что такое сурдж турбины
Как читать турбокарты.
Лет семь назад я написал на ресурсе mcautotuner ряд статей для любителей «дунуть») Отзывы очень приятные, думаю что весьма актуально будет выложить статьи на нашем любимом Драйв2.
Итак, о том как читать турбокарты:
Ознакомившись с данным материалом вы сможете научиться базовому чтению турбокарт
Этот материал возможно поможет вам лучше понимать/считывать информацию с т.н. турбокарт, представленных для большинства компрессоров и явится подсказкой при выборе турбины.
Термин «компрессор», употребляемый мной в статье не является определением механических нагнетателей, а относится к турбинам и к центробежным нагнетателям.
Основные параметры работы компрессоров и турбин в основном показаны на т.н. турбокартах, наглядно иллюстрирующих отношение между величиной давления (Pressure ratio) и объемом/массовым расходом (volume flow rate) воздуха компрессором
Область данных на карте, используемая для центробежных нагнетателей, ограничена линиями Surge line и Choke line, а также максимально допустимой скоростью компрессора (Maximum Permissible Speed)
Итак, что такое Choke line
Правая граница турбокарты
Максимальный расход воздуха центробежного компрессора обычно ограничивается профилем впускного отверстия компрессора. Когда поток воздуха на входе в компрессор достигает скорости звука, дальнейшее увеличение расхода воздуха невозможно. Границу Choke line легко найти на карте по резко падающим линиям скорости (Maximum Permissible Speed) справа…
Обычно линия Choke line показывает границу, когда эффективность компрессора падает ниже 60 — 50 процентов. Например, для карт турбин Garrett это значение составляет 58 %
После выхода за пределы Choke line резко снижается эффективность компрессора. В случае превышения допустимого порога Choke line необходимо подобрать компрессор большего размера.
Что такое Surge line
Левая граница турбокарты, т.н. линия срыва потока.
Все что находится левее этой границы, представляет из себя область нестабильности потока. Эта область характеризуется скачками давления и характерным звуком из турбины. В обиходе для этого звука используется термин «помпаж» («surging»)
Длительная работа турбины в этой области может привести к ее раннему выходу из строя в связи с превышением нагрузки на ось.
Помпаж обычно возникает в одной из двух ситуаций
Первая и самая разрушительная ситуация — помпаж под нагрузкой. Если такое происходит значит скорее всего ваш компрессор слишком велик.
Вторая ситуация обычно возникает в случае резкого отпускания газа после набора оборотов и давления под нагрузкой. Это происходит из-за того, что массовый поток воздуха резко уменьшен, поскольку дроссельная заслонка закрыта, но компрессор все еще быстро вращается и дает наддув. Это сразу-же переносит нас в левую сторону турбокарты, прямо в зону помпажа
Если у вас возникает подобная ситуация, необходимо задуматься о производительности вашего блоуоффа (Blow — Off Valve)…
Blow — Off Valve (Клапан Блоуофф)
Помпаж пройдет сам, когда скорость вращения компрессора снизится и давление упадет. Но так никаких турбин не напосешься…
Для избежания ситуаций, подобной описанной чуть выше, служат антипомпажные клапаны — Блоуофф либо байпасный клапан. Блоуофф управляется давлением во впуске и открывается при скачках, уберегая компрессор от разрушительных нагрузок…
В случае использования байпасного клапана (recirculating bypass valve) сбрасываемый поток воздуха повторно попадает во впуск компрессора.
Блоуофф-же выбрасывает давление в атмосферу, издавая характерное пшиканье.
Efficiency Islands (Островки эффективности)
Представляют собой концентрические области на турбокарте, которые показывают эффективность компрессора в любом месте карты.
Самый маленький «остров» около центра карты является островом пиковой эффективности (peak efficiency island)
Последующие, удаляющиеся от центра кольца, являются показателем снижения эффективности компрессора
Сурж/помпаж после st1 2.0 tsi Kodiaq
Всем доброго дня!
