Турбо-тюнинг

[200smax]

простейшее описание турботюнинга - простая логика:
все понимают что турба стоит на двигателе для повышения производительности двигателя.
основная задача турбины надуть в цилиндр больший объем воздуха.
НО! при надувании естесственно поднимается давление, поэтому понижают степень сжатия чтоб понизить компрессию(http://express.irkutsk.ru/smi/press/...10_22/dvig.htm), т.к. при большом давлении блок может просто расколоться - компрессия + давление воспламенения - это не шутки...
Кроме того вдуваемый воздух охлаждают для уменьшения объема, при этом давление не повышается.

Непосредственно тюнинг:
логично что турбины бывают разные. Разные я имею ввиду размеры.
На всякий случай скажу что разные турбины (с разными размерами - A/R) при одинаковом давлении нагнетают разный объем воздуха. На самом деле вдуть можно скока угодно (скока влезет - скока выдержет блок и остальные детали). Главное помнить что при повышении объема воздуха необходимо повысить объем топлива - ОДНОЗНАЧНО!
Далее - при повышении давления главное понижать степень сжатия а также повышать октановое число топлива - ОДНОЗНАЧНО!
Далее при выборе большой турбы нужно помнить - чем больше турба тем сложнее ее раскрутить!

Вот такие хитрости!

Для повышения расхода топлива можно повысить его давление, увеличить время открытия форсунки, ее размер и т.д. - но это неотъемлимая часть!

Пока что так...

[Oleg Coupe]

2KGB_SSSR: я тоже с BMW форума Буду спасать твою психику здесь! Пропеллеры рулят! :wink: А твой расходомер все равно хуже пленочного!... но пленочные и на BMW есть!

И ты тут!!!
:wink:

[Микрик]

2KGB_SSSR: я тоже с BMW форума Буду спасать твою психику здесь! Пропеллеры рулят! :wink: А твой расходомер все равно хуже пленочного!... но пленочные и на BMW есть!

И ты тут!!!
:wink:

И мы будем рады видеть здесь почаще! 8) :wink:

[Oleg Coupe]

2KGB_SSSR: я тоже с BMW форума Буду спасать твою психику здесь! Пропеллеры рулят! :wink: А твой расходомер все равно хуже пленочного!... но пленочные и на BMW есть!

И ты тут!!!
:wink:

И мы будем рады видеть здесь почаще! 8) :wink:

Привет :wink: Да уж буду теперь заходить Просто Макса (PT730) никак тут увидеть не ожидал

[200smax]

ВВЕДЕНИЕ
Цель настоящего руководства показать читателю как посчитать объем и массу воздуха проходящего через двигатель и как выбрать размер турбокомпрессора для подачи этого количества воздуха. Также руководство предложит описание и некоторые расчеты влияния температуры, давления и охлаждения воздуха на производительность двигателя.
Уравнение Объемного Протока (Воздуха) Двигателя
Это уравнение для нахождения объема воздуха входящего в двигатель. Для примера возьмем 231 куб. дюйм с 4-мя цилиндрами. Впускной клапан цилиндра открывается 1 раз каждые 2 оборота двигателя. Так для каждых 2-х оборотов двигателя в него поступает 231 куб. дюйм воздуха. Сколько же это фунтов. А это зависит от давления и температуры воздуха во впускном коллекторе. Но объем всегда 231 куб. дюйм каждые 2 оборота.

Объем воздуха (куб. Фут/мин.)= обороты двигателя x объем двигателя
(1728 x 2)
Закон Идеального Газа/Массовый Проток Воздуха
Закон идеального газа для нас очень удобное уравнение. Оно показывает отношение давления воздуха, температуры, объема и массы (фунты) воздуха. Если известны 3 величины мы можем всегда посчитать 4-ю. Ураснение:

PV=nRT

где Р – абсолютное давление, V – объем, n – относится к кол-ву молекул воздуха, которое является показателем массы (или фунтов) воздуха, R – газовая постоянная и Т – абсолютная температура.

Что такое абсолютная температура? Есть ли нам до этого дело? Конечно есть!

Абсолютное давление – это давление, которое показывает манометр + атмосферное давление. Атмосферное давление равняется 14,7psi на уровне моря.

Пример: манометр показывает 0 psi перед тем как он подключен. Подключаем, надуваем машину и манометр показывает 17 psi. 17 psi – давление манометра, абсолютное давление на уровне моря будет 14,7 + 19 = 33,7.

Давление обозначается psia или psig. "a" – абсолютное давление, "g" давление на манометре. (psi – фунты на 1 квадратный дюйм). Как мы только что показали, 17 psig = 33.7 psia. Идеальный вакуум это 0 psia, или -14.7 psig.

Абсолютная температура это температура в градусах F + 460. Получатся градусы Rankine или R. Если на улице 80 F то абсолютная температура 80+460 = 540 R.

Закон идеального газа может быть организован для вычисления любой переменной. Например, если известно давление, температура и объем то мы можем посчитать фунты воздуха:

n=PV/(RT)

Нам это важно, т.к. мы знаем давление (давление наддува), объем (по расчетам первого пункта), и мы можем легко принять приблизительную температуру. Таким образом мы можем посчитать количество фунтов воздуха, которое двигатель пропускает сквозь себя. И чем больше фунтов тем больше мощность.

Вот закон идеального газа преобразованный в 2 вида, с необходимыми постоянными, очень удобные для нас:

Расчет фунтов воздуха:
n(фунт/мин)= P(psia) x V(куб.фунт./мин) x 29
(10.73 x T(deg R))
Расчет объема воздуха:
V(куб.фут./мин) = n(фунт/мин) x 10.73 x T(deg R)
(29 x P(psia))
ОБЪЕМНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
Если бы жизнь была идеальна, мы бы могли полностью заполнить цилиндры воздухом. Если бы у нас был наддув 17 psi во впускном коллекторе – то мы бы получали при открытии впускного клапана в цилиндре те же 17 psi до того как клапан закроется. К сожалению такого не случается. При том что в цилиндре остается часть выхлопного газа и ограничение впускных портов и клапанов мы получаем реальное кол-во воздуха, попадающего в цилиндр меньше чем в идеале. Таким образом отношение реального кол-ва воздуха к идеальному есть не что иное как ОБЪЕМНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ.

Для вашего обычного двигателя эффективность обычно равна 0,85 (85%). Такие вещи как большие клапана, увеличенные распредвалы, усовершенствованные впуск и выпуск и т.п. приводят эффективность близкой к 1 (100%). С туннельными выпусками некоторые атмосферные двигатели при определенных оборотах имеют даже больше чем 1 объемной эффективности.

При расчете протока воздуха через двигатель необходимо умножить идеальное кол-во воздуха на объемную эффективность – в результате получаем реальное кол-во воздуха, подаваемого в цилиндры:

actual air flow = ideal air flow x volumetric efficiency
Пример:

Время примера. Посчитаем фунты воздуха поступающего в двигатель 2-х разных машин – с интеркулером и без с одинаковыми двигателями. Для обеих машин возьмем объемную эффективность 0,85. У обеих машин обороты двигателя 5000. Какой же объем воздуха в них поступает?

объем, в куб.фут в мин. = 5000 x 231 = 334.2 куб.фут/мин
1728 x 2

Это остается неизменным для обеих машин и с интеркулером и без него – 334,2 куб.фут/мин. При оборотах 5000. Тем не менее, как мы увидим дальше, масса воздуха разная.
Машина без интеркулера. Температура воздуха во впускном коллекторе приблизительно 250 F. Турбина надувает 19psi. Какова же масса воздуха?

Абсолютная температура = 250 F + 460 = 710 R
Абсолютное давление = 19 psig + 14.7 = 33.7 psia
n (фунт/мин)= 33.7 psia x 334.2 куб.фут/мин x 29 = 42.9 фунт возд./мин(идеал)
10.73 x 710 deg R
фунт возд./мин. реал = фунт/мин идеал x объемную эффективность = 42.9 x 0.85 = 36.4 фунт возд./мин
То же но с интеркулером, температура во впускном коллекторе 130 F. Наддув 17 psi.

Абсолютная температура = 130 deg F + 460 = 590 deg R

Абсолютное давление = 17 psig + 14.7 = 31.7 psia
n(фунт/мин)= 31.7 psia x 334.2 куб.фут/мин x 29 = 48.5 фунт возд./мин(идеал)
10.73 x 590 deg R
фунт возд./мин. реал = 48.5 x 0.85 = 41.3 фунт возд./мин
Учтите что даже при меньшем наддуве машина с интеркулером подает большую массу воздуха. Это из-за того, что температура во впускном коллекторе на много меньше чем у машины без интеркулера. А большая масса воздуха дает больше силы.
КОМПРЕССОР
Компрессор - это часть турбины, которая сжимает воздух и нагнетает его во впускной коллектор. Молекулы воздуха всасываются в быстро вращающуюся крыльчатку компрессора и выбрасываются во все стороны внутри улитки. При этом молекулы становятся ближе друг к другу (сжатие). Это повышает их давление.
Для раскручивания компрессорной крыльчатки необходима энергия, которая поступает со стороны «горячей» выхлопной улитки (турбины). Но не вся энергия идет на раскрутку крыльчатки и увеличение давления. Часть энергии идет именно на нагрев воздуха. Все из-за того что мы низкие существа не можем построить идеальный двигатель. Тогда вся энергия шла только на образование давления. Вместо этого, из-за конструкции компрессора, молекулы воздуха бьются друг об друга и стенки улитки, именно из-за этого повышается температура. То же самое происходит с руками, если их потереть друг о дружку из-за силы трения. Трение между компрессором и молекулами воздуха, а также и между самими молекулами также нагревает воздух.
Если разделить количество энергии, идущее на создание давления, на общее количество энергии, идущее на компрессор, то мы получим эффективность компрессора (всей турбины).
Например, если компрессор имеет эффективность 70% - это значит что всего 70% идет на образование давления, а 30% идет на нагрев. Именно поэтому мы стремимся за высокоэффективными компрессорами; больше энергии идет на создание наддува и меньше на нагрев воздуха. Турбины – это компрессоры центробежного типа. Они так называются потому, что используется центробежная сила, которая выбрасывает молекулы воздуха из центра улитки с крыльчатки к внешним стенкам улитки – это и создает давление. Наибольшая эффективность таких турбин обычно колеблется от 70% до 80%.
Если температура растет на много сильнее, чем вы повышаете давление, вы можете добиться всего несколько дополнительных фунтов, а на температуре проиграть – как результат – потеря мощности.
На сколько же горяч воздух, выходящий из компрессора?
Вот уравнение для расчета температуры воздуха после компрессора:

Tвых. = Tпод. + Tпод. x [-1+(Pвых./Pпод.)0.263]
эффективность турбины
Пример: температура подачи 70 F, давление подачи -0,5 psig (небольшое разрежение), давление на выходе 19 psig, эффективность турбины 72%. Получаем:

Tпод.= 70 F + 460 = 530 R
Pпод.= -0.5 psig + 14.7 = 14.2 psia
Pвых.= 19 psig + 14.7 = 33.7 psia
Pвых./Pпод. = 33.7/14.2 = 2.373 (это компрессия турбины)
Tвых. = 530 + 530 x (-1+2.3730.263 ) = 717.8 R - 460 = 257.8 F
0.72
Таким образом, мы имеем теоретическую температуру воздуха после турбины 257,8 F. Естественно возникает желание поставить интеркулер для охлаждения воздуха, перед тем как он попадет во впускной коллектор!
Компрессоры не всегда работают на одинаковом давлении. Давление воздуха на выходе из компрессора зависит от объемного протока самого компрессора (не фунты воздуха, а куб. фунт/мин. – грубо говоря, объем или размер улитки) и кол-ва оборотов крыльчатки. Производительность компрессора может быть показана на графике серией кривых. Ниже приведена компрессорная диаграмма.

Внизу ось фунт/мин. – это кол-во воздуха, которое компрессор прогоняет через себя, скорректировано для стандартного давления и температуры. Практика стандартной индустрии – представлять эту часть графика в реальном объемном протоке (например, куб. фут/мин.) т.к. компрессия постоянна для данного объемного протока и скорости крыльчатки, не для данного массового протока. К сожалению они так не сделали и теперь для использования кривых Turbonetics ® нам необходимо вычислять фунты воздуха и корректировать их реальную температуру и давление под стандартные значения.
Левая часть графика показывает отношение давления воздуха на выходе из компрессора к давлению на входе (величины абсолютные).
Существует 2 разных набора кривых на графике: кривые эффективности и кривые оборотов крыльчатки. Область с линиями – «конверт работы». Компрессор лучше всего работает внутри этого конверта. Он будет также работать и за пределами конверта правее, но с меньшей эффективностью. Левее видим "surge limit" это граница, левее которой компрессор работает непредсказуемо. Видно что ему просто не хватает воздуха и он может давать обратную тягу, обычно из-за маленького размера улитки. Это приводит к сильным повреждениям.
Рекомендуется выбирать турбину с наивысшим показателем эффективности для наивысшего крутящего момента машины. При этом при наивысших оборотах двигателя турбина будет давать эффективность не менее 60%.

Вот как следует читать график.
Посчитайте фунты воздуха при наибольшем крутящем моменте. В нашем примере это был 41,3 фунт/мин при давлении подачи -0,5 psig и температуре подачи 70 F. Теперь необходимо скорректировать к стандартной температуре и давлению.

Скорректированный проток = реальный проток x (Tпод./545)0.5
(Pпод./13.949)
Заметьте мы используем 13,949 т.к. все замеры у нас в psia вместо дюймов Меркури.

13.949 psia = 28.4 дюймов Меркурии абсолют..
29.92 дюймов Меркури атмосферное давление на уровне моря, так 29.92 - 28.4 = 1.52 дюймов Меркурии вакуума.
Это их стандартное давление всасывания.
Стандартная температура 545 R, или 545 - 460 = 85 F.
Итак мы корректируем проток с 70 F и -0,5 psig до 85 F и -0,75 psig (или 13,949 psia, или 0,75 psi вакуума, или 1,5 дюймов Меркурии вакуум, или как вам будет угодно). Но температура и давление должны быть абсолютными.

