Твинскрольная турбина что это такое

Ставим твинскрол от Legasy TD04HLA, разворот турбины

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

Купил мотор от WRX GGA, в полном комплекте с турбиной TD04L на 250 сил, но не живется мне спокойно. Не могу взять и воткнуть стоковый мотор. Решил реализовать давнюю идею установки твинскрола от Legasy на EJ205. Для этого купил турбину TD04HLA (самая мощная, которая ставилась на EJ20Y ), коллектор Legasy, воронку даунпайпа от EJ20Y, кронштейн крепления турбины твинскрол Legasy, поддон трубка щупа маслоотражательная пластина и маслоприемник у меня уже был. Основные проблемы это:
1. Холодная часть твинскрольной турбины Legasy смотрит вверх и стыкуется с интеркуллером через угловой патрубок, интеркуллер у ej20Y свой и не стыкуется с алюминиевым впускным коллектором.
2. Фланец даунпайпа другой и не подходит к даунпайпу как сигнл турбины так и твинскрола импрезы.
Начал с разворота холодной части, была идея решить вопрос изготовлением «Г» образного переходника, но он по прикидке будет упираться в большой интеркуллер GRB, ставить маленький интеркуллер от WRX не хотелось. Поэтому пошел по сложному пути с разворотом холодной части, подробной информации по этому вопросу в сети очень мало.
Начинаем:
1. Первым делом покупаем необходимый инструмент, потребуется снять стопорное кольцо которое держит холодную часть, соответственно необходим съемник стопорных колец с прямым сжимом, без него сжать кольцо будет очень трудно. Берите качественный и большой, стопорное кольцо очень мощное. Я взял который был в магазине, он у меня пережил одну турбину.

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

2. Снимаем трубки подвода антифриза и трубку маслоподачи.

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

3. Сжимаем стопорное кольцо, снимаем холодную часть. Здесь надо быть аккуратным, замять лопатки компрессора уронив турбину очень легко.

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

4. Изнутри холодной части есть штырек, который заходит в отверстие картриджа и не дает проворачиваться холодной части, где-то читал что его можно достать пассатижами, у меня не получилось, засел намертво. Поэтому я взял сверло на 2,5 мм и пересверлил отверстие в картридже, сместив на 90 градусов относительно первоначального положения. На картридже одето силиконовое кольцо, лучше его снять, чтобы не испортить при сверлении.

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

5. Ставим кольцо обратно, устанавливаем холодную часть при этом штырек попадает в новое отверстие, фиксируем стопорным кольцом.

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

6. Т.к. холодная часть теперь развернута, крепить актуатор не за что. Берем картон линейку и ножницы, делаем шаблон нового крепления. Затем по шаблону вырезаем новое крепление, т.к нагрузка на актуатор достаточно серьезная, а кронштейн не будет иметь третью точку, взял сталь 5 мм толщиной. Чтобы компенсировать толщину металла и не изменить преднатяг, сварили кронштейн ступенькой (в нахлест), чтобы плоскость крепления осталась на месте. После примерки и доработки на наждаке красим кронштейн.

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

8. После разворота, трубки подвода антифриза не подходят, разрезаем соединение между ними, срезакм ненужный кронштейн у нижней, верхнюю берем от старой сигнл турбины, можно купить в AJS М12 прямую.
9. Чтобы перейти на обычный интеркуллер, делаем переходник с фланца на патрубок, я использовал отрезанный фланец от VF38, купив его за символические деньги у драйвовчанина. Можно спокойно вырезать из куска алюминия, допустим из старого блока или коробки, у настоящего субариста такого добра навалом))). В качестве патрубка использовал кусок патрубка от Y ка ненужного интеркуллера SG5, подошел идеально. Несем все к аргонщикам и свариваем. Вырезаем прокладку из паранита и садим дополнительно на герметик.
P.S. После установки на машину выяснилось несколько нюансов: Переходник на интеркуллер сделал немного длинноватым, можно покороче сантиметра на два только под затяжку хомутом, иначе разъем дросселя не одеть, чтобы защелкнуть разъем пришлось снимать дроссель. Трубка маслоподачи от TD04HLA подошла но надо её немного перегнуть, верхняя трубка на подачу антифриза не подошла по углу, хорошо подошла нижняя от td04l, её тоже правда надо перегнуть.

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

10. Собираем все, получаем TD04HLA под EJ205, при желании все можно вернуть обратно развернув турбину в стоковое состояние, к примеру для установки фронта.

