De cilinderinhoud en efficiëntie van een motor met natuurlijke aanzuiging beperken het vermogen dat deze kan leveren. De motor kan maar zoveel lucht inademen omdat de atmosferische kracht die lucht in de motor duwt slechts 14,7 lbs is. per vierkante inch op zeeniveau. Om het nog erger te maken, neemt de atmosferische druk af met de hoogte. De luchtdichtheid neemt ook af met de temperatuur, omdat warme lucht dunner is dan koude lucht.
De meeste standaard motoren met natuurlijke aanzuiging bereiken slechts een maximale volumetrische efficiëntie van 75% tot 85%.
Small block of big block Chevy-, Ford- of Chrysler-motoren zijn meestal beperkt tot twee kleppen per cilinder en vaste kleptiming, maar als u aan een laat-modelmotor werkt, kunnen meerdere kleppen per cilinder en variabele kleptiming de ademhalingsefficiëntie helpen verbeteren .
Andere trucs om de luchtstroom en volumetrische efficiëntie in een motor met natuurlijke aanzuiging te verbeteren
• Installeren van een hogere lift, langere nokkenas.
• De voorraadkoppen aanpassen of ze vervangen door aftermarket-prestatiekoppen met grotere kleppen en betere poorten.
• Een inlaatspruitstuk installeren met grotere en langere geleiders om meer lucht in de cilinders te stuwen.
• Het installeren van een groter gasklephuis of carburateur (of meerdere carburateurs) die meer CFM (kubieke voet per minuut) kan stromen.
• Een luchtinlaat of koudeluchtinlaatsysteem toevoegen om koelere, dichtere lucht in de motor te leiden.
• Verbetering van het afvoeren van uitlaatgassen met koppen en oversteekpijpen die de luchtstroom uit de cilinders helpen verbeteren.
Met dergelijke verbeteringen is het mogelijk om de volumetrische efficiëntie van een motor te verhogen tot 90% of zelfs hoger. Maar om 100% of meer volumetrische efficiëntie te bereiken (vooral bij hogere toerentallen) is meestal een soort geforceerd inductiesysteem nodig, zoals een turbocompressor of supercharger.
Gedwongen inductie
Een geforceerd inductiesysteem overwint de beperkingen van atmosferische druk door meer lucht in de cilinders te duwen. Bijgevolg wordt het vermogen van de motor een functie van hoeveel boost het krijgt. Bovendien overwint het verhogen van de vuldruk veel tekortkomingen in het inlaatsysteem en de cilinderkoppen die anders de luchtstroom en de volumetrische efficiëntie van de motor zouden beperken.
Het is immers veel gemakkelijker om lucht in een motor te duwen met een turbo of blower dan om deze aan te zuigen met alleen inlaatvacuüm.
Zelfs met een relatief matige hoeveelheid boost, zeg 6 tot 8 psi, kan een geforceerd inductiesysteem het vermogen van een typische straatmotor gemakkelijk met 150 pk of meer verhogen.
Verhoog de vuldruk tot 14 tot 16 psi en u kunt het vermogen van de meeste motoren meestal verdubbelen. Draai het nog meer op en je bent op weg naar de races. De uitdaging wordt dan om de motor zo te bouwen dat hij het extra vermogen veilig aankan zonder iets te breken (waar we binnenkort op terug zullen komen).
Verschillen in luchtinductie
Een turbocompressor gebruikt hete uitlaatgassen om een turbinewiel met hoge snelheden te laten draaien dat via een korte as is verbonden met een waaierwiel in het compressorhuis. De waaier zuigt lucht in het turbohuis, comprimeert het en duwt het in de motor om vuldruk te creëren. Terwijl het wordt gecomprimeerd, wordt de lucht heet, dus de lucht die de turbo verlaat, wordt meestal geleid door een lucht-naar-lucht- of lucht-naar-water-warmtewisselaar, een "intercooler" genoemd.
De boostdruk wordt geregeld door een "waste gate" die opengaat om de druk te laten ontsnappen zodra een bepaald boostniveau is bereikt.
Turbokits zijn beschikbaar voor veel populaire toepassingen en vereenvoudigen installatieproblemen aanzienlijk door alle hardware en leidingen te bieden die nodig zijn om op een bepaald voertuig te passen, inclusief brandstofinjectoren met een hoger debiet, in sommige gevallen een brandstofpomp met een hoger debiet en een speciaal tunergereedschap voor de ECM opnieuw kalibreren.
Ter vergelijking:supercharger zorgt doorgaans voor meer directe gasrespons, afhankelijk van het type supercharger dat wordt gebruikt. Een supercharger is een door een riem aangedreven blazer, dus hij is iets minder efficiënt dan een turbo omdat hij kracht van de motor onttrekt om de blazer aan te drijven. Een turbo haalt zijn aandrijfenergie gratis uit de uitlaat, maar creëert ook een kleine hoeveelheid vermogensverlagende tegendruk die moet worden overwonnen voordat hij een boost krijgt en kracht begint te produceren.
