турбины для автомобилей какие бывают
Как выбрать турбину для двигателя
Мощность любого автомобильного движка можно увеличить благодаря установке турбины. Только этот элемент, увеличивая плотность поступающего в цилиндры воздушного потока, обеспечивает сжигание большего объема топлива. Каждый водитель знает, что от количества сжигаемого топлива напрямую зависит величина передаваемого на коленвал момента вращения.
Преимущество работающих с турбинами моторов заключается в наличии возможности значительно увеличить уровень давления. Турбины работают по следующему принципу. Этот элемент в себя включает две составляющие: саму турбину и компрессор. Посредством проходящего сквозь выхлопного газа начинает вращаться крыльчатка, кручение которой передается на компрессор. Задачей же приведенного в действие расположенного на компрессоре вентилятора является нагнетание воздушных потоков в цилиндровые камеры мотора.
Каждый знает, что давление будет расти с увеличением поступающего в движок воздушных потоков. Отметим, что нельзя в движке бесконечно увеличивать давление, иначе, к примеру, при переводе турбонагнетателя в режим работы под высокой нагрузкой из-за возникновения проблем, связанных с обратным давлением, лишним теплом и пульсацией на корпусной поверхности турбин появляются трещинки, сократиться рабочий ресурс подшипников, возникнуть масляная протечка и повредиться сам мотор. По этой причине давление нужно увеличивать в пределах нормы.
Как заменяют турбонагнетатели
В стандартных условиях в процессе замены турбонагнетателя выполняют установку компрессора высокопоточного типа и иногда турбинной крыльчатки с большими параметрами. Делается это с целью достижения эффекта обратных процессов, заключающихся в снижении силы действия выхлопов на работу, что приводит к снижению быстроты их работы и давления вначале вращения. Для пропуска большего объема выхлопов для турбин и компрессоров предусмотрен корпус с большими параметрами.
В некоторых машинах ставится рекомендованный предприятием-изготовителем турбонагнетатель, в котором с правильными размерами выходного и входного проходов. Зачастую автомобилисты отдают предпочтение «гибридным», вырабатывающих мощность, отличную от обеспечиваемой стандартными типами мощности. Иногда выполняют замену износившегося из-за повышения давления 180-градусные подшипники упорного типа на более устойчивые 360-градусные аналоги.
Для экономных водителей отличным вариантом замены турбонегнетателей является использование японских б/у запчастей, размеры и большой ассортимент которых предлагаются на любом авторынке. При этом турбину подбирают по объему и размерам движка.
Особенности турбонегнетателей
Турбонаддув стандартного типа. Современные элементы зачастую производятся с использованием керамики, имеющей по сравнению со сталью меньшую плотность, что способствует уменьшению инерции и скорому раскручиванию детали. Производство некоторых современных турбин выполняется с использованием никелевого сплава. Выполненные из керамики турбонагнетатели улучшают возможности мотора (по сравнению с никелевыми аналогами), но использование этого чувствительного к действиям проходящих через выпусковый коллектор вредных веществ приводит к ее скорому повреждению. В турбинах снижение трения и приращение выпусковой силы достигается посредством шариковых подшипников. К примеру, роллерная или шарикоподшипникового типа Garrett, крепящаяся на шести болтах, устанавливается многими знаменитыми компаниями при изготовлении машин.
Турбонагнетатели с раздвоенным выходом. В этом виде улучшенная отдача достигается посредством предусмотренных разработчиками раздельных путей, проходящих к турбине. Этот вид турбонагнетателя устанавливается многими компаниями при оказании тюнинговых услуг.
Установка перепускных клапанов. Посредством этого элемента некоторый объем выхлопов пускается в обход. Это дает возможность ограничить быстроту оборачиваемости и давления на выпусковом коллекторе. Они устанавливают с целью обеспечения проходящего через турбину ограниченного воздушного потока во избежание повреждения мотора. Внутренние клапаны устанавливают вместе с турбиной, внешние – в отдельности от нее.
