Турбо двигатель: описание, характеристика, плюсы, минусы

Для повышения эффективности двигателя может применяться весьма эффективная система, которая носит название двигатель с турбонаддувом. Применение системы подобного плана способствует не только увеличению мощности двигателя, но и позволяет экономить топливо при его работе. При этом токсичность отработанных газов значительно снижается.

Что такое турбонаддув

Турбонаддув — система принудительного нагнетания воздуха в цилиндры двигателя, в следствии чего в камеру сгорания попадает большее количество топливно-воздушной смеси. Увеличение количества топливно-воздушной смеси повышает среднее эффективное давление в цилиндрах, что приводит к существенному увеличению мощности двигателя при его неизменных конструктивных параметрах. Работает двигатель с турбонаддувом за счет использования энергии отработавших газов либо за счет приводного нагнетателя, который жёстко связан с двигателем и тратит на свою работу часть его мощности.

Как работает двигатель с турбонаддувом

В основу принципа положена сила энергии, которой обладают отработанные газы. Она приводит в движение колесо турбины. Оно, в свою очередь, способствует вращению колеса компрессора. В этом свою помощь оказывает роторный вал. Задача компрессорного колеса состоит в сжатии воздуха. Он нагревается, а после поступления в интеркулер подвергается охлаждению, и осуществляется подача в цилиндры.

Насколько интенсивно будет работать система, зависит от характера работы самого силового агрегата. При этом следует сказать о том, что жесткая связь турбонаддува с коленвалом движка отсутствует. Энергия отработанных газов растет с увеличением числа вращений движка. Чем сильнее работает мотор, тем интенсивнее возрастает энергетический потенциал. Следовательно, растет и подача сжатого воздуха.

Однако не все здесь так просто. Имеется ряд факторов, которые являются сдерживающими в применении турбрнаддува. Прежде всего, к таким факторам можно отнести детонацию. Возникновение ее элементарно обусловлено тем, что бензиновый агрегат просто резко увеличивает свое вращение. Другим фактором являются значительные температурные параметры, которые имеют отработанные газы. Это обеспечивает значительный нагрев турбонагнетателя и двигателя с турбонаддувом в целом.

Из чего состоит система турбонаддува

Конструктивно в состав устройства турбонаддува входит турбокомпрессор, интеркулер, устройство, регулирующее давление наддува и другие узлы. Однако первую скрипку в такой конструкции играет турбокомпрессор. При помощи него и обеспечивается рост давления в системе впуска воздуха.

Воздушные массы необходимо каким-то образом охлаждать. Для этой цели в конструкции предусмотрен интеркулер. Охлаждая сжатый воздух, поступающий из компрессора, он способствует повышению его плотности. В результате этого увеличивается давление. Конструктивно он представляет собой радиатор, причем тип его может быть, как жидкостный, так и воздушный.

Система управляется посредством регулятора наддува. Он представляет собой не что иное, как перепускной клапан. Основное предназначение его состоит в ограничении давления отработанных газов. Они не все направляются на турбинное колесо: определенное их количество идет мимо него. При этом давление наддува становится оптимальным. Клапан приводится в действие с помощью пневматики или электричества. Датчик посылает сигналы, в результате чего наблюдается срабатывание клапана.

Предусматривается и предохранительный клапан. Дроссельная заслонка может резко закрыться, что обусловит резкий скачок воздуха. Работа этого клапана и состоит в защите от подобных действий.

В случае агрегатов достаточно большой мощности применяется система, предполагающая два параллельных турбокомпрессора. Если турбины на силовой агрегат устанавливаются последовательно, то это обеспечивает повышение производительности за счет работы различных турбокомпрессоров при разной частоте вращения мотора. Разработчики на месте не стоят, а стараются идти вперед. При этом он вместо двух устанавливает три и даже четыре последовательных турбокомпрессора.

Минусы турбированных двигателей

В целом все минусы турбонаддува состоят в слудующем:

• Увеличенный расход топлива. При равных объемах, двигатель с турбонаддувом будет потреблять больше топлива примерно на 20%, но и выдавать лошадиных сил на 70% больше. Для кого-то это может быть плюсом, но большинству автовладельцев это может быть и не нужно.
• Ресурс турбо двигателя. Поскольку по мощности двигатель становится сильнее, а характеристики общего плана остаются неизменными, происходит износ весьма интенсивного характера основных узлов. Результатом этого является уменьшение ресурсных возможностей двигателя.
• Масляное голодание. К недостаткам можно отнести и то, что снижается устойчивость к износу поршневой группы. Ресурс самой турбины существенно снижается. Этому способствует то, что давление со стороны картерных газов возрастает. Если работа в таких условиях наблюдается продолжительное время, то может возникнуть «масляное голодание». Оно в свою очередь может привести к поломке турбокомпрессора. Проблемы со стороны такого важного узла могут обусловить поломку самого мотора.
• Турбояма и турбо подхват. Существуют такие понятия, как турбояма и турбо подхват. Первая имеет место в ситуациях, когда резко нажимают на педаль газа. Когда происходит преодоление турбоямы, резко увеличивается давление турбонаддува.
• Качественное топливо и масло. Заправлять придется топливо только самого высокого качества, в противном случае турбина может очень быстро умереть. Помимо этого, использование турбин предполагает наличие моторных масел особых сортов. При этом сроков обслуживания непременно надо придерживаться в соответствии с рекомендациями производителя. Высокие требования при этом предъявляются и к воздушному фильтру, который менять придется в 2 раза чаще, чем на атмосферном двигателе.
• Дорогостоящий ремонт и обслуживание. Конструкция и устройство турбины довольно сложны и применяются там только качественные материалы, поэтому и стоимость их не маленькая. А если к этому прибавить и дороговизну самой работы, то общая стоимость обслуживания и ремонта выходит круглой суммой. Так, например, стоимость капитального ремонта турбины в хорошем сервисе может составлять от 1000 до 1500 долларов США.

Вывод

Не смотря на все сказанные минусы, двигатели с турбонаддувом — это будущее автомобилестроения на основе двигателей внутреннего сгорания (мы считаем, что реальное будущее все же за автомобилями с электродвигателями). На текущий момент самые совершенные системы турбонаддува считаются двигатели TSI (Volkswagen) и TFSI (Audi). Но не сильно отстают и японские производители, такие как EJ20 (Subaru), 13B-REW (Mazda), RB26DETT (от Nissan), 2JZ-GTE (Toyota), 4G63 (Mitsubishi) и т.д.

Благодаря турбокомпрессору BorgWarner новый бензиновый двигатель Renault объёмом 1.4 л демонстрирует характеристики 2-литрового двигателя

Дата публикации: 2013-10-21

Турбонаддув — ключевая технология, использованная Renault в новейшем двигателе 1.4 16V TCE для достижения мощности и крутящего момента, сравнимых с 2-литровыми двигателями. В то же время мотор расходует меньше бензина, чем четырехцилиндровые двигатели объёмом 1.6 л.

Решающим фактором такого сочетания стала компактная и эффективная турбина KP 39 от BorgWarner. Принудительное наполнение камеры сгорания позволяет получить мощность, идентичную 2-литровым атмосферным двигателям Renault,и, в то же время, на 16% меньшее потребление топлива. Двигатель удовлетворяет требованиям стандарта Euro5 и предназначается для использования в компактном классе, первоначально — в моделях Megane и Scenic. BorgWarner уже поставляет турбокомпрессоры для дизельных двигателей Renault. С появлением нового двигателя 1.4 16V ТСЕ началась поставка турбин и для бензиновых двигателей.

Новым бензиновым двигателем для автомобилей компактного класса Renault выразительно демонстрирует преимущества «даунсайзинга». Двигатель 1.4 16V ТСЕ 130 с турбокомпрессором КР 39 от BorgWarner развивает максимальный крутящий момент в 190 Нм при 2250 об/мин и пиковую мощность 96 кВт (130л.с.) при 5500 об/мин. Это соответствует замечательной удельной мощности в 69 кВт (93л.с.) на литр. Благодаря таким выходным характеристикам новый двигатель, который собирают в Вальядолиде (Valladolid) в Испании, заменяет 2-литровый атмосферный двигатель от Renault.

Основой для мотора уменьшенного рабочего объема стал двигатель 1.6 л, являющийся совместной разработкой Renault и Nissan. Новое семейство оптимизированных двигателей Renault получило название ТСЕ. Аббревиатура ТСЕ (Turbo Control Efficiency) означает «эффективность под управлением турбо», что подчеркивает основную роль, которую играет турбирование в модернизации этого двигателя. Вместо обычных атмосферных двигателей Renault всё больше и больше сосредотачивается на двигателях уменьшенного объёма с современными турботехнологиями. Меньшие потери на трение и переход к более высоким нагрузкам повышают эффективность, благодаря чему сокращается расход топлива и вредные выбросы.

Специалисты BorgWarner впервые использовали для небольшого бензинового двигателя компактную турбину КР39 с оптимизированной термодинамикой с целью увеличения крутящего момента на низких оборотах, обеспечивающего динамичное вождение. Турбокомпрессор откликается почти без задержки, что гарантирует новому двигателю быстрый выход на мощностной режим. Превосходные термодинамические характеристики турбокомпрессора в сочетании с конструкцией двигателя позволили инженерам избежать использования сложной турбины twin scroll (с двухканальной улиткой), в которой отработавшие газы поступают на турбинное колесо непосредственно от каждого цилиндра.

