Выбирая турбину и ее размеры, стоит обратить внимание на двигатель в паре, с которым она будет работать. Надо учесть, где мы хотим иметь момент. В какой точке оборотов мотора. Здесь, как и всплывают наши параметры: размеры турбины и показатель отношения площади к радиусу. Далее последний сокращенно будем обозначать A/R.
Ключевой размер турбины
Если коротко, то чем больше турбина, тем большую мощность она сможет отдать. Мощность, выдаваемая на вал, напрямую зависит от основного размера агрегата. Визуально оценить размер можно по диаметру на выходе. Все это конечно значительно утрированно и упрощено. Но на первых порах это вполне достойный способ оценки. Им легко можно понять на какой расход способна турбина.
При выборе можно обратиться к диаграмме. Она показывает отношение диаметра на выходе из турбины к расходу газа на впуске. Это не точный инструмент, но более эффективный, чем визуальный. С помощью диаграммы быстро и легко можно отсеять лишние варианты.
Самое верное решение – это спросить совет у продавца, к которому вы пришли за покупкой. Без ошибок не обойтись, в большую либо меньшую сторону. Но наша задача сделать так, чтобы у нас был запас по мощности. Здесь работает правило: лучше больше, чем меньше.
Определимся с показателем A/R для турбины
По основному размеру турбины мы можем предположить приблизительный расход воздуха через нее. А вот отношение площади к радиусу позволит нам точно попасть в нужные границы размеров. Визуально заменим кожух турбины на конус. Он будет обернут по спирали вокруг вала. Теперь выпрямим его и вырежем кусочек недалеко от конца. Та дырка, что мы получили, будет выходным отверстием кожуха. Обмерим его площадь. Она и есть значение A в нашем соотношении.
Важно не прогадать с размером этого отверстия. Из него выходит газ, который крутит лопатки. А скорость отработанного газа, как раз и зависит от диаметра отверстия. Чем меньше этот показатель, тем большую скорость мы получим. Разумеется, если оставим расход неизменным. Чтобы управлять частой вращения лопаток турбины, нам как раз и понадобится скорость газа. Плюс размер отверстия играет роль и на негативные эффекты. Например, на давление отработанных газов в обратную сторону. А значит, все это влияет и на всю работу камеры сгорания мотора.
Теперь проясним символ R. В нашем случае это радиус либо расстояние от центра тяжести сечения конуса до оси вала, на котором вращается турбина. Если мы возьмем все возможные значения А и разделим на соответствующие R, то в результате получим одинаковое значение.
За счет расстояния между центром сечения и осью вала тоже можно регулировать скорость, с которой вращается турбина. Если предположить, что скорость газа и скорость вращения кончиков лопаток одинакова, то в результате можно выяснить: чем меньше радиус, тем чаще вращается турбина.
При всем надо учитывать, что увеличивая показатель R, мы увеличиваем и момент. Вспомните известную формулу, сила на плечо. Выхлоп газов в таком случае способен работать с большим рабочим колесом в компрессоре. Если есть такая потребность, то этот вариант имеет право на жизнь. В повседневности все-таки чаще используют варьирование параметра А, оставляя показатель R одинаковым. На рисунке отображен простой подход для определения размеров и соотношений в турбине.
Допустим, мы выбрали нужное соотношение по теоретическим данным. Сделали это грамотно и тщательно. Вот только этого недостаточно. На деле теоретический и фактический результаты разнятся. В процессе не избежать ошибок. В результате выбор нужно подтвердить либо количественно, либо реакцией турбосистемы на этот показатель. Для количественного способа нам необходимо точно измерить давление на выходе и турбины либо в выпускном коллекторе. А затем сравнить с показателем давления от наддува.