Источник

Твинскролл успешно поставлен

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

Замена сингл турбины была задумана еще год назад. План был на эту осень. Но компоненты собрались быстрее и вчера была торжественно совершена инсталляция этого богатства в Форика.

Процесс очень простой, специальных знаний не требует, достаточно начальных технических навыков. При полном наборе запчастей все устанавливается болт он и работа идет приятно. Если делать это первый раз и работать в развалку, не спешить и все перепроверять тогда на работу уйдет день.

Сначала список того что потребуется:
1) коллектор Легаси (здесь и далее имеется ввиду Легаси 2003-2009 гв, которые в каталоге определяются как машины В13)
2) аппайп Легаси
3) крепление турбины Легаси чугунное
4) турбина (самая распространенная vf-38, она раздувается пораньше, но верхи сильно обрезаны, второй вариант TD04HLA, она чуточку побольше и помощнее, но раздувается позже на 200 оборотов)
5) даунпайп Легаси требуется переварка одной точки крепления
6) крепление жарозащитного кожуха сталь
7) жарозащитный кожух алюминий
8) крепление датчика детонации с ухом с блока Легаси
9) крепление интеркулера правое Легаси
10) интеркулер Легаси
11) патрубок интеркулера правый Легаси
12) прокладки
13) прошивка
14) 30-50 см вакуумных трубок для соленоида если он меняется

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

Инсталляция начинается с того что надо открутить и снять в моторном отсеке интеркулер, турбину, её крепление; снизу снимается даунпайп, коллектор и аппайп. Вот и всё.

После этого берем твинскрольный аппайп. Он на место не полезет. Вставляем его насколько можно сверху на место, потом откручиваем подушку двигателя и домкратим двигатель, аппайп сам провалится на свое место. Закручиваем подушку обратно.

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

И ставим крепление на свое место. Прикручиваем его к двигателю и аппайпу.

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

Привинчиваем турбину, предварительно соединив самку и подключаем все трубки. Не забываем новые прокладки.

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

Дальше подсоединяем даунпайп.

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

Лямбда от Легаси имеет другой разъем и если не охота паять, перекручиваем лямбду из своего выпускного коллектора в даунпайп. На соединение даунпайпа накидываем крепление жароотражающего кожуха, а к нему крепим сам кожух.

Следующий этап сборка интеркулера.

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

Если левая сторона интеркулера крепится как и родной, то правая на креплении.

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

Не ждал я этого. После поисков удалось разобраться что крепление крепится не на блок, а на другое крепление.

Источник

Основы турбонаддува. Часть 2.

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

Trim это общепринятый термин, используемый при описании турбинного или компрессорного колеса турбины. Например, вы часто могли слышать фразу У меня стоит турбина GT2871R с 56 Trim. Так что же это такое? Trim это величина, показывающая соотношение между индюсером (inducer) и эксдюсером (exducer) турбинного или компрессорного колеса. Еще более точно, это соотношение их площадей.

Диаметр индюсера — это диаметр колеса крыльчатки в той ее части, где воздух входит в крыльчатку, а эксдюсер это диаметр колеса, где воздух из него выходит.

Конструкция турбины такова, что индюсер компрессорного колеса меньше чем его эксдюсер, а турбинного — наоборот:

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

Например:
Турбина GT2871R (Garrett part number 743347-2) имеет компрессорное колесо с:
Диаметр индюсера: 53.1мм
Диаметр эксдюсера: 71.0мм

Таким образом Trim для него будет:

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

Trim крыльчатки, как компрессора, так и турбины напрямую влияет на ее производительность. Чем больше величина trim тем, как правило, больший поток воздуха может пройти через крыльчатку.

Понятие A/R хаузинга

A/R (Area/Radius) описывает геометрическую характеристику компрессорного или турбинного хаузинга. Технически A/R означает отношение сечения канала хаузинга, деленое на расстояние от центра вала до центра этого сечения:

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

Значение A/R имеет разное влияние на производительность турбинной части и компрессорной.

A/R компрессора практически не влияет на его производительность. Как правило, хаузинги с большим A/R применяются для оптимизации отдачи в приложениях с малым наддувом, а хаузинги с меньшим A/R компрессора используются для больших значений наддува.

