichtheid van de lucht vergroot die de verbrandingskamer binnenkomt voor verbeterde prestaties.

Zoals bekend verkrijgt een automobielmotor zijn mechanische beweging uit de brandstof/lucht-mengsel in de verbrandingskamer. De toevoeging van een supercharger om de inkomende lucht onder druk te zetten, verhoogt ook de hoeveelheid brandstof die gemengd en verbrand wordt, wat leidt tot hogere motorprestaties.

Wat is een Supercharger?

Een supercharger is een mechanisch aangedreven component dat in zuigermotoren wordt gebruikt om geperstitueerde lucht in de inlaatcollector te pompen via een luchtcompressor of blower. De hoge druk verhoogt de hoeveelheid lucht die tijdens de inlaatslag de cylinder binnenkomt.

Superchargers laten de motor meer brandstof verbranden en meer werk verrichten, omdat elke inlaatcyclus meer zuurstof ontvangt. Deze krachtcomponenten worden mechanisch aangedreven door een tandwiel, riem, as of ketting die verbonden is met de krukas van de motor.

Hierbij heeft een andere component meer voordeel: de turbocharger. Hoewel het onderdeel als supercharger bekend is, wordt het turbosupercharger of turbo genoemd. Het levert vermogen via een turbine aangedreven door uitlaatgassen die aan het einde van de verbrandingsslag vrijkomen.

Een van de verschillen tussen supercharger en turbocharger is dus hun energiebron. Een supercharger wordt aangedreven door de krukas van de motor, terwijl een turbocharger wordt aangedreven door de verspilde uitlaatgassen die tijdens het verbrandingsproces ontstaan.

Net als andere opladerapparaten in motoren, is de primaire functie van een supercharger het verhogen van de lucht die de inlaatcollector binnenkomt. Hierdoor kan de motor meer brandstof verbranden en meer werk verrichten, wat de kracht verhoogt.

Types van Superchargers

Hieronder staan de verschillende typen superchargers die gebruikt worden om de kracht in automobielmotoren te verhogen:

Centrifugale Superchargers:

Deze superchargers zijn relatief eenvoudig te monteren bij aftermarket-installaties. Ze gebruiken een variabele-verhouding centrifugaal supercharger met een continu variabele riemschijf-aandrijving gemonteerd op een conventionele compressor.

Fabrieks-superchargers op V-motoren worden meestal in de dale van de V geplaatst, wat gunstig is voor langere, lagere, smalle verpakking.

Roots Superchargers:

Roots-superchargers zijn de populairste typen. In hun opstelling zijn er twee tegenelkaar draaiende assen met lobben die lucht naar beneden dwingen over de assen. Over het algemeen komt de lucht bovenaan de unit binnen en ontsnapt door de onderkant.

Twin-Screw Superchargers:

Deze typen dwingen lucht van het ene uiteinde naar het andere uiteinde van de turbocharger.

Werkingsprincipe van Supercharger

Ik zal uitleggen hoe superchargers werken met de drie hoofdtypen: centrifugaal, roots en twin-screw. Hun verschil ligt in hoe ze lucht onder druk zetten in de inlaatcollector van de motor.

Centrifugale typen gebruiken een wiel dat lucht aansuigt, terwijl roots- en twin-screw-typen verschillende ingrendende lobben gebruiken. Ze verkrijgen allemaal draaiende kracht van de krukas van de motor en boosten de motor op varierende niveaus.

De roots-supercharger is de oudste versie, geoctrooierd in 1860 door Philander en Francis Roots om mijnschachten te ventileren. Het project werd in 1900 door Gottlieb Daimler geïntroduceerd in automobielmotoren.

In de werking draaien de ingrendende lobben van de roots-supercharger, waardoor lucht wordt vastgehouden in een zak tussen de lobben. De lucht zit tussen de vul- en afgiftezijde. Grote hoeveelheden lucht bewegen in de inlaatcollector en stapelen zich op om positieve druk te creëren.

