Kompressorer från HPS
Superchargers, ett företag med erfarna ingenjörer som varit med sen man
började tillverka skruvkompressorer anpassade till framförallt
bilmotorer.
Skruvkompressorn ska inte förväxlas med remdrivna turbos (Radialkompressor)
eller så kallade Roots
kompressor (Eaton, Roots). Roots är effektiva på låga tryck, upp till ca 0.6-0.7 Bar, sen
sjunker verkningsgraden dramatiskt, det blir mest värme och det går åt
mycket energi att driva kompressorn.
Bilderna visar principerna för Roots och Vortech.
En radialkompressor är
oftast en remdriven turbo, uppväxlad via ett växelhus som drar upp
turbinen i 100.000 varv eller mer. Den har fördelen att ofta vara enkel
att installera, som en generator men den behöver mycket varv för att ge
tryck och resultatet blir dåligt laddtryck på lägre varv.
Eftersom den ger laddtryck på lite högre varvtal måste
kompressionsförhållandet sänkas. Det låga laddtrycket på lägre
varv i
kombination med kraften som går åt för att driva kompressorn kan ibland
göra att effektökning på lägre varv uteblir.
Inte det sköna bottendrag en riktig skruvkompressor ger när
laddtrycket kommer direkt från botten.
Skruvkompressorn bygger laddtryck direkt från låga varv
och behåller trycket konstant över hela registret, luften komprimeras i
kompressorn och luftflödet genom kompressorn är konstant,
verkningsgraden på framförallt lite högre tryck är överlägsen andra
kompressorer och det är därför skruvkompressorer används på
prestandamotorer.
Kompressorerna nedan är utvecklade och tillverkade i Sverige. Merparten
exporteras till Kenne Bell i USA, legendarisk Ford trimmare som också
erbjuder kompletta kompressorsatser till Ford Mustang, GM
Corvette, Camaro, Dodge Challenger mm.
|
|
|
Varför då använda en kompressor istället för turbo?
Största fördelen är att det finns ingen som helst fördröjning vilket
är oundvikligt med turbo. Kompressorn ger laddtryck från de allra lägsta
varven, omedelbart. Karaktären på en kompressormotor blir som en
sugmotor med enormt bottendrag, medan turbomotorn ofta kan fås att ge
mer vridmoment och effekt inom ett begränsat varvtalsområde.
Exempelvis kan man med elektronisk laddtrycksreglering höja laddtrycket
på mellanvarv där vridmomentet är som högst och därmed få ett högre
högsta värde. Sen måste man sänka trycket för att inte övervarva turbon.
Omvänt kan du använda en riktigt stor turbo som ger mycket luft på högre
varv, då kan du få upp toppeffekten men får en väldig fördröjning vid
gaspådrag. Sådant är populärt idag då man i motorsport tidningar läser
om motorer på 6-700 hk i standardbilar. Att sen motorn är näst intill
kraftlös innan laddtrycket kommit är en annan sak. Med turbo kan man
välja var man vill ha bästa effekt, en liten turbo kommer mer på låga
varv och ”tar slut” snabbt, det finns ingen effekt högre upp i
registret. En stor turbo ger det omvända, mer fördröjning men mycket
effekt på högre varv. Kompressormotorn ger ett jämnt kraftflöde utan
fördröjning vid gaspådrag. Det känns som att ha en större motor i bilen.
|
Vilket det ju i
princip är, effekten av
överladdning är densamma som att öka
cylindervolymen, mer luft och därmed
syre tillförs som kan förbrännas med
bensin.
KLICKA PÅ ARTIKELNUMRET FÖR
PRIS MED MOMS |
|
40-25-000
|
HPS
2.1 Motorer upp till 500 hk |
|
Max
varvtal
Slagvolym
Laddtryck
Mått
Vikt
Färg
Måttskiss
40-25-010
40-25-025 |
16
000 varv/min.