Een aanjager met "positieve verplaatsing" (ook wel een "Roots" -stijl blazer genoemd) - zoals die op de ZR1 Corvette, GT 500 Shelby Mustangs, Roush Mustangs en vele straatstangen - heeft tegengesteld draaiende gelobde rotoren die lucht in de motor persen. De ontwikkelde vuldruk hangt af van het motortoerental en de underdrive-verhouding van de poelie op de supercharger.
Ter vergelijking:een "centrifugale" supercharger heeft geen tegengesteld draaiende rotoren, maar gebruikt een compressorontwerp dat lijkt op het waaierwiel op een turbocompressor. Boost bouwt op met toerental meer als een turbo, maar de gasrespons is beter vanwege de opstelling met riemaandrijving.
Supercharger-kits zijn beschikbaar voor veel populaire straatmotoren en bieden doorgaans een prestatieverbetering van 150 tot 200 pk of meer - wat de meeste standaardblokken aankunnen. Maar er zijn aanvullende aanpassingen nodig om de betrouwbaarheid van de motor te behouden met hogere boostniveaus.
Turbostoringen en motorproblemen
Storingen in de turbocompressor zijn vaak het gevolg van slechte smering of olieafbraak. Door de hoge temperatuur in het turbo-uitlaathuis wordt veel warmte overgedragen aan de aslagers in het middenhuis. Als de toevoer van koelvloeistof of olie naar het turbohuis wordt beperkt of verloren gaat, kan dit leiden tot lageruitval. Synthetische olie wordt aanbevolen voor turbomotoren omdat het beter bestand is tegen hogere temperaturen dan conventionele olie. Regelmatige olieverversing is ook een must.
Omdat turbocompressoren de compressie en het vermogen verhogen, verhogen ze ook de warmte en druk in de verbrandingskamers van de motor. Dit kan het leven van de koppakking moeilijk maken, tenzij de pakking de extra boost aankan.
Veel koppakkingen die in fabrieksmotoren met turbocompressor worden gebruikt, zijn van meerlaags staal (MLS). Een MLS-koppakking heeft doorgaans drie tot vijf lagen staal. De buitenste lagen zijn meestal gebosseleerd en gecoat met een soort synthetisch rubber voor hoge temperaturen, terwijl de middelste laag plat kan zijn en meer als een shim functioneert. MLS-pakkingen zijn duurzamer dan de typische koppakkingen en kunnen de hogere temperaturen en drukken in turbotoepassingen aan. Aftermarket MLS-koppakkingen zijn vaak verkrijgbaar als upgrade voor het vervangen van koppakkingen op veel motoren met natuurlijke aanzuiging en op oudere turbomotoren die mogelijk geen MLS-koppakking hebben.
Originele MLS-koppakkingen vereisen meestal een extreem gladde (30 RA of minder) oppervlakteafwerking op zowel de cilinderkop als het motorblok, maar de meeste aftermarket MLS-pakkingen hebben coatings die geschikt zijn voor oppervlakteafwerkingen die twee keer zo ruw zijn (60 RA).
Motoraanpassingen
Telkens wanneer u een motor aanpast voor een klant die een soort stroomopteller zal gebruiken, zullen grote upgrades of aanpassingen nodig zijn om de toename van het vermogen veilig aan te kunnen. Welke mods en hoeveel hangt af van de motor en de toepassing. Een motor die in een drag-auto of een ander type raceauto gaat, maakt misschien niet veel kilometers in een seizoen, maar de kilometers die hij aflegt, zullen zware kilometers zijn op vol gas onder zware belasting. Straatmotoren daarentegen brengen het grootste deel van hun tijd onder relatief lichte belasting door en worden slechts af en toe ingeschakeld om maximaal vermogen te produceren. Maar ze zullen naar verwachting tienduizenden kilometers meegaan zonder grote problemen. Er kan dus worden beweerd dat de duurzaamheid van de motor net zo belangrijk is voor beide soorten power adder-toepassingen.
De upgrades die nodig zijn om vermogensoptellers aan te kunnen, zijn afhankelijk van de motor en het vermogensniveau waarvoor de motor is gebouwd. Voor een typische straattoepassing zijn wijzigingen aan de standaard zuigers, stangen en krukas meestal niet nodig, tenzij een klant waanzinnige krachtniveaus wil maken. De meeste standaard V8's kunnen zonder grote problemen 150 tot 200 pk extra op straat aan.
Wanneer het vermogen van een motor ongeveer 600 pk overschrijdt met een klein blok, of 800 pk met een groot blok, worden upgrades verplicht met power adders.