De roots-supercharger bevindt zich bovenop de motor vanwege haar omvang. Het is de minst efficiënte van de drie typen omdat ze meer gewicht aan het voertuig toevoegen. Ook bewegen ze lucht in discrete pulsen in plaats van in een vloeiende, continue stroom.

Overeenkomsten en Verschillen tussen Supercharger en Turbocharger

De overeenkomsten tussen turbo en superchargers zijn dat ze allebei de werkkracht van de motor verhogen. Ze hebben allebei een compressor die lucht in de inlaatcollector van de motor perst. Dus hebben de twee componenten hetzelfde doel in automobielmotoren.

Het verschil is dat superchargers mechanische kracht gebruiken om hun compressor te laten draaien. Deze kracht komt van de krukas via tandwiel, riem of ketting. Bij turbochargers wordt de kracht gegenereerd door de uitlaatgassen die ontstaan tijdens de verbrandingscyclus. Het component is ook een supercharger, maar de energiebron maakt ze anders.

Nu de vraag: wat is beter, turbo of supercharger?

Beide apparaten kunnen brandstof besparen en kracht verhogen. Beiden hebben hun voordelen en beperkingen. Turbochargers gebruiken gratis energie die anders volledig in de atmosfeer zou verdampen; in plaats daarvan wordt het gas gebruikt om het onderdeel aan te drijven. De aandrijvende turbine verhoogt de uitlaat-gegendruk, wat enige belasting op de motor uitoefent. Wel is deze belasting minder dan bij een supercharger.

De mechanische belasting die superchargers aan het voertuig uitoefenen is veel hoger door de grote, zware blower die ze bevatten. Deze blowers verbruiken 900 pk van de krukas in een motor van 7.500 pk totaal.

Het voordeel van een supercharger is echter dat de motor bijna direct geboost wordt, in tegenstelling tot turbochargers die enige reactievertraging (turbo lag) lijden. De motor wacht op voldoende uitlaatgasopbouw voordat de turbocharger oppikt. Dit is waarom superchargers nog steeds gebruikt worden. Meeste fabrikanten kunnen geen kostbare pk verspillen aan blowers, weshalb ze meestal turbo's gebruiken.

Twincharging

Twincharging is de term voor een voertuig dat zowel een riemaangedreven supercharger als een uitlaataangedreven turbocharger bevat. In het ontwerp zit een complex reeks bypass-kleppen in de inlaat- en uitlaatsystemen en een elektromagnetische koppeling. Hierdoor wordt bij lage motortoeren boost verkregen van de supercharger.

Boost wordt afgeleid van beide systemen in het midden van het toerbereik. Bij de hoogste toeren wordt het systeem losgekoppeld van de supercharger en de bijbehorende kanalen geïsoleerd. De combinatie van beide systemen elimineert hun nadelen.

Voordelen en Nadelen van Superchargers

Voordelen:

• Uitstekende verstuiving van brandstof
• Betere lucht/brandstof-mengsel
• Hogere krachtuitgang
• Betere afzuiging van verbrandingsproducten
• Goede koppelkarakteristieken over het hele bereik
• Vloeiende en complete verbranding
• Brandstof met slechte ontbrandingskwaliteit kan gebruikt worden
• Minder uitlaatrook
• Mechanische efficiëntie verbetert
• Verbeterde koude start
• Snelle versnelling van het voertuig
• Directe reactie van krachtboost.

Nadelen:

• Gasbelasting neemt toe
• Verhoogde warmteverlies door verhoogde turbulente
• Koelvereiste van de motor is hoog
• Verhoogde thermische spanning
• Hoge detonatieneiging in SI-motoren.

Concluderend: de supercharger is een geweldig apparaat dat in automobielmotoren wordt gebruikt om de werkkracht te verhogen. We definieerden supercharger als mechanische componenten die in zuigermotoren worden gebruikt om geperstitueerde lucht in de inlaatcollector te pompen. We zagen ook de functie, typen, werking, etc.