2,1 l/varv
max 1,5 bar
L=275,6, B=202,8, H=127,7 (mm)
14,5 kg
svartanodiserad eller polerad
Måttskiss, ladda .pdf
Med remskiva och förlängare max
200 mm lång
Med remskiva och förlängare 200 - 314 mm |
|
|
|
|
|
40-25-030 |
HPS
2.6 Motorer upp till 600 hk |
|
Max
varvtal
Slagvolym
Laddtryck
Mått
Vikt
Färg
Måttskiss
40-25-040
40-25-050 |
16
000 varv/min.
2,6 l/varv
max 1,5 bar
L=321,7, B=202,8, H=127,7 (mm)
12,4 kg
svartanodiserad eller polerad
Måttskiss, ladda .pdf
Med remskiva och
förlängare max 200 mm lång
Med remskiva och förlängare 200 - 314 mm |
|
|
|
|
|
|
|
40-25-060 |
HPS
2.8 Motorer upp till 800 hk |
|
Max
varvtal
Slagvolym
Laddtryck
Mått
Vikt
Färg
Måttskiss
40-25-070
40-25-080 |
16
000 varv/min.
2,8 l/varv
max 1,5 bar
L=340,7, B=202,8, H=127,7 (mm)
15,3 kg
svartanodiserad eller polerad
Måttskiss, ladda .pdf
Med remskiva och
förlängare max 200 mm lång
Med remskiva och förlängare 200 - 314 mm |
|
|
|
|
|
|
40-26-000
HPS
3.6 Motorer upp till 1000+ hk |
|
Max
varvtal
Slagvolym
Laddtryck
Mått
Vikt
Färg
Måttskiss
40-26-010
40-26-020 |
14
000 varv/min.
3,6 l/varv
max 1,5 bar
L=345,5, B=202,8, H=127,7 (mm)
12,4 kg
svartanodiserad eller polerad
Måttskiss, ladda .pdf
Med remskiva och
förlängare max 200 mm lång
Med remskiva och förlängare 200 - 314 mm |
|
|
|
|
40-26-030 |
HPS
4.2 Motorer upp till 1200+ hk |
|
Max
varvtal
Slagvolym
Laddtryck
Mått
Vikt
Färg
Måttskiss
40-26-040
40-26-050 |
14
000 varv/min.
4,2 l/varv
max 1,5 bar
L=385,5, B=237, H=153,0 (mm)
26,0 kg
svartanodiserad eller polerad
Måttskiss, ladda .pdf
Med remskiva och
förlängare max 200 mm lång
Med remskiva och förlängare 200 - 314 mm |
|
|
|
|
HPS
2.1RC Dragbike racing |
|
Max
varvtal
Slagvolym
Laddtryck
Mått
Vikt
Färg
Måttskiss |
16
000 v/min./24000 v/min moturs
2,1 l/varv (1,4 l/varv moturs)
max 1,5 bar
L=285,6, B=202,8, H=127,7 (mm)
14,0 kg
svartanodiserad eller polerad
Måttskiss, ladda .pdf
Pris på begäran. |
|
|
|
|
Opcon
kompressorer tillverkas inte längre men det finns ett antal
kvar och de är faktiskt enda alternativet om du vill ha en
skruvkompressor för en mindre motor. Finns 2076 som ger 0,76
liter/min och är lämplig för motorer upp till ca 2,0 liter samt
3133 och 3150 som ger 1,33 respektive 1,5 liter/varv . Lämpliga
för motorer med upp till dryga 3,0 liters volym. Kan levereras
med förlängare. 2076 har dessutom bra pris.
40-05-000 2076 Med remskiva utan förlängare
40-05-010 2076 Med remskiva och förlängare
40-08-000
3133 Med remskiva utan förlängare
40-08-500
3150 Med remskiva utan förlängare |
|
|
|
Förlängare använder man när det inte går att montera
kompressorn så långt fram att kompressorns remskiva
kommer i linje med remskivan på vevaxeln. De finns med
ett antal standardlängder. Speciallängder enligt önskemål
även kan beställas.
Monterar du en förlängare måste du ha ett stöd bakom
remskivan på förlängaren som tar upp remkrafterna.
