Diese Frage brachte mich zum Nachdenken: Wenn Sie einen Turbolader in einen Motor einbauen würden, gibt es eine direkte Beziehung zwischen dem Ladedruck und der zu erwartenden Leistung?
Beispiel: Wenn der Motor 100 kW Saugmotor leistet und Sie einen Turbo einbauen und ihn auf max. Boost von 0,5 bar, können Sie mit 150 kW max. Leistung (dh neue Leistung = ursprüngliche Leistung * (Ladedruck +1)) ? Oder ist die Beziehung komplizierter?
Nehmen wir an, der Motor ist richtig eingestellt, um den Turbolader zu nutzen, dh die Einspritzdüsen haben genügend Kapazität und das Kraftstoff-Luft-Gemisch bleibt gleich.
Was kauft Zwangsinduktion?
Mit einem Wort, Dichte .
Denken Sie daran:
Bei kompressiblen Flüssigkeiten sagt der Druck allein nicht die ganze Geschichte
Aber Druck und Temperatur zusammen schon.
Das alte physikalische Sprichwort „warme Luft steigt, kalte Luft sinkt“ ist ein gutes Beispiel dafür. Luft mit gleichem Druck, aber unterschiedlicher Dichte bei unterschiedlichen Temperaturen.
Der Verbrennungsmotor ist ein volumetrisches Gerät
Dies bedeutet, dass jedes Mal, wenn der Motor dreht und einen Zyklus abschließt, das Luftvolumen, das in die Brennkammer(n) eingelassen wird, festgelegt ist.
Kraft hängt von der Masse ab, nicht vom Volumen
Die vom Motor entwickelte Leistung ist proportional zur in den Brennraum eingelassenen Luftmasse und nicht zu ihrem Volumen.
Also dichter = mehr Luftmoleküle pro Zylinder = mehr Leistung
Nein. Weil die Physik es so gesagt hat.
Es ist an der Zeit, Ihr altes Evo -Beispiel mit dem Turbolader mit 85 % Wirkungsgrad auszubrechen :
Bei atmosphärischen Bedingungen (14,7 psi, 25 °C)
Luftdichte = 1,184 kg/m^3
Mit 22 psi Boost verdoppelt sich die Luftdichte:
Turboentladungsbedingungen: 36,7 psi, 92 °C
Luftdichte = 2,413 kg/m^3
Allein diese beiden Datenpunkte zeigen, dass eine 2,5-fache Erhöhung des Drucks zu einer 2-fachen Erhöhung der Dichte führte.
Das Druck-Kraft-Verhältnis ist also nicht 1:1.
Auch hier lautet die Antwort nein. Weil die Physik es gesagt hat.
Lassen Sie uns den Boost des Evo auf 29,4 psi erhöhen, um dies zu überprüfen. Wir behalten den gleichen Turboladerwirkungsgrad bei (85 %):
@ 29,4 psi Boost (also Ausgangsdruck = 3x Eingangsdruck):
Turboentladungsbedingungen = 44,1 psi, 155 °C
Luftdichte = 2,473 kg/m^3
Eine 3-fache Änderung des Luftdrucks führte also zu einer 2,08- fachen Dichteänderung . Eindeutig nicht linear, besonders in Anbetracht des Ergebnisses, das mit 22 psi Boost erzielt wurde.
tl;dr: nein, ein Verhältnis von 1:1 ist nur unter vermeintlich perfekten Laborbedingungen möglich.
Oder ist die Beziehung komplizierter?
Es ist ein bisschen komplizierter, aber aus vollkommen verständlichen Gründen.
HINWEIS: Ich lasse absichtlich Ladeluftkühler und Eisbeutel aus der folgenden Diskussion heraus. Sie sind wichtig, um Diskussionen anzuregen, sollten aber unter einer anderen Frage behandelt werden.
Nehmen wir an, der Motor ist richtig eingestellt, um den Turbolader zu nutzen, dh die Einspritzdüsen haben genügend Kapazität und das Kraftstoff-Luft-Gemisch bleibt gleich.
Die wichtigste fehlende Annahme ist eine kritische: konstante Temperatur.
Kommen wir zurück zum Kern des Motors: der Verbrennung. Luft und Brennstoff vermischen sich in einem Verhältnis von etwa 14:1, entzünden sich, dehnen sich aus und drücken nach außen, um chemische potentielle Energie in kinetische umzuwandeln.
Aber was ist das Verhältnis wirklich? Es vergleicht die Luftmoleküle mit den Kraftstoffmolekülen. Wenn Sie diese aus dem Gleichgewicht bringen, ist die Verbrennungsreaktion nicht mehr optimal (Hinweis: Wir werden dieses Wort noch einmal sehen).
Was bewirkt Boost vor diesem Hintergrund? Theoretisch handelt es sich um einen Molekülinserter: Ihr Boost-Mechanismus versucht, mehr Luftmoleküle zu erhalten, denen der Motor eine erhöhte Anzahl von Kraftstoffmolekülen hinzufügt. Verbrennen Sie diese erweiterte Mischung mit ihrer erhöhten Menge an chemischer Energie und Sie erhalten mehr kinetische Energie, richtig?
Ja, aber nicht so viel, wie Sie vielleicht denken. Sie sind bereits auf Boyle's Law gestoßen . Eben. Wenn Sie einen perfekten Luftmolekül-Scooper haben, erhöht das bloße Zwingen dieser Moleküle in den Motor ihre Temperatur. Der Motorcomputer muss diese Temperatur korrigieren, indem er mehr Kraftstoff (als eine Art Kühlmittel) hinzufügt, die Steuerzeiten verzögert usw. Wenn Sie diese Temperatur nicht bewältigen, wird der Motor auf die Klopfkurve gebracht, die schließlich in a endet katastrophale Umwandlung in einen Motor mit externer Verbrennung (dh wichtige Teile werden herauskommen).
Es wird schlimmer. Erinnern Sie sich an den perfekten Molekül-Scooping-Boost-Mechanismus? Nicht möglich. Es hat auch einen Wirkungsgrad von weniger als 100%. Es wird Luft aufnehmen und komprimieren, aber leider erhöht es die Temperatur noch schneller als das Gesetz von Boyle (der Wirkungsgrad beträgt weniger als 100 %). Dies bezieht sich auf die anderen Begriffe des Gesetzes: Die Dichte der Ansaugluft nimmt mit der Temperatur ab: Sie ist sowohl heißer als auch weniger Moleküle.
Das Ergebnis all dieser Handbewegungen auf der Rückseite des Umschlags ist, dass Sie, wenn Sie sich wirklich darauf konzentrieren, 50 % mehr Leistung zu wollen, mehr als 50 % so viel Luft und mehr als 50 % mehr Kraftstoff benötigen werden.
Kurz gesagt, 100 % Effizienz ist das theoretische Maximum, aber nur in Perfect World erreichbar. Allerdings können kleine Boost-Systeme viel leichter an 1:1 herankommen als hohe Boost-Systeme.
Die Antwort auf die Frage ist grundsätzlich JA.
Ich stimme in der Art und Weise, wie das oben Gesagte dies charakterisiert hat, nicht zu, Sie sind nicht genau falsch, nur zu kompliziert, und dies ist eine schlechte Lehrpraxis. Bei einem bestimmten Volumen / einer bestimmten Masse von Gas bei konstanter Temperatur halbiert das Verdoppeln des Drucks das Volumen, dh umgekehrt proportional, dh pv = konstant , also könntest du unter diesen Bedingungen im Grunde doppelt so viel Luft einfüllen, das Kraftstoffverhältnis festhalten und dann die Leistung verdoppeln, jedenfalls ist das der Ort, an dem du anfangen kannst, und natürlich sind deine Verhältnisse nicht konstant, wenn du weniger als 100% verwendest Wirkungsgrad und die Temperaturen nicht konstant, beginnen Sie trotzdem mit der einfachen perfekten Welt und wenden Sie dann die Anwendungsspezifika an, z. und so weiter und so fort,Schlagen Sie es auf einem Prüfstand ist Zeit und Geld besser angelegt als endlos zu theoretisieren, Effizienz / Optimierung ist das Spiel für die meisten Maschinen, mehr aus einer endlichen Ressource herauszuholen, mehr "nützliche" Arbeit, danke.
Bob Cross