Сергей Самохин, ТурбоМастер.ру

Выберите правильный турбокомпрессор Garrett

Повышение производительности

Правильный выбор турбонагнетателя

Boost Advisor — это программа, разработанная для того, чтобы помочь вам выбрать турбокомпрессор, соответствующий вашим требованиям к мощности и двигателю. Введите запрошенные входные данные, и пусть Boost Adviser найдет для вас турбо-соответствия. Эта новая функция также отображает точки на разных картах компрессоров соответствующих турбин.

Boost Advisor

Garrett Boost Adviser — это инструмент, разработанный для быстрого и легкого проведения турбоматча. Введите несколько параметров для вашего двигателя и целевую мощность, и Garrett Boost Advisor за считанные секунды предоставит вам турбокомпрессоры, максимально соответствующие вашим запросам. Он также направит вас к ближайшим дистрибьюторам, где можно купить турбокомпрессор.

Подробнее

Turbo Tech

Турбонаддув любого двигателя может быть трудным процессом, который нужно выполнить с первого раза. Мы разделили основные темы на 3 категории: базовая, расширенная и экспертная.

Базовый:    Принцип работы турбокомпрессора, компоненты турбокомпрессора, подшипниковые системы, перепускные клапаны и перепускные клапаны.

ПОДРОБНЕЕ

Расширенный:  Турбо-термины, такие как отделка салона, A/R, выбор коллектора, обогащение и обеднение и степень сжатия

ПОДРОБНЕЕ

9002 1 Эксперт:  Узнайте, как читать карту компрессора, рассчитать мощность в лошадиных силах на основе рабочего объема двигателя, нанести точки на карту компрессора, чтобы определить совпадение турбонаддува

ПОДРОБНЕЕ

System Optimization

Turbo System Optimization охватывает вспомогательные системы и способы правильного расчета, установки, выявления проблем, а также советы по устранению распространенных проблем, возникающих из-за неправильной установки. Вы узнаете о водопроводных линиях, эффекте сифонирования, трубопроводах наддувочного воздуха, подаче и сливе масла, ограничителях масла и рекомендуемом давлении масла. В конце концов, вы будете готовы понять, как оптимизировать систему турбокомпрессора.

ПОДРОБНЕЕ

Водяное охлаждение

Водяное охлаждение повышает механическую прочность и продлевает срок службы турбокомпрессора. Шарикоподшипниковые турбины Garrett серий GTX и G предназначены для масляно-водяного охлаждения. Основное преимущество водяного охлаждения на самом деле проявляется после остановки двигателя. Тепло, хранящееся в корпусе турбины и выпускном коллекторе, «впитывается» в центральную часть турбокомпрессора после остановки. Если вода подается неправильно, этот сильный нагрев может потенциально разрушить систему подшипников и маслоуплотняющие поршневые кольца за турбинным колесом.

ПОДРОБНЕЕ

О характеристиках автомобиля

Просмотрите данные динамометрического стенда для различных турбонагнетателей, используемых гонщиками и влиятельными лицами, спонсируемыми Garrett.

УЗНАТЬ БОЛЬШЕ

Как выбрать турбину, часть 1

Имея на выбор более 35 турбин Garrett, как выбрать правильную? Это дает некоторое представление о сложном процессе.

Турбонаддув на высоте

Двигатель внутреннего сгорания без наддува теряет 3% своей мощности на каждые 1000 футов подъема. Добавьте турбокомпрессор Garrett, чтобы минимизировать потери

Что мне нужно знать, чтобы правильно выбрать турбокомпрессор для модернизации дизельного двигателя?

Мощность, которую производит дизельный двигатель, прямо пропорциональна количеству топлива, впрыскиваемого в цилиндр, и этому топливу требуется достаточное количество воздуха для полного сгорания. Для бездымной работы двигателю требуется примерно в 18 раз больше воздуха (по массе), чем топлива. Так что ясно, что чем больше топлива добавляется, тем больше необходимо добавлять воздуха. В большинстве случаев стандартный турбонаддув имеет некоторую дополнительную мощность для увеличения мощности, но когда компрессор достигает предела дросселирования (максимального расхода), скорость турбонаддува быстро увеличивается, эффективность резко падает, а температура нагнетания компрессора очень быстро возрастает. Это создает эффект «снежного кома», поскольку более высокие температуры нагнетания означают более высокие температуры во впускном коллекторе и более высокие температуры выхлопных газов.

Подробнее

Более низкий КПД означает, что для достижения того же наддува требуется большая мощность турбины, что приводит к более высокому противодавлению в выпускном коллекторе. Обычно это можно увидеть на двигателе с чипом производительности (при максимальной мощности) и, возможно, с модернизацией впуска или выпуска. При резком ускорении из выхлопной трубы идет дым, поскольку обороты EGT и турбонаддува приближаются к опасной зоне, требуя, чтобы предусмотрительный водитель заранее отпустил педаль акселератора, чтобы не повредить двигатель. В этих условиях штатная турбина работает в отведенное время.

С модернизированным турбонагнетателем, выбранным в дополнение к дополнительному топливу, дым значительно снижается, выхлопные газы находятся под контролем, а поскольку турбонаддув работает в более эффективном диапазоне, мощность и управляемость повышаются. Когда модификации становятся более серьезными, турбонаддув большего размера просто необходим, чтобы дополнить еще больше топлива.

Чтобы выбрать подходящий турбокомпрессор для вашего дизельного двигателя, самое первое, что необходимо установить, — это заданную мощность. Поскольку размеры турбонагнетателей зависят от того, сколько воздуха они могут подать, а воздушный поток пропорционален мощности двигателя, для правильного выбора крайне важно установить реалистичную цель по мощности.

Реалистичная цель

Предполагаемое использование и важные факторы

Необходимо подчеркнуть концепцию реалистичной цели, чтобы обеспечить максимальную производительность и удовлетворение. Конечно, каждый хотел бы иметь мегамощный автомобиль, но за разумным пределом, когда мощность растет, надежность, управляемость и повседневная полезность уменьшаются. Скорее всего, что-то пойдет не так, изнашивается и ломается по мере роста производительности. Большинство транспортных средств проекта можно отнести к одной из следующих общих категорий:

Отлично, так какую турбину выбрать?

Давайте рассмотрим каждый случай и рассчитаем выбор турбонагнетателя на основе предполагаемого увеличения мощности. Первый шаг — прочитать Раздел Turbo Tech Expert . В этой статье объясняется, как читать карту компрессора и уравнения, необходимые для правильного согласования с турбонаддувом. Однако приведенные примеры относятся к бензиновым двигателям, поэтому здесь мы собираемся работать с некоторыми дополнительными примерами, используя те же уравнения, но с дизельным двигателем. Совпадения будут рассчитаны с соотношением воздух-топливо (AFR) 22 к 1 для характеристик с низким или полным отсутствием дыма. Точно так же типичный удельный расход топлива (BSFC) находится в диапазоне 0,38.

Реалистичная цель

См. тег «Пример», чтобы начать!

Этот пример относится к категории Daily Driver/Work Truck/Tow Vehicle. Это включает в себя автомобили мощностью до 150 л.с. по сравнению со стоком. Но подождите, этот уровень мощности может быть достигнут только с помощью чипа или модуля настройки. Так зачем возиться с новым апгрейдом турбо? Турбо-обновление увеличит прибыль, полученную за счет установки чипа и других обновлений. Дополнительный воздух и более низкое противодавление, обеспечиваемые обновленным турбонаддувом, снизят EGT, позволят увеличить мощность при меньшем дыме и решить проблемы с долговечностью стандартного турбонаддува при более высоких давлениях наддува и уровнях мощности. Поскольку это будет умеренное обновление, отклик на ускорение и управляемость будут улучшены по всем направлениям.

Пример

У меня есть 6,6-литровый дизельный двигатель, заявленная мощность которого составляет 325 л.с. на маховике (около 275 л.с. при измерении на динамометрическом стенде). хотелось бы сделать колесные 425 л.с.; увеличение мощности колес на 150 лошадиных сил. Подставив эти числа в формулу и используя приведенные выше данные AFR и BSFC:

Вызов из Turbo Tech 103:

Где,
• Wa = фактический расход воздуха (фунт/мин)
• л.с. = целевая мощность в лошадиных силах (маховик)
• A/F = соотношение воздух/топливо
• BSFC/60 = Удельный расход топлива тормозной системы (фунты/(л. с.*ч))/60 (для преобразования часов в минуты)

Таким образом, нам нужно будет выбрать карту компрессора, которая имеет производительность не менее 59,2 фунтов в минуту. Далее, какое давление наддува потребуется?

Рассчитайте давление в коллекторе, необходимое для достижения заданной мощности.

Где,
• MAPreq = абсолютное давление во впускном коллекторе (фунт/кв. дюйм), необходимое для достижения целевого значения мощности в лошадиных силах
• Wa = фактический расход воздуха (фунт/мин)
• R = газовая постоянная = 639,6
• Tm = температура во впускном коллекторе (градусы по Фаренгейту)
• VE = объемная эффективность
• N = частота вращения двигателя (об/мин)
• Vd = объем двигателя (кубические дюймы, конвертировать из литров в КИ путем умножения на 61, например, 2,0 литра * 61 = 122 КИ)

Для двигателя нашего проекта:
• Wa = 59,2 фунта/мин, как было рассчитано ранее
• Tm = 130 градусов по Фаренгейту
• ВЭ = 98%
• Н = 3300 об/мин
• Vd = 6,6 л * 61 = 400 ДИ

= 34,5 фунтов на квадратный дюйм (помните, что это абсолютное давление; вычтите атмосферное давление, чтобы получить манометрическое давление, 34,5 фунтов на квадратный дюйм – 14,7 фунтов на квадратный дюйм (на уровне моря) = 19,8 фунтов на квадратный дюйм)

Итак, теперь у нас есть Массовый расход и Давление в коллекторе . Мы почти готовы нанести данные на карту компрессора. Следующим шагом является определение потери давления между компрессором и коллектором. Лучший способ сделать это — измерить падение давления с помощью системы сбора данных, но во многих случаях это нецелесообразно. В зависимости от скорости потока и размера охладителя наддувочного воздуха, размера трубопровода и количества/качества изгибов, ограничения корпуса дроссельной заслонки и т. д. вы можете оценить от 1 фунта на кв. дюйм (или меньше) до 4 фунтов на квадратный дюйм (или выше). Для наших примеров мы оценим потери в 2 фунта на квадратный дюйм. Поэтому нам нужно будет добавить 2 фунта на квадратный дюйм к давлению в коллекторе, чтобы определить Давление нагнетания компрессора (P2c).

• Где,
  • P2c = Давление нагнетания компрессора (psi)
  • MAP = абсолютное давление в коллекторе (psi)
  •  = потеря давления между компрессором и коллектором (psi)

= 36,5 фунтов на квадратный дюйм

Чтобы получить правильное состояние впуска, теперь необходимо оценить воздушный фильтр или другие ограничения. Ранее в обсуждении соотношения давлений мы сказали, что типичным значением может быть 1 фунт на квадратный дюйм, поэтому именно это значение будет использоваться в данном расчете. Кроме того, мы предполагаем, что находимся на уровне моря, поэтому будем использовать давление окружающей среды 14,7 фунтов на квадратный дюйм. Нам нужно будет вычесть потерю давления в 1 psi из давления окружающей среды, чтобы определить Давление на входе компрессора (P1) .

• Где:
  •  = Давление на входе компрессора (psi)
  •  = Давление окружающего воздуха (фунт/кв. дюйм)
  •  = Потеря давления из-за воздушного фильтра/трубопровода (psi)

      = 13,7 фунтов на квадратный дюйм

Таким образом, мы можем рассчитать коэффициент давления ( ), используя уравнение.
Для двигателя 2,0 л:

= 2,7

Теперь у нас достаточно информации, чтобы нанести эти рабочие точки на карту компрессора. Сначала мы попробуем GT3788R. Этот турбокомпрессор имеет колесо компрессора диаметром 88 мм с диаметром наконечника 52 и индуктором 64,45 мм.

Как вы можете видеть, эта точка хорошо ложится на карту с некоторым дополнительным пространством для увеличения наддува и массового расхода, если целевая мощность поднимается. По этой причине семейство турбодвигателей GT37R используется во многих турбокомплектах Garrett Powermax, рассчитанных на этот диапазон мощности.

В качестве следующего примера рассмотрим Weekend Warrior. Эта категория предназначена для ежедневных транспортных средств, которые имеют мощность до 250 л.с. по сравнению со стандартной или 525 л.с.

Включение этого целевого значения мощности в нашу формулу дает потребность в воздушном потоке:

И коэффициент давления:

= 45,5 фунтов на квадратный дюйм

= 3,3

Судя по предыдущей карте, производительность компрессора недостаточна для удовлетворения этого требования, поэтому мы должны рассмотреть следующий компрессор большего размера.

(Технически двигатель, вероятно, мог бы легко развивать эту мощность с предыдущим компрессором, но это было бы сопряжено с риском большего количества дыма, более высокими значениями температуры выхлопных газов и противодавления; это похоже на то, как если бы штатный компрессор был перегружен…)

Следующим большим турбодвигателем является GT4094R, он показан ниже.

Другим вариантом, который также можно было бы рассмотреть, является GT4294R, который имеет несколько более крупный индукторный компрессор и турбинное колесо большего размера.

Большая инерция колеса немного замедлит реакцию, но обеспечит лучшую производительность в верхней части диапазона оборотов.

В качестве следующего примера рассмотрим Экстремальную производительность. Эта категория предназначена для настоящих хот-родов, мощность которых превышает стандартную на 350 лошадиных сил, и владельцев, которые готовы отказаться от части ежедневной полезности, чтобы добиться более высокого прироста мощности.

Включение этого целевого значения мощности в нашу формулу дает требуемый расход воздуха:

И степень сжатия:

= 50,8 фунта на кв. дюйм абс.

= 52,8 p sia

=3,8

Для этого потока и коэффициент давления, GT4202R подходит и показан ниже. Поскольку это приближается к соотношению давлений 4 к 1, мы находимся примерно на пределе одиночного турбонагнетателя для двигателя такого размера.

Последний случай: категория соревнований

Последний кейс — категория «Соревнование». Поскольку это особый случай, и существует так много способов применения дизеля максимальной мощности, в этой статье невозможно адекватно осветить его. Однако есть некоторые общие рекомендации. При таком уровне мощности, как указано выше, рекомендуется рассмотреть применение серийного турбодвигателя. Это ситуация, когда одна турбина питает другую турбину, разделяя работу по сжатию воздуха между обоими компрессорами. Турбина большего размера обозначается как турбина «низкого давления», а меньшая вторичная ступень — как турбина «высокого давления». Компрессор низкого давления питает компрессор высокого давления, который затем питает воздухозаборник. Со стороны турбины выхлоп сначала проходит через турбину высокого давления, а затем в турбину низкого давления, а затем выходит через выхлопную трубу. Мы по-прежнему можем рассчитать требуемый массовый расход, но отношение давлений более важно, и вопросы следует обсуждать с местным дистрибьютором Garrett Powermax. Для расчета требуемого массового расхода воспользуемся нормальным уравнением. На этот раз целевая мощность будет на 500 лошадиных сил больше, чем у стоковой, что в сумме составит 775 лошадиных сил.0007

Этот расход воздуха применим только к компрессору низкого давления, так как компрессор высокого давления будет меньше, поскольку он увеличивает давление уже сжатого воздуха. В большинстве случаев турбонаддув высокого давления имеет тенденцию быть примерно на два размера рамы меньше, чем ступень низкого давления. Таким образом, в этом случае, после выбора подходящей турбины низкого давления (подсказка: посмотрите на карту компрессора GT4718R), вероятными кандидатами будут GT4088R или GT4094R.

Подробнее

Еще один комментарий по выбору подходящего размера корпуса турбины A/R. Меньшее значение A/R поможет турбонагнетателю быстрее выйти на режим наддува и обеспечит лучшую реакцию турбонагнетателя, но за счет более высокого противодавления в зонах с более высокими оборотами и, в некоторых случаях, риска подтолкнуть компрессор к помпажу, если наддув растет слишком быстро. С другой стороны, больший A/R будет реагировать медленнее, но с лучшими верхними характеристиками и меньшим риском запуска компрессора в помпаж. Вообще говоря, правильный корпус турбины — это самый большой корпус, который обеспечивает приемлемую реакцию наддува на низких частотах, обеспечивая при этом более оптимальную производительность на высоких частотах.

Эту информацию следует использовать в качестве отправной точки для принятия решений о правильном выборе размера турбонагнетателя. Конечно, для получения более подробной информации о вашем двигателе обратитесь к дистрибьютору Garrett Powermax.

Как выбрать турбокомпрессор, часть 1

Турбокомпрессоры Garrett Performance

Компания Garrett Advancing Motion продолжает разрабатывать самый разнообразный ассортимент продуктов и аксессуаров для повышения мощности двигателя для любителей гонок и гонок. Имея на выбор более 35 различных турбокомпрессоров, как узнать, что лучше всего подходит для работы вашего двигателя? В этой статье будут рассмотрены принципы и основы турбосопоставления. Для продвинутых и экспертных технологий нажмите здесь. Гоночные и рабочие турбины Garrett способны поддерживать двигатели объемом от 0,4 до 12,0 л и мощностью от 140 до 3000 л.с. на один турбонагнетатель! Имейте в виду, что показатели мощности Garrett в лошадиных силах сильно зависят от модификаций автомобиля и его настройки/калибровки. Номинальные мощности рассчитываются на основе дроссельного расхода карты компрессора (общая мощность турбонаддува), которая представляет собой потенциальную мощность маховика в лошадиных силах. Правильный выбор турбокомпрессора для вашего применения имеет решающее значение для достижения оптимальных результатов. Если вы выберете турбо, которое слишком велико для вашего приложения, вы столкнетесь с турбо задержкой. И наоборот, если турбокомпрессор слишком мал, вы рискуете не достичь своей цели по мощности, а также увеличить риск превышения скорости турбокомпрессора, что приведет к отказу турбокомпрессора и возможному дорогостоящему повреждению двигателя. Не берите большой турбо только потому, что он круто выглядит. По мере развития турботехнологии инженеры Garrett продолжают вводить новшества в отрасль, создавая более мощные и эффективные продукты в меньшем корпусе.

Мощность колеса против кривошипа и паразитные потери

Целевая мощность относится к пиковой мощности, которую вы хотите получить от автомобиля при максимальных оборотах двигателя. У кривошипа. Мощность на кривошипе отличается от мощности на колесах из-за паразитных потерь. Также известные как потери в трансмиссии, это относится к мощности, теряемой двигателем с момента, когда он проходит через трансмиссию к трансмиссии и через оси к колесам. На потери в трансмиссии влияет тип трансмиссии (FWD, RWD, AWD), при этом потери выше в приложениях с автоматическими коробками передач. Вы должны оценить потери в трансмиссии перед началом проекта, чтобы избежать путаницы или разочарования, когда ваш автомобиль попадет на динамометрический стенд.

Совет тюнера от Майка Макгинниса — Инновационная настройка: Большие тормоза, тяжелые колеса и шины также влияют на потери в трансмиссии. Некоторые динамометрические стенды могут выполнять тест на паразитные потери/тест на выбег, поэтому обратитесь к своему тюнеру.

Если вы ищете целевую мощность колеса в лошадиных силах, вы можете использовать следующие рекомендации для расчета целевой мощности коленчатого вала. (К вашему сведению, автопроизводители также оценивают мощность автомобиля по кривошипу)    

В этом примере мы начнем с лошадиных сил на колесе цель 600 для заднеприводного приложения. Чтобы найти турбонаддув, который может поддерживать нашу целевую мощность, нам нужно рассчитать потери в трансмиссии, поэтому мы должны умножить 600 * 1,15 = 690.

• Передний привод 10% (умножьте целевое значение HP на 1,1) Мощность колеса * 1,1 = Кривошипная мощность
• Задний привод 15% (умножьте целевую мощность на 1,15) Мощность на колесе * 1,15 = Мощность на кривошипе
• Полный привод 20 %  (умножьте целевое значение HP на 1,2)     Мощность на колесе * 1,2 = мощность на коленчатом валу

Теперь, когда у нас есть 690 в качестве целевого значения мощности коленчатого вала , мы можем использовать турбо-функцию Garrett Performance для устранения несоответствий. Каждый турбокомпрессор имеет рабочий диапазон, измеряемый мощностью коленчатого вала и рабочим объемом двигателя, измеряемым в литрах. После того, как вы определили эти два входа, вы можете использовать страницу продукта с турбонаддувом для сортировки вариантов. В верхней части страницы продукта вы увидите поле для мощности и рабочего объема в литрах. Введите данные о лошадиных силах и рабочем объеме, чтобы найти основные совпадения. (В приведенном ниже примере мы использовали 690 лошадиных сил и 4,0-литровый рабочий объем)

По этому базовому матчу есть довольно много результатов. Мы насчитали 24, включая конфигурации с обратным вращением GTX3582R Gen II, GTX3576R Gen II и G35-900 Series G35-900

Соответствие требованиям транспортных средств

Другим важным фактором при согласовании турбонаддува является применение и использование транспортного средства. Автомобиль для автокросса требует быстрой реакции на наддув, поэтому для этого применения подойдет меньший турбодвигатель или меньший корпус турбины A / R. Это принесет в жертву максимальную мощность на высоких оборотах, но реакция на буст будет превосходной. Дрэг-кар, стремящийся к максимальной мощности и максимальной конечной скорости, скорее всего, выберет турбонаддув большего размера и большой корпус турбины A/R, чтобы максимизировать поток воздуха, поступающий в ступень турбины. Это очень простые шаги для согласования турбо, но важные факторы, которые следует учитывать при сужении поиска подходящего турбо.

Совет по настройке от Майка Макгинниса – инновационная настройка: «Соответствие турбонаддува типу топлива также важно. Например, если гонщик хочет выжать 500 л.с. на нагнетаемом газе по сравнению с E85, я бы, скорее всего, выбрал разные турбины, увеличив размер компрессора, чтобы обеспечить мощность на нагнетаемом газе, не создавая высоких температур на выходе компрессора, и чтобы помочь снизить температуру выхлопных газов, что помогает с запасом. безопасно стучать».

Соответствие для одинарного и двойного турбонаддува

Определив целевую мощность в лошадиных силах, мы должны решить, хотим ли мы установку с двойным или одинарным турбонаддувом. Оба могут сделать мощность эффективно и с большим откликом. Иногда пространство двигателя является важным фактором, и все, что вы можете сделать, это установить две турбины меньшего размера. Или, может быть, купленный вами коллектор поставляется только в одной конфигурации с турбонаддувом. Решение остается за вами, чтобы проанализировать и принять его на основе бюджета и наличия компонентов. Вот дополнительный расчет для установки с двойным турбонаддувом. Если у вас двигатель 4 литра и вы хотите сделать 690 лошадиных сил с двумя турбонагнетателями, вам нужно разделить целевую мощность и рабочий объем двигателя на 2 и найти турбосоответствие на основе половины целевых входных данных. Наш пример с 4-литровым двигателем и целевой мощностью 690 л.с. теперь будет соответствовать 2,0 л и 345 л.с.

Используя функцию сортировки страниц продуктов, введите мощность 345 л.с. и рабочий объем 2,0, и появятся новые результаты. Результаты расчетов с двойным турбонаддувом сильно отличаются от продуктов расчетов с одним турбонаддувом. Имейте в виду, что результаты, показанные на основе этих входных данных, относятся к продуктам, которые соответствуют диапазонам мощности и рабочего объема линейки продуктов Garrett Turbo. Необходимо провести дополнительные исследования, чтобы найти турбо-соответствие. Эта функция веб-страницы предназначена для того, чтобы дать вам отправную точку для выбора турбо.

Турбокомпрессоры со стандартным и обратным вращением

Garrett предлагает турбокомпрессоры со стандартным и обратным вращением. Эти опции, иногда называемые зеркальным или зеркальным отображением турбонаддува, позволяют создать идеальную симметрию вашей турбосистемы. Колесо компрессора обратного вращения вращается против часовой стрелки и имеет выпускное отверстие корпуса компрессора, направленное влево. Помните, что вращение колеса компрессора определяет направление потока воздуха. Турбокомпрессоры со стандартным вращением вращаются по часовой стрелке, а выход компрессора направлен вправо. На изображениях ниже показаны несколько различных конфигураций двигателя и турбонаддува.

Quad Turbo V12 LS с двумя комплектами зеркальных турбонагнетателей GTX3582R Gen II для этой безумной сборки от Haltech

Twin GTX5533R Gen II с турбонаддувом и стандартным вращением для дрэг-рейсинга для гонщика Марка Мике

Зеркальное изображение турбосистемы GTX3076R Gen II, созданной компанией Schmuck, построенной LLC.

G42 серии G с одним турбонаддувом в R34 GTR

Сужение результатов поиска

Теперь мы можем сузить наш турбо-поиск. Для этого примера мы выбрали систему с двойным турбонаддувом. Наш следующий шаг требует, чтобы мы просмотрели каждую страницу продукта с турбонаддувом и узнали, какие варианты комплекта турбины доступны, а также рассмотрели мощность и диапазон рабочего объема каждой турбины. Основное эмпирическое правило заключается в том, что если мощность и рабочий объем вашего двигателя (345 / 2,0 л) слишком близки к низкому или высокому диапазону турбонаддува, то соответствие, скорее всего, будет иметь низкую эффективность и не является лучшим вариантом. Хорошее соответствие дает вам мощность и отклик, которые вам нужны в эффективной части карты компрессора, и это, как правило, ближе к середине диапазонов мощности и рабочего объема, заданных для каждой турбины.

Помните, что наши требования к турбодвигателю составляют 345 лошадиных сил для 2,0-литрового двигателя , потому что он предназначен для применения с двойным турбонаддувом. Наша общая цель — сделать 690 с двигателем 4,0 л.

GTX3071R Gen II: 340–650 л.с. и рабочий объем 1,8–3,0 л. Варианты впуска корпуса турбины доступны с входом T3 и V-диапазона с выпускными отверстиями V-диапазона. На первый взгляд целевой диапазон мощности (345 л.с.) всего на 5 л.с. больше, чем нижний предел турбо (340). Ваш автомобиль не работает на полных оборотах все время, поэтому этот турбонаддув будет производить еще меньше мощности при более низких оборотах двигателя. Этот турбо не лучший вариант и мы продолжим поиски.

Серия G G25-550: 300–550 лошадиных сил и рабочий объем 1,4–3,0 л. Варианты впуска корпуса турбины доступны в основном в V-диапазоне с одним вариантом T25. Наши потребности в лошадиных силах находятся в диапазоне турбо. Смещение также находится между диапазоном. G25-550 предлагается со стандартным и обратным вращением для зеркальных установок. Это турбо намного лучше, чем GTX3071R Gen II.

Заключение

Это основные шаги для турбосопоставления.