Wie Kompressoren Ihren Rennwagen auf die nächste Stufe bringen können

Die Aufladung ist seit langem ein Favorit von Drag-Racern, die erkannt haben, dass Mutter Natur allein keinen ausreichenden Luftstrom zu den Zylindern liefern kann. Bei NHRA finden Sie Kompressoren in verschiedenen Klassen, und natürlich werden sie heute regelmäßig von Erstausrüstern von Automobilen und im Ersatzteilmarkt für Straßen- und Rennstreckenleistung eingesetzt.

Durch die Aufladung wird die Leistung erhöht, indem Druckluft in den Einlass eines Verbrennungsmotors eingeleitet wird. Durch den Einsatz eines Kompressors (oder Gebläses) können Leistung und Drehmoment verdoppelt oder verdreifacht werden.

Im Gegensatz zu einem Turbo, der von heißen Abgasen angetrieben wird, werden Gebläse direkt von der Kurbelwelle angetrieben, sodass die Drehzahl des Kompressors direkt von der Motordrehzahl abhängt. Dadurch entsteht ein mechanischer Verlust aufgrund des parasitären Widerstands des Kompressors, aber die Gewinne sind es wert. Natürlich ist es wichtig, das beste Gebläse für Ihre Anwendung auszuwählen. Dazu gehören die Konstruktion des Gebläses, die Größe und die Auswahl der Riemenscheibe. Bei zentrifugalgetriebenen Einheiten sollte auch das Übersetzungsverhältnis berücksichtigt werden.

Apropos Design: Die beiden beliebtesten Optionen im Drag-Racing sind PD (positive Verdrängung) und Zentrifugalkraft. PD-Gebläse sitzen normalerweise oben auf dem Motor und verfügen an der Vorderseite über einen Antrieb, ein Gehäuse zur Aufnahme der Teile und einen Satz Rotoren, die die Luft bewegen. Im Gegensatz dazu verwenden Radialgebläse einen Antrieb, ein spiralförmiges Gehäuse und ein Laufrad, das dem eines Turbos ähnelt. Die beiden Typen funktionieren unterschiedlich und jeder Typ hat Vor- und Nachteile. Beide versorgen den Motor jedoch mit Boost und können reichlich Leistung erzeugen.

Aufmerksame NHRA National Dragster-Leser werden feststellen, dass wir in der vorherigen Racing Technology-Kolumne über Turbolader die Grundlagen der Zwangsansaugung behandelt haben. Damit tauchen wir direkt in die Kunst des Aufladens ein und behandeln die Besonderheiten des riemengetriebenen Boosts.

„Einfach ausgedrückt ist ein Motor eine Luftpumpe. Je mehr Luft man also hineinstopfen kann, desto mehr Leistung ist möglich“, sagte Dave Turner von ProCharger. „Durch die Druckbeaufschlagung oder das Eindrücken von Luft in einen Motor mit einem Kompressor ist eine dreifache [oder mehr] Leistungsvervielfachung möglich.“

Glen Hutchison von The Blower Shop erklärte: „Jeder Verbrennungsmotor ist auf ein Verhältnis von gezündetem Kraftstoff und Luft angewiesen, um Leistung zu erzeugen. Bei einem Saugmotor tritt Luft mit atmosphärischem Druck (14,7 psi) und einem entsprechenden Druck in den Motor ein.“ Es wird eine Menge Kraftstoff aufgenommen. In diesem Szenario können Sie dem Motor nicht mehr Luft zuführen, da dieser auf dem atmosphärischen Druck basiert. Sie können also nicht mehr Kraftstoff hinzufügen, um die Leistungsabgabe zu steigern.

„In seiner einfachsten Form ist ein Kompressor eine Luftpumpe. Wenn man also in der Lage ist, dem Motor Luft über den normalen atmosphärischen Druck hinaus zuzuführen, kann man eine entsprechende Menge Kraftstoff hinzufügen. Solange man in der Lage ist, diesen zu zünden [und effizient zu verbrennen].“ Mit der Kraftstoff-/Luftladung können Sie die Leistung eines beliebigen Motors drastisch steigern. Die Luftmenge, die ein Kompressor in einen Motor einspeist, wird durch seine Antriebsgeschwindigkeit im Verhältnis zu der der Kurbelwelle bestimmt. Dies lässt sich leicht durch Veränderung der Gebläseantriebsriemenscheiben steuern um es entweder zu beschleunigen oder zu verlangsamen.