Прошла неделя на чипе мотора и коробки, впечатления самые лучшие, педаль упругая, турбина дует, все отлично! Но…
Есть одно но, куда же без этого 🥲😅
В режиме драйв комфорт периодически появляется сурж/помпаж достаточно тихий, иногда просто звук спуска давления иногда отчётливый волновой звук типа завихрения в.
Появляется после резкого сброса газа, допустим со светофора разгоняюсь, кто то влезает передо мной, даю по тормозам и звук появляется.
На паркинге кручу обороты-нет суржа, жарю на спорте-нет суржа.
Начал изучать причины и следствия на форумах и зашёл в тупик, кто то пишет что это норма, кто то кошмаром что крыльчатка скажет пока с такими процессами внутри.
Написал в AGP-пишут что особенность мотора и ничего в этом страшного нет.
Завтра поеду в Seven Force, по телефону обговорили проблему-говорят что это допустимо и происходит из за большой прибавки.
Но если смотреть с технической точки зрения, помпаж-удар воздуха по крыльчатка, соответственно подшипник шатает и крыльчатку может погнуть.
Не хочется менять турбину на пробеге в 20 тысяч км.
Кто что думает, какие мнения, мужики?
Skoda Kodiaq 2020, двигатель бензиновый 2.0 л., 250 л. с., полный привод, роботизированная коробка передач — тюнинг
Машины в продаже
Комментарии 52
eliastru Age26 если есть вопросы по APR, то велкам. Но я расскажу немного про процесс разработки ПО большими компаниями.
Конечно, раздела по Шкодам на сайте APR нет, к сожалению. Оно и понятно, в США Шкоду не продают (также как и в 🇧🇾 😎).
Но там есть Тигуан ровно с таким же мотором.
Чтобы не повторяться, вот статься о принципах разработки ПО в APR
vk.com/@aprtuned-otlichiya-apr-pri-rabote-s-ebu
Касаемо конкурентов. Если оценивать рынок РФ и СНГ, то в мы видим только Revo. Хотя глобально APR не воспринимает их как равную компанию. Достаточно сравнить количество выпущенных продуктов по софту и тем более по железу. Если говорить в рамках этой темы, то у англичан нет софта на Gen3B (но я уверен, что он появится в ближайшие месяцы, также как и софты на новые 2.9/3.0Т или новые 4.0T для RS6 C8, которые есть у APR).
Локальные компании сильны наличием софта для специфичных автомобилей нашего рынка. Однако, как показывает практика, качество этих решений очень сильно разнится. Бывают удачные, бывают с «суржем». Никто не покупает машины для разработки ПО. Если вы готовы проводить эксперименты на своей машине за свои деньги — это ваш выбор.
30тр за мотор и коробку? Можно и за 10тр делать, когда себестоимость ПО равна нулю. Но мы покупаем софт у мировых компаний и платим за _каждую_ программу. И платим также, как и другие дилеры и импортёры в мире. Именно факт оплаты каждой программы позволяет компании работать, развиваться и постоянно инвестировать в разработку новых продуктов.
Тот факт, что все мы в последние 7 лет стали примерно вдвое менее состоятельны в твёрдой валюте, не имеет отношения к ценообразованию иностранной компании. В конце концов, Тигуаны и Кодиаки вы купили не за 1,2млн, как это было в 2013г.
Несмотря на всю декларируемую крутость, ни одна тюнинг компания из СНГ не вышла на европейский или мировой рынок (показательные одиночные открытия зарубежных дилеров только доказывают этот факт). Дешевых посредственных продуктов хватает везде (и как правило, именно их продают у нас под видом своих разработок). А если у вас действительно хорошие продукты, то почему бы не выйти на глобальные рынки и не поднять свои продажи минимум в 3-5 раз? Как ни крути, мы занимаем 4-е место в Европе по продажам автомобилей. (Правда, если копнуть в профильные для нас машины, мы даже в десятку не попадём скорее всего.)
В конечном счете здорово, что на нашем рынке есть такой выбор. Мы всегда готовы на прямое сравнение и честный выбор клиента. В случае с программой для Gen3B чуть ли не половина клиентов приезжает перешиваться после экспериментов. Делать эти машины мы начали осенью прошлого года, но с тех пор у нас не было ни одного манибека (что немного странно, но приятно).