Längden på förlängaren anges normalt
från förlängarens fästplan till mittre spåret på en
6-ribbad remskiva. |
|
|
|
|
40-28-000 Avlastningsventil används för att avlasta kompressorn då
motorn går på tomgång eller när man exempelvis
motorbromsar.
Monteras mellan spjällhuset och kompressorn, ett rör
dras från ventilen direkt till insugningsröret så att
luften leds förbi kompressorn vid stängt spjäll.
Styrs automatiskt av vakuumklockan.
När man öppnar gasspjället stängs spjället i ventilen.
Att inte montera en avlastningsventil innebär att
insugningsluften snabbt stiger i temperatur samt att kompressorn
utsätts för hård och onödig belastning. |
|
|
|
|
Remskivor finns i olika diametrar - men även med
olika antal spår. Standard är 6 spår men de
större kompressorerna drar så mycket effekt att
det kan bli aktuellt med det dubbla antalet
spår, konsultera oss för råd.
Det är också med remskivornas diameter du
bestämmer laddtrycket. Den nedre på vevaxeln bör
om möjligt beräknas så att man hamnar inom 60-90
mm på kompressorns remskiva. Hur man bestämmer
detta beskriver vi längre fram. |
|
|
|
|
Boost a Pump en smart produkt som höjer
kapaciteten på bränslepumpen med upp till 50-60%.
Tryckstyrd på så sätt att kapaciteten bara ökar vid behov.
Bränsletrycket kan den inte påverka, det styrs av
bränsletrycksregulatorn.
Däremot löser den problemet man kan ha att byta en tankmonterad
pump mot en med högre kapacitet, hur hittar man en sån?
Levereras som komplett sats med monteringsavisning.
|
|
|
Spjällhuset monteras med fördel på kompressorns
inloppssida, i bakkant alltså. Då slipper man problemet
med en avluftningsventil som ska evakuera luften
kompressorn ger trots att du släppt gasen -
kompressorn snurrar ju och pumpar luft tills motorn
stannar... Dessutom löser den annat specifikt
kompressorproblem, ljudnivån.
Lufthastigheten är inte densamma som på en turbo, den
hör vi knappt. Kompressorn har en annan frekvens på
ljudet
och den hör vi klart och tydligt om man inte avskärmar
ordentligt. Aluminiumrör eller gjutgods bör vara 3-4 mm
tjocka, undvik långa skarvar med gummislang i möjligaste
mån, montera spjället på inloppssidan så hörs den inte
mer än behagligt.
Bilden visar "Big oval" universalspjäll, ett
dubbelspjäll, 2 x 75 mm, det är bra eftersom spjällaxeln
då har ett stöd i mitten samt slutligen ett 80 mm
enkelspjäll. Dom här diametrarna krävs när man kommer upp i
storlek på kompressorn.
Det är ju så att varje tiondels Bar man förlorar i
form av förlust på inloppssidan ger en större förlust på
trycksidan, kompressorn måste ju växlas för att
kompensera för detta, alltså snurra fortare - och det
ger värme vilket man absolut vill motverka, det sänker
ju effekten.
Dessutom ökar slitaget på och kompressor och drivning. Har
du tryckförluster uppemot 0,15 Bar eller mer bör du
montera ett större spjällhus. För lägre effektuttag
räcker det i de flesta fall med originalet.
|
|
Remspännare i olika utförande. Konstruerar du själv får
du hitta lämplig spännare och plats för den. Ofta får man lägga
till ett extra löphjul för att få till en bra remkrets. Remmen
bör ju omsluta remskivan på kompressor och vevaxelremskiva med
minst hälften.
Drivremmen till kompressorn är en Poly-V, flerribbig rem med
flat baksida och mot den arbetar remspännaren, helst på den icke
dragande sidan.
Standard på de flesta moderna bilar idag och då ofta med 6-spår
som oftast räcker till moderata laddtryck och de lite mindre
kompressorerna.
Större kompressorer och mer laddtryck kräver bredare rem, ibland
det dubbla antalet ribbor. Man använder inte kuggremmar då dessa
kan ändra synkroniseringen mellan rotorerna, bättre att det får
slira till om något blir överbelastat.
|
|
Laddluftkylare är en nödvändighet då laddtrycket närmar
sig 1,0 Bar - men helst redan vid lägre tryck, redan 0,5 - 0,6
om man vill ha det ultimata. Under lönar det sig knappt så länge
utomhustemperaturen pendlar runt 20 grader plus.
