Какая степень сжатия нужна для турбины

Как сделать турбонаддув. Часть 3. «Особенности при проектировке и выбор степени сжатия»

При постройке систем с турбокомпрессором, особое внимание стоит обратить на такой параметр, как температура воздуха на впуске. Так, например, при начальной температуре воздуха равной 20°С и избыточном давлении надува 0,75bar температура на выходе из турбины равна 87°С, а на выходе из интеркуллера охлаждается до 40°С. Но большинство из Вас могло наблюдать такую картину при тюнинге, как показана на фото.

Также не раз все видели, как фильтр нулевого сопротивления одевают прямо на вход турбокомпрессора.

При этом график расчетного крутящего момента и мощности в сравнении со стандартом выглядит так:

Коротко отвечу. В данной конфигурации, мы не изменяем никакие геометрические параметры двигателя, а также не применяем систем впрыска водо-метанола (воды), что, конечно же, ограничивает возможность по безопасному увеличению мощности.

Степень сжатия против наддува

Степень сжатия против наддува

Теперь давайте рассмотрим отношение степени сжатия и давления наддува. На протяжении многих лет специалисты предлагали различные математические формулы для расчета подходящего давления сжатия при определенном давлении наддува. Но они оказались не очень эффективными.

Во-первых, не учитывалась температура впускного заряда, которая может значительно варьироваться при одном и том же давлении наддува из-за широкого диапазона эффективности нагнетателей (45% для нагнетателей Рутс и до 80% для центробежных нагнетателей) и из-за эффективности промежуточного охладителя (0% без промежуточного охладителя и до 85% с очень эффективным промежуточным охладителем).

Во-вторых, в расчет не принималось то, что различные типы нагнетателей нагнетают давление в коллекторе при различной частоте вращения двигателя. Конечно же, даже незначительное давление наддува, скажем, в 0,3 бар при частоте вращения 1800 об/мин, при использовании нагнетателя Рутс потребует использования более низкой степени сжатия, чем двигатель с турбокомпрессором, в котором давление наддува поднимается до 0,3 бар только при частоте вращения 6000 об/мин.

В-третьих, не учитывался тот факт, что все двигатели разные. Головки блока цилиндров из различных сплавов, четырехклапанные камеры сгорания и кулачки с большими фазами открытия клапанов обычно указывают на то, что двигатель может выдержать более высокую степень сжатия. Чугунные головки блока цилиндров, двухклапанные камеры сгорания, кулачки с маленькими фазами открытия клапанов, карбюраторы или механический впрыск топлива и механический распределитель опережения зажигания указывают на то, что необходимо использовать более низкую степень сжатия.

В-четвертых, в этих формулах не брались в расчет такие переменные, как масса автомобиля, аэродинамические свойства, общее передаточное число, а также расстояние между передаточными числами. Тяжелый автомобиль в форме кирпича с малолитражным двигателем, «медленной» коробкой передач и растянутыми передачами требует более низкой степени сжатия. С другой стороны, легкий автомобиль или, скажем, мотоцикл сбольшим двигателем, с низкими передаточными числами, благодаря которым двигатель быстро разгоняется до максимальной частоты вращения, будет отлично работать при высокой степени сжатия.

Оставив в стороне все эти общие замечания, можно говорить более конкретно. Теперь необходимо определить назначение автомобиля – сферу его эксплуатации. Будет ли он ежедневно использоваться в условиях городского движения или на извилистых дорогах в деревне? Возможно, автомобиль будет часто двигаться по скоростным шоссе или по гоночным трассам в выходные? А может быть, этот автомобиль будет предназначен специально для соревнований?

Если это автомобиль общего назначения, следует учесть несколько факторов. Какой тип топлива наиболее доступен, а также топливо с каким октановым числом вы будете постоянно заливать в бак? Чаще всего выбор падает на топливо с октановым числом 95 по исследовательскому методу, но, если вы живете в регионе, где топливо с октановым числом 91 по исследовательскому методу намного дешевле и доступнее, вы можете остановить свой выбор на более экономном варианте.