A/R турбины, наоборот, значительно влияет на ее производительность, определяя ее способность пропустить тот или иной поток воздуха. Использование меньшего A/R увеличивает скорость потока в турбинном хаузинге, приходящего на турбинное колесо. Это дает возможность увеличить отдачу турбины на низких нагрузках, приводит к более быстрому отклику на дроссель и снижает значение минимальных оборотов двигателя, требуемых для выхода турбины на рабочий наддув. Тем не менее, меньший A/R приводит к тому, что газ попадает на крыльчатку практически по касательной, что уменьшает максимальный поток газа который турбинное колесо способно пропустить. Это также увеличивает подпор газа перед турбиной, ухудшает продувку мотора на высоких оборотах, повышает EGT и как результат всего этого снижает максимальную пиковую мощность.

При выборе конкретного хаузинга для вашего мотора, в любом случае приходится идти на компромисс балансируя между ранним наддувом и пиковой мощностью. Также надо учитывать внутреннюю конструкцию хаузинга. Далекая от оптимальной форма канала, неточности литья, возможные переходы с прямоугольного сечения на круглое — все это, в определенной, мере влияет на эффективность горячего хаузинга. Опытным путем установлено что, например, турбинные хаузинги TiAL с круглым входом имеют лучшую аэродинамику и при том же A/R обеспечивают лучшую продувку на верхах по сравнению с традиционными чугунными хаузингами с прямоугольным входом.

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

Также при выборе A/R следует принимать во внимание эффективность всего выпускного тракта после турбины. Использование прямоточных выхлопных систем большого сечения позволяет использовать чуть меньший А/Р турбины и при той же пиковой мощности получить более ранний выход на наддув.

Виды выпускных коллекторов и их влияние

В основном все турбоколлекторы делятся на два типа: литые log-style и трубные сварные:

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

Дизайн турбоколлектора довольно сложный процесс т.к. очень много факторов должно быть принянто во внимание. Ниже приведены общие советы для достижения максимальной производительности:

— Старайтесь использовать максимально возможный радиус поворотов, т.к. как каждый крутой изгиб ранера поглощает часть полезной энергии потоков газа.
— Добивайтесь равной длины ранеров для избежания перекрестного наложения выхлопных импульсов.
— Избегайте резких изменений сечения
— В сводах ранеров избегайте резких углов для сохранения направления и скорости потока
— Для лучшей отзывчивости турбины избегайте больших объемов коллектора, для большей пиковой мощности, наоборот, может быть использован больший объем коллектора
— Оптимально выбирайте длину ранеров и объем коллектора в зависимости от объема мотора и диапазона оборотов на которых необходимо получить наилучшую отдачу

Литые коллектора чаще всего применяются в заводских гражданских компоновках, в то время как сварные трубные коллекторы чаще применяются в спортивных вариантах моторов. Оба вида имеют свои достоинства и недостатки.

Литые коллекторы обычно весьма компактны и более дешевы при массовом производстве.

Трубные коллекторы могут быть изготовлены в малых сериях или единичных экземплярах для конкретного случая и не требуют такой сложной предварительной организации производства как литые. Правильно разработанный и изготовленный трубный коллектор обеспечивает длительный срок эксплуатации и значительное улучшение производительности по сравнению с литым log-style коллектором.

Твинскольный коллектор может быть как литым так и сварным трубным и используется в паре с соответствующим твинскольным турбинным хаузингом.

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

Назначение такой конструкции в разделении цилиндров, чьи рабочие циклы могут пересекаться между собой и для лучшего использования выхлопного импульса каждого цилиндра.

Наример, на 4-х цилиндровом моторе с порядком работы цилиндров 1-3-4-2, цилиндр #1 начинает свою фазу выпуска пока еще не закончена выпускная фаза в цилиндре #2, и его выпускной клапан открыт, а в зависимости от величины перекрытия, в этот момент может быть открыт и впускной клапан цилиндра #2. В нетвинскрольном коллекторе импульс высокого давления из цилиндра #1, попав в коллектор, сбивает течение потока цилиндра #2 не позволяя ему хорошо продуться в своей начальной стадии впуска. Также при этом, сам поток из цилиндра #1 теряет часть своей энергии.

Правильной компоновкой твинскрольного коллектора, в данном случае, будет сгруппировать цилиндры #1 и #4 в одной половине коллектора, а цилиндры #2 и #3 — в другой.

Пример твинскрольного турбинного хаузинга:

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

Более эффективное использование энергии выхлопных газов в твинскрольных системах ведет к улучшению отзывчивости турбины на малых оборотах и большей мощности на больших.

Степень сжатия турбомоторов.