Выбор
Перед покупкой турбонагнетателя нужно определиться с тем, до какой мощности автомобилист хочет разогнать свою машину, сколько он готов за это заплатить, сможет ли система выдержать дополнительную нагрузку.
Будет ли машина участвовать в гонках, или использоваться для повседневных задач? В зависимости от этого выбирается размер интеркулера и турбины. Отметим, что производительная работа также зависит от выбора трансмиссии.
При выборе нужно также учитывать:
Заключение
Следует помнить, что правильно выбранная турбина способна улучшить работу машины и мощность силового агрегата. В то же время ошибочно выбранный турбонагнетатель может привести к полному краху всех автомобильной системы. По этой причине заказ турбины лучше проводить в надежном и проверенном магазине, где детали продаются не первый год и работают специалисты с опытом.
Правильный подбор устройства способствует как открытию новых возможностей автомобиля, так и обеспечению качественной работы мотора и всей автомобильной системы в целом.
Виды и типы турбин двигателя автомобиля.
В данной статье поговорим о турбинах двигателя, рассмотрим устройство и принцип работы.
Устройство и принцип работы турбины
Замена стандартной турбины
Одна из стандартных модификаций турбины заключается в установке более производительного компрессора и большей крыльчатки турбины. Обратный эффект от этого заключается в уменьшении воздействии выпускных газов на турбину, что способствует снижению ее скорости и как следствие снижению давления в начале цикла раскручивания. Оба корпуса, компрессора и турбины, можно заменить на большие и открыть возможность для пропуска большего количества газа.
Следует помнить, что для каждого автомобиля, турбину тщательно подбирал производитель. Это означает правильное соотношение между диаметрами выхода и входа (турбины и компрессора), обычно, производитель устанавливает одинаковые размеры. Производители автомобилей подбирают турбину, чтобы была хорошая тяга с низов, при этом естественно теряется некоторый момент при высоких оборотах.
Современные турбины
В современных турбинах используют керамику. Керамика имеет меньшую плотность, чем аналоги из стали, таким образом уменьшается инерция, и турбина быстрей раскручивается. Большинство современных турбин используют сплав на основе никеля. Полезные свойства керамики для турбин выражаются в улучшении отдачи до 45%, и времени на раскрутку турбины (уменьшается
на 20%, в сравнении с обычной турбиной).
Однако керамические турбины больше подвержены воздействию микрочастиц поступающих из выпускного коллектора. Керамические турбины больее чувствительны и к ударным нагрузкам.
Турбины с двойным ходом
Они имеют раздельные пути ведущие к турбине, это поддерживает пульс от выпускных газов в более изолированном состоянии, соответственно разные цилиндры оказывают меньше дурного влияния друг на друга, поэтому отдача улучшается. Так называемые турбинные с раздвоенным пульсом (или с двойным входом) доступны от многих тюнинг ателье.
Турбины с изменяемой геометрией
Один из примеров изменяющейся геометрии это сопло турбины. Там несколько лопаток расположены по кругу корпуса турбины, и соединены с механизмом, регулирующим углы. Зазор между лопатками может меняться, таким образом изменяется раскручивание турбины.
Для работы требуется специальный управляющий механизм, который обеспечивает оптимальную производительность турбины во всем диапазоне работы. К сожалению такие турбины достаточно дорогие и очень не надежны.
Какие бывают турбины для транспортных средств и чем различаются между собой
Плюсы и минусы механических авто турбин
Это 1-ый тип, который применяется в автомобильной промышленности, его предложили инженеры Мерседес. Компрессор соединен с валом мотора воздуходувки, а крутящийся кривошипно-шатунный механизм объединены при помощи ременной передачи.
После пуска мотора вращение повлияет на компрессор, в итоге чего последний также начинает работать, направляя воздух в цилиндры. Данный тип устройства не может обеспечить свыше 20 тысяч оборотов за минуту.
