Оценка возможностей турбины на примере Garrett и IHI

Обратимся к производителям за консультацией: какие модели компрессоров обеспечат нам расход в 26,4 lb/min при PR=2,65? Для этого понадобятся диаграммы рабочих диапазонов, которые публикуют производители, в англоязычных источниках их называют turbo maps. Особенно любит своих покупателей Garrett, поэтому представляет все необходимые для подбора параметры.

Турбонаддув своими руками

Максимальное давление наддува. Что такое степень повышения?

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 х 26,4=13,2 lb/min.

GTX3071R

Давай возьмем несколько наиболее похожих на правду вариантов – компрессоры, способные генерировать 26 фунтов воздуха в минуту при степени повышения (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. На диаграмме видно, что рабочий диапазон нашего мотора выходит за границы рабочего диапазона турбины. Для него она слишком большая.

GT1544

Хорошо. Теперь резонно предположить, 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, а рост оборотов ротора запросто выводит улитку из строя.

Borgwarner K16 Project

Понятно, что обе крайности нам не подходят. В идеале рабочий диапазон двигателя должен оставаться внутри диаграммы производительности турбины. 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 линейки AirWerks компании BorgWarner.

GT2259

Хороший результат обещает показать Garrett GT2259. 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.

IHI RHF55

Еще один рабочий вариант – IHI RHF55. На сводной диаграмме показана целая гамма моделей IHI. Обрати 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.

Borg-VB50
Borg-VB50_1

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, которая используется на 3,6-литровом Porsche 997. Система почти вдвое быстрее достигает рабочего давления и в условиях высоких «бензиновых» температур выпуска остается работоспособной на протяжении длительного срока службы. На Porsche таких установлено две, а нам для мотора 1,6 л достаточно одной. Единственный недостаток – цена. И не обращай внимания на другие графики – это единственная диаграмма BV50, которую удалось найти.

Дальше ты самостоятельно сможешь 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 аспект, о котором я упомянул выше, – коэффициент наполнения VE (в англоязычном варианте часто встречается как «volumetric efficiency»).

По теме:  Турбонаддув своими руками




Оставить комментарий

CAPTCHA