Turbojen teoriaa

Selittäkäähän joku nyt tämä. Olen kuvitellut homman menevän niin, että 1bar ahdoilla koneesta saa tasan sama teho, oli sitten mikä turbo koneessa hyvänsä. Jos seurataan samalta kierrosalueelta, esim. 5000rpm.

Nyt kuitenkin näyttää siltä, että henkilö A:lla on autossa turbo1, ja vaihtaa sen tuplaten isompaan. Ajaa uudella turbolla samoilla 1bar paineilla, mutta tehoa on hulppeasti enemmän. Miten tämä on mahdollista, vai onko vika ahtomittarissa?

 

Siinä tulee vastaan jotain hyötysuhdejuttuja, paljonko pakopuolelle tulee painetta tosta yhden barin tuottamisesta. Eli jos edellinen turbo on ollut tolle paineelle noilla kierroksilla alimittanen, niin tuo on hyvin mahdollista.

 

Isommasta puhaltimesta tulee ilmaa huomattavasti enemmän läpi.. Tuottoa on enemmän.

 

Ei mee jakeluun, jos tuottaisi enemmän niin paine kasvaisi. Miten se ilmapäärä voisi olla yhteään se enempi kun 1bar = 1bar??

Oma "teoria" tuosta että isommalla turbolla ilma lämpenee vähemmän ja sitäkautta 1bar paineessa on ilmaa enempi. Saahan sitä vaikka tyhjän limsapullon paineet kasvamaan kun vain lämmittää sitä, ja ihan ilman lisäilmaa.

Välijäähy ja vesiruisku taas edelleen vähentää ilman lämpötilaa ja siten lisää ilman tiheyttä eli määrää -> taas samoilla paineilla enemmän tehoa.

 

En mää muuten noistakaan mitään tiedä, mutta oon vaan kylillä kuullut, että kun turbo jää pieneks ja pakopaine kasvaa, ei paineen nosto enää anna lisätehoa. Samaa on ennustettu ongelmaks tossa meidän projektissa, eli ei tarvi unelmoida valtavista paineista noilla ahtimilla kun siitä ei tuu olemaan mitään hyötyä. Eikä myöskään tarvetta

 

Uuden kompressorin hyötysuhdealue on todennäkösesti osunut paremmin yhteen kyseisen paine/kierroslukualueen kanssa ja ilma lämpeää silloin vähemmän=enemmän massavirtaa. Ja isommasta turbiinista tulee pienempi vastapaine.

 

Okey, tuossa kun kysyttiin että 1bar = 1bar 5000rpm tilanteessa molemmilla turboilla niin oletetaan että tuotto riittää molemmissa tuottamaan sen 1bar.

Nyt sitten mopemanin kirjoituksesta ymmärsin että pienellä turbolla tehohäviöt alkaa kasvamaan pakovastuksen lisääntyessä -> vähemmän tehoa 5000rpm vaikka turbon painetuotto ennen läppiä onkin edelleen se 1bar. Miten suuri tuo käytännössä voisi olla tuo pakoahdistus? (mahdotonhan se on tälläisesta esimerkistä sanoa mutta noin heittona?)

JariV, turbon lämmitys oli ihan mutua minulla, onko todellisuus se että pikkuturbo ei lämmitä ilmaa sen enempää kuin isokaan tässä esimerkissä, tai ainakaan merkittävästi?

Onko muuten turbon jälkeinen paine tasainen x-bar vai onko kyse keskiarvosta eli siten että paine seilaa imutahdin mukaan esim. 0.5bar yli ja alle keskiarvon(esimerkissä 1bar)? vai mitä tarkoitat tuolla dynaamisuudella?

Turbotietoni on kohtuu vähäiset, sitä tuolla kysymykselläni yritän nöyrästi lisätä

 

Ilman lämpiäminen ei ole kompressorin koon perusteella yksiselitteistä, mutta yleensähän menee niin että pienemmän kompressorin hyötysuhdealue jää kompressorikartalla alas vasemmalle ja iso jatkaa ylemmäs oikealle eli jos liian pienellä turbolla on penkitetty max teho tietyllä paineella ja kompressori on silloin huonon hyötysuhteen alueella niin isolla/sopivalla kompressorilla saavutetaan parempi hyötysuhde ja ilma lämpiää vähemmän. Eli liian pieni tai liian iso turbo lämmittää ilmaa enemmän kuin sopiva.

