что такое расчетный наддув

Как сделать турбонаддув. Часть 4. «Теоретический расчет мощности двигателя»

Ежедневно, огромное количество людей, которые, так или иначе, интересуются автомобильной тематикой, особенно «тюнингом», заманивают количеством Лошадиных сил. Каких результатов людям только не обещают… Теперь, почти каждый день можно услышать, увидеть или прочитать об увеличении мощности до 500, 700, 1000 л/с и даже больше. К сожалению, с каждым днем тенденция завышения мощности только увеличивается.
Неужели, таких выдающихся технических результатов на самом деле можно получить всего лишь сделав «чип-тюнинг» или установив дорогую «детальку»? К счастью, для проверки таких вещей существует математика, и многолетний опыт расчетов параметров двигателя внутреннего сгорания.

Надеюсь, эта короткая статья, поможет Вам в следующий раз проверить правдоподобность тех или иных обещаний.

К нашему счастью, и к несчастью тех, кто пытается «впарить» нам Лошадиные силы, последние, надо отметить, в своих многочисленных обзорах, хвастаясь достижениями потраченных финансов, упоминают о тех изменениях и частично настройках, которые были сделаны. Этих данных, зачастую, более чем достаточно, для нашего небольшого расследования.
Итак, как же мы можем, практически «на лету», посчитать заявленную мощность – все намного проще, чем кажется на первый взгляд.
Первый вопрос, который я сразу бы задал – о какой мощности собственно идет речь? Так как, существуют, как минимум, два показателя – мощность с колес и мощность с маховика. Не посвященный человек разницы не увидит, но на деле, из-за механических потерь в трансмиссии, мощность с маховика примерно на 30-40% выше измеренной мощности с колес.
Второй вопрос, узнать примерную мощность с маховика, мы с легкостью сможем, имея значения расхода воздуха, который по косвенным признакам можем рассчитать.
Рассмотрим на примере:
Имеем автомобиль с объемом двигателя 1.6л, давлением наддува 1.5бар. Какую примерную мощность имеет данный двигатель? По разным заявлениям мощность может доходить до 500 л/с… А что на деле?
Имеем формулу для расчета мощности с маховика:
HP=(MFR*60)/(AFR*BSCF),
где MFR – массовый расход воздуха, AFR — соотношение топливовоздушной смеси (12-15), BSCF – удельный показатель эффективности (для современных двигателей 0,5-0,6)
Единственное неизвестное в данной формуле — Массовый расход воздуха, который нужно рассчитать исходя из множества данных, в том числе объема двигателя и температуре воздуха.
Для двигателя объемом 1.6л, избытком наддува 1.5бар при 5500об/мин — MFR=26 lb/min, соответственно, подставляя это значение в формулу, расчетная мощность равняется 260 л/с. Ну ладно, скажут они, там давление и до 2бар доходит… Хорошо, скажем мы, и сделаем расчет – при 2бар избытка, MFR=30 lb/min, и соответственно мощность 300 л/с.
Как Вы могли заметить, при данных заданных условиях, в среднем, мощность с маховика можно посчитать, как HP=MFR x 10.

Соответственно, можно сделать и обратный расчет, зная например, применяемую турбину мы можем сказать, на какую максимальную мощность она рассчитана. Для турбин Garrett это значение находится в знаменателе турбокарты (lb/min). Для турбин других производителей, нужно перевести указанное значение в lb/min.
Естественно, не стоит думать, что если мы поставим турбину большего размера, на двигатель с маленьким объемом, и посмотрев значение MFR, например, при 1.5бар избытка для Garrett GT3076R = 52lb/min, то и получим мощность 520 л/с. Нет, этого не произойдет, так как сам двигатель просто не в состоянии, в силу своих геометрических параметров, «переварить» такое количество воздуха, да и турбина не раскрутиться до такой производительности. Поэтому, производитель и указывает, примерно, под объем каких двигателей подходит тот или иной турбокомпрессор.

Надо отметить, что конечно, теоретически, с объема 1.6л можно получить заветные 500л/с, но существует пара нюансов. Нужен компрессор типа GTX3076R, давление избытка порядка 2.5бар, при этом конструкция самого двигателя, должна быть рассчитана на обороты ближе к 11000об/мин, а сам компрессор, начнет производить избыток давления в 0.5бар, начиная только с 6000об/мин. Возникает резонный вопрос: для каких целей использовать такой агрегат?