Lance Keck, technischer Leiter bei Vortech Superchargers, fügte hinzu: „Wir glauben, dass die Zentrifugalaufladung aufgrund ihrer linearen Boost- und Leistungskurve beim Drag Racing und beim Aufbau von PS effektiv ist. In Verbindung mit der deutlich höheren Effizienz ist sie eindeutig eine überlegene Option gegenüber allen anderen.“ . Um es genauer auszudrücken: Das Wort „Effizienz“ wird von allen möglichen Leuten oft verwendet und in den meisten Fällen tatsächlich falsch oder in offensichtlich irreführender Weise verwendet. Die eigentliche Definition von Effizienz ist „die“. „Verhältnis der von einer Maschine, einem Motor usw. geleisteten Arbeit oder entwickelten Energie zur ihr zugeführten Energie, üblicherweise ausgedrückt in Prozent.“ Ein moderner Zentrifugalkompressor bietet die höchste Leistung pro Pfund Ladedruck und den geringsten parasitären Verlust aller Kompressortypen. Daher ist ein Zentrifugalkompressor wie ein Vortech per Definition die effizienteste verfügbare Aufladeoption.“

Während Kompressoren wie jede andere Komponente seit mehr als 60 Jahren im Drag Racing beliebt sind, gibt es immer eine Weiterentwicklung. Heutige Gebläse zeichnen sich durch eine robuste Konstruktion aus und es gibt unzählige Möglichkeiten für den Einsatz auf der Straße und auf der Rennstrecke. Dazu gehören eigenständige Haupteinheiten und komplette Kits.

„Im letzten Jahrzehnt gab es viele Verbesserungen bei Design und Bau von Kompressoren“, sagte Hutchinson. „Gussgehäuse wurden durch Billet-Gehäuse ersetzt, was ihnen deutlich mehr Festigkeit und strukturelle Integrität verleiht. Rotoren bestanden früher aus Gussmaterial mit 60 Grad Verdrehung pro Zoll Rotorlänge, was als Standard-Schneckenrotor bekannt ist, und diese sind es.“ Jetzt in Billet-Aluminium mit 120 Grad Drehung pro Zoll Rotorlänge erhältlich, bekannt als „High Helix“-Rotor.

„Auch hier verbessert das Billet-Material sowohl die Festigkeit als auch die Lebensdauer des Rotors, und das High-Helix-Design hat den Bereich, mit dem das Gebläse Boost erzeugt, erheblich verbessert. Außerdem wurde der Auslass oder Auslass des Kompressors gegenüber dem Original neu gestaltet.“ Konfiguration. Was früher Standard war, war eine lange rechteckige Öffnung, und diese wurde in eine tortenförmige Öffnung, auch Delta-Öffnung genannt, geändert. Durch Tests und Untersuchungen wurde festgestellt, dass die Delta-Öffnung durch Anpassung eine viel bessere Leistung bot Die spiralförmige Drehung des Rotors verhindert Turbulenzen oder das, was Aerodynamiker „schmutzige Luft“ nennen. Bei Renneinsätzen verfügen unsere TBS-Gebläse über versenkte Lagerplatten, die die Rotoren nach hinten bewegen und die Festigkeit des Gebläses deutlich erhöhen. Retro-Taschen ermöglichen eine vorteilhaftere Bewegung der Luft, während sie im Inneren des Gebläses zirkuliert.“

„Kompressoren haben sich durch CNC-Fertigung und 3D-Modellierung weiterentwickelt“, sagte Darren Mayer, Präsident von DMPE. „Heute können wir die Einlass- und Auslassöffnungen 3D-bearbeiten. Dies sorgt für eine konsistente und genaue Wiederholbarkeit und Leistung. Als ich anfing, waren die Einlässe wie gegossen, dann begann ich mit der manuellen Portierung und stellte große PS-Zuwächse fest. Heute Die Einlässe benötigen viele Stunden Entwicklung und Prüfstandstests, um die größtmögliche Rotorfüllung [Verdrängung] zu erreichen, damit der Kompressor so effizient wie möglich ist.

ProCharger ist ein weiteres Unternehmen mit großartiger Technologie. Es wurde ein eigenständiges Ölsystem für Zentrifugalkompressoren entwickelt und nutzt computergestütztes Design und hochwertige CNC-Fertigung. „Dies hat Kompressoren mit verbesserter Effizienz, engeren Toleranzen und aerodynamischen Leistungsverbesserungen wirklich ins 21. Jahrhundert gebracht“, sagte Dave Turner von ProCharger. „Mit der wachsenden Beliebtheit von Kraftstoffeinspritzungs- und Tuning-Software für Rennanwendungen können Rennfahrer wirklich drei bis fünf Prozent mehr aus ihrem Kompressor und Rennmotor herausholen, was vor 10 oder 15 Jahren noch nicht möglich war.“

Rennfahrer und Straßenbegeisterte haben die Wahl, welcher Leistungszusatz für ihre Anwendungen am besten geeignet ist, und in den meisten Fällen werden Lachgas, Turboaufladung und/oder Kompressoraufladung gewählt, und ein Vorteil der Kompressoraufladung ist die sofortige Leistungssteigerung, ohne dass man sich um die Flaschen kümmern muss. „Der vom Kompressor erzeugte Boost erfolgt sofort und kann mit Overdrive-Einstellungen gesteuert werden“, fügte Lee Littlefield von Littlefield Superchargers hinzu.

Turner fügte hinzu: „Ein ProCharger-Radialkompressor ist vorhersehbarer, zuverlässiger, einfacher zu installieren, abzustimmen und zu warten. Ein Lachgassystem ist komplex und kann unvorhersehbar sein. Turbolader erfordern Fertigung, externe Ölleitungen und Stöße gegen das Auto während des Stagings, um zu bleiben.“ auf Boost.' Mit einem ProCharger-Kompressor stuft der Rennfahrer das Auto einfach ein, betätigt die Transbrake und bringt den Motor vor dem Start auf die gewünschte Drehzahl. Der Rennfahrer kann sich darauf konzentrieren, ein gutes Licht einzuschalten, anstatt sich mit der Gewalt auseinanderzusetzen, die das Anstoßen eines turbogeladenen Autos während des Staging mit sich bringt. "

Ein Nebenprodukt der Luftkomprimierung ist Wärme, weshalb Rennfahrer oft einen Ladeluftkühler verwenden, der die Temperatur der Einlassluft senkt, bevor sie in den Motor eintritt. Heutzutage verwenden alle werksseitigen Kompressor-Setups einen integrierten Ladeluftkühler mit Wärmetauscher, aber viele Drag-Racer verzichten auf den Wärmetauscher und verwenden stattdessen einen Tank, der Eiswasser aufnimmt. Dadurch können Rennfahrer gekühltes Wasser durch den Ladeluftkühler laufen lassen, was die Einlasslufttemperatur erheblich senkt. Durch die Senkung der Einlasstemperatur kann der Zündzeitpunkt vorverlegt werden, ohne dass eine Detonation befürchtet werden muss.

Keck fügte hinzu: „Die Notwendigkeit einer Ladungskühlung [auch als Ladeluftkühlung bekannt] hängt von mehreren Faktoren ab, einschließlich (aber nicht beschränkt auf) Ladedruck, statischer Kompression, Oktanzahl des verwendeten Kraftstoffs usw. Da viele Motoren von Serienfahrzeugen direkt aus der Produktion stammen Bei Herstellern mit höherer Verdichtung ist die Ladungskühlung bei Straßenaufladungsanwendungen zu einer größeren Anforderung geworden als in den Vorjahren. Im Rennsport gab es jedoch Fortschritte beim Kraftstoffverbrauch, die hohe PS-Leistungen ohne Ladungskühlung mit alternativen Kraftstoffen wie Methanol ermöglichen. "

