Επιλογη καταλληλου turbo

H επιλογή της κατάλληλης τουρμπίνας για κάθε εφαρμογή είναι μια διαδικασία που περνά μέσα απο τη μελέτη τουcompressor map,ενός χάρτη που δείχνει την απόδοση της τουρμπίνας σε συνάρτηση με την πίεση (pressure ratio) και την ροή του αέρα (flow rate).


Στην εικόνα που ακολουθεί βλέπουμε ένα παράδειγμα απο compressor map.Στον άξονα των Χ έχουμε το flow rateσε lbs/min και στον άξονα των Υ το pressure ratio.H αριστερη τελευταία γραμμή λέγεται surge limit και η περιοχή αριστερά απο αυτή χαρακτηρίζεται απο ασταθή λειτουργία του κομπρεσορα.Ποτέ μην διαλέξετε μια τουρμπίνα της οποίας ο map και οι συνθήκες λειτουργίας της  δείχνουν οτι θα δουλεύει σε αυτή την περιοχή.Σε υψηλές στροφές περιστροφής υπάρχει μεγάλος κίνδυνος ακόμη και καταστροφή της τουρμπίνας.
https://2img.net/h/oi61.tinypic.com/30ix9v9.jpg

Οι καμπύλες του χάρτη που στην ακρη τος εχουν τα νουμερα 102,400,94,900κτλ.. δείχνουν τις στροφές λειτουργίας της τουρμπίνας για κάθε PR kai  flow rate και θα πρεπει να προσέξουμε να είναι κατω απο το μέγιστο όριο λειτουργίας που θέτει ο κατασκευαστής.
Οι νησίδες δείχνουν efficient rate για καθε περιοχή λειτουργίας.Οσο ξεφεύγουμε απο το μέγιστο της απόδοσης 70-65% , τοσο η θερμοκρασία εισαγωγής ειναι μεγαλύτερη (μικρότερη πυκνότητα)  και σαν συνέπειες εχουμε την μειωμένη ιπποδύναμη καθώς και τον κίνδυνο καταστροφής της τουρμπίνας  απο υπερθέρμανση (oil cooking). 


Στη συνέχεια θα προσπαθήσω να σας δείξω πως υπολογίζουμε αυτα τα 2 βασικά μεγέθη για την δική μου περίπτωση και πως με αυτά διαθέσιμα και μελετώντας τον χάρτη απόδοσης τουρμπίνας μπορούμε να δούμε εαν κάνει για την εφαρμογή μου.


Το σενάριο ειναι οτι θελω στι δικο μoy 1,4 t-jet να δουλεψω sto 1,3bar σταθερό μεχρι τις 7,000 poy στροφαρω λογω ροικης.Ποια τουρμπινα απο τις γνωστες θα ταιριαζε καλυτερα για να δουλεψει μεχρι κοφτη 1,3? Θα δοκιμασω την τυχη μου με td04H-13T,garret 1446,garret 2056,garret 2254R.To όλο θέμα βασικά ξεκίνησε με την απορία μου οσον αφορά το δούλεμα της 1446 με 1,3 εως κόφτη και κατα ποσο ετσι η1446 δουλευει σε καταλληλες και μη επικινδυνες συνθηκες λειτουργιας.


Ως pressure ratio ορίζεται ο λόγος PR=P1+P2+Icpd/P2 οπου P1=επιθυμητη πιεση σε psi  & P2=Ατμοσφαιρική πίεση σε psi=14,7. Icpd=πτώση πίεσης λόγω intercooler (εδώ ενα 1,5 psi είναι ρεαλιστικό).Ετσι στο παράδειγμά μου για τον 1,4 κινητήρα με πίεση 1,3 bar (18,85psi) έχουμε 18,85+14,7+1,5/14,7=2,38PR.


Ο υπολογισμός του flow rate του κινητήρα μας ειναι πιο σύνθετος και στις εξισώσεις μπαίνουν παράγοντες όπως intake Air Density,compressor inlet temperature,corrected compressor inlet pressure.Για ευκολια στους υπολογισμούς δίνεται η παρακάτω εξίσωση χωρίς να έχει μεγάλη απόκλιση απο την αναλυτική:CFM=(L*RPM*VE*PR)/5660, οπου CFM=κυβικά πόδια ανα λεπτό,L=κυλινδρισμόςσε λίτρα,RPM=μέγιστις αριθμός στροφών,VE=volumetric efficiency,PR=pressure ratio( που υπολογίσαμε παραπάνω)
Τιμές VE
2βάλβιδος κινητήρας = 85%
4βάλβιδος κινητήρας = 90%
modified street = 93%
racing κινητήρας =  105%
 
Αρα στο παράδειγμά μου έχουμε:
CFM=(1.368*7000*90)/5660=362 
Αυτή είναι η μέγιστη ροή στις 7,000στροφές.Για να έχουμε μια ολοκληρωμένη εικόνα πάνω στο χάρτη του κομπρέσσορα,υπολογίζουμε τη ροή ανα 1000 στροφές μεχρι τις 7,000.Επειδή συνήθως η ροή στους χάρτες των κατασκευαστών δίνεται σε lbs/min η m3/sec μετατρέπουμε τα cfm se lbs/min πολλαπλασιάζοντας με το 0,069  η σε m3/sec πολλαπλασιαζοντας με το 0,0004719.
Ετσι έχουμε:

RPM	CFM	M3/sec	LBS/min
1000	52	0.025	3.58
2000	104	0.049	7.17
3000	155	0.073	10.69
4000	207	0.098	14.28
5000	259	0.122	17.87
6000	311	0.142	21.46
7000	362	0.171	24.98

 


Εχουμε λοιπόν στα χέρια μας το PR και τις τιμές του flow rate σε lbs/min,παμε στο χάρτη και σημειώνουμε τις συντεταγμένες.
Ξεκιναμε με τη 1446 για την οποια ας υπολογισουμε πρώτα τη θεωρητική μέγιστη δύναμη της τουρμπίνας με πληροφορίες αποκλειστικα απο τον χάρτη. Κοιτάζουμε στο δεξι ακρο του χαρτη και βρισκουμε το πιο ακριανο σημειο εντος χαρτη που ομως δεν ειναι στο επιπεδο των μεγιστων στροφων λειτουργιας.Στην περιπτωση εδώ είναι το σημείο που αν τραβηξουμε καθετη γραμμη πεφτει ακριβως πανω στο  20lbs/min.Απο νομους μηχανικής γνωρίζουμε οτι για να παραξουμε δυναμη 10 αλογων στο βολαν πρέπει να μετακινήσουμε 1lb αέρα το λεπτό.Αρα έχουμε BHP=(CFM/1,427)Μετατρέπουμε τις 20lbs σε cfm  20/0.069=290cfm.Οπότε αντικαθιστούμε στον τύπο 290/1,427=203BHP max power.!!!!!!!Αυτη είναι λοιπόν η μέγιστη δύναμη της 1446 οταν δουλευει στις οριακές καταλληλες συνθηκες λειτουργίας με οριακό efficiency rate60%.Απο κει και κατω απλα γίνεται σεσουάρ.......και δημιουργεί επικίνδυνες συνθήκες και για την ιδια αλλα και για το μοτέρ.
Παμε τώρα να δούμε το 1,3 που θα το έχουμε με τη 1446.Στο σημειο 2,000 στροφές που εφάπτεται η γραμμή τουPR με το χαρτη τραβαμε μια γραμμη κάτω και βλέπουμε που τέμνει τον air flow άξονα.Μετατρέπουμε το 7lbs σε cfmκαι έχουμε 104 cfm.Κάνουμε μια απλη μετατροπή στον τύπο και έχουμε: 
RPM=(5660*CFM)/(L*PR*VE)=588.640/(1368*2.38*90)=588.640/293=2009.Αρα  θεωρητικά στις 2009 στροφές θα έχουμε το 1,3bar.Αρκετά γρήγορα, αλλα τι γίνεται όμως ψηλά?Μέχρι που μπορούμε να το κρατήσουμε?...................................ΤΖΙΦΟΣ!!!!! Δείτε στον χάρτη οτι η 1446 ΔΕΝ μπορει να διαχειριστεί σωστά το 1,3 καθώς απο τις 5.500 είναι εκτός χάρτη.


Αυτό σημαίνει οτι θα δουλεύει σε μικρότερα efficiency rates και θα παράγει υπερβολική θερμότητα.Πράγμα που σημαίνει οτι ακόμα και αν παρέμενε μέσα στο όριο στροφών λειτουργίας της το "κέρδος" σε ιπποδύναμη θα ηταν "στοίχημα θανάτου" καθώς πέραν της μικρότερης πυκνότητας του αέρα εισαγωγής θα έπρεπε να αντισταθμίσουμε με λιγότερο αβάνς και πιο πλούσιο μίγμα.Βάλε και το back pressure στην εξίσωση και πραγματικά το  τσίτωμα της 1446 είναι "ΒΟΜΒΑ ΜΟΛΟΤΩΦ"
 
Πάμε στη συνέχεια στην πολυσχολιασμένη td04h-13t
Με τον ιδιο ακριβώς τρόπο υπολογίζουμε θεωρητική μέγιστη δύναμη τουρμπίνας αφού μετατρέψουμε πρώτα το 0,175m3= 370,84CFM.
BHP=(CFM/1,427)=370,84/1,427=260BHP.


Με τον ίδιο τρόπο -όπως στην 1446- υπολογίζουμε το δυνητικό σημείο πλήρωσης πίεσης
0.076m3=161CFM 
RPM=(5660*CFM)/(L*PR*VE)=911.26/293=3110.Εδω επαναλαμβανω το θεωρητικα γιατι μην ξεχναμε οτι υπάρχει και οπαράγοντας φτερωτή τουρμπίνας -με το δικο της efficiency range- και πόσο γρήγορα θα την γυρίσει το μοτέρ για να έρθει αυτη η δύναμη.Αρα θα έχουμε φάσμα 3110-7000 και αυτό μάλιστα μεefficiency rate 73%.!!!!!Θεωρητικά λοιπον και βάση χάρτη η td04h-13T ανετότατα θα δουλευει το 1,3 μέχρι  7000 στροφές - και εφόσων το μοτέρ μου μπορεί να κρατάει δύναμη μέχρι εκεί - το δυναμόμετρο θα πρέπει να δείξει 253BHP!!!Φοβερή λειτουργία αφου ακόμη και στις 7500 ειναι στο 70% efficiency rate.Ο χάρτης sto 1,3bar φωνάζεiοτι ο προνοητικός που θα βελτιώσει κεφαλάρι θα δει τρελλα γούστα με την td.Για το 1,3bar θεωρώ εχει τον ιδανικο χαρτη...............



H επόμενη με απογοήτευσε οικτρά γιατι έχει το χειρότερο χάρτη για 1,3 με αρκετα αργοπορημένο σημείο πλήρωσης,μικρό φάσμα και efficiency rate στις 7000 65%,αρκετα κατω της td04 στις ιδιες στροφές. 
GT2554R θεωρητική μέγιστη δύναμη
27lbs=391CFM  BHP=(CFM/1,427)=391/1.427=274 BHP max.
 To 1,3  θα έρθει στις:
RPM=(5660*CFM)/(L*PR*VE)=1,313,120/293=4481.Το αμαξι θα ειναι νεκρο μεχρι τις 4000.ΑΠΑΡΑΔΕΚΤΟΣ χαρτης για 1,4 t-jet και 1,3 bar.

 
Η 2056 κλείνει το καρέ με αρκετα ενδιαφερον αλλα και περίεργο συγχρόνως  χάρτη.Το 1,3 θεωρητικά έρχεται στις 3631 (πιο αργα απο td!!!!) και ανεβάζει άνετα μεχρι τις 7000 με εκπληκτικό efficiency rate 76%.Το θεμα ειναι ομως με το back pressure απο το housing της τουρμπινας και τα προβληματακια που εχει με τη λειτουργια της wg. Επίσης απαραίτητο ψυγείο λαδιού και δοχείο αναθυμιάσεων.ΧΜΜΜ και πιο χοντρα λάδια......δε θα ηταν ασχημη ιδεα.Και εδω ο χαρτης της 2056 "προκαλεί" για "κεφαλοπειραγμα"..... και υποσχεται πολλά....... 



Θελω να βρω και τους χαρτες απο τις τουρμπινες του scara και της protoxide gto221.Αν καποιος βρει τιποτα ας στειλει pm.

Κωστα μια που εκανες ρην αρχη δεν κανεισλς κι ενα τετοιο πραγμα για την 1438??βαση λογικης ια πρεπει να εχει 175περιπου..σε ιδανικες γραμμες...

Φοβερή δουλειά φίλε μου πραγματικα μπράβο στην όρεξη και στο κουράγιο σου αν μπορεις να μου κάνεις μια ανάλυση για την vl36 και να μου πεις δύο λόγια θα με βοηθούσες πολύ φίλε γιατί έχω στο νου μου κάποια στιγμή να τη βάλω πάνω στο t-jet μου

παιδια οι χαρτες που ζητατε δεν παιζουν ουτε στα χειροτερα θριλλερ!!!!!Αμα τους βρειτε να τους δουμε.........