Теперь, думаю, когда мы разобрались, откуда берется мощность, Вы не позволите ввести себя в заблуждение, когда в очередной раз, какой-нибудь «тюнер» начнет рассказывать о достигнутых небывалых результатах.

Источник

Турбо. Расчет по-взрослому часть 2 и 3

Часть 2
Выбираем турбину

Итак, мы получили исходные данные для выбора улитки: расход 12 кг или 26 с копейками фунтов в минуту и степень повышения PR=2.65. Обратимся к производителям за консультацией — какие модели компрессоров обеспечат нам расход в 26,4lb/min при PR=2.65? Для этого понадобятся диаграммы рабочих диапазонов, которые публикуют производители, в англоязычных источниках их называют turbo maps. Больше всех покупателей любит Garrett, поэтому представляет все необходимые для подбора параметры своих турбин.
Для оценки возможности применения компрессора нам понадобится точка выхода на максимальное давление наддува. Считается нормальным, если она составляет половину рабочего диапазона, т.е. 3250 об/мин. Логично предположить, что и расход воздуха примет значение 0,5*26,4=13,2 lb/min.

Давайте возьмем несколько наиболее похожих на правду варианта – компрессоров способных генерировать 26 фунтов воздуха в минуту при PR = 2.65. Кое-кто заметил под капотом чемпионских жигулей на дрэг-рейсинге Garrett GTX3071R и посчитал это приемлемым вариантом. Но мы строим мотор для города. Это значит: а) подхват должен начинаться как можно раньше; б) роторы больших улиток ужасно инертны. К тому же на дрэгстерах во время кратковременного заезда двигатель работает в режиме полного дросселя и трогается с 4-5 тыс. оборотов (если еще выше — поправьте меня). На диаграмме вы видите, что рабочий диапазон нашего мотора выходит за границы рабочего диапазона турбины. Она слишком большая для него.

Хорошо, тогда резонно предположим, что маленькая турбина сделает свое дело как надо и позволит ехать с низов. Вот пример маленькой турбины Garrett GT1544. На нашем моторе она работает с 1400 до 3000 об/мин. Там, где красная линия выходит за пределы диаграммы, турбина затыкается, лавинообразно растет температура из-за низкой пропускной способности горячей части, а высокий для такой малышки расход через горячую часть ведет к росту оборотов ротора, что запросто выводит улитку из строя.

Понятно, что обе крайности нам не подходят. В идеале расход воздуха во всем рабочем диапазоне двигателя должен оставаться внутри диаграммы производительности турбины, а на расчетное/рабочее давление мотору желательно выходить на 40-50% от оборотов отсечки. Приведенные здесь примеры крайние, зато наглядные. Да и конфигурация проектируемого мотора непростая. Я даже слышу, как любители покрутить мотор скептически возражают, мол, небольшой объем лучше форсировать по оборотам. Я с ними согласен и, тем не менее, вот варианты, с которыми можно работать. Например, K16-2467 из серии AirWerks компании BorgWarner.

Хороший результат обещает показать Garrett GT 2259. Компания дает информацию о зависимости PR от массового расхода через горячую часть. Поэтому на 3250 об/мин при расходе 13 фунтов PR не превышает 2,5.

Еще один рабочий вариант – IHI RHF55. На сводной диаграмме показана целая гамма моделей IHI. Обратите внимание, что расход здесь указан в м3/мин. Переводим наши 26,4 lb/min через плотность воздуха в объем, получаем 9,28 м3/мин. Пересечение с PR=2.65 указывает наш выбор. Модель RHF6 выглядит менее привлекательной.

