Was ist ein A/R-Verhältnis?

Was bedeutet der Begriff A/R-Verhältnis?

In fast allen Automobilanwendungen, die Sie wahrscheinlich sehen werden, sind Turbos ein schneckenförmiger Turbinenabschnitt mit radialer Strömung, der an einem ähnlichen Kompressorabschnitt angebracht ist. Wie wir in dieser Abbildung aus dem Artikel Turbolader-Grundlagen sehen:

Wie wird es berechnet?

Das Verhältnis von Querschnittsfläche zu Radius ist eine Folge unseres Wunsches, lineare Energie (die Abgase, die aus dem Krümmer kommen) in radiale Energie umzuwandeln (wir müssen diese kleinen Räder drehen). Wir brauchen etwas, das stark einem Trichter ähnelt, der gestreckt und zu einer Spirale verdreht wurde.

Schauen Sie sich zum Beispiel den Abgaseinlass an: Dies ist eine relativ große Armatur, die alle Abgase aufnimmt. Wenn sich die Rohrleitung spiralförmig dorthin windet, wo das Turbinenrad wartet, nimmt der Radius jeder Windung ab. Um einen reibungslosen Fluss zu erhalten, nimmt auch die Querschnittsfläche dieser Rohrleitung mit einer Rate ab, die proportional zur Abnahme der Fläche ist. Das Ergebnis ist ein konstantes A/R-Verhältnis.

Gilt das nur für Turbos? Wenn nein, wofür gilt es sonst noch?

Jedes Radialgebläse, jeder Verdichter, jede Turbine oder Pumpe weist wahrscheinlich eine ähnliche Form auf und hat daher auch ein konstantes A/R-Verhältnis.

Warum ist es wichtig?

Hier wird es lustig: Ich werde Mr. Wizard und wir können Wissenschaft betreiben.

Für dieses Experiment benötigen Sie drei Dinge:

1. Der dünnste Rührhalm, den man noch durchpusten kann.
2. Ein normaler Trinkhalm.
3. Ein Stück Gartenschlauch, auf das Sie bereit sind, Ihre Lippen zu legen.

Blasen Sie zuerst durch den Rührer. Spüren Sie den Luftstrom am anderen Ende. Es fühlt sich an wie ein Laserstrahl aus Luftdruck, richtig? Sie können es direkt auf das Ziel fokussieren und kleine Dinge wie Salzkörner wie verrückt herumblasen.

Probieren Sie jetzt den Trinkhalm aus. Das fühlt sich nicht so laserartig an. Sie können immer noch Salz herumblasen, aber es ist nicht so konzentriert.

Versuchen Sie, so stark wie möglich zu blasen. Große, große Salzwolken, die ohne Schwierigkeiten herumfliegen, oder? Versuchen Sie es jetzt erneut mit dem Rührer. Blasen Sie so fest wie Sie können. Beachten Sie, wie die austretende Energie früh ihren Höhepunkt zu erreichen scheint, obwohl Ihre Augen dabei sind, aus Ihrem Kopf zu springen?

Versuchen Sie es jetzt mit dem Gartenschlauch. Das ist langweilig, oder? Es fühlt sich an, als würde am anderen Ende nichts Besonderes herauskommen. Sie können ohne Schwierigkeiten super hart blasen, aber auch ohne großartige Belohnungen.

In diesem kleinen Experiment verwenden wir Sie und Ihren Strohhalm Ihrer Wahl, um für den Turbinenabschnitt des Turbos und die Salzkörner als Turbine selbst zu stehen. Die Ziele der Turbinenseite des Turbos sind:

1. Bringen Sie das Turbinenrad so schnell wie möglich in Bewegung (wir wollen Schub bei niedrigen Drehzahlen). Der Kleinflächenrührer verdeutlicht dies: Fast ohne Kraftaufwand lässt es sich leicht durchpaffen.
2. Drehen Sie diese Turbine weiter, wenn die Abgasenergie zunimmt. Der Rührer zeigt, dass einem kleinen Bereich schnell die Puste ausgeht. Das Stroh mit der größeren Fläche tut es besser.
3. Vermeiden Sie es, den Gasfluss einzuschränken, als Abgasengpass zu wirken und die Gesamtleistung einzuschränken. Der Gartenschlauch ist kaum eine Einschränkung. Der Rührer ließ deine Augäpfel herausspringen.

Als allgemeine Faustregel wird ein kleines A/R-Verhältnis verwendet, um eine geringe Verzögerung und einen Low-End-Boost zu optimieren, während der High-End-Boost geopfert wird. Diese sind heute bei Straßenautos üblich. Ein größeres A/R-Verhältnis wird verwendet, um Spitzen- und High-End-Boost zu optimieren, und eignet sich hervorragend für den Einsatz auf der Rennstrecke.

Das A/R-Verhältnis ist das Verhältnis der Querschnittsfläche des Bereichs, in dem Gase strömen, und des Radius dieses Flecks von der Mitte des Turboladers. Normalerweise ist das A/R-Verhältnis entlang der Kanäle, in denen Gase fließen, konstant.

Einfacher ausgedrückt

Die Buchstaben A/R beziehen sich auf Fläche und Radius.

Wenn der Radius des Turboladers an einer bestimmten Stelle größer ist, sollte die Querschnittsfläche dieser Stelle größer sein, um ein konstantes A/R-Verhältnis aufrechtzuerhalten.

Wenn umgekehrt der Radius des Turboladers an einem bestimmten Punkt kleiner ist, sollte die Querschnittsfläche an diesem Punkt kleiner sein, um ein konstantes A/R-Verhältnis aufrechtzuerhalten.

Kleinere A/R-Verhältnisse optimieren den Turbolader für ein schnelles Ansprechverhalten, reduzieren jedoch die Leistung bei hohen Drehzahlen. Größere A/R-Verhältnisse haben mehr Boost bei hohen Drehzahlen, aber sie haben mehr "Turboverzögerung" (Verzögerung des Boosts).

Turbolader haben zwei A/R-Verhältnisse, eines für die Turbinenseite (Auslassseite) und eines für die Laufradseite (Einlassseite).

Wenn die Absicht des Turboladers darin besteht, zusätzliche Effizienz oder mehr Drehmoment im unteren Drehzahlbereich bereitzustellen, wird ein niedrigeres A/R-Verhältnis bevorzugt. Der Motor reagiert sehr schnell auf Gaswechsel, mit wenig wahrnehmbarer Verzögerung.

Wenn die Absicht des Turboladers darin besteht, maximale Leistung für den Rennsport bereitzustellen, wird ein hohes A/R-Verhältnis bevorzugt. Es wird der Abgasseite weniger Gegendruck entgegensetzen und mehr Ladedruck ohne übermäßige Turbinendrehzahl liefern. Es wird jedoch eine deutlichere Verzögerung geben.