 

Jotain vähän kun oon niiden turbojen kans ollu tekemisissä.
Kaverilla oli ensin ahdin, siiven nopeus jotain 50 000rpm.
Osti isomman jossa nopeus on n.150 000rpm. Ja samoilla paineilla selkeesti enemmän potkua. Eli, tuottoa enemmän.
Ja saadaanhan sillä ilmanjäähdytyksellä enemmän määrällisesti sitä ilmaa sinne sylintereihin, sitä varten niitä välijäähdyttimiä on olemassa. Samalla paineella. Ei se turbon koko niin paljon vaikuta ilman lämpötilaan, vaikka tietysti jonkinverran vaikuttaakin.

Ja jos maalaisjärjellä ajatellaan:

Puhalla pilliin niin paljon et siellä on 1bar painetta ja mittaa kuinka suuri on ilman määrä pillin toisessa päässä.
Sitten laita suuhun vaikka 3 pilliä ja puhalla niihin 1bar paine, ja taas mittaa ilman määrä toisessa päässä? Luulis enemmän ilmaa tulevan?

 

Turbon paine muodostuu kompressorisiiven ja turbiinisiiven välille. Toisin sanoen k-siipi painaa ilmaa vasten turbiininsiipeä. Mitä isompi turbiinipuoli ja pienempi vastus sitä enemmän virtausta tarvitaan saman paineen tuottoon. Ei siinä sen kummempaa ole.

Tottakai myös moottorin pakokaasuntuoton pitää lisääntyä isommalla turbolla ei se muuten toimi. Eli lisää polttoainetta.

Esimerkin tapauksessa ei yhtälö toimi jollei isommalla ahtimella syötetä lisää polttoainetta. Olettaen että pienempi ahdin toimi optimialueella (hyötysuhteella)

Ei pelkällä ilmalla tehoa tule yhtään sen enempää.

 

Pilli-teesi toimii pillillä, muttei turboahtimella... Kone ei tiedä onko nokalla yksi vai useampi fööni vaan ottaa aina vakiopaineella saman tilaavuuden seosta sisään(tietysti pakovastapaine vaikuttaa overlap tilanteessa). Ilmamäärä vakio paineessa ja lämpötilassa painaa vakio määrän. Eli ilmaa ei koneeseen mene enempää jos paine ja lämpötila pysyy vakiona.

 

Sanot ettei kone tiedä onko yksi tai useampi ahdin, ja perään kuitenkin korjaat vaihtotahdista että vaikuttaa. Eli tietäähän se silloin? Kyllä sillä pakopuolella on iso merkitys paljonko sillä yhden barin paineella se kone sitä ilmaa ottaa, usko vaan :wink:

 

Väitätkö että jos koneessa on yksi sopiva ahdin niin ilmamäärä ja teho kasvaa jos lyödään tilalle kaksi vastaavaa? Pääsääntöisesti turbokoneitten nokat on pienellä overlapillä...

 

Pakoahdistus kasvaa mitä korkeammat on kierrokset ja pienempi pakopesä turbossa. Bensakoneiden puolella jonkin verran niiden kanssa leikkineenä voin kertoa esimerkin: Cossun normiahtimella ei saa juurikaan hyötyä yli 1,2-1,3 (~320 heppaa) ahdoista sillä pakopaineet nousevat niin järjettömiksi eikä tehot enää nouse. Vaihtamalla pellin alle isomman ahtimen joka on mitoitettu suuremmille tehoille, saadaan riittävän suuri paine aikaiseksi ilman järjettömän suuria pakopuolen paineita.

Eli perussääntö:
pieni ahdin: hyvät tehot pienemmillä kierrosluvuilla, pieni turboviive, korkeilla kierroksilla puutuu
Iso ahdin: ei tehoja alakierroksilla, piiiiitkä turboviive, runsaasti tehoja korkeilla kierroksilla

Sopiva ahdin on sitten käyttötarkoituksesta ja kuskista kiinni. Tehdasautoissa suositaa liian pieniä ahtimia, sillä autotoimittajat eivät pidä turboviiveestä. Allekirjoittaneen kasvoilla viive saa aikaan virneen.

Turbon koon vaikutus ahdetun ilman lämpötilaan ei ole niin merkittävä. Sen takia sitä turboa jäähdytetään vesikierrolla ja öljyillä sekä käytetään intercoolereita. (imuilman lämpötilan vaikutus sinälläänhän on turbomoottoreissa erittäin suuri)

Turbon jälkeinen ilman virtaus riippuu tottakai imusarjan ja koteloiden muotoilusta, mutta kyllä paine on suhteellisen tasainen. (pulssien erot pienemmät kuin pakopuolella)

Siis moottorihan ottaa tietyllä paineella syötettynä tietyn määrään ilmaa sisälleen. Esim ideaalitapauksessa 1 bar ylipaineella 2,0 litran moottoriin ahdetaan 4 litraa normaalipaineista ilmaa/kierros. -> 8000l ilmaa@2000 rpm. Mikäli turbo tuottaisi tällä kierrosluvulla enemmmän, alennetaan pakopuolen painetta hukkaportin kautta -> vähemmän tuottoa -> paineet pysyvät 1 barissa. Eli isompi ahdin ei autossa kiinni ollessaan tuota enempää ilmaa, vaan sen geometria on suunniteltu toimimaan paremmin suurilla kierrosluvuilla eli suuremmilla pakokaasuvirtauksilla.

Okei, joissain tapauksissa auton alkuperäisen ahtimen tuotto on liian pieni, mutta se näkyy siinä, ettei turbo pysty pitämään paineita tasaisesti esim 1,2 barissa myös korkeilla kierroksilla. Tällöin asia korjaantuu tuottoa suurentamalla.

 

Kun laitoit tuon kysymyksen noin. "yksi sopiva ahdin" ei sitä pysty parantamaan millään.

Mutta jos ajatellaan vakioperheautoa turbolla. Ahdot max 1 bar luokkaa saataisiin siitä enemmän tehoa kahdella samankokoisella ahtimella 1 barin paineella jos samalla polttoaineen syöttöä lisättäisiin vastaamaan lisääntynyttä ilmamäärää.

 

"Siis moottorihan ottaa tietyllä paineella syötettynä tietyn määrään ilmaa sisälleen. Esim ideaalitapauksessa 1 bar ylipaineella 2,0 litran moottoriin ahdetaan 4 litraa normaalipaineista ilmaa/kierros. -> 8000l ilmaa@2000 rpm. Mikäli turbo tuottaisi tällä kierrosluvulla enemmmän, alennetaan pakopuolen painetta hukkaportin kautta -> vähemmän tuottoa -> paineet pysyvät 1 barissa. Eli isompi ahdin ei autossa kiinni ollessaan tuota enempää ilmaa, vaan sen geometria on suunniteltu toimimaan paremmin suurilla kierrosluvuilla eli suuremmilla pakokaasuvirtauksilla."



Ei vois paljon enempää mettään mennä, jos turboahtimesta kirjoitat.

Periaatteet kannattaa selvittää itselle ensin. Turbiiniahdin muodostaa ahtopaineen välille kompressoripyörä-turbiinipyörä ja mekaaninen ahdin kompressori-mäntä.

Tuo sinun päätelmä ettei isommalla ahtimella mene enempää ilmaa pätee kyllä mekaaniseen ahtimeen ei turboon.

 

Eli isommalla menee enemmän? Näin ollen siis voidaan 100hp autosta saada 300hp 1 bar paineella, kun lyödään tarpeeksi isoa turboa perään? Äkkiseltään luulisi että fysiikan lakien mukaan 1bar paine limppapulloon laittaa pulloon 2 litraa ilmaa = teoreettinen maksimiteholisä ilman tehohäviöitä olisi 100hp lisää? Vai miten se kone nyt vetää sitten 1bar paineella vaikka 3x kuutiolisän?

 

Nyt keskustellaankin turboahdetusta moottorista eikä limpparipullosta :wink: Otetaan vaikka nyt joku pieni ahdin ja siihen ahtopaine 1 bar pakopaine ennen turbiinia voi olla esim 0.8 bar kun tuo sama pakovastus voi isommalla ahtimella olla luokkaa 1 bar/ 0.5 bar

 

Ei välttämättä... Mun pointti oli se, että turbon kompura ja turbiini pitää sovittaa koneeseen ja käyttötarkotukseen. Ei voi yleistää että pistä isompi turbo tai kaks ja tehot kasvaa. Eikä ainakaan että mitä isompi turbo sitä enemmän saa koneesta tehoa tietyllä kierrosluvulla ja paineella. Muistutan vielä että kysehän oli samalla kierrosluvulla ja ahtopaineella saaduista tuloksista.

 

Eipä tossa täältä katottuna oo mitään mettässä... Kompressorihan muodostaa paineen välille kompressoripyörä-kaasuläppä, kun kaasuläppä on kiinni ja välille kompressoripyörä-imuventtiili, kun venttiili on kiinni ja välille kompressoripyörä-mäntä, kun venttiili on auki ja sen pienen ajan kun imu ja pako on samaan aikaan auki välille kompressoripyörä-turbiinipyörä...