Наша красная точка нанесена поверх диаграммы турбокомпрессора с системой VTG (Variable Turbo Geometry). Несколько лет эти системы с изменяемой геометрией соплового аппарата работают на дизелях, но для бензиновых моторов была изготовлена только одна модель – BorgWarner BV50, которую использует 3,6-литровый Porsche 997. Система почти вдвое быстрее достигает рабочего давления и в условиях высоких «бензиновых» температур выпуска остается работоспособной на протяжении длительного срока службы. На Порше таких установлено две, а нам для мотора 1.6 л достаточно одной. Единственный недостаток – цена. И не обращайте внимания на другие графики – это единственная диаграмма BV50, которую мне удалось найти 
Дальше вы самостоятельно сможете найти рабочие диаграммы (compressor maps) турбокомпрессоров, рассчитать параметры расхода воздуха, степени повышения (PR), а затем свести все данные воедино. И если расчет и выбор турбины занимает не так много времени, то стоит обратить внимание на крайне важный параметр, о котором я упомянул выше – коэффициент наполнения VE (в англоязычном варианте часто встречается как «volumetric efficiency»).

Коэффициент наполнения (VE)
Этот коэффициент показывает отношение реально поступившей массы воздуха в цилиндр к массе его рабочего объема. Чем лучше организован впуск, чем аэродинамичнее каналы, клапаны, камеры, тем свободнее воздух поступает в цилиндр. Это значит, что масса воздушного заряда выше. Коэффициент VE используемый для расчетов не зависит от наличия или отсутствия турбины. Коэффициент наполнения величина непостоянная, меняется с частотой вращения и зависит от индивидуальных характеристик газораспределения. У современных моторов с четырьмя клапанами на цилиндр VE обычно не опускается ниже 0,9. На средних и высоких оборотах он может превышать единицу (1,02-1,05), так как инерционность воздуха позволяет ему немного уплотняться. Заметьте, речь идет о пропускной способности впускной системы от воздушного фильтра до клапана. Всем известную роль в наполнении играет и выпускная система, которую мы здесь не рассматриваем, но при постройке мотора учитываем, что выпуск должен дышать лучше стандартного, особенно на вазиках.

Теперь главное. Многие почему-то считают, что турбонаддув снимает все вопросы наполнения, потому что он турбонаддув, поэтому перепрофилирование каналов и клапанов не имеет смысла. Если кто-то вам сообщил этот «секрет», значит перед вами начинающий турбомоторостроитель 🙂 На моторах 4G63, которые стоят на Эволюциях, после обработки каналов, клапанов и камеры сгорания снимают дополнительно 20-25% мощности без замены турбины и увеличения давления наддува, а это +60…70 л.с. Поэтому для достижения нашего результата я предлагаю доработать головку максимально эффективно. В любом случае камера Вентури, перепрофилированные клапаны с полумиллиметровой радиусной фаской позволят мотору легче крутиться, а наддуву выходить раньше на рабочее давление.
Посмотритe еще раз на эту формулу расчета давления наддува.
РАвпуск = [Рв х R x (460+Tвп)] / (VE x N/2 x Vd)
Коэффициент наполнения стоит в знаменателе, то есть чем больше значение VE, тем меньше давление наддува, которое требуется для достижения желаемой мощности. Посчитайте три варианта нашего мотора с разным значением VE – 0.9, 0,95 (который я использовал в примере) и 1.0 и вы убедитесь, что для получения 240 л.с. можно дуть значительно меньше без снижения расхода воздуха. Общая доработка головки блока пригодится в будущем, когда захочется дальнейших апгрейдов, она станет стратегическим запасом потенциальных лошадиных сил и ньютон-метров.

Часть 3
Оптимизируем и распределяем
Нет ни одного тюнера, которому не пришлось бы решать проблему выбора распредвала. Всем известно, что форсировка по оборотам требует широких фаз. Это вызвано с одной стороны особенностями аэродинамических процессов во впускном тракте, с другой – профилем поверхности кулачка, который обеспечит безотрывность толкателя (клапана) в режимах, когда ускорения этих деталей вызывают отрыв от профиля или как его еще называют, зависание клапана.
Работа турбины позволяет существенно увеличить наполнение, но относительно атмосферных моторов наддув диктует сводить перекрытие фаз к минимально возможному. Перекрытие на диаграммах фаз газораспределения можно узнать как по углу, на котором фазы пересекаются, так и по равному значению подъема впускного и выпускного клапанов. То есть когда впускной клапан уже открылся, а выпускной почти закрылся и при этом значение их подъема одинаково. Производители распредвалов часто используют именно это значение для рекомендаций по установке (на 2-вальных головках, разумеется). Тем не менее, на турбомоторах рекомендации по перекрытию для атмосферников некорректна. Для всех указанных моделей во время настройки мотора имеет смысл протестировать 2-3 точки установки для полноты картины. По динамике нарастания расхода воздуха станет понятно, какая из установок предпочтительна. Для нашего случая тесты можно начать с перекрытия 0,6 мм, затем 0,4 мм и 0,2 мм. На узких валах с фазой 240-250 градусов можно протестировать и нулевое перекрытие.

