Co to jest stosunek A / R?

Słyszałem dzisiaj pojęcie stosunku A / R podczas oglądania filmu o turbosprężarkach.

• Co oznacza termin stosunek A / R?
• Czy to dotyczy tylko turbin? Jeśli nie, do czego jeszcze to dotyczy?
• Jak to jest obliczane?
• Dlaczego to jest ważne?

Co oznacza termin stosunek A / R?

W prawie wszystkich zastosowaniach motoryzacyjnych, które prawdopodobnie zobaczysz, turbosprężarki to sekcja turbiny o przepływie promieniowym, przymocowana do podobnej sekcji sprężarki. Jak widzimy na ilustracji z artykułu Podstawy turbosprężarki :

Jak to jest obliczane?

Powierzchnia przekroju stosunku do promienia jest konsekwencją naszego pragnienia, aby włączyć energię liniową (spalinach gazów pochodzących z kolektora) w energię promieniowej (musimy kręcić te małe koła). Potrzebujemy czegoś, co bardzo przypomina lejek, który został rozciągnięty i skręcony w spiralę.

Na przykład spójrz na wlot wydechowy: jest to stosunkowo duży łącznik, który przyjmuje wszystkie gazy wydechowe. Gdy rury ruszają się spiralnie do miejsca, w którym czeka koło turbiny, promień każdego zwoju zmniejsza się. W celu zachowania płynnego przepływu powierzchnia przekroju rurowego zmniejsza się również w tempie proporcjonalnym do zmniejszenia powierzchni. Wynikiem jest stały stosunek A / R.

Czy to dotyczy tylko turbin? Jeśli nie, do czego jeszcze to dotyczy?

Dowolna dmuchawa promieniowa, kompresor, turbina lub pompa prawdopodobnie będą miały podobny kształt, a zatem będą miały również stały stosunek A / R.

Dlaczego to jest ważne?

W tym miejscu wszystko się bawi: mogę zostać Panem Czarodziejem i możemy robić naukę.

Do tego eksperymentu potrzebujesz trzech rzeczy:

1. Najcieńsza mieszająca słoma, którą wciąż możesz przedmuchać.
2. Normalna słomka do picia.
3. Odcinek węża ogrodowego, na który chętnie wkładasz usta.

Najpierw przedmuchaj mieszadło. Poczuj przepływ powietrza z drugiego końca. Czuje się jak wiązka lasera o ciśnieniu powietrza, prawda? Możesz skupić go dokładnie na celu, rozdmuchując małe rzeczy, takie jak ziarna soli, jak szalone.

Teraz spróbuj słomki do picia. To nie jest tak laserowe. Nadal możesz rozdmuchiwać sól, ale nie jest tak skoncentrowana.

Spróbuj dmuchać tak mocno, jak potrafisz. Świetne, wielkie kupy soli latają bez trudu, prawda? Teraz spróbuj ponownie mieszadła. Uderzaj tak mocno, jak potrafisz. Zauważ, jak wydaje się, że energia wychodząca wcześnie osiąga szczyt, mimo że twoje oczy mają wyskoczyć z twojej głowy?

Teraz spróbuj węża ogrodowego. To jest nudne, prawda? Wydaje się, że na drugim końcu nie ma nic specjalnego. Możesz dmuchać bardzo mocno bez trudności, ale także bez wielkich nagród.

W tym małym eksperymencie wykorzystujemy ciebie i twoją słomkę do zastąpienia części turbiny turbosprężarki i ziaren soli jako samej turbiny. Celem strony turbiny turbosprężarki jest:

1. Spraw, aby koło turbiny poruszało się tak szybko, jak to możliwe (chcemy przyspieszenia przy niskich obrotach). Ilustruje to mieszadło o małej powierzchni: prawie bez trudu można go zaciągnąć.
2. Obracaj turbinę wraz ze wzrostem energii spalin. Mieszadło pokazuje, że na małym obszarze szybko kończy się zaciągnięcie. Słoma o większej powierzchni ma się lepiej.
3. Unikaj ograniczania przepływu gazu, działając jako wąskie gardło wydechu i ograniczając całkowitą moc. Wąż ogrodowy nie stanowi prawie żadnego ograniczenia. Mieszadło sprawiło, że wyskoczyły ci gałki oczne.

Zgodnie z ogólną zasadą, mały stosunek A / R jest wykorzystywany do optymalizacji niskiego opóźnienia, wzmocnienia dolnego końca przy jednoczesnym poświęceniu wzmocnienia górnego końca. Są one dzisiaj powszechne w samochodach ulicznych. Większy stosunek A / R służy do optymalizacji podbicia szczytowego, high end i jest świetny do użycia na torze.

Stosunek A / R jest stosunkiem pola przekroju poprzecznego obszaru, w którym przepływają gazy, oraz promienia tego punktu od środka turbosprężarki. Zwykle stosunek A / R jest stały wzdłuż kanałów, w których przepływają gazy.

Mówiąc prościej

Litery A / R odnoszą się do obszaru i promienia.

Jeśli promień turbosprężarki jest większy w danym punkcie, pole przekroju tego punktu powinno być większe, aby utrzymać stały stosunek A / R.

I odwrotnie, jeśli promień turbosprężarki jest w danym punkcie mniejszy, pole przekroju w tym punkcie powinno być mniejsze, aby utrzymać stały stosunek A / R.

Mniejsze stosunki A / R optymalizują turbosprężarkę pod kątem szybkiej reakcji, ale redukują wysoką moc RPM. Większe stosunki A / R mają większe doładowanie przy wysokich obrotach, ale mają większe „opóźnienie turbo” (opóźnienie doładowania).

Turbosprężarki mają dwa stosunki A / R, jeden dla strony turbiny (strona wylotowa) i jeden dla strony wirnika (strona wlotowa).

Jeśli intencją turbosprężarki jest zapewnienie dodatkowej wydajności lub więcej niższego momentu obrotowego, wówczas preferowany jest niższy stosunek A / R. Silnik będzie bardzo reagował na zmiany przepustnicy, z niewielkim wyczuwalnym opóźnieniem.

Jeśli celem turbosprężarki jest zapewnienie maksymalnej mocy do wyścigów, preferowany jest wysoki stosunek A / R. Będzie on wytwarzał mniejsze przeciwciśnienie po stronie wydechowej i zapewni większe doładowanie bez nadmiernej prędkości obrotowej turbiny. Będzie jednak bardziej zauważalne opóźnienie.