Да, коробку тоже можно прошить, программой от OEM+ Dynamic TCU от англичан Racignline (ранее известные как Volkswagen Racing UK).
Матчасть 7. Основы турбонаддува. Часть 3.
Заканчиваю часть по турбо, это заключительная.
Эта и следующая часть будут несколько сложнее первых двух, в них мы рассмотрим составляющие компрессорной карты, как оценить «соотношение давлений» и массовый расход воздуха вашего двигателя, а так же как рисовать точки на компрессорной карте для правильно подбора турбокомпрессора.
И…положите рядом с собой калькулятор — он вам понадобится при изучении этой и следующей статьи 🙂
Для начала обозначим и разъясним некоторые термины, с которыми нам придется столкнуться в этой статье:
Понятие абсолютного и относительного давления.
Под абсолютным давлением мы будем понимать давление относительно полного вакуума. Соответственно оно может быть только больше или равным нулю. На Земле на уровне моря оно принято равным одной атмосфере или 1атм.
Под относительным давлением мы будем понимать давление относительно атмосферного. Соответственно оно может быть как положительным так и отрицательным, в зависимости от того больше или меньше оно чем атмосферное.
Составляющие компрессорной карты
Компрессорная карта это график, описывающий конкретные характеристики компрессора в различных режимах его работы. Среди этих характеристик мы разберем: эффективность компрессора, диапазон массового расхода воздуха, возможности работы на разных давлениях наддува, а так же скорость вращения вала турбины.
Ниже приведена типичная компрессорная карта с названиями ее составляющих.
Рассмотрим их по порядку:
По вертикальной оси у нас расположен Pressure Ratio, или «соотношение давлений», величина, описываемая как отношение абсолютного давления на выходе из компрессора к абсолютному давлению на его входе:
Где:
PR — соотношение давлений
Pcr — абсолютное давление на выходе компрессора
Pin — абсолютное давление на входе компрессора
*Очень грубо говоря эта величина просто показывает во сколько раз компрессор сжал воздух.
Как рассчитать Pressure Ratio: К примеру мы хотим рассмотреть ситуацию работы компрессора при 0.7 атм наддува в коллекторе. Для начала вспомним что «наддув» это относительное давление, а мы везде оперируем только абсолютным. Поэтому сразу добавляем к нему 1.0 атмосферного давления и дальше имеем в виду что у нас 1.7атм абсолютного давления в коллекторе
. В нашем случае, при нормальном атмосферном давлении на входе в турбину, соотношение давлений будет таким:
PR = Pcr/Pin = 1.7/1.0 = 1.7
Но на самом деле все несколько сложнее. В виду наличия в системе воздушного фильтра давление на входе в компрессор, как правило, несколько меньше атмосферного. В зависимости от размера и качества фильтра оно может быть меньше на 0.02-0.10атм. Допустим у нас оно меньше атмосферного на 0.05атм.
Тогда наша формула приобретет следующий вид:
PR = 1.7/(1.0-0.05) = 1.7 / 0.95 = 1.79
Повторим еще раз — для вычисления Pressure Ratio нам надо знать наддув для которого мы его считаем и разряжение на впуске перед компрессором. После этого
PR = (1.0 + давление на выходе компрессора) / (1.0 — разряжение на впуске)
В случае спортивной машины без воздушного фильтра, мы можем принять наш делитель всегда равным единице и просто считать PR = 1 + ДавлениеНаВыходе.
Air Flow или расход воздуха
По горизонтальной оси у нас расположен «массовый расход воздуха».
Это величина, показывающая, массу воздуха, проходящую за единицу времени через компрессор и, соответственно, дальше через двигатель. Исторически это величина на компрессорных картах выражается в lb/min или по-русски в фунтах воздуха за минуту времени. Фунт это 0.45кг, а минута это 60 секунд 🙂
Поскольку, как мы уже проходили, мощность двигателя напрямую зависит от количества топливо-воздушной смеси которая проходит через него, массовый расход, это, одна из главных характеристик которую мы можем получить, изучая компрессорную карту. При прохождении через мотор 1 фунта воздуха в минуту, современные моторы вырабатывает в среднем 9-11 лошадиных сил мощности. Соответственно даже беглый взгляд на компрессорную карту может нам сказать, на какую потенциальную мощность мы можем рассчитывать с этой турбиной. На приведенном выше примере, область работы компрессора заканчивается примерно на 52 фунтах, соответственно эту турбину грубо можно сразу оценить на 500лс.
Граница Surge это крайняя левая линия компрессорной карты. Работа компрессора левее этой границы, т.е. за пределами обозначенной компрессорной картой, связанна с нестабильностью воздушного потока, всплесками и провалами наддува. Длительная работа компрессора в таком режиме приводит к преждевременному выходу его из строя в виду большой переменной нагрузки на подшипники и крыльчатку компрессора.
Турбина может попасть в режим Surge в одном из двух случаев.
Первый самый распространенный — при резком закрытии дросселя, когда массовый расход воздуха через мотор резко падает, но турбина все еще вращается достаточно быстро. Это мгновенно перебрасывает нас влево по компрессорной карте в зону Surge. Но быстрое срабатывание Blow Off клапана восстанавливает расход воздуха через турбины, выпуская избыток наддутого воздуха в атмосферу.
Второй случай — возникновение Surge на режиме полной нагрузки, обычно на низких оборотах, когда турбина только начинает выходить на наддув. Он значительно более опасен, поскольку может продолжаться относительно долго, особенно на высоких передачах. Как правило, это связанно со слишком большой скоростью вращения турбины и большом создаваемом давлении в компрессоре, при относительно малом общем расходе воздуха через мотор. Обычно наблюдается на гибридах с маленькой горячей частью, маленьким A/R горячей части и большой компрессорной частью.
Еще одним способом, помогающим снизить вероятность попадания компрессора в зону Surge является использование компрессорного хаузинга с так называемым «Ported Shroud». Фактически это обводные воздушные каналы, встроенные в компрессорный хаузинг:
Благодаря этим каналам удается сместить границу Surge левее по компрессорной карте, за счет того что часть воздуха может выйти из компрессора назад во впуск. Это позволяет при прочих равных использовать больший компрессор на меньшей турбинной части без возникновения эффекта Surge. Ниже приведено сравнение двух компрессорных карт: с обычным компрессорным хаузингом и со встроенными обводными каналами:
Видно, что есть довольно значительная область карты красного цвета, которая является рабочей для турбины с портированным компрессорным хаузингом, но при этом находится левее границы Surge карты синего цвета, соответствующей обычному хаузингу.
Как это выглядит в реальной жизни? Ниже приведено фото двух турбин 30й серии, первая 3071 без «Ported Shroud», вторая 3076 с заводским «Ported Shroud»
Посмотрим еще раз на нашу компрессорную карту и рассмотрим последние три составляющих:
«Предельная граница эффективности», «Зоны эффективности компрессора» и «Скорость вращения турбины»
Предельная граница эффективности компрессора
Как линия Surge ограничивает карту слева, так граница эффективности ограничивает ее справа. Garrett на своих картах указывает область работы компрессора до 60-58% эффективности. Все, что находится правее этой границы, будет иметь эффективность ниже 58% и использование компрессора в этой области теряет смысл. За этим пределом начинается неоправданно большой нагрев сжимаемого компрессором воздуха, а скорость вращения турбины выходит за допускаемые производителем значения.
Зоны эффективности компрессора
Мы видим концентрические замкнутые линии, расходящиеся из центральной области карты. Возле каждой такой линии подписано значение эффективности компрессора внутри области очерченной этой линией. Самая маленькая область в центральной части соответствует максимально возможной эффективности компрессора. По мере удаления от центра мы будем попадать в области все меньшей и меньшей эффективности пока не упремся либо в предел по Surge слева, либо в предел по производительности справа.
