Як правильно підібрати турбокомпресор

Конструкція турбонагнетателя впливає на його характеристики?
Ні. Фактично всі турбіни довговічні, ефективні і відповідають висунутим вимогам. Характеристики турбокита жодним чином не пов'язані з моделлю турбокомпресора, якщо ця модель не є єдиним турбонагнітачем необхідного розміру, доступним для застосування. Деякі конструкції мають вбудовані вестгейта. Таке виконання вестгейта вимагає трохи більших зусиль, щоб зробити його настільки ж ефективним, як зовнішній вестгейт. У цьому випадку модель турбонагнетателя впливає на його характеристики, але тільки через інтегрованого вестгейта.

Тиск в випускному колекторі, чи впливає на характеристики?
Так. Тиск в випускному колекторі - критерій того, наскільки добре турбіна підібрана для конкретного двигуна. Тиск в випускному колекторі не повинно перевищувати тиск наддуву більш ніж в два з половиною рази. Це спокушає виробників турбокита використовувати занадто малі турбіни, тільки для того, щоб видавати тиск наддуву на низьких оборотах. Низький поріг наддуву може бути і корисним, але перестаратися при цьому означає отримати серйозну, більше 20%, втрату потужності на оборотах вище середніх. Необхідний баланс між наддувом на низьких оборотах і наддувом на максимальних обертах - завдання проектування, яке має вирішувати кожен зважився на установку турбіни. Загалом, менший тиск у випускному колекторі означає більшу кількість кінських сил. Іншими словами, великі турбіни бігають швидше.

З невеликим нагнітачем точка максимальної ефективності досягається рано, і мінімум тепловиділення буде на низькому тиску наддуву. Щоб знизити температуру при досягненні великої потужності, необхідний великий турбонагнетатель.

Коли точка максимальної ефективності знаходиться на більш високих оборотах, це означає нижчу температуру повітря в цьому режимі. Більш низька температура дає щільніше повітря, який забезпечує пік моменту в верхньому діапазоні оборотів.

Вибір розміру компресора.

Необхідно зрозуміти потрібну ступінь підвищення наддуву, ступінь витрати і щільності повітря і ступінь ефективності нагнітача перед тим, як приступати до підбору нагнітача потрібного розміру.

Ступінь підвищення тиску.

Ступінь підвищення тиску розраховується як повне абсолюдное тиск, вироблене турбіною, розділене на атмосферний тиск.
Ступінь стиснення = 1 + наддув / 1

В кінцевому рахунку, потужність, отримана від використання турбонаддува, залежить від кількості молекул кисню в повітрі, стислих в кожен кубічний сантиметр об'єму. Це називається щільністю повітряного заряду. При проходженні через систему турбонаддува щільність трохи ізменяется.Когда повітряні молекули примусово "утрамбовуються" в нагнітачі до певної міри стиснення, щільність не збільшується на те ж саме значення, потомучто при стисненні збільшується температура, і повітря розширюється назад в прямій залежності від того наскільки він нагрітий. Хоча повітряний заряд після стиснення виявиться більш щільним, його щільність буде завжди менше, ніж ступінь підвищення тиску. Для зниження негативного фактора цього ефекту застосовують проміжні охолоджувачі, що дозволяють відносної щільності наблизитися до значення ступеня стиснення.

Залежність відносної щільності від ступеня підвищення тиску. Щільність падає при збільшенні температури, тому фактична ступінь збільшення маси повітря завжди менше ніж ступінь підвищення тиску.

Витрата повітря дорівнює об'єму х обертів х 0.5 х Ev і поділеному на 1000000. Тут 0.5 означає, що у чотирьох тактного двтгателя повітря в циліндр надходить тільки в один оборот з двох, Ev це об'ємна ефективність. Ділимо на 1000000 для того, щоб отримати кубічні метри з кубічних см. Щоб перетворити кубічні метри до кг / хв треба помножити на щільність повітря на висоті географічного місця положення.

Значення витрати повітря для чотирьох тактних двигунів.

Вибір розміру турбіни.

Передбачуване застосування системи двигун + турбонагнетатель є також основним критерієм при виборі розміру турбіни, оскільки визначає вибір між моментом на низьких, середніх або максимальних обертах двигуна. При цьому виборі доводиться мати справу з двома величинами: основний розмір турбіни і ставлення площа / радіус (A / R).

