Principiile de bază pentru turbocharging

În această parte, va trebui să facem calcule inginerești, această informație este piatra de temelie a turbo-construcție. Știi că este o hartă compresor, să învețe cum să calculeze debitul masic de aer și a raportului de presiune, precum și selectarea corectă a parametrilor potreniruetes turbocompresor, marcând un punct de pe harta compresorului.

În primul rând, să definim câțiva termeni care sunt necesari pentru a înțelege procesele care se produc în turbocompresor.

Presiune absolută și relativă.

Presiunea absolută este înțeleasă ca presiunea într-un vacuum complet (absolut). Aceasta este presiunea pe care dispozitivul o va arăta în spațiul (fără aer), sau, de exemplu, pe Lună. Firește, o astfel de presiune (precum și temperatura absolută) poate fi pozitivă sau zero. Deoarece pe Pământ suntem aproape întotdeauna în atmosferă, presiunea absolută a atmosferei la nivelul mării a fost numită "atmosferă" sau abreviată "atm".

Relativă este considerată a fi presiunea aerului în raport cu presiunea atmosferică. În consecință, presiunea relativă poate fi pozitivă și negativă, dar nu mai mică de -1 atm. Pentru a transfera un tip de presiune pe altul, este posibilă prin formule simple:
Ratm = Rabs-1;
Rabs = Ratm + 1, unde:
Ratm - presiunea atmosferică,
Rabs este presiunea absolută.

(Р - denumirea standard a presiunii din cuvântul englez Pressure - "pressure").

De exemplu, măsuram presiunea din galeria de admisie a motorului. Utilizăm în acest scop un dispozitiv care arată valoarea boost. Astfel de instrumente sunt folosite pentru măsurarea presiunii relative. Motorul care funcționează la ralanti va crea un vid de 0,65 până la 0,75 atmosfere (adică arată valorile -0,65 -0,75). La supraîncărcare, citirile unui astfel de dispozitiv vor fi în intervalul 1 - 2 atm.

Toate aceste măsurători arată presiunea relativă (în raport cu atmosfera). Pentru a obține valori absolute ale presiunii, se va adăuga la citiri dacă se măsoară presiunea în atmosferă sau echivalentul acesteia în alte unități de măsură.

Astfel, presiunea absolută asupra motorului va fi de +0.25 - +0.35 atmosfere, iar la o supraalimentare de la 2 la 3 atm.

Parametrii cardului de compresor

Cardul compresor este o reprezentare grafică a funcționării compresorului în diferite moduri. Sunt afișate următoarele caracteristici principale ale compresorului:
- eficiența compresorului;
- viteza de rotație a arborelui turbinelor;
- domeniul fluxului de masă de aer;
- permisibilitatea funcționării la diferite presiuni de presiune.

Mai jos este o hartă standard a compresorului cu numele caracteristicilor sale:

Principiile de bază pentru turbocharging

Să le analizăm în detaliu:

Valoarea verticală indică valoarea parametrului Raport de presiune, o valoare egală cu raportul dintre presiunea absolută la ieșire și presiunea absolută la intrarea compresorului:
PR = Pcr / Pin
în cazul în care:
PR este raportul dintre presiuni,
Pin - presiune absolută la intrare
Pcr este presiunea absolută la ieșirea compresorului.

Pur și simplu, valoarea PR indică raportul de comprimare al compresorului.

Exemplu de calcul al raportului presiune:

Să luăm în considerare funcționarea compresorului la o presiune de 0,6 atmosfere în rezervor. Mai întâi, rețineți că "supraîncărcare" înseamnă presiune relativă și avem nevoie de calcule absolute. Prin urmare, conform formulelor de mai sus, adăugăm o unitate de presiune atmosferică și obținem în colector 1,6 atm de presiune absolută.

În acest caz, în condiții normale de presiune atmosferică, raportul de presiune este după cum urmează:

PR = Pcr / Pin = 1,6 / 1,0 = 1,6.

Cu toate acestea, în practică, totul este un pic mai complicat. Datorită prezenței în sistemul de filtrare a aerului, presiunea la intrarea compresorului este de obicei mai mică decât presiunea atmosferică. Căderea de presiune, în funcție de calitatea și dimensiunea filtrului, poate fi de la 0,02 la 0,10 atm. Să presupunem că în cazul nostru este mai mică decât atmosferic la 0,06 atm.

Apoi formula devine:

PR = 1,6 / (1,0-0,06) = 1,7 / 0,94 = 1,81

Deci, pentru a calcula raportul presiune, trebuie să cunoaștem valoarea boost, care este considerată diluție PR și aer la intrarea din fața compresorului. Apoi rămâne să folosiți următoarea formulă:

PR = (1,0 + "presiunea aerului la ieșirea compresorului") / (1,0 - "vid la intrarea în fața compresorului").

Pentru o mașină sport fără filtru de aer, formula devine și mai simplă, deoarece divizorul poate fi considerat egal cu unul și numărul:

PRSP = 1 + "presiunea aerului la ieșirea compresorului".

Debitul de aer sau fluxul de aer

Pe axa orizontală a graficului avem "debitul de aer masic".

Acest parametru arată masa aerului care trece prin compresor (și prin motor) pe unitatea de timp. În mod tradițional, această valoare este exprimată pe cardurile compresorului în kilograme de aer care au trecut într-un minut (lb / min). Pentru a transfera la un sistem mai convențional (internațional) de unități de măsură, lira este luată egală cu 0,45 kg (minut - 60 secunde).