Если ошибиться при выборе показателя A к R, то можно получить довольно негативные эффекты. Если полученное значение слишком велико, то мы получим повышенную инерционность наддува. При критической ошибке мы получим плачевный результат. Турбина не сможет давать обороты и выдавать нужный показатель давления наддува. Если мы ошибемся в другую сторону и выберем очень малое отношение, то в результате получим слишком «нервную» систему. Это значит, что турбонагнетатель будет реагировать слишком быстро. Управлять таким агрегатом будет слишком неприятно. Плюс ко всему в верхних диапазонах оборотов движка мы получим отсутствие мощности. В результате мы получим аппарат похожий в работе на атмосферный движок, у которого в маленьком карбюраторе прикрыта еще воздушная задвижка.
Что такое Разделенный выхлопной коллектор
Упомянутый в заголовке агрегат способен объединить либо разъединить импульсы выхлопа по цилиндрам, когда они движутся к турбине. Фишка это процесса в том, что энергия каждого импульса не подвергается воздействию и помехам от других импульсов выхлопных газов. В целом мы не теряем крохи энергии при смешивании, а турбина вращается чуть сильнее от более мощного толчка. Например, возьмем движок с восемью цилиндрами. И в нем все импульсы абсолютно не зависят друг от друга. Тогда в турбину придет большая сила в любом случае, чем потребуется. А значит если в таком двигателе всего один турбонагнетатель, то результат малоэффективен. А вот в четырехцилиндровом ситуация другая. Здесь нам требуется вся энергия от каждого выхлопа газов. Если мы не станем их смешивать, то вполне можем получить выигрыш в силе.
Так сколько все-таки турбин, одна или две?
Можно назвать несколько причин и источников для слухов, которые утверждают об эффективности двух турбин, несмотря на то, что там могла бы справиться одна турбина. Самый популярный слух – это снижение инерционности. Откуда он взялся сложно сказать и привести ему в поддержку разумные доводы сложно. Если мы разделим энергию на две части по двум турбинам в соответствии с инерцией и расходом газом, то о каком уменьшении отзыва можно говорить. В теории две турбины дают больше мощности. А она в свою очередь зависит от работы турбонагнетателя. Если все остальные условия равны, то чем больше турбонагнетатель, тем он эффективнее.
Только при разумном обосновании может потребоваться установка двух турбин. Для горизонтальных оппозитных либо V-образных движков можно назвать такое решение актуальным. Для увеличения мощности стоит обращать вниманию на конструкцию выпускного отверстия. А вот установка двух турбин, как раз и способствует более разумному ее изготовлению. Например, в V-образных движках слишком много тепла уходит через перекрестную трубу. Грея тем самым окружающий воздух. А эта теплота нам нужна для вращения турбины. Если ставить две турбины, то в компоновку придется поставить и два вестгейта, что повлечет за собой дополнительные расходы.
Поставить – это одно дело, но еще требуется их синхронизировать. Грамотная настройка позволяет добиться большей отдачи от агрегата. Тем самым мы эффективно сможем управлять характеристиками агрегата при невысоких давлениях. При большой производительности стабильность давления тоже растет. Есть интегрированные и внешние вестгейты. Так вот, во внешних, можно увеличить диаметр сечения для удаления отработанных газов. Для этого придется поставить отдельные выхлопные трубы на вестгейты. Чем больше сечение выхлопной трубы в турбине, тем эффективнее работа системы в целом.
Если мы все-таки решились на установку двух турбонагнетателей, то в защиту нашего решения можем привести и еще один довод. Сечения двух выхлопных труб обладает большей пропускной способностью для выхлопных газов. Это и понятно, две трубы по 50мм лучше, чем одна с диаметром 75мм. Важным плюсом можно назвать, что турбины работают с меньшим подводом тепла, когда их две. Так как тепло разделяется по двум установкам. Массу газа мы уменьшим в два раза при той же теплоте. А количество тепла, которое поглощается корпусом турбонагнетателя, зависит от температуры и количества газов. Тем самым мы уменьшаем рабочую температуру и повышаем срок службы нашей установки. А это сэкономит наш бюджет на ремонт и обслуживание двигателя. Вот и все доводы, которые можно привести в пользу решения с двумя турбинами. Стоит помнить, что доверять слухам можно лишь разобравшись в силе доводов, которые приводятся в их защиту.