Следующий фактор – расход топлива. Сейчас вы можете не отнестись к этому серьезно, но, если вы будете проезжать 100 км каждую неделю, вы захотите «выжать» больше километров пробега из каждого литра топлива. Более высокая степень сжатия означает сокращение расхода топлива. Например, снижение степени сжатия с 9:1 до 8:1 приведет к снижению расхода топлива на 4-5% при движении на крейсерской скорости.

Если вы решили использовать турбокомпрессор, не стоит забывать о технических характеристиках при движении автомобиля. Турбированный двигатель с низкой степенью сжатия не сделает регулярное вождение приятнее. Это приемлемо при движении по скоростным шоссе, но вгородских условиях вы получите больше удовольствия от вождения при более высокой степени сжатия, как минимум 8,5:1, при этом необходимо использовать топливо с октановым числом от 91 и выше.

Страхи наддува: 5 мифов про турбомоторы

В формулу для расчета мощности входит, например, и частота вращения коленчатого вала. Повышаем обороты – пропорционально растет отдача. Еще в 90‑х годах прошлого века на автомобили Honda ставили двигатели рабочим объемом 1,6 л, развивавшие 160 л.с., то есть 100 л.с. с литра! Но всё это происходило при 8000 об/мин. Очевидно, что конструкция мотора должна быть целиком заточена под такие обороты. И сегодня такой двигатель ни за что не уложится в нормы токсичности.

Другим способом увеличения мощности является повышение степени сжатия. Способ почти неприменим для современных моторов, где она и так очень велика. Но старым агрегатам такой способ подходит. Немного подрезав головку блока цилиндров или изменив поршни, а также перейдя на более высокооктановый бензин, можно немного взбодрить ветерана (сократив его ресурс).

Не забываем и о том, что наддув вовсе необязательно приводится при помощи отработавших газов. Он может быть механическим: еще на довоенных авиационных двигателях применяли приводящиеся от коленвала компрессоры, впоследствии перешедшие на автомобили. А в последнее время получают распространение компрессоры с электроприводом.

2. Атмосферники надежнее и долговечнее. Да, это правда

На лекции в профильном вузе еще в прошлом тысячелетии профессор говорил «Мы, специалисты по автомобильным двигателям, – бедные. Все хорошие конструкционные материалы – в аэрокосмической промышленности да в оборонке, а нам достаются самые простые». С тех пор ничего не изменилось: автопроизводители всё так же экономят на материалах.

Мало того, вмешалась экология: количество блоков из чугуна сильно сократилось, поскольку это производство крайне вредное, вдобавок алюминиевые сплавы легче. Такие блоки и на безнаддувных моторах не особенно долговечны. А ведь при создании версии двигателя с турбонаддувом на базе безнаддувного усиливают коленвал, вкладыши, иногда шатуны, переделывают поршни, но редко модернизируют базовую деталь – блок. Вследствие этого геометрия цилиндров, теоретически не особо стабильная и в безнаддувном варианте, «плывет» ещё быстрее.

3. Турбонаддуву нужны мощные стартер и АКБ. Нет, это не так

Двигатели с наддувом имеют меньший рабочий объем, чем безнаддувные той же мощности. Мало того, у них часто степень сжатия ниже, так как воздух уже был сжат в компрессоре. А пустить малообъемный двигатель с небольшой степенью сжатия по силам даже небольшому стартеру и батарее обычной емкости.

4. Периодичность смены масла от турбонаддува не зависит. Это не так

Масло в наддувном моторе работает не только в самом двигателе, но и в турбокомпрессоре. Причем там оно подвергается действию высоких температур. Улитка турбины на интенсивных режимах движения может нагреваться до вишневого и даже красного цвета. Вместе с тем подшипники турбины чувствительны к содержанию в масле даже малейших посторонних частиц, потому что зазоры минимальны, а нагрузки огромны. Поэто­му желательно использовать высококачественные масла и менять их почаще.

