ДСМ Клуб | DSM CLUB - Турбины bolt-on

//Заинтересовался этой темой, особенно после пьяных посиделок под пивко и шашлычок (Народная, привет))). Просто хотелось бы внести некие мысли на обсуждение, хотя понимаю- тема не столь популярная, чем коврики или куплю/продам). Мысли сугубо теоретические и не претендуют на истину)))В основу взял труд Jeffа Luciusа http://www.stealth316.com/2-turboguide.htm. Я сделал вольный перевод раздела "Compressor Flow Maps":

Цитата:

Карты турбокомпрессоров

На картах по горизонтали отмечено количество несжатого воздуха, поступающего в одину турбину. Как правило, выражается в или кубических метрах в секунду (0,1 м3/с = 211,888 кубических футов в минуту) или фунтах в минуту (10 фунтов/мин = 144,718 кубических футов в минуту при 85.31 ºF и 13,9487 фунтов на квадратный дюйм). По вертикали отмечена величина сжатия воздуха, которое происходит внутри турбины. То есть- это отношение давления воздуха сразу после турбины к давлению воздуха прямо перед турбиной. Изогнутые линии с метками, такими как 110000- это скорость вращения вала компрессора. Эллиптические кривые с метками, такими как 60%- представляют собой эффективность компрессора, ну или как хорошо компрессор достигает адиабатического нагрева воздуха (более высокие числа лучше и это означают, что турбина меньше нагревает воздуха). "Голые" турбо карты, которые я использую ниже, можно увидеть, нажав на галочки в приведенной выше таблице. Для более полного объяснения турбо карт пожалуйста, посмотрите на мою веб-страницу "2-3s-compflowmaps.htm"

В турбо компрессоре воздух сжимается; объем уменьшается и температура повышается. Сжатый воздух выходит из турбо и поступает в систему промежуточного охладителя (интеркулер), где увеличивается плотность воздуха, так как температура значительно снижается, а давление уменьшается лишь незначительно, и в конце концов поступает во впускной коллектор. Для нашего случая, на каждую турбину приходится лишь половина воздуха из объема двигателя 2.972л. Суммарный поток воздуха, который называется на картах "Engine Demand", состоит из кол-ва оборотов двигателя RPM, от объемной эффективности VE и от давления воздуха в коллекторе (суммарный массовый расход также будет зависеть и от температуры воздуха).

В случае модифицированных двигателей (modified engine) 6G72 я оценивал объемный коэффициент эффективности (VE) форсированных двигателей 6G72 и потерь давления от воздушного фильтра и в системе промежуточного охладителя (интеркуллера). Линии воздушного потока для двигателя (Engine Demand) были разделены на половину (таким образом, они применимы для одной турбины). Использованы следующие значения объемной эффективности для полностью открытой дроссельной заслонки: 87% при 2000 оборотах в минуту, 88% при 3000 оборотах в минуту, 93% при 4000 оборотах в минуту , 96% при 5000 оборотах в минуту, 94% при 6000 оборотах в минуту, 90% при 7000 оборотах в минуту, 85% при 8000 оборотах в минуту. На диаграммах ниже показаны зависимости потока воздуха двигателя от отношения давления компрессора (не путать с давлением надува) при определенных оборотах двигателя RPM и при атмосферном давлении= 14,5psi. Я не буду вдаваться в детали и не буду прикреплять электронные таблицы Excel, так как объемные эффективности и потери давления являются теоретическими (хотя я думаю, что значения буста и RPM будут схожие у многих владельцев 3si). Тем не менее, графики действительно дают представление о том, как различные турбины будут работать в наших двигателях. Спасибо Joe Gonsowski за его труды ибо все значения и таблицы принадлежат ему.

Уровень давления надува (показан точками на линиях RPM VE) является давление воздуха, который покажет манометр во впускном коллекторе и не масштабируется по вертикальной оси диаграммы. Например надув 15psi на разных оборотах двигателя лежит выше линии Pressure Ratio 2.0. Это происходит потому, что существуют потери давления до и после турбо, которые изменяются в зависимости от числа оборотов двигателя и общего расхода воздуха. Поэтому турбина должна создавать избыточное давление более 15psi, чтобы сделать надув 15psi в коллекторе.

На мой взгляд, "голая" карта потока компрессора должна быть доступна для всех турбо компрессоров выпускаемых на рынке, чтобы люди могли рассматривать их как вариант обновления для своих автомобилей. К сожалению, некоторые производители либо не имеют их, или отказываются раскрыть эти карты для своих турбин. Кроме того, многим (если не всем) магазинам турбин запрещено законом раскрывать турбокарты таких фирм как Garrett и MHI. Как сообщили мне- установка для измерения турбо карт стоит около одного миллиона долларов. Тем не менее, без карты у вас есть только очень слабое представление о том, как подходит турбо для вашего двигателя и стиля вождения. Карта потока компрессора не покажет всю картину (например, производительность или лаг, которые тоже необходимо учитывать), но она является основой для принятия обоснованного выбора обновления турбины. В идеале нужно чтобы все участки линий RPM VE находились в диапазоне работы турбо компрессора. Если значительная часть участков карты потока RPM VE лежат вне линий работы турбины, то турбина может не подходить для вашего двигателя.

Нажмите на изображение ниже, чтобы увидеть полномасштабное изображение в другом окне. Для удобства сравнения диаграммы, последовательно нажмите на маленькую картинку, а затем использовать "назад" и "вперед" кнопки в вашем браузере.

Для того чтобы наглядно увидеть разницу между TD04-09B и TD04-13G на стоковом двигателе, я создал диаграммы ниже. Я принял объемную эффективность VE основываясь на измерениях на диностенде Mitsubishi 1991 VR4s: 91% at 2000 rpm, 95% at 3000 rpm, 93% at 4000 rpm, 90% at 5000 rpm, 81% at 6000 rpm, 75% at 7000 RPM. А Joe Gonsowski поделился турбо картами TD04-09B и TD04-13G, которые ему предоставили Mitsubishi.

Использования турбин размером более чем TD04-13G оправданно лишь в случае улучшения объемной эффективности двигателя или увеличения максимальных рабочих оборотов двигателя. Это может быть достигнуто за счет тщательной модернизации системы выпуска (улучшение продувки выпускных коллекторов; удаление PreCat; улучшенный DownPipe; спортивный катализатор; свободно пропускаемые катбэки и глушители). Также необходимы улучшения во впуске (увеличенный MAF, или системы ARC2, или GM- MAF преобразователей; использование VPC (Vein Pressure Converter); улучшение продувки интеркуллеров и пайпинга; портирование впускного коллектора: может полировка впускных каналов, может доработка ГБЦ или седла клапанов с многоступенчатыми углами). Также некоторые гонщики имели отличный успех с увеличенными клапанами, регулируемыми шкивами распредвалов или злыми валами. Идеальная объемная эффективность двигателя (VE=100%) может быть достигнута только если впуск максимально холодный и без затыков и выпуск без каких-либо сопротивлений (ну не считая камеру сгорания). Графики ниже показывают работу турбин при максимальном VE=100% на всех оборотах. Наш 2.972 литровый V6 просто физически не может выпустить больше газов. Следующим шагом может быть только расточка цилиндров до 93 мм для увеличения объема до 3.1л или строкер на 3.5л, или вообще использование системы впрыска закиси озота N2O.

Ок. Напоследок две турбо карты для сингла. Ниже представлены два турбокомпрессора от Garrett: 94 мм GT42 56-трим и 102мм GT42 53-трим.

Также для анализа может быть полезной статья:
http://opc-club.ru/vb/topic/20873-%D...0%D1%82%D1%8B/

Теперь насчет анализа. Взял в пример две самые популярные сток турбины:
1)TD04-09B
2)TD04-13G

1)9ки на стоковом двигателе дают вот такую диаграмму:
https://pp.vk.me/c637622/v637622268/...BqainQIE-8.jpg
Тезисно:
-по совету Jeffа- весь диапазон работы турбины находится внутри линий RPM VE. Идеальней не придумаешь.
-Предел справа: максимальный CFM= 275. Путем преобразований выводим, что предельномаксимальнаяжопупорвет мощность одной турбины= 190 лс. Двух= 380 лс. Это на двигателе, при практически идеальных, расчетных параметрах и при давлении надува ~1 Бар на ~6500об/мин.
-Предел слева: помпажа нет совсем, эффективность турбины 60%. Давка на 2000 об/мин уже хоть 1.3 Бар,
-Предел сверху: вал крутится со скоростью 180000 об/мин, ну и счет малых размеров улитки- сдувается быстро. От того давку выше 1.5 Бар не выдаст даже в пике. Давка падает уже на 4000 об/мин. Ну и гонять на таких оборотах ее не стоит- вестгейт все же приоткроется, чтобы сберечь турбинку. Фрибуст на таких режимах-нежелателен.

Получается турба вообще идеальнее и не придумаешь под наш СТОК мотор. Дует сразу ровненько, уверенно, как компрессорный двигатель. Да- давка сдувается рано, но так переключите передачу выше и держите ее всегда в оптимальном режиме (6 ступ рулит ибо свободы для достижения оптимальной работы турбины- больше).
Всякие тюнинги типа выхлопа, равнодлинных коллекторов, УОЗ, форсы, насосы, валы и проч на 9ках- неоправданно. Не получится увеличить так широко диапазон. Диапазон работы двигла уже идеален под турбы. Единственное- интеркуллер позволит повысить эффективность отдачи от турбины (она воздух нагреет, а кулек остудит. Воздух плотнее, при той же давке- машинка поедет веселее). Ну либо старайтесь держать режим в наилучшей эффективности работы турбины (70-75%): 4000 об/мин, 0.7-1 Бар.
Хотя, при огромном желании- можно потюнить и облегчить дыхание двигателю. Тем самым оптимальный КПД будет при меньших оборотах:
https://pp.vk.me/c637622/v637622140/...LMLKoF2ikY.jpg
2а)13ки на сток двигателе, рассчитанный под 9ки:
https://pp.vk.me/c637622/v637622569/...aO_fex-XTI.jpg
-Диапазон работы пересекается на половину, в основном- турба у соседа, двигатель у туалета))
-Предел справа: максимальный CFM= 360. Путем преобразований выводим, что предельномаксимальнаяжопупорвет мощность одной турбины= 250 лс. Двух= 500 лс. Это физическая возможность турбы. На субаре wrx такая турба одна жмет примерно теже 250 лс, но это с 2х литров! По диаграмме- на наши 1500 см3 в стоке придется CFM~ 325 (225 лс/ на 1 турбину). Ну то есть 450 лс с 2х теоретически рассчетных турбин при 7000об/мин на давке~ 1.37 бар.
- Предел слева: помпаж. На 2000об/ мин даванем всего 0.4 бар при наихудшей эффективности турбы и никогда не едем накатом под бустом на старших передачах в таких оборотах. Особенно на фрибусте. Если вестгейт будет закрыт- смерть турбине.
-Предел сверху-: вал крутится со скоростью 180000 об/мин, улиточка чуть по-больше. Пиковая давка уже около 2х Бар при 4500об/мин.

Смотрим на график и понимаем- турба вообще чуть ли не просится под сингл. Большая часть работы турбины просыпается когда двигатель уже кончил, покурил и лег спать. Самая максимальная эффективность турбы-75% открывается лишь при 7000об/мин. Прикольно так- под хондовский мотор збс бы пошло с оборотами под 9000об/мин. У нас эта турбина на СТОКе совсем не работает. Хрен раздуешь на буст, легко загонишь в помпаж, так еще и предельную мощность покажет когда весь бак сожжешь ибо гарючки гонять ее нехватит))
Вот под эту турбу (как писал Jeff)- надо тюнить. Минимум- брать эти турбы со стоковым мозгом ECU под 13ки, или тюнь ECU с картами и настройкой УОЗ. А помимо электроники- выхлоп, равнодлинные коллекторы, впуск, валы и проч. Ну и топливо насос с форсами чтоб смесью не ловить детон. Тогда (возможно) удастся приготовить эту "фугу":
2б) 13ки на тюнь двигателе:
https://pp.vk.me/c637622/v637622283/...KTGerb8WRI.jpg
В целом из жопы турбины вывели на такой картине. Но, как было сказано, такую картину получить- многих трудов стоит. Помпаж на бусте при малых оборотах (наверное) тоже лечится. Портинг дырками сделать (хотя хз). Да- начальные обороты сместились до 3000 об/мин. Да и вообще- весь диапазон сместился на 1000об/мин. Но качественный характер турбины остался такой же как и на 9ках (ну да-чутка мощей поболее). Наверное найдутся любители держать наши двигатели в режиме бОльших оборотах и для них эти турбы будут более применимы. Но как вышло из размышлений- трудов придется приложить много (сопоставимо с более серьезными турбами), а приход- минимален. Или я чего-то не понимаю....

П.с. пост из серии потрындеть и разойтись. Ни к какому действию он не приведет. Просто интересны мнения, вероятно я в чем-то заблуждаюсь, но хотелось бы внести некий элемент размышлений, не всем же ставить турбы размером с ведра и ждать прихода как от парохода.))