Скорость вращения турбины
Линии, обозначенные на карте как «скорость вращения турбины», показывают с какой скоростью будет вращаться вал турбины в этой области. Значения выражаются в оборотах вала за минуту времени. С ростом скорости вращения турбины у нас увеличивается давление и/или расход воздуха через компрессор. Как видно, эти линии начинают сходиться в области границы зоны эффективности и, как уже было сказано выше, за пределами этой области скорость вращения турбины быстро увеличивается за пределы допустимого.
По материалам Garrett TurboTech.
Перевод и адаптация Oleg Coupe (TurboGarage)
Следующая статья будет по закиси азота
вы всегда можете предложить тему для обсуждения)))
моя страничка, добавляйтесь в друзья)
vk.com/storogilov_a
И моя сущность желает по фотографировать, у кого есть желание и время, пишите в личку
Основы турбонаддува. Часть 3
Эта часть будет несколько сложнее первых двух, в ней мы рассмотрим составляющие компрессорной карты, оценим «соотношение давлений» и массовый расход воздуха вашего двигателя, а так же научимся рисовать точки на компрессорной карте для правильно подбора турбокомпрессора.
Для начала обозначим и разъясним некоторые термины, с которыми нам придется столкнуться в этой статье:
Понятие абсолютного и относительного давления.
Под абсолютным давлением мы будем понимать давление относительно полного вакуума. Соответственно оно может быть только больше или равным нулю. На Земле на уровне моря оно принято равным одной атмосфере или 1атм.
Под относительным давлением мы будем понимать давление относительно атмосферного. Соответственно оно может быть как положительным так и отрицательным, в зависимости от того больше или меньше оно чем атмосферное.
Составляющие компрессорной карты
Компрессорная карта это график, описывающий конкретные характеристики компрессора в различных режимах его работы. Среди этих характеристик мы разберем: эффективность компрессора, диапазон массового расхода воздуха, возможности работы на разных давлениях наддува, а так же скорость вращения вала турбины.
Ниже приведена типичная компрессорная карта с названиями ее составляющих.
Рассмотрим их по порядку:
По вертикальной оси у нас расположен Pressure Ratio, или «соотношение давлений», величина, описываемая как отношение абсолютного давления на выходе из компрессора к абсолютному давлению на его входе:
*Очень грубо говоря эта величина просто показывает во сколько раз компрессор сжал воздух.
Как рассчитать Pressure Ratio: К примеру мы хотим рассмотреть ситуацию работы компрессора при 0.7 атм наддува в коллекторе. Для начала вспомним что «наддув» это относительное давление, а мы везде оперируем только абсолютным. Поэтому сразу добавляем к нему 1.0 атмосферного давления и дальше имеем в виду что у нас 1.7атм абсолютного давления в коллекторе
. В нашем случае, при нормальном атмосферном давлении на входе в турбину, соотношение давлений будет таким:
PR = Pcr/Pin = 1.7/1.0 = 1.7
Но на самом деле все несколько сложнее. В виду наличия в системе воздушного фильтра давление на входе в компрессор, как правило, несколько меньше атмосферного. В зависимости от размера и качества фильтра оно может быть меньше на 0.02-0.10атм. Допустим у нас оно меньше атмосферного на 0.05атм.
Тогда наша формула приобретет следующий вид:
PR = 1.7/(1.0-0.05) = 1.7 / 0.95 = 1.79
В случае спортивной машины без воздушного фильтра, мы можем принять наш делитель всегда равным единице и просто считать PR = 1 + ДавлениеНаВыходе.
Air Flow или расход воздуха
По горизонтальной оси у нас расположен «массовый расход воздуха».
