Пояснения к калькуляторам пополнения

Основы калькулятора пополнения …

Калькуляторы подзарядки основаны на нескольких основных уравнениях, определяющих производительность, и физических правилах, связывающих подзарядки. По сути, нагнетатели работают по закону идеального газа, где PV = давление NRT x объем = количество молекул газа X при постоянной температуре X. принудительная подача воздуха к двигателю. Этот воздух нагнетается в двигатель, потому что нагнетатель нагнетает во впускное отверстие двигателя больше воздуха, чем двигатель обычно дышит с помощью собственного устройства. Результат этой «принудительной индукции» можно наблюдать и измерять в одном из двух аспектов: давление или температура. В идеальном мире, благодаря наддуву, который имеет превосходную адиабатическую эффективность, мы можем снабжать двигатель вдвое большим количеством молекул воздуха (чтобы удвоить мощность в лошадиных силах), удваивая давление всасываемого воздуха (до 2,0 атм, или так называемое. 15 фунтов) на квадратный дюйм (PSI) арматуры). В реальном мире турбокомпрессоры не эффективны на 100%, поэтому возможно, что удвоение давления наддува на впуске даст нам менее чем удвоенную мощность по следующим причинам:

P * V = n * R * T Давление увеличивается в 2 раза. Объем постоянен. Число молекул газа увеличивается на 80% (или в 1,8 раза). Температура увеличивается в 11% (или в 1,11 раза). посмотрите на наше уравнение выше, мы можем увидеть: 2 * P * V = 1,8 * N * R * 1.11T Уравнение эквивалентно 2,0X1 = 1,8 * 1,11 (увеличение давления равно комбинированному эффекту увеличения расхода воздуха и температуры увеличение).

Отсюда мы также можем видеть, что даже при том же уровне «наддува» более эффективный компрессор может генерировать больше лошадиных сил, поскольку больше энергии наддува преобразуется в сжатие и воздушный поток, а не в повышение температуры … приведем ли мы эти уравнения к « реальный мир »с точки зрения мощности и наддува? Начнем с двигателя 2,0 л мощностью 140 л.с. (частицы воздуха). Допустим, у нас в конечном итоге 280 лошадиных сил. Наш коэффициент расхода будет связан с отношением нашей целевой мощности к нашей текущей мощности …. Соотношение плотности = 280/140 = 2,0 Плотность = масса / объем, а поскольку объем двигателя установлен на уровне 2,0 литра, нам нужно чтобы вместить в тот же объем в 2, 0 раза больше массы воздуха. Это означает, что мы должны вместить в двигатель вдвое больше молекул воздуха. Теперь предположим, что у нас есть повышение с эффективностью 70%. То есть, чтобы достичь коэффициента плотности 2,0, нам потребуется степень сжатия: P = 2,0 / 0,70 = 2,85. Степень давления 2,85 эквивалентна 27 фунтам на квадратный дюйм. Если вместо этого мы посмотрим на повышение температуры … тогда T2 / T1 = отношение давлений / отношение плотности.Таким образом, температура на выходе турбокомпрессора T2 = отношение давлений (P) / коэффициент плотности * T1 (где температура выражена в Кельвинах).

Предполагая, что температура на входе составляет 80 * F, мы обнаруживаем, что температура нагнетания наддува составляет T2 = 309 * F. Здесь следует подумать о промежуточных или дополнительных охладителях … После охладителей есть охладители, которые отводят тепло от сжатого воздуха. после того, как он уйдет заряд. Идеальный промежуточный охладитель резко снижает температуру воздуха без существенного нарушения воздушного потока и, следовательно, с минимальным падением давления. Интеркулер увеличивает мощность тремя способами:

1 — Охлаждение воздуха увеличивает плотность смеси при той же степени давления.

2 — Конечная температура топливовоздушной смеси, поступающей в двигатель, падает, что приводит к более энергоэффективному процессу сгорания (поскольку выходная мощность сгорания прямо пропорциональна разнице между температурами впускного и выхлопного газа).

3 — Снижение конечного октанового числа смеси, что позволяет нам увеличить время ускорения или более высокое давление наддува и увеличить мощность в тех же октановых пределах.

С помощью хорошего промежуточного охладителя мы можем снизить температуру всасываемого воздуха до 30 градусов по отношению к температуре окружающей среды. В то же время промежуточный охладитель будет иметь лишь предельное падение давления в сердечнике от 0,5 до 1,0 фунт / кв. Дюйм. Принимая во внимание эти числа, комбинация наддува с эффективным промежуточным охладителем дает нам систему, которая имеет адиабатический КПД намного ближе к 100%, что означает, что мы можем удвоить мощность нашего исходного двигателя при наддуве около 18 фунтов на квадратный дюйм (вместо 27 без интеркулера и вместо 15 для «идеального» наддува), если вы хотите провести математику, лежащую в основе этого сценария.

После получения степени давления, коэффициента плотности, температуры на выходе промежуточного охладителя, общей мощности и расхода большинство калькуляторов наддува могут предоставить вам более подробные спецификации конструкции автомобиля (например, точные коэффициенты наддува и требуемый впуск) и размеры выпуска, например а также требования к давлению топлива или расходу топлива). Но в основе любого транспортного средства с наддувом или турбонаддувом PV = nRT всегда будет выполнять свою работу. Это полезно знать, потому что несколько человек решили попробовать продать дренажные насосы, обычно используемые на лодках в качестве «электрических» ускорителей для двигателей малого рабочего объема. Много раз было продемонстрировано, что при подключении манометра наддува к впуску любого из этих электрически заряженных двигателей эти трюмные насосы не имеют возможности пропускать или блокировать давление для увеличения давления наддува впускной смеси на любую измеримую величину. . Давление (как мы объясняли ранее) — не единственный индикатор принудительной индукции … но без какого-либо повышения давления это означает, что « электрический » компрессор имеет КПД 0%, что означает, что в лучшем случае он просто нагревает всасываемый воздух и не нагревает его. наблюдайте чрезмерный поток воздуха.