Tпод. = 70 + 460 = 530 R
Pпод. = -0.5 + 14.7 = 14.2 psia
Скорректированный проток = 41.3 x (530/545)0.5 = 40.0 фунт/мин
(14.2/13.949)
Отмечаем точку на нижней оси и проводим прямую вверх.
Следующий шаг определить компрессию, используя абсолютные давления. На нашем примере у нас 17 psi во впускном коллекторе. Возьмем приблизительно потерю во впускном тракте от компрессора до коллектора 3 psi, таким образом, давление на выходе из компрессора 3+17=20 psig. На подаче мы имеем -0,5 psig.
Получаем:
Pвых./Pпод. = (20 + 14.7) = 2.44
(-0.5 + 14.7)
Находим на оси слева точку 2,44 и проводим вправо прямую до пересечения с проведенной вертикалью. Это и есть та область где будет работать турбина.

[200smax]

ВАЖНО!
Хочу описать то, что я собираюсь сделать со своим двигателем.
Прошу после описания поправить меня, если я что-то забыл или не правильно собрадся сделать. Прошу корректировать только в случае 100% уверенности или же в ином случае писать просто как мнение "может быть".

По окончании двигатель должен иметь 360 лошадиных сил:
1. Естесственно новая турбина GT2535R, хотя еще не решил до конца... Нужно очень точно высчитать сколько мне надо будет воздуха при определенном давлении при разных внешних условиях...
2. Новый интеркулер. Такой как у Пата или даже больше.
3. Новый воздушный тракт 75 мм, так как интеркулер имеет именно такие диаметры входа/выхода.
4. Новый выпуск 75 мм. Также выпуск включает в себя новый равнодлинный коллектор + раздвоенный дамп.
5. Регулятор давления топлива с манометром.
6. Новые форсунки 650сс или около того.
7. Топливный насос от Z32.
8. MAF от Z32.
9. Кованые поршни.
10. Распредвалы с увеличенными градусами открытия.
11. Новая прокладка под голову для понижения степени сжатия.
12. Топливный контроллер.
13. Буст контроллер.

Если что забыл - напомните пожалуйста.

Задавайте вопросы если что-то кажется лишним.

Спасибо заранее.

[PT730]

Напиши хоть ориентировочно производителей и модели комплектующих, которые собрался заказывать. А то "впуск 75мм" слишко условно звучит, трудно подсказать, что-то конкретное.

- Ставь датчик EGT, иначе есть шанс спалить мотор.
- Если меняешь поршни, то понижай СЖ за счет них, а не прокладкой.
- усиленные болты(шпильки) головки блока типа ARP.

[Пат]

+ датчик ЕГТ однозначно нужен + широкополосный лямбда-зонд для настройки

3. Можно взять интеркулер и с 50мм входом/выходом. К тому же, выход с турбины 2530 будет не более 50 мм (у меня на 2871 50мм), а дроссель у тебя тоже далеко не 76 мм.. В общем, чем больше диаметр - тем в среднем лучше, конечно же, но скажу по опыту, что от турбины до дросселя пускать 75 мм - головняка будет намного больше с "прокладыванием пути".. :roll:

4. Равнодлинный коллектор вовсе не обязательно..заводской чугун намного крепче, нерж имеет свойство лопаться по швам.. нерж коллектор выигрывает больше по другим причинам - можно вставить датчик ЕГТ прямо в коллектор, приварив туда гайку.. К тому же, тюниховые нерж коллекторы под фланец Т3 "смотрят" вверх (в отличие от заводского с фланцем Т2), что дает возможность разместить турбину выше, тогда монтаж и проводка воздушного тракта будет легче .....

6. понадобятся 555сс максимум ! они рассчитаны минимум на 400 сил на 4 цилиндрах !

7. нафиг от З32.. поставь новый Валбро 255 ! проверенный вариант. до 600 сил примерно :wink:

8. Согласен, стандартное решение. Хотя себе я еще поставить не успел :roll: Но, что самое интересное, на бусте 1,6 на моей турбине я все-таки не уперся в 5V... :shock: Можно задуматься :roll:

10. Валы я бы так сразу не заказывал ! на атмосферниках это панацея, а на турбо лучше взять более "высокую" турбу с бОльшим значением A/R турбины.. По крайней мере на низкаих оборотах будут нормальные фазы

и еще в таком варианте я бы подумал о более холодных свечах...

[PT730]

Валы можешь ставить без проблем, только подбери с нормальным временем открыти и + разрезные шестерни, сможешь изменить перекрытие. Валы значительно увеличат коэффициент наполнения.

[Микрик]

Забыл, забыл....

с таким списком тебе еще и полт понадобиться....

беру не дорого! :wink: