Czy istnieje związek 1: 1 między ciśnieniem doładowania a wzrostem mocy?

To pytanie sprawiło, że pomyślałem: gdybyś zainstalował turbosprężarkę w silniku, czy istnieje bezpośredni związek między ciśnieniem doładowania a ilością mocy, której możesz oczekiwać?

Na przykład: jeśli silnik w naturalny sposób zasysa 100 kW, a Ty instalujesz turbosprężarkę i ustawiasz ją na maksymalną. doładowanie 0,5 bara, czy można oczekiwać maks. 150 kW moc (tj. nowa moc wyjściowa = moc pierwotna * (ciśnienie doładowania +1))? Czy związek jest bardziej skomplikowany?

Załóżmy, że silnik jest prawidłowo skonfigurowany, aby korzystać z turbosprężarki, tj. Wtryskiwacze mają wystarczającą pojemność, a mieszanka paliwowo-powietrzna pozostaje taka sama.

Preambuła

Co kupuje wymuszona indukcja?

Jednym słowem gęstość .

Zapamiętaj:

• W przypadku płynów ściśliwych samo ciśnienie nie mówi pełnej historii

  Ale razem ciśnienie i temperatura .

  Stare powiedzenie fizyki: „gorące powietrze unosi się, a zimne pochłaniacze” jest tego doskonałym przykładem. Powietrze pod tym samym ciśnieniem, ale o różnej gęstości w różnych temperaturach.

• Silnik spalinowy jest urządzeniem wolumetrycznym

  Oznacza to, że za każdym razem, gdy silnik obraca się i wykonuje cykl, objętość powietrza wpuszczanego do komory (komór) spalania jest ustalona.

• Moc zależy od masy, a nie objętości

  Moc wytwarzana przez silnik jest proporcjonalna do masy powietrza wpuszczanego do komory spalania, a nie do jego objętości.

  A więc bardziej gęsta = więcej cząsteczek powietrza na cylinder = moc moar

Czy stosunek wynosi 1: 1?

Nie. Ponieważ fizyka tak powiedziała.

Czas na wybuch stary przykład Evo z turbosprężarką o wydajności 85%:

• W warunkach atmosferycznych (14,7 psi, 25 ° C)

  Gęstość powietrza = 1,184 kg / m ^ 3

• Przy 22 psi doładowania gęstość powietrza podwaja się:

  Warunki turbodoładowania: 36,7 psi, 92 ° C

  Gęstość powietrza = 2,413 kg / m ^ 3

Te dwa punkty danych same wskazują, że 2,5-krotny wzrost ciśnienia spowodował dwukrotny wzrost gęstości.

Zatem stosunek ciśnienia do mocy nie wynosi 1: 1.

Hmm, ale czy stosunek może być stały?

Znów odpowiedź brzmi „nie”. Ponieważ tak mówi fizyka.

Zwiększmy moc Evo do 29,4 psi, aby to sprawdzić. Utrzymamy tę samą wydajność turbosprężarki (85%):

• Przy podwyższeniu 29,4 psi (więc ciśnienie wylotowe = 3x ciśnienie wlotowe):

  Warunki wyładowania turbo = 44,1 psi, 155 ° C

  Gęstość powietrza = 2,473 kg / m ^ 3

Tak więc 3- krotna zmiana ciśnienia powietrza spowodowała zmianę gęstości 2,08x . Wyraźnie nieliniowy, szczególnie biorąc pod uwagę wynik uzyskany przy wzmocnieniu 22 psi.

tl; dr: nie, stosunek 1: 1 jest możliwy tylko w wyimaginowanych idealnych warunkach laboratoryjnych.

Czy związek jest bardziej skomplikowany?

Jest to nieco bardziej skomplikowane, ale z całkowicie zrozumiałych powodów.

UWAGA: Celowo zostawiam intercoolery i worki lodu z dyskusji poniżej. Są one niezbędne do ożywienia dyskusji, ale powinny być objęte inną kwestią.

Załóżmy, że silnik jest prawidłowo skonfigurowany, aby korzystać z turbosprężarki, tj. Wtryskiwacze mają wystarczającą pojemność, a mieszanka paliwowo-powietrzna pozostaje taka sama.

Najważniejszym brakującym założeniem jest założenie krytyczne: stała temperatura.

Cofnijmy się aż do rdzenia silnika: spalania. Powietrze i paliwo mieszają się w proporcji około 14: 1, zapalając, rozszerzając i wypychając na zewnątrz, aby chemiczna energia potencjalna stała się kinetyczna.

Ale jaki tak naprawdę jest ten stosunek? Porównuje cząsteczki powietrza z cząsteczkami paliwa. Wyprowadź je z równowagi, a reakcja spalania nie osiąga już maksymalnej wydajności (uwaga: zobaczymy to słowo ponownie).

Biorąc pod uwagę to tło, co robi boost? Teoretycznie jest to inserter cząsteczek: twój mechanizm doładowania próbuje uzyskać więcej cząsteczek powietrza, do których silnik doda zwiększoną liczbę cząsteczek paliwa. Po rozpaleniu tej rozszerzonej mieszanki ze zwiększoną ilością energii chemicznej uzyskasz więcej energii kinetycznej, prawda?

Tak, ale nie tak bardzo, jak mogłoby się wydawać. Już natrafiłeś na Prawo Boyle'a . Parzysty. Jeśli masz doskonały scooper z cząsteczkami powietrza, samo wtłoczenie tych cząsteczek do silnika spowoduje wzrost ich temperatury. Komputer silnika będzie musiał skorygować tę temperaturę, dodając więcej paliwa (jako rodzaj płynu chłodzącego), opóźniając czas itp. Nieprzestrzeganie tej temperatury spowoduje ustawienie silnika na krzywej stukowej, która ostatecznie zakończy się katastrofalna transformacja w silnik spalinowy (tzn. wyjdą ważne bity).

Pogarsza się. Pamiętasz ten doskonały mechanizm doładowania cząsteczek? Niemożliwe. Ma również współczynnik wydajności mniejszy niż 100%. Będzie łapał powietrze i je sprężał, ale niestety podnosi temperaturę nawet szybciej niż prawo Boyle'a (wydajność jest mniejsza niż 100%). Wiąże się to z innymi terminami Prawa: gęstość powietrza dolotowego spada wraz z temperaturą: jest zarówno cieplejsza, jak i jest mniej cząsteczek.

Efektem machania ręką z tyłu koperty jest to, że jeśli naprawdę chcesz uzyskać o 50% więcej mocy, będziesz potrzebować więcej niż 50% tyle powietrza i więcej niż 50% więcej paliwa.

Krótko mówiąc, 100% wydajności jest teoretycznym maksimum, ale można ją osiągnąć tylko w Perfect World. To powiedziawszy, małe systemy doładowań mogą zbliżyć się do 1: 1 łatwiej niż doładowania.

Odpowiedź na pytanie jest w zasadzie TAK.

Nie zgadzam się w sposób, w jaki powyżej to scharakteryzowałem, Ur nie jest w błędzie, po prostu zbyt skomplikowane i jest to słaba praktyka nauczania, dla danej objętości / masy gazu w stałej temperaturze, a następnie podwojenie ciśnienia o połowę objętości, tj. Odwrotnie proporcjonalne, tj. Pv = stała , więc w zasadzie w tych warunkach U byłby w stanie napełnić dwa razy więcej powietrza, współczynnik paliwa był ustalony, a następnie podwoić moc, w każdym razie to jest miejsce, w którym można zacząć, i oczywiście twoje stosunki nie są stałe, gdy używasz mniej niż 100% wydajność i temperatura nie są stałe, w każdym razie zacznij od prostego idealnego świata, a następnie zastosuj specyfikę aplikacji, np. turbulencję przepływu esp ze względu na stopniowanie węża metalowego / gumowego, ciepło z powodu sprężania gazu, chłodnice międzystopniowe, uderzenie n kontrola ciśnienia zimnej strony BOV / bramy, i tak dalej i tak dalej,Uderz w hamownię to czas i pieniądze, które lepiej wydać niż teoretykować w nieskończoność, wydajność / optymalizacja to gra dla większości maszyn, więcej dzięki ograniczonym zasobom, bardziej „użyteczna” praca, dzięki.