Основний розмір турбіни.

Передбачається, що основний розмір турбіни характеризує її здатність виробляти потужність на валу, необхідну для приводу компресора при бажаному витраті повітря. Тому великі турбіни забезпечують більш високі віддаються потужності, що не великі. Для простоти картини, оцінювати розмір турбіни можна по діаметруее вихідного отвору. Це є упращенія теорії турбін, однак на практиці такий підхід дає можливість оцінити здатність турбіни забезпечити той чи інший витрата.

Компресор Garrett GT2860RS. Цифри праворуч - число обертів турбіни в хвилину. Видно, що лінія з'єднує точки PR = 1 і PR = 1.8 проходить за кордоном стійкої роботи компресора.

Компресор Garrett GT2557R, незважаючи на ККД, менший ніж у Garrett 2860RS, краще підходить для заданого застосування.

Діаграма діаметра вихідного отвору турбіни щодо витрати повітря на впуску - не точна інструмент для вибору, але приблизний критерій початкового відсіювання.

Розумний метод вибору турбіни полягає в тому щоб проконсультуватися в компанії, у якій ви купуєте турбокомпресор. Звичайно, при виборі буде існувати можливість припуститися помилки в ту чи іншу сторону. І так як вибір відбувається в межах первісного призначення системи турбонаддува, має сенс кожен раз вибирати в більшу сторону.
Вибір відносини A / R

Приблизний діаметр вихідного отвору турбіни, необхідний для приводу компресора при заданій витраті повітря.

У той час як основний розмір турбіни є критерієм витрати газу через турбіну, ставлення A / R дає інструмент точного вибору з діапазону основних размеров.Чтоби зрозуміти ідею відносини A / R, представте кожух турбіни у вигляді конуса, обернутого навколо вала у вигляді спіралі. Розпряміть етот конус і відріжте невеликий шматок, на деякому відстані від кінця. Отвір в кінці конуса - вихідна перетин кожуха. Площа цього отвору і є A щодо A / R. Розмір отвору істотний, оскільки він визначає швидкість, з якої виходять відпрацьовані гази з равлики турбіни і потрапляють на її лопатки. При будь-якому заданому витраті газів для збільшення швидкості їх закінчення потрібно зменшення площі вихідного отвору. Ця має істотне значення для управління частотою обертання турбіни. Необхідно мати на увазі, що площа виходу впливає на побічний ефект зворотного тиску відпрацьованих газів і, таким чином, впливає на процеси, що протікають в камері згоряння двигуна.

R відносно A / R - відстань від центру площі перетину в конусі до осі обертання валу турбіни. Всі A, розділені на відповідні їм R дадуть однаковий результат.

R теж впливає на управління швидкістю турбіни. Уявіть, що кінчики лопаток турбіни рухаються з тією ж швидкістю, що і газ, коли він потрапляє на лопатки. Звідси легко зрозуміти, що чим менше R, тим вище частота обертання турбіни.

Збільшення швидкості обертання турбіни, яка залежить від ставлення A / R, майже завжди досягається зміною площі вихідного перетину кожуха турбіни при що залишається неізвенном радіусі.
Вибір, який здається логічною відправною точкою для відносини A / R - це одне, а фактично отриманий правильний результат - це зовсім інше. Зазвичай не избежно проби і помилки. Розумний вибір може бути обгрунтований кількісним чином або, в деякій мірі, якісною характеристикою адекватності реакцій Турбосістеми. Кількісна оцінка вимагає вимірювання тиску у випускному колекторі або на вході в турбіни і порівняння його з тиском наддуву.

Результатом неправильного вибору відносини A / R може стати збільшення іннерційних наддуву, якщо відношення занадто велике. Ставлення A / R може бути настільки великим, що не дозволить турбонагнетателю розвинути обороти, достатні для досягнення бажаного тиску наддуву. Якщо відношення, навпаки, надмірно мало, реакція турбонагнетателя може бути настільки швидка, що буде здаватися нервової і важкою для управління. Результат проявиться і в вигляді відсутності потужності в верхній третині діапазону оборотів двигуна. Це буде схоже на атмосферний двигун, у карбюратора якого закрита друга заслінка.

При написанні використані матеріали книги Maximum Bust.

3 роки Мітки: підбір турбіни, підбір компресора, підбір турбокомпресора