„Eine Ladeluftkühlung ist nicht immer notwendig“, sagte Darren Mayer von DMPE, Inc. „Die Art des Kraftstoffs ist wichtig. Benzin hat im Vergleich zu Methanol eine geringe latente Wärmediffusion, daher bietet die Ladeluftkühlung einen größeren Vorteil, wenn kein LDH verfügbar ist.“ . Wenn jedoch die verstärkte Einlassladung gekühlt werden kann, wird die Leistung immer erhöht.“

Je nachdem, mit wem Sie sprechen, kann die Abstimmung auf maximale Leistung einfach oder schwierig sein. Wenn Sie den idealen Punkt finden, gelangen Sie in den Kreis der Sieger – eine falsche Abstimmung kann zu einer Detonation führen, die den Motor zerstört. Dabei geht es beim Tuning nicht nur um die Einstellung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, sondern auch darum, die Ladekurve passend zum Motor und den Bedingungen einzustellen. Top-Fuel- und Funny-Car-Teams ändern regelmäßig die Dicke der Kopfdichtung und das Gebläse-Antriebsverhältnis, um die Kompression und das Ladedruckniveau zu steuern, wobei die Rennfahrer beim SAMTech.edu NHRA Factory Stock Showdown auf eine Konfiguration beschränkt sind und daher Zündzeitpunkt und Kraftstoffzuordnung anpassen müssen.

„Ein Rennwagen hat viele Variablen, und die Aufladung ist nur eine dieser Variablen“, sagte Turner. „Um einen Rennwagen richtig abzustimmen, muss jemand den gesamten Rennwagen vollständig verstehen und nicht nur in der Lage sein, den Zündfunken oder die Kraftstoffkurve zu manipulieren. Idealerweise hätte ein Tuner einen traditionellen Hintergrund im Rennsport und versteht die Dynamik des Rennfahrzeugs, einschließlich der Motorgrundlagen. Fahrwerks-, Kupplungs- und Getriebe-Setup sowie moderne Computerkenntnisse. Da es bei der Gesamtleistung auf der Rennstrecke so viel zu gewinnen oder zu verlieren gibt, ist ein großartiger Tuner in einem Rennteam neben dem Fahrer wahrscheinlich die wichtigste Rolle.“

Mayer fügte hinzu: „Mechanisch gesehen ist die Anpassung des Einlasskanals des Kompressors an die Betriebsdrehzahl des Motors der wichtigste Teil. Erst in letzter Zeit haben wir Fortschritte bei der Erzielung maximaler Zuwächse bei niedrigen Drehzahlen, aber auch bei hohen Drehzahlen erzielt. Normalerweise hätten wir eine langsame.“ -Overdrive-Einlass und ein High-Overdrive-Einlass. Je nachdem, wie Sie den Motor betreiben, hing es von der Kompressorkonfiguration ab.“

„Bei der Abstimmung auf maximale Leistung gibt es viele Herausforderungen, aber in Wirklichkeit gehört das Gebläse nicht dazu“, sagte Hutchinson. „Sobald Ihr Gebläse auf Ihren Motor und seine Anwendung zugeschnitten ist, kann es im Wesentlichen fast aus der Gleichung gestrichen werden. Das Gebläse kann als Tuning-Tool beschleunigt oder verlangsamt werden, um Änderungen in Höhe, Temperatur, Luftfeuchtigkeit usw. auszugleichen. und andere Variablen, und die Entscheidung, wie viel oder in welcher Schrittweite dies erfolgen soll, kann eine Herausforderung sein. Der schwierige Teil sind die Luft-/Kraftstoffverhältnisse sowie die Einstellung des Timings und der Kupplung. Es kann schwierig sein, alles gleichzeitig zusammenzubringen. Je höher die PS-Zahl, desto enger ist Ihr Tuning-Fenster.“

Aus Kecks Sicht sind „die Herausforderungen und/oder Einschränkungen beim Tuning unterschiedlich, je nachdem, wofür das Fahrzeug verwendet wird. Die Hauptbeschränkung für den Straßengebrauch ist die Oktanzahl des Kraftstoffs. Da viele Leute auf E85 umsteigen, ist die Leistungsfähigkeit geringer.“ sicherlich höher im Vergleich zu normalem Pumpgas, aber bei E85 kann es manchmal Unterschiede in der tatsächlichen Oktanzahl von Charge zu Charge und von Pumpe zu Pumpe geben. Dies kann zu Entscheidungen zwischen Tuning für Sicherheit oder Tuning für maximale Leistung führen. Die Einschränkungen für Tuning sind Rennen Zu den Anwendungen gehören atmosphärische Bedingungen, Kraftstoffart und die Leistungsunterstützungsbeschränkungen der verwendeten Materialien, wie z. B. Motorblöcke, Zylinderköpfe usw.

Bevor wir das Gespräch abschließen, wollten wir alle häufigen Fehler auflisten. „Bei Benzinanwendungen kann eine zu hohe Kompression zur Detonation führen“, sagte Littlefield. „Bei Alkohol und Nitromethan ist es problematisch, das Kraftstoffsystem zu mager zu betreiben, nachdem ein Gebläse hinzugefügt wurde, das den Kraftstoff effizienter verbrennt. Und Teams können die Teflonstreifen je nach Anwendung möglicherweise 25 bis 50 Mal laufen lassen, bevor sie mit einem umgebaut werden.“ Ein Gebläse mit mehr Spielraum für Gas- oder Straßenanwendungen kann zwischen den Umbauten fünf bis acht Jahre halten.“

Mayer fügte hinzu: „Grundsätzlich besteht der häufigste Fehler darin, die richtige Verdichtung für die vom Kompressor erhaltene Aufladung auszuwählen. Der Zylinderdruck wird durch die Aufladung erhöht. Die Kontrolle der Klopfgeräusche ist für die Lebensdauer eines aufgeladenen Motors von entscheidender Bedeutung. EFI hat sich verändert.“ das Spiel hier, weil die präzise Motorsteuerung PS-Zuwächse ermöglicht hat, von denen viele noch vor 20 Jahren nur träumen konnten.“

Zur Zentrifugalseite sagte Turner: „Ein häufiger Fehler von Rennfahrern besteht darin, immer zu denken, dass ein schnelleres Drehen des Kompressors mehr Leistung bedeutet.“ Unsere Kompressoren sind so konzipiert, dass sie in einem bestimmten Drehzahlbereich mit maximaler Effizienz arbeiten, und wir empfehlen Rennfahrern, die Riemenscheibengrößen des Kompressors entsprechend anzupassen Redline für die Motordrehzahl, um die Kompressordrehzahl im „Sweet Spot“ zu halten. Wir haben gesehen, dass Rennfahrer ihre Geschwindigkeit und Geschwindigkeit kontinuierlich verbessern, indem sie den Kompressor auf die gewünschte Drehzahl verlangsamen und ihre Motoren aufdrehen.“

Abschließend fügte Keck hinzu: „Häufige Fehler beim Aufladen liegen am häufigsten in der Auswahl der Komponenten und der Kompatibilität mit einem vorhandenen Setup. Die Auswahl eines zu kleinen Kompressors schränkt die Gesamtleistung ein und es besteht die Möglichkeit, dass ein Kompressor außerhalb seiner effizienten oder effizienten Umgebung platziert werden muss.“ sogar ein sicherer Betriebsbereich, um die Leistungsziele zu erreichen (z. B. Überdrehen des Kompressors). Die Wahl eines zu großen Kompressors könnte sich auch negativ auf die Boost-/Leistungskurve des Gesamtpakets auswirken. Sie können auch unzureichende Abblasventile hinzufügen kann beim Abbremsen zu einem Anstieg des Kompressors führen. Weitere Faktoren sind die Nockenauswahl und das statische Verdichtungsverhältnis. Moderne Elektronik- und Kraftstoffoptionen haben Verdichtungsverhältnisse von 12:1 bis 15:1 ermöglicht, die in den vergangenen Jahren viel zu hoch waren.“

Die Gebläsewerkstatt/ 208.985.7650 / TheBlowerShop.com

DMPE, Inc./ 269.428.5070 / DMPEINC.com

Littlefield-Kompressoren/ 714.992.9292 / LittlefieldBlowers.com

ProCharger/ David Turner, Marketingdirektor / 913.338.2886 / ProCharger.com

Vortech-Kompressoren/ 805.247.0226 / VortechSuperchargers.com