Deoarece puterea motorului depinde în mod direct de cantitatea de amestec aer-combustibil care trece prin el, debitul de aer de masă este principala caracteristică a cardului compresorului. Deci, atunci când trece prin motorul de un kilogram de aer pe minut, un motor modern produce aproximativ 10 cai putere. Prin urmare, este suficient să vă uitați pur și simplu la harta compresorului pentru a estima puterea potențială a motorului cu o astfel de turbină. De exemplu, conform graficului de mai sus, zona de operare a compresorului este finalizată la aproximativ 52 de kilograme. Prin urmare, o astfel de turbină poate fi estimată la aproximativ 500 CP.

Limita de supratensiune

Marginea surgerii pe harta compresorului se numește linia stângă extremă. În stânga acestei limite, funcționarea compresorului devine instabilă, rezultând fluctuații bruște ale intensității fluxului de aer. Cu funcționarea prelungită în astfel de condiții, compresorul eșuează rapid din cauza încărcării mari a rotorului și a rulmenților.

Turbina trece în modul de creștere în două cazuri:

- atunci când accelerația este închisă brusc. În același timp, debitul de aer scade brusc, dar turbina continuă să se rotească foarte repede. Pe harta compresorului, ar arăta ca o deplasare ascuțită spre stânga, în zona de creștere. Funcționarea în timp util a supapei Blow Off ajută la evitarea acestui fenomen. În același timp, fluxul de aer care trece prin turbine este restabilit și excesul de exces de aer este evacuat în atmosferă.

- în modul încărcare completă. De regulă, la turații reduse, în timpul ieșirii turbinei în modul de creștere. Această tranziție este și mai periculoasă (decât prima opțiune), deoarece poate dura o perioadă relativ lungă (adesea la viteze mari). Acest fenomen este de obicei asociată cu o rotație prea mare viteza turbinei și, în consecință, o mare presiune în compresor (debitul de aer prin motor este la un nivel relativ scăzut). În mod obișnuit, acest lucru se întâmplă pe hibrizi cu un raport A / R mic al părții fierbinți, o mică parte fierbinte și o parte mare a compresorului.

Scăderea probabilitatea de a intra la supratensiuni compresor (Surge) folosind compresor de instalare hauzinga (carcasa turbinei) din „Portat Giulgiu“ - conductele de aer de by-pass încorporate în compresor hauzing (carcasa turbinei):

Utilizarea acestor canale vă permite să deplasați marja de supratensiune (pe harta compresorului) spre stânga redirecționând o parte a aerului din compresor înapoi la intrare. Toate celelalte lucruri fiind egale, acest design face posibilă utilizarea unui compresor mai mare cu o parte mai mică a turbinei fără efecte nedorite de supratensiune. Mai jos sunt comparate două cartele de compresor: cu canale de by-pass încorporate și cu habitaclu standard de compresor (carcasă turbină):

După cum se vede în graficul de mai sus, există o suprafață destul de mare a hărții, evidențiată în roșu, care este potrivit pentru turbinele cu hauzingom compresor portat (carcasa turbinei), dar hauzing de obicei (evidențiată în albastru), în același timp, intră în zona nefuncționare.

Modul de a vizualiza turbinele portate și neportate poate fi văzut în fotografiile de mai jos:

Turbina 3071 fără găuri anti-supratensiuni.

Turbina 3076 cu porturi anti-surge fabricate.

În principiu, este posibilă închiderea compresorului din fabrică dacă nu a fost fabricat din fabrică. De exemplu, pentru GT3582R, ar arăta astfel:

Acum, luați în considerare ultimele trei componente ale cardului compresorului nostru: "Limita de eficiență", "Viteza turbinei" și "Zonele de eficiență a compresorului":

Limita de eficiență a compresorului.

Limita eficienței compresorului limitează cardul spre dreapta (precum și linia de val limitele sale din stânga. De exemplu, prin puncte Garrett hărților lor în regiune de eficiență 60-58% a compresorului. Toate modurile care sunt la dreapta frontierelor va fi eficiența de mai puțin de 58% și conduc doar la încălzirea excesivă a aerului comprimabil și a vitezei de rotație a turbinei inacceptabile.

Viteza de rotație a turbinei

Pentru a evalua viteza de rotație a turbinei sunt linii speciale și marcate pe hartă - "viteza de rotație a turbinei". Așa cum ați putea ghici, aceste linii arată viteza cu care arborele turbinei se va roti în această zonă a hărții. Valorile vitezei sunt date în rotații ale arborelui timp de un minut. Odată cu creșterea vitezei turbinelor, presiunea crește, precum și debitul de aer prin compresor. După cum se poate vedea pe hartă, aceste linii se converg la limita zonei de eficiență. După cum sa menționat mai sus, dincolo de limita acestei regiuni, viteza de rotație a turbinei crește brusc și depășește limitele admise.

Zone de eficiență a compresoarelor

Liniile închise concentrice care ies din regiunea centrală a hărții reprezintă feliile valorii eficienței compresorului. Eficiența compresorului în zona prezentată de o astfel de linie nu este mai mică decât valoarea indicată pe linie. O mică zonă situată în partea centrală a hărții corespunde eficienței maxime a compresorului. Când se îndepărtează de centrul hărții, eficiența scade până când atinge valorile extreme limitate de modul de suflare din stânga și de limita de performanță din dreapta.

Articole similare

Pagina anterioară