Ist Gas bei einem Kolbenmotor mit Turbolader gleich stark?

Die Drosselklappenstellung an sich entspricht nicht der Leistung eines Kolbenmotors. Leistung ist ein Drehmoment vs. Drehzahl, wie bei jedem Motor.

Flugzeugkolbenmotoren, ob mit oder ohne Turbolader, verwenden den Ladedruck, den absoluten Druck vor der Drosselklappe, der wie ein Barometer in Zoll Quecksilbersäule angegeben wird, als Stellvertreter für das Drehmoment, und der Pilot verwendet ein Diagramm mit Kurven, die die Drehzahl und die Drehzahl darstellen mannigfaltiger Druck, um Pferdestärken abzuleiten, die produziert werden. Wenn in Autos der Krümmerdruck überwacht wird, kehren sie das Konzept um und drücken ihn als Vakuum aus (die Differenz zwischen Umgebungs- und Absolutdruck im Krümmer), da der Druck im Krümmer normalerweise niedriger als der Umgebungsdruck ist, ohne Aufladung / Turboaufladung.

Bei gegebenen atmosphärischen Bedingungen ändert sich der Krümmerdruck mit der Drosselklappenöffnung. Da die Leistung eine Funktion von Drehmoment und Drehzahl ist, werden 50 % Leistung innerhalb eines Bereichs von Krümmerdrücken (Drosselklappeneinstellungen) und Drehzahlwerten erreicht; Beispielsweise erhalten Sie möglicherweise 50 % Leistung bei 20" Ladedruck und 2000 U/min oder 19" Ladedruck und 2100 U/min oder 21" Ladedruck und 1900 U/min.

Wenn der Propeller eine feste Steigung hat, verlieren Sie die Möglichkeit, die Drehzahl zu steuern, und es gibt eine bestimmte Drosseleinstellung, die zu 50 % Leistung führt, dem Punkt, an dem sich der Ladedruck und die Drehzahl zu 50 % der Nennleistung für eine bestimmte Umgebung addieren Zustand . Diese Einstellung variiert jedoch mit den atmosphärischen Bedingungen und der Höhe, so dass Sie immer noch nicht mit einer Drosselklappenstellung enden, die unter allen Bedingungen 50 % darstellt.

Turboaufladung/Aufladung ändert nichts wirklich außer der Tatsache, dass der Ladedruck bei maximaler Leistung höher sein kann als der Umgebungsdruck, und bestimmte Ladedrücke können in großen Höhen erreicht werden, die ein normaler Saugmotor nicht erreichen kann. Außerdem haben Sie bei einem turbogeladenen oder aufgeladenen Motor eine maximale Drosselklappeneinstellung, die eine Funktion einer Krümmerdruck-Redline ist, die weniger als physisch weit geöffnete Drosselklappe sein kann.

Bei einem PW-985 Radial mit mechanischem Kompressor liegt die maximale Drosselklappeneinstellung bei 36 Zoll Ladedruck. Wenn Sie die Drosselklappe ganz nach vorne drücken, erhalten Sie möglicherweise 38 oder 39 Zoll, wodurch der Motor beschädigt wird. In diesem Fall schieben Sie den Gashebel auf die MP-Redline und halten dort an, und Sie befinden sich irgendwo unterhalb der physikalischen Weggrenze des Gashebels, während Sie ihn bei einem Saugmotor nur bis zum Anschlag drücken.

Es kommt immer noch darauf an, dass X% Prozent Leistung bei verschiedenen Kombinationen von Saugrohrdruck und Drehzahl erreicht werden und die Drosselöffnung, die zu einem bestimmten Saugrohrdruck führt, entsprechend variiert und es keine einzige universelle Einstellung außer weit geöffnet gibt Gaspedal.