Впрочем, разные автомобильные фирмы занимают неодинаковые позиции. Renault, видимо, с целью показать покупателям минимальную стоимость владения даже для наддувного мотора 1.3, который ставится на Duster, Kaptur и Аркану, рекомендует замену раз в 15 000 км. А даже некоторые китайские производители уменьшают пробег между заменами масла на автомобилях с турбомоторами до 10 000 км.

Еще дальше пошла группа Hyundai/Kia, которая на своих моторах T‑GDI велит менять масло через 6 месяцев или через 7000–8000 км. При прочих равных подход мотористов с Востока видится нам более правильным.

5. Подержанный автомобиль с турбонаддувом – это хлам. Не совсем так

Тут многое зависит от марки автомобиля и от его бывшего владельца. Если машина мощная, со спортивной жилкой, то наверняка жизнь у нее не была легкой – брали, чтобы «позажигать». Таких машин следует сторониться.

Некоторые производители в принципе не выпускают двигатели без наддува – например, Volvo. А покупателями могут быть самые разные люди – в том числе и спокойные водители. Поэтому важна диагностика перед покупкой: велик шанс найти вполне живую машину.

На другом полюсе находятся «турбожужжалки» – моторы совсем небольшого рабочего объема и мощности, но с наддувом. Здесь даже спокойные водители вынуждены прилично выкручивать моторчики, чтобы держаться в потоке. Ресурс таких двигателей вряд ли будет высоким.

расчет наддува и степени сжатия.

Сответственно вопрос. Сколько надо дунуть, что-б получить степень сжатия 12-13.

Поделиться22012-11-03 15:59:03

• Автор: BiBOX
• Активный участник
• Откуда: Майами
• Зарегистрирован : 2012-08-07
• Приглашений: 1
• Сообщений: 325
• Уважение: [+3/-0]
• Позитив: [+41/-21]
• Пол: Мужской
• Возраст: 44 [1979-04-17]

Редуктор будет LPG REDUCER MAJOR TURBO ELECTRONIC?

Поделиться32012-11-03 17:16:12

• Автор: dmaster
• Новичок
• Зарегистрирован : 2012-11-03
• Приглашений: 0
• Сообщений: 3
• Уважение: [+0/-0]
• Позитив: [+0/-0]

Комплект пока не заказан, сначала дождусь прихода компрессора и смонтирую.

Редуктор будет LPG REDUCER MAJOR TURBO ELECTRONIC?

Поделиться42012-11-03 19:29:39

• Автор: алекsей
• Активный участник
• Откуда: Омская обл.
• Зарегистрирован : 2012-10-05
• Приглашений: 0
• Сообщений: 145
• Уважение: [+8/-1]
• Позитив: [+0/-0]
• Пол: Мужской
• Возраст: 52 [1970-12-19]

День добрый

Сответственно вопрос. Сколько надо дунуть, что-б получить степень сжатия 12-13.

Поделиться52012-11-03 19:31:36

• Автор: ugol007
• Активный участник
• Зарегистрирован : 2011-03-06
• Приглашений: 0
• Сообщений: 117
• Уважение: [+1/-0]
• Позитив: [+0/-0]

Поделиться62012-11-03 20:00:56

• Автор: BiBOX
• Активный участник
• Откуда: Майами
• Зарегистрирован : 2012-08-07
• Приглашений: 1
• Сообщений: 325
• Уважение: [+3/-0]
• Позитив: [+41/-21]
• Пол: Мужской
• Возраст: 44 [1979-04-17]

Сответственно вопрос. Сколько надо дунуть, что-б получить степень сжатия 12-13.

Отредактировано BiBOX (2013-02-20 09:21:30)

Поделиться72012-11-03 21:41:36

• Автор: drummer
• модератор
• Откуда: Питер
• Зарегистрирован : 2010-02-08
• Приглашений: 0
• Сообщений: 913
• Уважение: [+21/-0]
• Позитив: [+0/-0]
• Пол: Мужской
• Возраст: 53 [1970-04-01]

на сайте в разделе FAQ —

Компрессия и Степень сжатия

Эти два понятия довольно часто путают, иногда даже считают одним и тем же. Хотя это абсолютно разные вещи.

Компрессия — это максимальное давление воздуха в камере сгорания в конце такта сжатия.

Степень сжатия двигателя — это геометрическая величина, отношение полного объема цилиндра (V),когда поршень находится в НМТ, к объему в цилиндре когда поршень находится в ВМТ (Vс).

Поделиться82012-11-03 21:44:58

• Автор: BiBOX
• Активный участник
• Откуда: Майами
• Зарегистрирован : 2012-08-07
• Приглашений: 1
• Сообщений: 325
• Уважение: [+3/-0]
• Позитив: [+41/-21]
• Пол: Мужской
• Возраст: 44 [1979-04-17]

Ах,он про степень двигателя.Я подумал что про степень вобщем.

Поделиться92012-11-03 21:55:02

• Автор: BiBOX
• Активный участник
• Откуда: Майами
• Зарегистрирован : 2012-08-07
• Приглашений: 1
• Сообщений: 325
• Уважение: [+3/-0]
• Позитив: [+41/-21]
• Пол: Мужской
• Возраст: 44 [1979-04-17]

Наверное топикстартер хотел узнать,при сж 10.8 и 110 оч топлива,сколько можно дунуть без последствий.

Поделиться102012-11-03 22:11:39

• Автор: серый
• Активный участник
• Зарегистрирован : 2011-01-04
• Приглашений: 0
• Сообщений: 156
• Уважение: [+5/-0]
• Позитив: [+1/-0]

Наверное топикстартер хотел узнать,при сж 10.8 и 110 оч топлива,сколько можно дунуть без последствий.

Поделиться112012-11-03 23:09:32

• Автор: dmaster
• Новичок
• Зарегистрирован : 2012-11-03
• Приглашений: 0
• Сообщений: 3
• Уважение: [+0/-0]
• Позитив: [+0/-0]

Степень сжатия =1+давление наддува/1,ответ получается 11-12 атмосфер.

Что-то формула хромает))

Какие атмосферы? геометрическая степень сжатия это-ж только отношение полного объёма цилиндра, к чистому пространству сжатия при атмосферных условиях., НО Вот как она считается при наддуве мне было неизвестно.

мне надо получить эффективную степень сжатия якобы 13 ( идеальная степень сжатия для пропан-бутановой смеси .. взято из советской книжки)

В таком случае степень эффективного сжатия будет 15

ооо! есть от чего отталкнуться))

Отредактировано dmaster (2012-11-03 23:26:42)

Поделиться122012-11-04 00:16:45

• Автор: drummer
• модератор
• Откуда: Питер
• Зарегистрирован : 2010-02-08
• Приглашений: 0
• Сообщений: 913
• Уважение: [+21/-0]
• Позитив: [+0/-0]
• Пол: Мужской
• Возраст: 53 [1970-04-01]

В таком случае степень эффективного сжатия будет 15

ооо! есть от чего отталкнуться))

Итого найдено

e=(VP+VB)/VB

eeff=egeom*k√(PL/PO)

Отредактировано dmaster (Вчера 23:26:42)

. там дальше есть продолжение).

«. Эта упрощённая формула будет справедлива при условии, что температура в конце процесса сжатия для двигателей с наддувом и без наддува достигает одинакового значения. Иными словами, чем выше давление наддува, тем меньше возможное геометрическое сжатие. Итак, согласно нашей формуле для атмосферного двигателя со степенью сжатия 10:1 при давлении наддува 0.3 бара степень сжатия следует уменьшить до 8.3:1, при давлении 0.8 бара до 6.6:1. Но, слава богу, это теория. Все современные двигатели с турбонаддувом работают не с такими через мерно низкими значениями. Правильная степень сжатия для работы определяется сложными термодинамическими вычислениями и всесторонними испытаниями. Всё это из области высоких технологий и сложных расчётов, но много тюнинговых моторов собрано на основе некоторого опыта, как собственного, так и взятого за пример, от известных автомобильных производителей. Эти правила будут справедливы в большинстве случаев.