Достоинства решения:
.обычная конструкция, высочайшая надежность
.если агрегат налажен, не просит особенного ухода
.нет эффекта турбоямы (не получилось при разгоне машины на небольших оборотах)
.работа не сопровождается излишним нагревом
.безграничный срок службы
.возможность самостоятельной установки.
Традиционный способ улучшения турбонагнетателя
Устройство, которое использует выхлопные газы, является более распространенным и действенным типом турбин. Его основным преимуществом является высочайшая продуктивность, верхний предел скорости вращения вала составляет 200 тысяч за минуту.
В глушителе случается движение выхлопных газов мотора, они попадают под давление. с помощью наличию специального дренажа потоки направляются на крыльчатку турбины, принуждая её раскручиваться. На данном же валу располагается другое колесо, с иной стороны, при раскручивании случается нагнетание воздушных масс в цилиндры мотора.
Так как раствор обеспечивает высшую скорость вращения вала, работа устройства случается при больших температурах, выброс может греться до 900-950град. Экстремальные условия работы разъясняют ограниченный срок службы турбины.
После 150-200 км в таком режиме нужно произвести подмену, ремонтные работы востребует значительных денежных вложений. Для смазки подшипников вала употребляется моторное масло, когда турбина добивается больших оборотов, оно просачивается в ячейку, что вызывает завышенный расход.
Достоинства турбонагнетателя:
.не смешивается с движком
.указывает высочайшие характеристики в условиях механических соперников
.имеет повсеместное распространение, нет вопросов с поиском запасных частей.
Слабенькие стороны:
.маленький срок службы
.завышенный расход моторного масла
.внедрение сопровождается турбоизображением
.трудится в критериях больших температур.
Решение предъявляет высочайшие требования к качеству горючего, если оно установлено на вашем машине старенькой модели, нужен турботаймер, он держит под контролем период остывания после работы. Невзирая на богатство вопросов, которые связаны с работой турбонагнетателя, он нужен из-за существенного роста мощности мотора. На данный момент большие авто компании, прежде всего германские, заняты улучшением его дизайна.
Отличие нагнетателя от компрессора
Работа турбокомпрессора инициируется ременной передачей, благодаря ему вращающий момент передается от газотурбинного мотора. Процесс этот же, как у агрегата через систему роликов и ремня, передающее вращающий момент на генератор, который заряжает аккумулятор. Турбина в виде наддува, нагнетатели работают на выхлопных газах: кислород под давлением направляется в камеру сгорания, вызывая завышенный вращающий момент мотора.
В особенности в категории электрические турбины
Механизм работы электроуглерода основан на применении массивного электрического двигателя, который выдает высшую скорость на уровне 200-300 тысяч за минуту. Это средние типы индикаторов, производящие до 1 миллиона оборотов за минуту. Устройство вводится в турбину, что приводит к существенному повышению мощности мотора машины.
Принципиально, чтоб работоспособность связок не зависела от расхода выхлопных газов и коленчатого вала, при всем этом интегрированные моторы владеют неиссякаемым ресурсом. Достоинства турбины:
.нейтрализация эффектов турбоямы
.относительная автономность в авто системах.
Единственным значительным недочетом будет то, что турбина сопровождается огромным потреблением электрической энергии, почти всегда кадровых ресурсов генератора тут не хватает. Если не желаете снижать ожидаемую продуктивность турбины, установка маломощного электрического двигателя не будет решением трудности, решением может стать распространение доп генераторов.
Вне зависимости от вида для роста срока службы нужно часто проводить диагностику турбин, принципиальная и актуальная подмена воздушного фильтра и моторного масла даже мельчайшее загрязнение может понизить продуктивность решения. Это правило в особенности животрепещуще в условиях плохого горючего, доступного в российском секторе.
Устройство и принцип работы турбокомпрессора
Устройство и принцип работы турбокомпрессора
Турбокомпрессор (турбина) — механизм, применяемый в автомобилях для принудительного нагнетания воздуха в цилиндры двигателя внутреннего сгорания. При этом привод турбины осуществляется исключительно за счет действия отработавших газов (выхлопа). Применение турбокомпрессора позволяет существенно увеличить мощность двигателя (примерно на 40%), сохраняя компактными его габаритные размеры и низкий уровень расхода топлива.
Конструкция и принцип работы турбины
Классический турбокомпрессор состоит из следующих элементов:
— Корпус. Выполняется из жаропрочных материалов (стали). Он имеет форму улитки с двумя разнонаправленными патрубками, оснащенными фланцами для крепления в системе турбонаддува.
— Турбинное колесо. Преобразует энергию отработавших газов во вращение вала, на котором оно жестко зафиксировано. Изготавливается из жаропрочных материалов (железо-никелевый сплав).
— Компрессорное колесо. Воспринимает вращение от турбинного колеса и нагнетает воздух в цилиндры двигателя. Колесо компрессора зачастую изготавливают из алюминия, что снижает потери энергии. Температурный режим на этом участке близок к нормальным условиям, и применение жаропрочных материалов не требуется.
— Вал турбины (ось) — соединяет турбинное и компрессорное колеса.
— Подшипники скольжения, или шарикоподшипники. Необходимы для крепления вала в корпусе. В конструкции может быть предусмотрен один или два подшипника. Смазка последних осуществляется общей системой смазки двигателя.
— Перепускной клапан — предназначен для управления потоком отработавших газов, воздействующим на колесо турбины. Это позволяет управлять мощностью наддува. Клапан оснащен пневматическим приводом. Его положение регулируется ЭБУ двигателя, получающим соответствующий сигнал от датчика скорости.
Основной принцип работы турбины на бензиновом и дизельном двигателях заключается в следующем:
— Отработавшие газы направляются в корпус турбокомпрессора, где воздействуют на лопатки турбинного колеса.
— Колесо турбины начинает вращаться и разгоняться. Скорость вращения турбины при высоких оборотах может достигать до 250 000 оборотов в минуту.
— Пройдя через колесо турбины, отработавшие газы отводятся в систему выпуска.
— Компрессорное колесо синхронно вращается (поскольку находится на одном валу с турбинным) и направляет поток сжатого воздуха в интеркулер и далее во впускной коллектор двигателя.
Особенности эксплуатации турбин
В сравнении с механическим нагнетателем, работающим от привода коленчатого вала, достоинствами турбины является то, что она не отнимает мощность у двигателя, а использует энергию побочных продуктов его работы. Она дешевле в изготовлении и экономичнее в эксплуатации. Хотя технически устройство турбины дизельного двигателя практически не отличается от систем для бензиновых моторов, на дизеле она встречается чаще. Основная особенность заключается в режимах работы. Так для дизеля могут применяться менее жаропрочные материалы, поскольку температура отработавших газов в среднем составляет от 700 °С в дизельных двигателях и от 1000°С в бензиновых моторах. Это значит, что устанавливать дизельную турбину на бензиновый двигатель нельзя.
С другой стороны, для этих систем характерны и разные уровни давления наддува. При этом стоит учитывать, что производительность турбины зависит от ее геометрических размеров. Давление нагнетаемого в цилиндры воздуха складывается из двух частей: 1 атмосфера давления окружающей среды плюс избыточное, создаваемое турбокомпрессором. Оно может варьироваться от 0,4 до 2,2 и более атмосфер. Если учесть, что принцип работы турбины на дизельном двигателе предусматривает поступление большего объема выхлопных газов, конструкция для бензинового мотора также не может устанавливаться на дизелях
Виды и срок службы турбокомпрессоров
Основным недостатком работы турбины является возникающий на малых оборотах двигателя эффект «турбоямы». Он представляет собой временную задержку отклика системы на изменение оборотов двигателя. Для устранения этого недостатка разработаны различные виды турбокомпрессоров:
— Система twin-scroll, или раздельный турбокомпрессор. Конструкция имеет два канала, которые разделяют камеру турбины и, соответственно, поток отработавших газов. Это обеспечивает более быстрое реагирование, максимальную производительность турбины, а также предотвращает перекрытие выпускных каналов.
— Турбина с изменяемой геометрией (с переменным соплом). Такая конструкция чаще используется на дизеле. Она предусматривает изменение сечения входа в колесо турбины за счет подвижности ее лопастей. Смена угла поворота позволяет регулировать поток отработавших газов, благодаря чему происходит согласование скорости отработавших газов и рабочих оборотов двигателя. На бензиновом двигателе турбина с изменяемой геометрией часто устанавливается на спортивных автомобилях.
К минусам турбокомпрессоров можно отнести и небольшой срок службы турбины. Для бензиновых двигателей он в среднем составляет 150 000 километров пробега машины. В свою очередь, ресурс турбины дизельного двигателя несколько больше и в среднем достигает 250 000 километров. При постоянной езде на высоких оборотах, а также при неправильном подборе масла сроки эксплуатации могут сократиться в два или даже в три раза.
В зависимости от того, как работает турбина, на бензиновом или дизельном двигателе, можно судить о ее исправности. Сигналом о необходимости проверки узла является появление синего или черного дыма, снижение мощности двигателя, а также появление свиста и скрежета. Для профилактики неисправностей необходимо вовремя менять масло, воздушные фильтры и регулярно проходить техобслуживание.
Как правильно подобрать турбокомпрессор?
Важен ли правильный выбор размера турбины?
Правильно подобранный турбокомпрессор обеспечит уверенные обороты порога наддува, некритичное сужение системы, низкую температуру на впуске и невысокое давление в выпускном коллекторе. Любой человек умеющий читать и пользоваться телефоном, вполне может выбрать правильный размер турбонагнетателя. Никакой фундаментальной науки, никакого волшебства, только немного размышлений и аргументированных оценок. Например, Вы хотите самый низкий порог наддува? Хорошо, это возможно если вы проводите время в пробках. Это единственный случай когда важен низкий порог наддува. Будьте уверены – белее низкий порог наддува, меньшая мощность. С другой стороны, если вашей целью является максимальная мощность, турбонагнетатель нужного размера, скорее всего, не будет производить никакого давления наддува до верхней половины диапазона оборотов. Это неприемлемо с точки зрения гибких требований, предъявляемых к повседневному автомобилю. Необходим компромисс. Не скатывайтесь до низкого уровня журналистов, утверждающих, что качество системы турбонаддува характеризуется тем, сколь малые обороты нужны ей от двигателя, для создания наддува.
Конструкция турбонагнетателя влияет на его характеристики?
Нет. Фактически все турбины долговечны, эффективны и отвечают предъявленным требованиям. Характеристики турбокита никоим образом не связаны с моделью турбокомпрессора, если эта модель не является единственным турбонагнетателем требуемого размера, доступным для применения. Некоторые конструкции имеют встроенные вестгейты. Такое исполнение вестгейта требует немного больших усилий, чтобы сделать его столь же эффективным, как внешний вестгейт. В этом случае модель турбонагнетателя влияет на его характеристики, но только из-за интегрированного вестгейта.
Сдвоенные турбины дают какое-либо преимущество?
Иногда. Двигатель объемом более трех литров, может получить пользу от применения двух турбин. Две небольшие турбины могут слегка снизить инерционность турбосистемы, в противоположность одному большому турбонагнетателю, и обеспечивают лучший баланс между характеристиками наддува на низких и максимальных оборотах. При объеме более пяти литров, две турбины действительно станут необходимостью. Не подумайте, что парные турбины турбины более мощные, просто при их использовании накладывается очень много прочих факторов.
Что означает эффективность (КПД) компрессора и почему она важна?
Эффективность (КПД) компрессора не означает ничего иного, как реальную температуру воздуха, выходящего из турбонагнетателя при наддуве, относительно расчетного значения, основанного на термодинамических уравнениях. Вычислите одно значение, измерьте другое, разделите расчетное значение на измеренное, и вы получите эффективность компрессора. Соответствие эффективности компрессора конкретному двигателю важно в том, чтобы максимум эффективности компрессора находился где-нибудь около пика мощности или максимальных оборотов двигателя, чтобы компрессор давал самую низкую возможную тепловую нагрузку. “Высокоэффективный” является выражением дилетантов, изобретенный случайными авторами для описания турбокомпрессоров, обеспечивающих давление наддува на низких оборотах. Если что-то может быть совершенно неправильным, то это пример того. Давление наддува на низких оборотах означает не большой компрессор, который является не эффективным на высоких оборотах. Таким образом, он производит высокие температуры и является как раз противоположностью “высокоэффективному”
Давление в выпускном коллекторе, влияет ли на характеристики?
Да. Давление в выпускном коллекторе – критерий того, насколько хорошо турбина подобрана для конкретного двигателя. Давление в выпускном коллекторе не должно превышать давление наддува более чем в два с половиной раза. Это соблазняет изготовителей турбокита использовать слишком малые турбины, только для того, чтобы выдавать давление наддува на низких оборотах. Низкий порог наддува может быть и полезным, но переусердствовать при этом означает получить серьезную, более 20%, потерю мощности на оборотах выше средних. Необходимый баланс между наддувом на низких оборотах и наддувом на максимальных оборотах – задача проектирования, которую должен решать каждый решившийся на установку турбины. В общем, меньшее давление в выпускном коллекторе означает большее количество лошадиных сил. Другими словами, большие турбины бегают быстрее.
С небольшим нагнетателем точка максимальной эффективности достигается рано, и минимум тепловыделения будет на низких давлениях наддува. Чтобы снизить температуру при достижении большой мощности, необходим большой турбонагнетатель.
Когда точка максимальной эффективности находится на более высоких оборотах, это означает более низкую температуру воздуха в этом режиме. Более низкая температура дает более плотный воздух, который обеспечивает пик момента в верхнем диапазоне оборотов.
Выбор размера компрессора.
Необходимо понять нужную степень повышения наддува, степень расхода и плотности воздуха и степень эффективности нагнетателя перед тем, как приступать к подбору нагнетателя нужного размера.
Степень повышения давления.
Степень повышения давления расчитывается как полное абсолюдное давление, произведенное турбиной, разделенное на атмосферное давление.
Степень сжатия = 1+наддув/1
В конечном счете, мощность, полученная от использования турбонаддува, зависит от количества молекул кислорода в воздухе, сжатых в каждый кубический сантиметр объема. Это называется плотностью воздушного заряда. При прохождении через систему турбонаддува плотность немного изменяется.Когда воздушные молекулы принудительно «утрамбовываются» в нагнетателе до определенной степени сжатия, плотность не увеличивается на тоже самое значение, потомучто при сжатии увеличивается температура, и воздух расширяется обратно в прямой зависимости от того насколько он нагрет. Хотя воздушный заряд после сжатия окажется более плотным, его плотность будет всегда меньше, чем степень повышения давления. Для снижения негативного фактора этого эффекта применяют промежуточные охладители, позволяющие относительной плотности приблизиться к значению степени сжатия.
Зависимость относительной плотности от степени повышения давления. Плотность падает при увеличении температуры, поэтому фактическая степень увеличения массы воздуха всегда меньше чем степень повышения давления.
Расход воздуха равен обьему х обороты х 0.5 х Ev и поделенному на 1000000. Здесь 0.5 означает, что у четырех тактного двтгателя воздух в цилиндр поступает только в один оборот из двух, Ev это объемная эффективность. Делим на 1000000 для того, чтобы получить кубические метры из кубических см. Чтобы преобразовать кубические метры к кг/мин надо умножить на плотность воздуха на высоте географического места положения.
Выбор размера турбины.
Предполагаемое применение системы двигатель+турбонагнетатель является также основным критерием при выборе размера турбины, поскольку определяет выбор между моментом на низких, средних или максимальных оборотах двигателя. При этом выборе приходиться иметь дело с двумя величинами: основной размер турбины и отношение площадь/радиус (A/R).
Основной размер турбины.
Предполагается, что основной размер турбины характеризует ее способность производить мощность на валу, необходимую для привода компрессора при желаемом расходе воздуха. Поэтому большие турбины обеспечивают более высокие отдаваемые мощности, чем не большие. Для простоты картины, оценивать размер турбины можно по диаметруее выходного отверстия. Это является упращением теории турбин, однако на практике такой подход дает возможность оценить способность турбины обеспечить тот или иной расход.
Компрессор Garrett GT2860RS. Цифры справа — число оборотов турбины в минуту. Видно, что линия соединяющая точки PR=1 и PR=1.8 проходит за границей устойчивой работы компрессора.
Компрессор Garrett GT2557R, несмотря на КПД, меньший чем у Garrett 2860RS, лучше подходит для заданного применения.
Диаграмма диаметра выходного отверстия турбины относительно расхода воздуха на впуске — не точный инструмент для выбора, но приблизительный критерий первоначального отсеивания.
Разумный метод выбора турбины состоит в том чтобы проконсультироваться в компании, у которой вы приобретаете турбокомпрессор. Конечно, при выборе будет существовать возможность допустить ошибку в ту или иную сторону. И так как выбор происходит в пределах первоначального предназначения системы турбонаддува, имеет смысл каждый раз выбирать в большую сторону.
Выбор отношения A/R
Приблизительный диаметр выходного отверстия турбины, требуемый для привода компрессора при заданном расходе воздуха.
В то время как основной размер турбины является критерием расхода газа через турбину, отношение A/R дает инструмент точного выбора из диапазона основных размеров.Чтобы понять идею отношения A/R, представте кожух турбины в виде конуса, обернутого вокруг вала в виде спирали. Распрямите етот конус и отрежьте небольшой кусок, на некотором растоянии от конца. Отверстие в конце конуса — выходное сечение кожуха. Площадь этого отверстия и есть A в отношении A/R. Размер отверстия существенен, поскольку он определяет скорость, с которой выходят отработанные газы из улитки турбины и попадают на ее лопатки. При любом заданном расходе газов для увеличения скорости их истечения требуется уменьшение площади выходного отверстия. Эта имеет существенное значение для управления частотой вращения турбины. Необходимо иметь ввиду, что площадь выхода влияет на побочный эффект обратного давления отработанных газов и, таким образом, оказывает влияние на процессы, протекающие в камере сгорания двигателя.
R в отношении A/R — растояние от центра площади сечения в конусе до оси вращения вала турбины. Все A, разделенные на соответствующие им R дадут одинаковый результат.
R тоже оказывает сильное влияние на управление скоростью турбины. Представьте, что кончики лопаток турбины движутся с той же скоростью, что и газ, когда он попадает на лопатки. Отсюда легко понять, что чем меньше R, тем выше частота вращения турбины.
Увеличение скорости вращения турбины, которая зависит от отношения A/R, почти всегда достигается изменением площади выходного сечения кожуха турбины при остающемся неизвенном радиусе.
Выбор, который кажется логичной отправной точкой для отношения A/R — это одно, а фактически полученный правильный результат — это совсем другое. Обычно не избежны пробы и ошибки. Разумный выбор может быть обоснован количественным образом или, в некоторой степени, качественной характеристикой адекватности реакций турбосистемы. Количественная оценка требует измерения давления в выпускном коллекторе или на входе в турбины и сравнения его с давлением наддува.
Результатом неправильного выбора отношения A/R может стать увеличение иннерционности наддува, если отношение слишком велико. Отношение A/R может быть настолько большим, что не позволит турбонагнетателю развить обороты, достаточные для достижения желаемого давления наддува. Если отношение, напротив, чрезмерно мало, реакция турбонагнетателя может быть столь быстра, что будет казаться нервной и трудной для управления. Результат проявится и в виде отсутствия мощности в верхней трети диапазона оборотов двигателя. Это будет похоже на атмосферный двигатель, у карбюратора которого закрыта вторая заслонка.
При написании использованы материалы книги Maximum Bust.