Wie John K richtig erklärt, ist die Beziehung zwischen Drosselklappenstellung oder sogar Ladedruck und Drehmoment oder Leistung niemals linear. Eines möchte ich aber hinzufügen:

Wenn die Motorleistung und der Ladedruck bei 65 % (oder was auch immer) der Drosselklappenbewegung nicht mehr ansteigen, haben Sie einen Motor mit einer roten Linie für den Ladedruck, der durch ein automatisches Wastegate geschützt ist (allerdings ein Motor mit „flacher Nennleistung“) dieser Begriff wurde erst später bei Turbinen üblich).

Der Sinn der Turboaufladung eines Motors besteht darin, dass er in großen Höhen mehr Leistung erzeugen kann. Angenommen, Ihr Motor hat einen Turbolader, der in der Lage ist, 45 inHg Krümmerdruck in 19.000 Fuß Höhe zu erzeugen. Der Krümmerdruck ist immer noch proportional zur Dichtehöhe. Wenn Sie also auf Meereshöhe die Drosselklappe weit öffnen, würde der Krümmerdruck auf etwa 81 inHg steigen . Aber wenn der Motor damit umgehen sollte, müsste er zu schwer sein, und Ottomotoren (im Gegensatz zu Dieselmotoren) sind ohnehin auf etwa 55 inHg begrenzt, da darüber die Luftladung zu heiß wird und eine Vorzündung auslöst, die sich verringert die Leistung und beschädigt den Motor.

Bei einem solchen Motor wird Ihnen also gesagt, dass Sie ihn nicht über beispielsweise 54 inHg Ladedruck laufen lassen sollen, da sonst der Motor beschädigt werden könnte.

Die neueren Motoren haben automatische Wastegates im Turbo. Das sind Ventile, die den Druck entlasten, wenn er die rote Linie überschreitet. Wenn der Motor also diesen MP von 54 inHg bei 65 % Gas erreicht und Sie weiter Gas geben, öffnen sich die Wastegates und der Krümmerdruck bleibt bei etwa 54 inHg, und der Motor erzeugt keine Leistung mehr.

Ältere Motoren hatten keine Wastegates oder nur manuell betätigte, sodass Sie darauf achten mussten, den Motor nicht zu überladen (den MP zu überschreiten).

Bei großen Motoren wird Ihnen wahrscheinlich auch gesagt, dass Sie eine Untergrenze nicht länger als einige Zeit überschreiten sollen. Zum Beispiel maximal 2 Minuten über 49 inHg. Dass die Piloten immer selbst aufpassen müssen.

Flugsimulatoren, die für das Training von Flugzeugbesatzungen verwendet werden, müssen das wesentliche Flugsteuerungsverhalten nachbilden, von dem die Gasannahme ein wichtiges ist. In Flugsimulationen wird dies wie folgt umgesetzt:

• Messen Sie die Eingabeparameter und die zugehörigen Ausgabeparameter (Kraftstofffluss) unter mehreren relevanten Umständen. Wie in diesem Schweizer Forschungsprojekt über Flugzeugemissionen eines Vergasermotors, in dem sie feststellen, dass "der Kraftstofffluss eines Kolbenmotors bei einer bestimmten Leistung konstant ist".
• Entwerfen Sie die Systemfunktionalität basierend auf der Physik des Systems. Für das Kraftstoffsystem, das Kraftstofftemperatur und Kompressibilität, Pumpverhalten, Reibung in den Versorgungsleitungen usw. umfasst.
• Programmieren Sie die Systemfunktionalität und kalibrieren Sie dann mit den Datenpunkten aus den Messungen.

Eine Aussage wie „Bei einem normalen Flugzeug mit Kolbenmotorantrieb ist Gas gleich Leistung“ müsste unbedingt durch Messungen verifiziert werden. Ist die Leistungseinstellung wirklich linear mit dem Kraftstofffluss?

Das von Ihnen beschriebene Verhalten könnte jedoch die Auswirkung der in dieser Antwort gezeigten Eigenschaften sein : Turbo- und Kompressormotoren haben eine nichtlineare Beziehung zwischen maximaler Leistung und Höhe.