Som tidigare nämnts bör man kapsla in ljudet från kompressorn
och därför använder man med fördel principen vatten - vatten och
en cirkulationspump. Det minskar behovet av stor frontarea för
en luftkylare med tunnväggigt material som strålar ljud.
Ett element som visas på bilden nedan byggs in i en låda,
vanligtvis av aluminium på vilken kompressorn ofta sitter och
lådan i sin tur är i förbindelse med motorns insugningsrör.
I fronten sitter i princip en stor oljekylare. Vatten strömmar
genom kylarna via pumpen, luften från kompressorn kyls på vägen
genom lådan vilket möjliggör mer effekt om man justerar bränslet
för den kallare luften, tändningen kan oftast höjas vilket är
speciellt gynnsamt på överladdade motorer.
En tumregel är att insugningsluften stiger med ca 10 grader för
varje tiondels Bar laddtryck. 1,0 Bar betyder alltså dryga 100
graders insugningsluft. Kan du sänka temperaturen med 30 grader
ökar du effekten ca 10%.
|
ATT VÄLJA RÄTT KOMPRESSOR
I specifikationerna på kompressorna ovan anges luftkapacitet
och antalet hästkrafter det räcker till. Som alltid finns
det dock en hake och det är rekommenderat max laddtryck, 1,5
bar i de flesta fall. Det är tillverkarens rekommendation,
för tävlingsbruk ruckas det naturligtvis på detta, på egen
risk.
Anledningen
till att du inte bör ladda mer än 1,5 Bar är att rotorerna
påverkas av trycket och kan svikta med rotorkontakt som
följd. Det är en stor area som exponeras och det blir stora
tryck på rotorerna, spelet mellan dem är bara lite drygt en
tiondels mm.
Att sätta en HPS 3.6 på en 2,0 liters motor är alltså inte så
stor ide även om luftkapacitet teoretiskt finns för 1000 hk, trycket
skulle bli ca 4,6 Bar vid 14000 varv på kompressorn - om den höll för det.
Naturligtvis kan du växla kompressorn så att den bara ger
det laddtyck du vill ha som högst men laddtrycket på lägre
varv skulle bli uselt eftersom kompressorn då går så
långsamt, det inre läckaget som alltid finns skulle inte
övervinnas vilket sker då då varvtalet är högre.
På en 8,0 liters motor som kanske ger 550 hk som sugmotor
blir det helt rätt, 1,0 Bars laddtryck gör ju den teoretiskt
till en 16,0 liters motor med 1100 hk - om det inte vore det
här med förluster. Ingen överladdare, turbo eller kompressor
fungerar utan förluster i form av drivning och värme.
Kompressorn direkt från vevaxeln, turbon i form av
avgasmottryck.
Förutsättningen för en lyckad installation är alltså att
kompressorstorleken anpassas till motorns cylindervolym. Principen för hur man konverterar en motor för
kompressor eller turbo är i grunden densamma, kompressionsförhållandet
måste ofta sänkas, bränsle och tändning anpassas för den högre effekten.
Ett vanligt missförstånd är att insugningsluften inte
blir varm på en kompressormotor. Det är fel, all luft som komprimeras
blir varm, det är en fysikalisk lag. Du som pumpat ett cykeldäck eller
känt på tanken till luftkompressorn vet att allt som komprimeras blir
varmt. En tumregel är ca 10 grader per 0,1 Bar laddtryck, ca 100 grader
vid 1,0 Bars tryck med andra ord.
Kompressorn blir inte varmare än så, ger inte ifrån sig någon extra
strålningsvärme medan en glödande turbo med en avgastemperatur på kanske
över 1000 grader lämnar desto mer och kräver en hel del isolering
alternativt gott om plats för att inte hela härligheten skall brinna
upp.
NÅGRA BERÄKNINGSEXEMPEL
- Du har en
vanlig fyrtaktsmotor på 3,0 liter.
- Eftersom den bara har insugningstakt vartannat varv betraktar vi den
som en 1,5 liters motor i beräkningen.
- Maxvarvtalet på motorn är
8000 varv/minut.
- Det betyder att motorns luftbehov under atmosfärstryck är 1,5
x 8000, alltså 12000 liter/minut
Om du önskar ett laddtryck på
1,0 Bar blir luftbehovet på kompressorn 1,0 som är behovet som
sugmotor + 1,0 som är önskat laddtryck (övertryck), alltså behövs
12000 x 2 = 24000 liter/minut.
- Nu är aldrig verkningsgraden 100%, det blir gärna lite förluster i
spjällhus, filter osv. så lägg på 10% och du hamnar på 26400
liter/minut.
- Lämpligt bör bli en
HPS 2.1 som ger max 33600 liter/minut. För att ge 26400 skall den varva
26400/2.1 = 12570 varv/minut (motorns luftbehov/kompressorns
kapacitet).
- Varvtalet på kompressorn bestämmer du med storleken på remskivorna.
Undvik för små diametrar.
Motorvarv 8000, kompressor 12750. Dividera
12750/8000 och du får 1,57:1 som blir utväxlingsförhållandet. Är
vevaxelremskivan 140 mm skall kompressorns remskiva vara 140/1,57 = 89 mm.
- Slutsats, en 2.1 är
den minsta HPS kompressorn och den är lämplig för exempelvis en BMW
M3 som ju finns i volymer från 3,0 och uppåt och inom
varvtalsområdet vi räknade på. Finns potential för såväl högre tryck
som större cylindervolym.
- Du har en
vanlig fyrtaktsmotor på 6,0 liter.
- Eftersom den bara
har insugningstakt vartannat varv betraktar vi den som en 3,0 liters motor i beräkningen.
- Maxvarvtalet på motorn är
7000 varv/minut.
- Det betyder att
motorns luftbehov under atmosfärstryck är 3 x 7000, alltså 21000
liter/minut
Om du önskar ett laddtryck på 1,0 Bar blir
luftbehovet på kompressorn 1,0 som är behovet som sugmotor + 1,0 som
är önskat laddtryck (övertryck), alltså behövs 21000 x 2 = 42000 liter/minut.
- Nu är aldrig verkningsgraden 100%, det blir gärna lite förluster i
spjällhus, filter osv. så lägg på 10% och du hamnar på 46200
liter/minut.
- Lämpligt bör bli en
HPS 3.6 som ger max 50400 liter/minut. För att ge 46200 skall den varva
46200/3.6 = 12830 varv/minut (motorns luftbehov/kompressorns
kapacitet).
- Varvtalet på kompressorn bestämmer du med storleken på remskivorna.
Undvik för små diametrar.
Motorvarv 7000, kompressor 12830. Dividera
12830/7000 och du får 1,83:1 som blir utväxlingsförhållandet. Är
vevaxelremskivan 160 mm skall kompressorns remskiva vara 160/1,83 = 87 mm.
- Slutsats, en HPS 3.6
lagom för dessa krav och den är lämplig ett antal V8:or. Finns
potential för såväl högre tryck som större cylindervolym.
ATT TÄNKA PÅ
- På grund av den höga lufthastigheten blir ljudnivån hög om du inte
använder tjockväggigt material i luftkanalerna
till och från kompressorn, det bör vara ca 4 mm godstjocklek och gärna
aluminium. Undvik skarvar med gummislangar i möjligaste mån. Ibland
måste man men se till att spalten mellan rören är så liten som möjligt.
- Det bästa är när kompressorn kan monteras direkt på insugningsröret med
en adepter. Rätt monterad hörs den inte.En remspännare avsedd för polybeltremmar skall
monteras på den icke dragande sidan av remmen. Finns en mängd olika
typer på marknaden.
Du bör helst dra remkretsen så att remmen om möjligt ligger runt halva
remhjulen, minimum omslutningsvinkel är ca 120 grader. Det betyder att
du kan få montera ett mellanhjul för att uppnå detta. I de fall det
inte finns plats att montera kompressorn så långt fram att
remskivorna ligger i linje används en förlängare på kompressorn.
Finns i längder upp till ca 300 mm. Längden specificeras från planet i vilket
förlängaren monteras på kompressorn till centrum av det första
spåret på remskivan.
- Det finns två alternativ var man har gasspjället monterat.
Antingen direkt på kompressorns inlopp -
eller att låta spjället sitta kvar i sin originalposition och trycka mot
spjället. I så fall måste du använda en avluftningsventil som antingen
släpper ut luften i det fria (låter mycket) eller leda den i retur till
luftintaget när spjället stängs. Anledningen är att så länge kompressorn
roterar pumpar den luft, stänger du gasspjället måste överskottsluften
evakueras. Den senare metoden avråder vi från om du skall använda bilen
till någon form av privatkörning, ljudet från kompressorn kan bli
störande.
Fördelen med att trycka mot spjällen är att det blir ingen strypning
av luftflödet på inloppssidan. Ett för litet spjäll kanske skapar ett
mottryck på -0,15 Bar under full belastning - och dessa -0,15 Bar kräver
energi för att övervinnas, de tas från motorn. Dessutom får du
motsvarande lägre tryck ut från kompressorn. Som sagt, detta gäller bara
för rent tävlingsbruk och har mindre betydelse för en ”normal”
installation.
- För att inte belasta
kompressorn och skapa onödig uppvärmning av insugningsluften
rekommenderar vi att du monterar en avlastningsventil mellan
kompressorns inlopp och gasspjället med ett rör till insugningsröret,
eller tvärtom, ventilen på insugningsröret osv.
Ventilen styrs en vacuumklocka som känner det vacuum som uppstår före
kompressorn då man stänger gasspjället, öppnar ventilen som via en
kanal/rör (30-35 mm) släpper luften motorn behöver förbi kompressorn
direkt till insugningsröret.
Den blir då tryckutjämnad och drar näst intill ingen energi alls. Man slipper också problemet att luften
värms upp vid små spjällvinklar.
- Kompressorns växelhus
på HPS kompressorerna har slutet smörsystem med oljesticka.
Syntetolja används och oljenivån skall kontrolleras regelbundet. Vid
höga laddtryck och permanent höga varvtal rekommenderas oljetillförsel från motorns eget
system. En nippel med ett ca 0,6 mm stort munstycke (= rätt oljemängd) monteras
så att oljan sprutar på kugghjulen i växelhuset. Dräneringen tillbaka till tråget bör vara ca 11-12 mm.
En luftning för att undvika "flaskeffekt" måste också till, kan med
fördel vara en tunn slang till ventilkåpan. Om du tvingas montera
kompressorn stående med remskivan neråt rekommenderas den senare
lösningen definitivt.
Det finns ett kit att köpa med lämpliga nipplar mm.
- Som när det gäller
alla överladdade motorer måste ibland
kompressionsförhållandet sänkas. Hur mycket beror på vilken
grundkompression din motor har och hur mycket motorn skall överladdas.
Vidare måste oftast tändningen sänkas där vridmomentet är som högst och
bränslemängden justeras om.
- Laddluftkylning krävs för högre laddtryck,
upp till 0,8 Bars övertryck kan fungera om man bara nyttjar fullt
tryck kortare perioder, sen blir det en nödvändighet.
Skall man utnyttja full effekt under längre perioder finns ingen
kompromiss. Naturligtvis innebär kallare luft högre effekt. En tumregel
är att ca 30 graders sänkning av temperaturen höjer effekten ca 10%. Vid
0,8 Bar är temperaturen på insugningsluften ca 80 grader. Under 45
grader är svårt att komma om uteluften är 20-25 grader. Sänker vi
trycket till 0,6 Bar vilket är ganska vanligt vid installation på
modernare motorer - och tar hänsyn till den utrymmesbrist som nästan
alltid råder - är frågan om det är värt allt extra arbete och kostnader
för att kanske sänka temperaturen 10-15 grader.
|
FORTSÄTTNING FÖLJER I MÅN AV TID... |
|