Это величина, показывающая, массу воздуха, проходящую за единицу времени через компрессор и, соответственно, дальше через двигатель. Исторически это величина на компрессорных картах выражается в lb/min или по-русски в фунтах воздуха за минуту времени. Фунт это 0.45кг, а минута это 60 секунд 🙂
Поскольку, как мы уже проходили, мощность двигателя напрямую зависит от количества топливо-воздушной смеси которая проходит через него, массовый расход, это, одна из главных характеристик которую мы можем получить, изучая компрессорную карту. При прохождении через мотор 1 фунта воздуха в минуту, современные моторы вырабатывает в среднем 9-11 лошадиных сил мощности. Соответственно даже беглый взгляд на компрессорную карту может нам сказать, на какую потенциальную мощность мы можем рассчитывать с этой турбиной. На приведенном выше примере, область работы компрессора заканчивается примерно на 52 фунтах, соответственно эту турбину грубо можно сразу оценить на 500лс.
Что такое Surge
Граница Surge это крайняя левая линия компрессорной карты. Работа компрессора левее этой границы, т.е. за пределами обозначенной компрессорной картой, связанна с нестабильностью воздушного потока, всплесками и провалами наддува. Длительная работа компрессора в таком режиме приводит к преждевременному выходу его из строя в виду большой переменной нагрузки на подшипники и крыльчатку компрессора.
Турбина может попасть в режим Surge в одном из двух случаев.
Еще одним способом, помогающим снизить вероятность попадания компрессора в зону Surge является использование компрессорного хаузинга с так называемым «Ported Shroud». Фактически это обводные воздушные каналы, встроенные в компрессорный хаузинг:
Благодаря этим каналам удается сместить границу Surge левее по компрессорной карте, за счет того что часть воздуха может выйти из компрессора назад во впуск. Это позволяет при прочих равных использовать больший компрессор на меньшей турбинной части без возникновения эффекта Surge. Ниже приведено сравнение двух компрессорных карт: с обычным компрессорным хаузингом и со встроенными обводными каналами:
Видно, что есть довольно значительная область карты красного цвета, которая является рабочей для турбины с портированным компрессорным хаузингом, но при этом находится левее границы Surge карты синего цвета, соответствующей обычному хаузингу.
Как это выглядит в реальной жизни? Ниже приведено фото двух турбин 30й серии, первая 3071 без «Ported Shroud», вторая 3076 с заводским «Ported Shroud»
Так же бывает возможность доработки заводского компрессорного хаузинга под «Ported Shroud», если с завода он не был изготовлен. Например в случае GT3582R это выглядит так:
Посмотрим еще раз на нашу компрессорную карту и рассмотрим последние три составляющих:
«Предельная граница эффективности», «Зоны эффективности компрессора» и «Скорость вращения турбины»
Предельная граница эффективности компрессора
Как линия Surge ограничивает карту слева, так граница эффективности ограничивает ее справа. Garrett на своих картах указывает область работы компрессора до 60-58% эффективности. Все, что находится правее этой границы, будет иметь эффективность ниже 58% и использование компрессора в этой области теряет смысл. За этим пределом начинается неоправданно большой нагрев сжимаемого компрессором воздуха, а скорость вращения турбины выходит за допускаемые производителем значения.
Зоны эффективности компрессора
Мы видим концентрические замкнутые линии, расходящиеся из центральной области карты. Возле каждой такой линии подписано значение эффективности компрессора внутри области очерченной этой линией. Самая маленькая область в центральной части соответствует максимально возможной эффективности компрессора. По мере удаления от центра мы будем попадать в области все меньшей и меньшей эффективности пока не упремся либо в предел по Surge слева, либо в предел по производительности справа.
Скорость вращения турбины
Линии, обозначенные на карте как «скорость вращения турбины», показывают с какой скоростью будет вращаться вал турбины в этой области. Значения выражаются в оборотах вала за минуту времени. С ростом скорости вращения турбины у нас увеличивается давление и/или расход воздуха через компрессор. Как видно, эти линии начинают сходиться в области границы зоны эффективности и, как уже было сказано выше, за пределами этой области скорость вращения турбины быстро увеличивается за пределы допустимого.
На этом мы заканчиваем рассмотрение компрессорной карты и теперь, понимая что на ней изображено, в следующей главе мы перейдем к изучению процесса подбора турбины под конкретный мотор.
По материалам Garrett TurboTech.
Перевод и адаптация Oleg Coupe (TurboGarage)
При использовании материалов ссылка на источник обязательна.