Прежде чем приступить к обсуждению степени сжатия и давлению наддува, важно понять, что такое кнок или детонация. Детонация — это опасный процесс, вызванный спонтанным быстротекущим сгоранием топливновоздушной смеси в цилиндрах. Этот процесс вызывает резкие и большие по величине всплески давления в камере сгорания ведущие со временем к механическому разрушению поршневой группы и износу вкладышей.

Основными факторами, вызывающими детонацию являются:

— Естественная склонность самого мотора к детонации. Поскольку все моторы имеют свои конструкционные особенности, нет простого и однозначного ответа как лучше. Форма камеры сгорания, расположение в ней свечи зажигания, диаметр цилиндра и степень сжатия, качество распыла топлива — все это влияет на склонность или, наоборот, устойчивость конкретного мотора к детонации.

— Внешние условия. В турбомоторах параметры всасываемого турбиной воздуха, его температура и влажность, а также параметры воздуха, который попадает в цилиндры после турбины, влияют на склонность к детонации. Чем выше наддув, тем больше температура воздуха, поступающего в цилиндры, и тем больше вероятность возникновения детонации. Интеркулер с хорошей эффективностью охлаждения сжатого воздуха значительно помогает в борьбе с детонацией.
— Октановое число топлива. Октан — это величина показывающая стойкость топлива к возникновению детонации. Октан типовых гражданских бензинов находится в диапазоне 92-98 единиц. Специальные спортивные виды топлива имеют октан 100-120 и выше единиц. Чем выше октан, тем более стойким является топливо к возникновению детонации.
— Настройки блока управления. Угол зажигания и соотношение воздух/топливо значительным образом влияет на склонность или устойчивость мотора к детонации в различных режимах.

Теперь, когда мы разобрались с общими факторами связанными с детонацией, поговорим о степени сжатия. Степень сжатия (СЖ) определена как:

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

Где: CR — степень сжатия
Vd — объем цилиндра
Vcv — объем камеры сгорания

СЖ заводских моторов будет разной для атмосферного и турбомотора. Например стоковый мотор Honda S2000 имеет СЖ равную 11.1:1, в то время как турбомотор Subaru WRX имеет СЖ 8.8:1.

Существует много факторов влияющих на максимально допустимую СЖ. Нет одного простого ответа какой она должна быть. В общем случае, СЖ должна быть выбрана максимально возможной для предотвращения детонации, с одной стороны, и обеспечения максимального КПД двигателя, с другой. Факторами влияющими на выбор СЖ в каждом конкретном случае являются: октановое число применяемого топлива, давление наддува, температура воздуха в предполагаемых режимах эксплуатации, форма камеры сгорания, фазы клапанного механизма и противодавление в коллекторе.
Многие современные атмосферные моторы имеют хороший дизайн камеры сгорания и большую стойкость к детонации, что при правильной настройке блока управления позволяет устанавливать на них турбонаддув не меняя заводскую степень сжатия.

Обычной практикой при турбировании атмосферных моторов является увеличение мощности на 60-100% относительно заводской. Тем не менее, для значительных значений наддува требуется уменьшение заводской СЖ.

AFR или соотношение воздух/топливо.

При обсуждении вопроса настройки двигателя, выбраный AFR, наверное, наиболее часто встречающийся вопрос. Правильный AFR имеет крайне высокое влияние на общую производительность и надежность мотора и его компонентов.
AFR определен как соотношение количества воздуха зашедшего в цилиндр к количеству зашедшего в него топлива. Стехиометрическая смесь это смесь при которой происходит полное сгорание топлива. Для бензиновых двигателей стехиометрией является соотношение 14.7:1. Это означает что на каждую часть топлива приходится 14.7 частей воздуха.

Что означают понятия бедная и богатая смесь? Более низкие значения AFR означают меньшее количество воздуха относительно топлива и такая смесь называется богатой. Аналогично, большие значения AFR означают больше воздуха относительно топлива и называются бедной смесью.

Например:
15.0:1 = бедная
14.7:1 = стехиометрическая
13.0:1 = богатая

Бедная смесь ведет к повышению температуры горения смеси. Богатая — наоборот. В основном атмосферные моторы достигают максимальной отдачи на смеси, несколько богаче стехиометрии. На практике ее держат в диапазоне 12:1…13:1 для дополнительного охлаждения. Это хороший AFR для атмосферного мотора, но он может в некоторых случаях быть крайне опасным в случае с турбомотором. Более богатая смесь снижает температуру в камере сгорания и повышает стойкость к детонации, а также снижает температуру выхлопных газов и увеличивает срок службы турбины и коллектора.

