В прошлой записи обещал продолжить тему выбора турбины, но предварительно хочу еще раз (или для кого-то в первый раз) напомнить несложные формулы расчетов конфига, чтобы не ссылаться на опыт ребят из соседнего гаража. Сорри за задержку, но вот жеж моё «я к вам пишу» ?
Постановка задачи. Преамбула
Все машины одинаковы. Разница в нюансах. Принципиальных отличий в форсировке жигулей, тойоты или фольксвагена нет. В то же время весь наш опыт стоит денег. Большая их часть – цена ошибок, сделанных по незнанию. Предлагаю избавиться от них заранее и потратить сэкономленное с пользой.
Давайте в качестве теоретической болванки возьмем простой дешевый мотор и превратим его в Мотор. Разумеется, с помощью наддува.
Дано: ВАЗ 2106, Калина, Малина, Махиндра, Тесла , далее по списку. Мотор 1,6л, 8 или 16 клапанов.
Планирование
Первая ошибка, которую делает любой тюнер – отсутствие плана. Задайте себе вопрос «Сколько лошадиных сил?» Это главный пункт, точка отсчета и цель одновременно. Хотите 200 сил? 250? 388? Мотор должен быть не просто мощным, а максимально удобным, чтобы ездить хотелось каждый день, чтобы в кайф. Это значит, что мотор должен ехать уже снизу. И не говорите, что вам не нравятся EVO или STI! Они так хороши, потому что валят сразу и без дураков, на 2500 об/мин развивают момент 30 кг, а на 3500 об/мин – заявленные 35-40. Чтобы добиться аналогичной эффективности на вазовском моторе, чей объем = 80% от 2-литрового мотора «эволюции», нам достаточно получить 28-32 кг момента на 3000-3500 об/мин и 240 л.с. на 6500 об/мин. Я возьму за отсчет именно это значение, а вы примете свое решение. По крайней мере, нет ничего плохого, чтобы построить универсальный мотор, а затем по окончании первой волны эйфории продолжать экспериментировать с настройками. Как точно попасть в выбранные характеристики будущего мотора? Начнем с выбора турбины, но предварительно нам нужно кое-что посчитать.
Расчеты параметров для выбора турбины.
Расход воздуха.
Прежде всего забейте на советы и слухи. У вас теперь есть максимально точный инструмент для создания своей конфигурации. Основная характеристика турбокомпрессора – производительность. И, внимание! Никогда не берите давление наддува с потолка, оно тоже рассчитывается и зависит от индивидуальных характеристик двигателя и желаемой мощности.
Важно: производители чаще дают характеристики турбокомпрессоров в единицах британской системы мер. Масса в фунтах (lb), массовый расход в фунтах в минуту (lb/min), объемный расход воздуха в кубических футах в минуту (CFM), давление в psi (фунт на квадратный дюйм), удельный расход топлива (BSFC) – фунт на лошадиную силу в час (lb/hp•hr). То есть в любом случае придется иметь дело с этими «пси» и «фунтами», поэтому для удобства я буду приводить здесь данные именно в этих единицах. Если нужно перевести все в метрическую систему, то я пользуюсь вот этим конвертером, который можно скачать бесплатно: joshmadison.com/convert-for-windows/
***
Итак, нам требуется получить 240 л.с. на 6500 оборотов с мотора 1,6. Доставайте калькулятор. Какую массу воздуха должен обеспечить компрессор для получения такой мощности?
Ее значение считается по этой формуле:
Рв = HP x A/F x BSFC/60,
где HP – мощность, Рв – расход воздуха, A/F – состав смеси, BSFC – удельный расход топлива
Минимальное значение качества смеси для 95 бензина не опускается ниже 12:1, а если топливо гоночное (100-105) – не ниже 12,5:1. Для метанола это значение составляет 5,0:1, а для дизеля 18:1. Удельный расход (BSFC) для турбомоторов варьируется от 0,5 до 0,6 lb/hp•hr. Примем среднее значение 0,55. Считаем:
Рв = 240 х 12 х 0,55/60 = 26,4 lb/min (12 кг/мин)
Давление наддува
Мы еще раз подтвердили данные профессиональных настройщиков двигателей, что каждый килограмм расхода воздуха – это 20-22 л.с. Обратите внимание, что мы не используем в формуле ни значение объема мотора, ни оборотов максимальной мощности. Это значит, что для любого бензинового мотора потребуется 12 кг воздуха в минуту, чтобы получить 240 л.с. Даже когда 500-сильная машина развивает эти 240 сил где-нибудь на 2,5 т. оборотов, расход воздуха будет таким же. Также очевидно, что для небольшого мотора давление наддува должно быть выше, чем для условного 3,5-литрового V6.
Рассчитаем давление наддува:
РАвпуск = [Рв х R x (460+Tвп)] / (VE x N/2 x Vd)
Читайте также: Троит мотор хонда цивик 4д
PAвпуск = Абсолютное давление во впускном тракте (ресивере) для получения требуемой мощности
Рв = массовый расход воздуха (lb/min)
R = газовая постоянная = 639,6
Tвп = Температура во впускном тракте, градусы по шкале Фарингейта (F). Приемлемое значение варьируется от 40 до 70 °С. Примем его 55°С, т.е. 130°F
VE = Коэффициент наполнения. Для конструкции с 4 клапанами на цилиндр среднее значение = 0,9-1,05. Для 2-клапанных камер сгорания = 0,7-0,9. К этому параметру мы еще вернемся чуть позже.
N = Частота вращения коленвала, об/мин
Vd = объем двигателя в кубических дюймах (CI – cubic inch). Чтобы перевести объем из литров в CI, умножаем литры на 61,02 (1,6 х 61,02 = 97,6).
Считаем наш мотор:
РАвпуск = [26,4 х 639,6 x (460+130)] / (0,95 x 6500/2 x 97,6) = 33,11 psi
Таким образом давление наддува
Pнаддува = Рабсолютное — Ратмосферное = 33,11 – 14,46 = 18,65 psi = 1,3 бара.
Степень повышения (PR)
На этом первую часть можно было бы и закончить, чтобы перейти к выбору турбокомпрессора. Но мы не учли в расчетах потери давления из-за общего сопротивления в системе. Воздуховоды (пайпинг), интеркулер и дроссельная заслонка оказывают некоторое сопротивление потоку, в результате давление падает. Да и на впуске стоит воздушный фильтр. Каким бы спортивным он не был – потери его нужно учитывать. И вот почему.
Производители турбин не указывают давления наддува, потому что не знают условий эксплуатации. Ведь это может быть разреженная атмосфера высокогорья или турбина используется как вторая ступень наддува в дизеле. Поэтому они указывают лишь степень повышения, которую способен обеспечить компрессор, т.е. с каким коэффициентом будет сжат воздух на выходе компрессора относительно потока на входе, поэтому сами значения давления не указывают. Так что очередной важный расчет перед выбором компрессора – степень повышения.
Даже конический спортивный фильтр препятствует всасыванию, не говоря о штатном фильтре в заводском корпусе. Эти значения невелики 0,5-1,5 psi, но их стоит учитывать. Примем значение потерь до компрессора 1 psi. Если дело происходит, например, в Челябинске, то примем стандартное атмосферное давление Ратм = 736 мм рт.ст. = 14,24 psi.
Pвход = 14,24-1 = 13,24 psi
Чтобы узнать нормальное атмосферное давление в вашем населенном пункте, достаточно поинтересоваться на какой высоте над уровнем моря он находится. Нормальное давление на уровне моря – 760 мм.рт.ст. Каждые 10м выше уровня моря – минус один мм.рт.ст. Например, Москва находится на высоте 120м, значит нормальное давление для Москвы – 760-12=748 мм рт.ст., Челябинск на 237 м выше уровня моря, значит давление составит 760-23,7=736,3 мм рт.ст. Ну а в Катманду (1300 м) – 630 мм рт.ст.
В psi и барах, здесь тоже пригодится конвертер:
Москва – 14.46 psi, 0.99 бара
Челябинск – 14.24 psi, 0.98 бара
Катманду – 12.18 psi, 0.84 бара
Потери во впускном тракте могут составить от 1 до 5 psi. Мы стараемся все построить грамотно, то есть с минимальными потерями, поэтому возьмем для расчетов значение 2 psi – вполне реальная цифра для расчетов. Таким образом, чтобы расчетное абсолютное давление в ресивере составило 33,1 psi, давление на выходе из компрессора должно быть уже
Pвыход = Рвпуск + Рпотери
Pвыход = 33,1 + 2 = 35,1 psi
Степень повышения (PR – pressure ratio) считаем по формуле
PR = Pвыход / Pвход
PR = 35.1 / 13,24 = 2,65
Итак, у нас есть максимальный расход воздуха и степень повышения. Теперь подбираем турбокомпрессор, чей рабочий диапазон обеспечит наши скромные запросы, о чем напишу вот-вот совсем скоро ?
Сколько нужно воздуха мотору
Заинтересовался таким вопросом:
Сколько потребляет (4х тактный 4х цилиндровый атмосферный двигатель внутр. сгорания) воздуха литров в минуту (объем двигателя 1 л. обороты 1000 об/мин )
Порядок работы цилиндров 1-3-4-2 каждый цилиндр по 250 куб.см
| Модератор |
_________________
=========
Правила Форума ЗДЕСЬ _____ Правила раздела БАЗАР ЗДЕСЬ _____ Если вы продаете, прочтите ЗДЕСЬ
Редко появляюсь. Если вопрос не личного характера пользуйтесь кнопкой «!» .
JLCPCB, всего $2 за прототип печатной платы! Цвет — любой!