Источник

Расчет наддува

Постараемся посчитать, чего можно добиться от 4g64 если в него дунуть

1) Дано:
Диаметр цилиндра (мм) 86,5
Ход поршня (мм) 100
Количество цилиндров 4
Объем двигателя (куб.см) 2351
Кол-во клапанов на цил-р 4
Тип расположения R4
Тип привода ГРМ SOHC
Мощность 144л.с. при 5500об/мин
Степень сжатия 9,0 (8,5 по некоторым данным)
Производительность форсунок двигла 4g64 240сс

3) Базовый поток воздуха атмосферного мотора.
Прежде всего, необходимо рассчитать базовый поток воздуха атмосферного мотора. Это делается по формуле.
3.1) Метод stayer05
Базовый воздушный поток = V х RPM х 0,5 х E / 1000000
, где V — объем (куб.см), RPM — обороты в минуту(6000) 0.5 — 0.5 означает, что в четырехтактный двигатель воздуха в цилиндр поступает только во время одного оборота из двух. E — коэффициент наполнения (0,85) Для двигателей без систем фазорегулирования Е = 0,8. Число 1000000 служит для преобразования см3 в м3.
2351 x 5500 х 0,5 х 0,80 / 1000000 = 5,17 м3/мин

3.2) Метод www.mb-sport.ucoz.ru/Calculat/Power1.htm
Это основной поток воздуха двигателя 4G64. Запомните это число.
Базовый воздушный поток = V х RPM х 0,5 х E / 1000000
, где V — объем (куб.см), RPM — обороты в минуту(6000) 0.5 — 0.5 означает, что в четырехтактный двигатель воздуха в цилиндр поступает только во время одного оборота из двух. E — коэффициент наполнения. Число 1000000 служит для преобразования см3 в м3.
Подберем значение Е с помощью калькулятора
www.mb-sport.ucoz.ru/Calculat/Power1.htm
Вбиваем наши реальные данные объема и обороты максимальной мощности сток мотора.
Состав смеси 12,5.
С помощью значения Коеф. наполнения подбираем Макс. мощность близкую к паспортной. У меня получилось 1.0
Тогда
Базовый воздушный поток =2351 x 5500 х 0,5 х 1,0 / 1000000 = 6,46 м3/мин
—-
Справочно из этого сервиса:
Потребление воздуха — 387,7кг/час
Произв-сть бензонасоса — 0,738литр/мин
Произ-cть форсунок — 184мл/мин
—-
3.3) Усреднение данных.
Результаты методов разнятся на 20%

Возьмем среднее Усредненный базовый воздушный поток= (5,17+6,46)/2=5,815м3/мин

4) Пределы по топливной. Вдувая больше воздуха нужно думать, а справится ли топливная система? Смогут ли форсунки вливать топлива пропорционально воздуху 1:12.5, а еще лучше для надувного двигла даже 1:11. Будем использовать значение 12. Если не справится, получим бедную смесь, детонацию, перегрев поршня, разрушение, фаталити…

4.1) Пределы надува по топливной будем считать на основе производительности форсунок. Есть формулы для расчета производительности. Они учитывают количество цилиндров, давление топлива, рабочий цикл, потери топлива (BSFC).
www.atomic-dm.ru/fuel/
Вбиваем производительность нашей форсунки 240сс, ставим Максимальный состав смеси: 12
Номинальное давление: 3,0
Коэф.запаса(%): 10
Получаем Максимальный массовый расход воздуха: 471.27кг/ч
Вот на такое количество воздуха родная форсунка сможет подать топлива.
Переведем в объем, куб воздуха весит 1,2041 при +20градусах.
Тогда Максимальный объемный расход воздуха=471,27*1,2041=567,45 куб.м/ч
или в минуту Максимальный объемный расход воздуха(по топливной)=567,45/60=9,4575 м3/мин
Мы получили объем воздуха на который форсунка сможет подать нужное количество топлива.