Реально при настройке существует три способа борьбы с детонацией:
— уменьшение давление наддува
— обогащение смеси
— использование более позднего зажигания.

Задачей настройщика является поиск наилучшего баланса этих трех параметров для получения максимальной отдачи и ресурса турбомотора.

Эта и следующая часть будут несколько сложнее первых двух, в них мы рассмотрим составляющие компрессорной карты, как оценить соотношение давлений и массовый расход воздуха вашего двигателя, а так же как рисовать точки на компрессорной карте для правильно подбора турбокомпрессора.
И…положите рядом с собой калькулятор — он вам понадобится при изучении этой и следующей статьи 🙂

Для начала обозначим и разъясним некоторые термины, с которыми нам придется столкнуться в этой статье:

Понятие абсолютного и относительного давления.

Под абсолютным давлением мы будем понимать давление относительно полного вакуума. Соответственно оно может быть только больше или равным нулю. На Земле на уровне моря оно принято равным одной атмосфере или 1атм.

Под относительным давлением мы будем понимать давление относительно атмосферного. Соответственно оно может быть как положительным так и отрицательным, в зависимости от того больше или меньше оно чем атмосферное.

Составляющие компрессорной карты

Компрессорная карта это график, описывающий конкретные характеристики компрессора в различных режимах его работы. Среди этих характеристик мы разберем: эффективность компрессора, диапазон массового расхода воздуха, возможности работы на разных давлениях наддува, а так же скорость вращения вала турбины.

Ниже приведена типичная компрессорная карта с названиями ее составляющих.

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

Рассмотрим их по порядку:

По вертикальной оси у нас расположен Pressure Ratio, или соотношение давлений, величина, описываемая как отношение абсолютного давления на выходе из компрессора к абсолютному давлению на его входе:

Где:
PR — соотношение давлений
Pcr — абсолютное давление на выходе компрессора
Pin — абсолютное давление на входе компрессора

*Очень грубо говоря эта величина просто показывает во сколько раз компрессор сжал воздух.

Как рассчитать Pressure Ratio: К примеру мы хотим рассмотреть ситуацию работы компрессора при 0.7 атм наддува в коллекторе. Для начала вспомним что наддув это относительное давление, а мы везде оперируем только абсолютным. Поэтому сразу добавляем к нему 1.0 атмосферного давления и дальше имеем в виду что у нас 1.7атм абсолютного давления в коллекторе

. В нашем случае, при нормальном атмосферном давлении на входе в турбину, соотношение давлений будет таким:

PR = Pcr/Pin = 1.7/1.0 = 1.7

Но на самом деле все несколько сложнее. В виду наличия в системе воздушного фильтра давление на входе в компрессор, как правило, несколько меньше атмосферного. В зависимости от размера и качества фильтра оно может быть меньше на 0.02-0.10атм. Допустим у нас оно меньше атмосферного на 0.05атм.

Тогда наша формула приобретет следующий вид:

PR = 1.7/(1.0-0.05) = 1.7 / 0.95 = 1.79

Повторим еще раз — для вычисления Pressure Ratio нам надо знать наддув для которого мы его считаем и разряжение на впуске перед компрессором. После этого

PR = (1.0 + давление на выходе компрессора) / (1.0 — разряжение на впуске)

В случае спортивной машины без воздушного фильтра, мы можем принять наш делитель всегда равным единице и просто считать PR = 1 + ДавлениеНаВыходе.

Air Flow или расход воздуха

По горизонтальной оси у нас расположен массовый расход воздуха.

Это величина, показывающая, массу воздуха, проходящую за единицу времени через компрессор и, соответственно, дальше через двигатель. Исторически это величина на компрессорных картах выражается в lb/min или по-русски в фунтах воздуха за минуту времени. Фунт это 0.45кг, а минута это 60 секунд 🙂

Поскольку, как мы уже проходили, мощность двигателя напрямую зависит от количества топливо-воздушной смеси которая проходит через него, массовый расход, это, одна из главных характеристик которую мы можем получить, изучая компрессорную карту. При прохождении через мотор 1 фунта воздуха в минуту, современные моторы вырабатывает в среднем 9-11 лошадиных сил мощности. Соответственно даже беглый взгляд на компрессорную карту может нам сказать, на какую потенциальную мощность мы можем рассчитывать с этой турбиной. На приведенном выше примере, область работы компрессора заканчивается примерно на 52 фунтах, соответственно эту турбину грубо можно сразу оценить на 500лс.