Расчитаем коэф.надува.
Напомню что Усредненный базовый воздушный поток=5,815м3/мин
Максимальный объемный расход воздуха(по топливной)=9,4575м3/мин
коэф.надува=Максимальный объемный расход воздуха(по топливной)/Усредненный базовый воздушный поток=9,4575/5,815=1,6264
коэф.надува=1,6264
РАсчетная мощность=сток мощность*коэф.надува=144*1,62=233л/с Очень близко к п.2!
Короче говоря если дунуть 0,62 атм. то родных форсунок и прочности железа должно хватить чтоб создать и выдержать 233л/с

4.2) Метод 4.1 весьма сомнителен) Посчитаем по своему:
Производительность форсунки 240куб.см.мин
плотность бенза 0,75
в граммах = 240*0,75=180г/мин
оставим запас 10% = 180*0,9=162г/мин
на 162г/м нужно подать 12 частей воздуха=
162*12=1944г/минуту
или
(1944*60*4)/1000=466,56 кг/час на все 4 форсунки
тогда
Максимальный объемный расход воздуха(по топливной)=466,56*1,2041/60=9,3630м3/мин
коэф.надува=Максимальный объемный расход воздуха(по топливной)/Усредненныйбазовый воздушный поток
коэф.надува=9,3630/5,815=1,61

4.3) Метод stayer05
Тем не менее, stayer05 предлагает другой, более простой способ.
Если рабочий цикл равен 90%, в топливной рампе давление 3 бар.
мощность может быть рассчитана как:
размер форсунки : 5,25 х число цилиндров
размер форсунки 4G64 mr507252 = 240 (3g клуб эклипсоводов и китайцы так говорят)
240 : 5,25 х 4 = 182
. Таким образом, стоковая форсунка, сможет обеспечить мощность 182 л.с.
То есть, если вы берете инжектор например, от 6G75 = 305cc. 305: 5,25 х 4 = 232 л.с.
Теперь нам нужно рассчитать необходимое давление. Для этого воспользуемся формулой.
Полученая мощность = начальная мощность х (давление наддува / атмосферное давление)
Сделаем уравнение.
182 = 144 х (X / 1 бар)
182 = 144 х X
X = 182/144
Х = 1.26бар (абсолютное давление = атмосферное давление + давление наддува)
Для достижения мощности 182 л.с. на двигателе 4G64, нужно 0,26 бар давления наддува
Следующим шагом является расчет расхода воздуха с турбонаддувом. Это делается по формуле
Расход воздуха турбо = давление наддува х базовый расход воздуха
1,26 х 5,64 = 7.10 м3/мин
Это было на методе Метод stayer05.
РАсчитано на базе www.drive2.ru/cars/mitsub…n/stayer05/journal/77749/
Спасибо stayer05

5).Далее прикинем чем дунуть, в качестве примера компрессор SC-14 ROOTS
www.drive2.ru/cars/toyota…/288230376153173605/#post

SC14 — производительность за оборот: 1420см3
По методу расчета 4.1 нужно накачивать 9,4575м3/мин
По методу расчета 4.2 нужно накачивать 9,3630м3/мин
По методу расчета 4.3 нужно накачивать 7,10м3/мин

Оброты компрессора :
По методу расчета 4.1 6660 об/мин
По методу расчета 4.2 6593 об/мин
По методу расчета 4.3 5071 об/мин

6)В дальнейшем буду основываться на Усредненный базовый воздушный поток и метод расчета 4.2
коэф.надува=9,3630/5,815=1,61

7)Ограничение по степени сжатия:
Сначала разберём понятие «Сжатие» или «Геометрическая степень сжатия». Оно представляет собой отношение полного объёма цилиндра (рабочий объём плюс пространство сжатия, остающееся над поршнем при положении в верхней мёртвой точки (ВМТ)), к чистому пространству сжатия. Формула имеет следующий вид: Ɛ=(VP+VB)/VB

Где Ɛ— степень сжатия
VP — рабочий объём
VB — объём камеры сгорания

Источник

Базовые знания о турбонаддуве (часть 2). Подбор турбины по турбокарте

Привет всем неравнодушным!))

Продолжаем тему турбонаддува. Сегодня предлагаю разобрать на конкретном примере подбор турбокомпрессора на конкретный двигатель, научиться пользоваться турбокартами, ну и получить еще немного теории в вопросах турбомоторов.

Сразу оговорюсь, что расчет в итоге получится теоретическим и довольно грубым, для более точного расчета нужно вносить поправки, которые рассчитываются по-своему и займут добрую половину этой статьи, поэтому для них я выделю отдельную тему, а сейчас я вам дам теорию в вопросе подбора турбины.

Перед тем как приступать к самому интересному, я разъясню вам некоторые термины, без которых будет трудно понять о чем здесь.

Абсолютное и относительное давление.

Под термином абсолютного давления подразумевают — давление относительно полного вакуума, на земле это давление принято считать равным 1 атмосфере.

Относительное давление — это давление относительно атмосферного. Оно может быть как больше, так и меньше его.

Избыток — под понятием избытка в ДВС понимают давление свыше атмосферного.

Оперировать мы будем абсолютными величинами.

Итак, перед тем как подбирать турбину, нужно проанализировать мотор, на который она будет установлена. Если мы устанавливаем турбокомпрессор на двигатель, который был изначально атмосферным, то все довольно просто: берете ноутбук и идете снимать лог расхода воздуха. По логу отстраиваете график зависимости расхода воздуха от оборотов, и получаете что-то вроде этого.

Скорость вращения двигателя указывается в об/мин, а массовый расход на данном графике в граммах в секунду.

Если же мотор изначально турбо, то снять логи расхода воздуха без повышения давления не получится, потому что воздух будет нагнетать уже имеющаяся турбина. В этом случае можно воспользоваться расчетным методом расхода воздуха.

Расход воздуха в этом случае, высчитывается по формуле:

расход воздуха = V х RPM х 0,5 х E / 1000000

RPM= скорость вращения двигателя (об./мин.)

0,5= это добавочный коэффициент, указывающий на количество тактов впуска. (За два оборота коленчатого вала, двигатель совершает 1 такт впуска)

E= Коэффициент наполнения

1000000 служит для преобразования кубических сантиметров в кубические метры.

Здесь отдельное внимание нужно уделить коэффициенту наполнения, но это тема для совсем другой статьи, поэтому возьмем усредненное значение 0,85.

Выстраиваем график расхода воздуха, пользуясь формулой выше, для каждой тысячи оборотов свое значение расхода. Для примера возьмем двигатель 1.8.

1800 x 1000 x 0,5 x 0,85 / 1000000 = 0,76м3/мин, сразу же переводим объемный расход в массовый. Перевести его можно по формуле:

ρ — плотность воздуха;

Q — объёмный расход.

Плотность воздуха меняется в зависимости от его температуры и еще ряда факторов, которые мы учитывать не будем. Возьмем плотность воздуха при температуре +20 градусов и нормальном атмосферном давлении в 1 атм — 1,204 кг/м3.

Сразу же предлагаю конвертировать метрические единицы в американские т.к. турбокарты обычно строятся в единицах Lb/mib (фунты в минуту). Конвертируем по такому курсу 1кг/мин=2.205 lb/min

0,915 кг/мин = 2.017 lb/min

Получился вот такой график:

Стоит отметить, что в реале этот график будет более изогнут, т.к. мы не высчитывали такую переменную, как коэффициент наполнения, она будет меняться в зависимости от строения газораспределительного механизма, на высоких оборотах он будет меньше.

Теперь рассмотрим такой параметр, как pressure ratio, дословно переводится как — степень повышения давления. Этот параметр говорит нам о том, во сколько раз компрессор сжал воздух. Посчитать его можно по формуле

PR = Pcr/Pin
Где:
PR — соотношение давлений
Pcr — абсолютное давление на выходе компрессора
Pin — абсолютное давление на входе компрессора

Допустим, что мы хотим дунуть в наш двигатель 1 атм. избытка. В голове держим правило, что наддув это давление относительное, а мы оперируем абсолютными величинами, поэтому прибавляем к наддуву 1 атм. атмосферного давления и запоминаем 2 атм. абсолютного давления. Pressure ratio будет равно PR = Pcr/Pin = 2.0/1.0 = 2.0

В реальности по такой формуле рассчитать Pressure Ratio можно только для гоночного автомобиля, или для автомобиля без воздушного фильтра, т.к. параметр Pin — абсолютное давление на входе компрессора, будет меньше из-за создаваемого воздушным фильтром разряжения оно колеблется от 0.03 до 0.10 атм, но мне встречались двигатели, в которых этот параметр достигал 0.12 атм. Поэтому для расчета PR нужно вносить поправки… Предположим, что на нашем двигателе разряжение перед компрессором 0.06 атм; тогда расчет получается таким

PR = 2.0/(1.0-0.06) = 2.0 / 0.94 = 2.127

Степень повышения давления мы выяснили, осталось выяснить каков будет расход воздуха на бусте и нанести все это на turbomap. Как известно, при повышении давления масса воздуха растет пропорционально, мы не будем вносить поправки на повышение температуры при сжатии, будем считать, что интеркуллер и обдув остудят воздух до входной температуры. Из этого следует, что весь наш график надо умножить на PR, который мы получили чуть выше т.е. на 2.127.

Получается вот такая кривая

Теперь приступаем к самой интересной части — турбокарта.

Рассмотрим так полюбившуюся тюнерам VAGовских 1.8t турбину Garrett GT2860RS. Для начала расскажу о строении Turbomap.

По горизонтальной оси на турбокарте расположен массовый расход воздуха (Air Flow), он выражен в фунтах в минуту (lb/min). От этого параметра напрямую зависит мощность нашего двигателя, чем больше воздуха пропустим через мотор, тем больше мощности снимем. Прикинуть примерную мощность после установки той или иной турбины можно ориентируясь лишь на этот параметр, учитывая, что при прохождении через двигатель одного фунта воздуха мы получаем около 10 л.с.

По вертикальной оси располагается параметр степени повышения давления (Pressure Ratio), его я описал чуть выше.

Скорость вращения вала турбины

Обозначена на карте линиями с указанием скорости, измеряется в оборотах в минуту об/мин.

Зоны эффективности компрессора

На карте обозначаются в процентах. Наименьшая зона в центре будет самой эффективной. На данной турбокарте эффективность работы турбокомпрессора указана до 60%, далее его использование становится не эффективным — сжимаемый воздух начинает слишком сильно греться, обороты вала турбины выходят за допустимые значения.

С другой стороны карты, граффик ограничивает так называемая область Surge

Работа турбокомпрессора в данной области чревата его повреждениями. Попасть в эту зону можно в двух случаях:

Первый происходит в связи с резким закрытием дросселя при сбросе газа. В этом случае расход воздуха резко падает, а компрессор еще создает давление по инерции. В этом случае мы моментально попадаем в зону Surge. Бороться с этим явлением призваны клапана типа байпас или blow-off. Байпас перепускает лишнее давление обратно на вход в компрессор, а Blow-off спускает его в атмосферу.

Второй случай попадания в зону surge — это езда на высоких передачах «в натяг». Такой режим работы более опасен, чем резкое закрытие дросселя, потому что может продолжаться значительно дольше. Вызван он тем, что скорость вращения турбины довольно велика, а массовый расход наоборот не велик. В основном причиной попадания в эту зону служит неправильно подобранная турбина, она слишком большая для данного двигателя.

Теперь самое время перенести наш заранее подготовленный график расхода воздуха на турбокарту. Выбираем на вертикальной оси степень повышения давления, которую мы ранее находили в расчетах — 2.127, и по горизонтальной оси проставляем точки в соответствии с расходом воздуха, названием точек будут обороты двигателя.

Так выглядит наш двигатель на турбокарте. Из графика видно, что на требуемый буст компрессор выйдет где-то с 2600 об/мин. Самого большого КПД компрессор достигнет на 6000 об/мин. Примерная максимальная мощность достигнет 300 л.с. Из этого можно сделать вывод, что GT2860RS будет отличным дополнением двигателя 1.8.

Вот собственно и все, мы разобрались со всем, что до этого вызывало кучу вопросов. Как всегда готов ответить на них в комментариях или по почте.

Источник