Граница Surge это крайняя левая линия компрессорной карты. Работа компрессора левее этой границы, т.е. за пределами обозначенной компрессорной картой, связанна с нестабильностью воздушного потока, всплесками и провалами наддува. Длительная работа компрессора в таком режиме приводит к преждевременному выходу его из строя в виду большой переменной нагрузки на подшипники и крыльчатку компрессора.

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

Турбина может попасть в режим Surge в одном из двух случаев.

Первый самый распространенный — при резком закрытии дросселя, когда массовый расход воздуха через мотор резко падает, но турбина все еще вращается достаточно быстро. Это мгновенно перебрасывает нас влево по компрессорной карте в зону Surge. Но быстрое срабатывание Blow Off клапана восстанавливает расход воздуха через турбины, выпуская избыток наддутого воздуха в атмосферу.

Второй случай — возникновение Surge на режиме полной нагрузки, обычно на низких оборотах, когда турбина только начинает выходить на наддув. Он значительно более опасен, поскольку может продолжаться относительно долго, особенно на высоких передачах. Как правило, это связанно со слишком большой скоростью вращения турбины и большом создаваемом давлении в компрессоре, при относительно малом общем расходе воздуха через мотор. Обычно наблюдается на гибридах с маленькой горячей частью, маленьким A/R горячей части и большой компрессорной частью.

Еще одним способом, помогающим снизить вероятность попадания компрессора в зону Surge является использование компрессорного хаузинга с так называемым Ported Shroud. Фактически это обводные воздушные каналы, встроенные в компрессорный хаузинг:

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

Благодаря этим каналам удается сместить границу Surge левее по компрессорной карте, за счет того что часть воздуха может выйти из компрессора назад во впуск. Это позволяет при прочих равных использовать больший компрессор на меньшей турбинной части без возникновения эффекта Surge. Ниже приведено сравнение двух компрессорных карт: с обычным компрессорным хаузингом и со встроенными обводными каналами:

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

Видно, что есть довольно значительная область карты красного цвета, которая является рабочей для турбины с портированным компрессорным хаузингом, но при этом находится левее границы Surge карты синего цвета, соответствующей обычному хаузингу.

Как это выглядит в реальной жизни? Ниже приведено фото двух турбин 30й серии, первая 3071 без Ported Shroud, вторая 3076 с заводским Ported Shroud

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

Так же бывает возможность доработки заводского компрессорного хаузинга под Ported Shroud, если с завода он не был изготовлен. Например в случае GT3582R это выглядит так:

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

Посмотрим еще раз на нашу компрессорную карту и рассмотрим последние три составляющих:
Предельная граница эффективности, Зоны эффективности компрессора и Скорость вращения турбины

Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть фото Твинскрольная турбина что это такое. Смотреть картинку Твинскрольная турбина что это такое. Картинка про Твинскрольная турбина что это такое. Фото Твинскрольная турбина что это такое

Предельная граница эффективности компрессора

Как линия Surge ограничивает карту слева, так граница эффективности ограничивает ее справа. Garrett на своих картах указывает область работы компрессора до 60-58% эффективности. Все, что находится правее этой границы, будет иметь эффективность ниже 58% и использование компрессора в этой области теряет смысл. За этим пределом начинается неоправданно большой нагрев сжимаемого компрессором воздуха, а скорость вращения турбины выходит за допускаемые производителем значения.

Зоны эффективности компрессора

Мы видим концентрические замкнутые линии, расходящиеся из центральной области карты. Возле каждой такой линии подписано значение эффективности компрессора внутри области очерченной этой линией. Самая маленькая область в центральной части соответствует максимально возможной эффективности компрессора. По мере удаления от центра мы будем попадать в области все меньшей и меньшей эффективности пока не упремся либо в предел по Surge слева, либо в предел по производительности справа.

Скорость вращения турбины

Линии, обозначенные на карте как скорость вращения турбины, показывают с какой скоростью будет вращаться вал турбины в этой области. Значения выражаются в оборотах вала за минуту времени. С ростом скорости вращения турбины у нас увеличивается давление и/или расход воздуха через компрессор. Как видно, эти линии начинают сходиться в области границы зоны эффективности и, как уже было сказано выше, за пределами этой области скорость вращения турбины быстро увеличивается за пределы допустимого.

На этом мы заканчиваем рассмотрение компрессорной карты и теперь, понимая что на ней изображено, в следующей главе мы перейдем к изучению процесса подбора турбины под конкретный мотор.

По материалам Garrett TurboTech.
Перевод и адаптация Oleg Coupe (TurboGarage)

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *