说到对小排量发动机的动力提升,不少人随口而出的方案就是加装涡轮套件,这说起来简单“涡轮套件一装,ECU再刷刷就搞定了?”先不说前期加强缸体,换装锻造件等准备工作,就单说涡轮,你必须得知道下面这些事。 


涡轮是怎样工作的?

 

相信许多玩家都知道涡轮的工作原理,在此笔者还是简单地介绍下;涡轮增压器的工作方式是以发动机的转速为条件的,只有发动机到达一定转速,产生足够多的尾气,使尾气压力可以带动涡轮排气壳里的排气叶轮高速旋转,排气叶轮通过一条轴与进气叶轮硬连接,排气叶轮旋转的同时带动压缩壳里的进气叶轮吸入空气并压缩,增大进气歧管内的空气压力,提高进气效率,从而提高发动机输出功率。

涡轮套件都有些啥?

改装本来就是坑,涉及动力方面的改装更是“牵一发而动全一身”,当然涡轮“套件”也是由一大套改件组成,除了涡轮本体,大到曲折的进气管路、进气冬菇头、中冷器、泄压阀、废气旁通阀、定制排气歧管,小到各种接头、钢喉、卡箍、垫片等等,有必要时还要更换喷油嘴和燃油泵,甚至加装酒精喷射系统。 


不得不知道的A/R和Trim

 

A/R和Trim是涡轮的重要参数。先说说A/R吧,A是Area(面积)的意思,指的是叶片涡轮接受废气的侧入口最窄处的横截面积,R是Radius(半径),指的是A(横截面积)的中心点与涡轮本体中心点的距离,面积与两中心点距离的比值,就是A/R值。

 

A/R值越小,表示入口相对较小而涡轮叶片的起动惯性低,流速相对高,低转反应比较好,涡轮迟滞效应不明显。反之,A/R值越大入口较大,叶片惯性高,低转反应比较迟钝,涡轮迟滞较明显,但在高转时表现则刚烈得多。

 

 即使是同样大小的涡轮,同样的叶轮形状、同样的A/R 值设定等,涡轮的特性也可以利用“Trim”比来修正。举例来说,若装置的是低转速进风量不足的大型涡轮,就算不增加涡轮容量,通过减少Trim 比,也可以在某种程度上改善低转速区域的输出。


 

Trim 比指轮叶的小圆周直径与外圆周直径相除的平方×100(Trim=(Dp\Dg)^2×100)。用来表示涡轮送风量的物理极限,一般单指压气机端。

 

TRIM的值在0~100之间,常用的TRIM数据如:45、50、55 等等,使用Trim值较大的壳体,引擎转速相同时,可以得到更高的增压值,但不是Trim值大就一定好。Trim值大了,低转空气流量减少时,就容易发生压力回馈,气体剥离(低转空气流量不足,使得压气机前端的气压大于吸进去的压力导致中段出现“真空”的状态)等缺点。因此最好还是要从压气机壳体的压缩比例、所需的空气流量、预算得到的马力等来判断出最佳的Trim 值,进而可选出适合的压气壳体。 


压气机MAP图怎么看?

 

要学会选涡轮就要先会看压气机MAP图,图中横坐标代进气量,纵坐标代表压力比值,图线区域最左边的Surge Line代表超压线,在进气量不够的条件下想要实现大增加比率是不现实的,这样会超压还会损坏涡轮,与超压线对应的是右边的Choke Line气堵线,超压是不够气,那么气堵就是气太多了,而图线中间的圈圈区域就是压气机的效率,工作时,越靠中间越合适;贯穿圈圈的横线则代表涡轮的转速,当然转速越高,压力越大。 


如何正确地选择涡轮?(满满的干货)


 

选涡轮不是越大就越好,在选涡轮前先弄清楚:

 

发动机排量多少?一般2.0的发动机都为1998CC,有的1.8的为1845CC,计算时取整即可。

 

发动机最高转速?每台发动机都有转速限制,即转速表上的红区。

 

要做多大马力?300匹、400匹、500匹还是1000匹?

 

大气压力和温度?即气温和气压,在高海拔地区影响较大。

 

发动机填充效率?一般4气门发动机的填充效率可达95-99%,比2气门的要高(88-95%)。

 

进气歧管温度?这和中冷有关,一般温度都维持在40-60度之间。

 

BSFC燃油效率,即输出马力所需要的油耗,一般在0.5-0.6之间。

 

打个比方:

我有一台1.5排量的GK5,想要加装涡轮达到200匹,该怎么选涡轮?


 

先来计算进气量,Wa=HP*A/F*BSFC/60,HP=250、空燃比A/F取12:1、BSFC取0.55,带入公式Wa=250*12*0.55/60=22lb/min,即每分钟需要吸入22磅的空气。公式中可看出马力越大需要的进气量就越大。

 

那么1.5的GK5达到200匹需要多大的歧管压力呢?我们接着算:

 

进气歧管压力MAP=[Wa*R*(460+Tm)]/Ve*(N/2)*Vd,Wa=22、空气常数R=639.6、Tm是华氏度=130F(55度)、发动机填充效率Ve=92%、转速N=6500、排量Vd=1.5*61.02=91.5CI,带入公式得出进气歧管压力MAP=30.3psia,相对压力为30.3-14.7=15.6psig,差不多1.1个bar;也就是说这台GK5要达到200匹马力需要打1.1bar的压力。

 

进气量和增压值都算出来后,将压力换算成压力比值,压力比值=压气机出口压力/压气机入口压力,压气机出口压力=歧管压力+损失的压力,损失的压力来自于管道的布置、长度、平滑度等,我们取2psi;压气机入口的压力=大气压-进气损失,进气损失来自空滤或是冬菇头,我们取1,带入算式得出压力比值=(30.3+2)/(14.7-1)=2.4

 

我们将进气量22lb/min和压力比值2.4放到盖瑞特的GT3076R压气机图上。


 

将数值带入压气机图后,没有命中靶心,射偏了,几乎处于超压线的边缘,发动机6500转时进气量不够,排气叶轮没有得到足够的动力,俗话说“吹不动”,也就是这颗GT3076R涡轮对于1.5L的GK5来说太大了。

 

我们再来看看GT2252表现怎么样?将进气量22lb/min和压力比值2.4放到图中。


 

这次点落到了靠近靶心的位置,压气机工作效率达到了77%,我们把转速降到4500转,Wa=[MAP*VE*(N/2)*Vd]/[R*(460+Tm)]=15.2lb/min,此时的进气量为15.2lb/min,将这个数放到GT2252的图中,发现几乎在超压线的边缘。


 

换句话说也就是1.5L的GK5想要吹动这颗涡轮,发动机马力达到200匹的话,转速必须保持在4500转以上,这样的调教显然是比赛用的设定,走街用的话涡轮迟滞会比较明显。


总结:


改装本来就是件严谨的事,涉及到动力更是如此,选涡轮是并不能随便乱来,即使同一款涡轮也有很多不同的A/R和Trim,涡轮特性也会不同,根据实际调教所设定的A/F、BSFC等参数,不只是盖瑞特的GT2252能将GK5吹到200匹,由于文中部分图标和算式参考于盖瑞特官网的讲解资料,在此并不是给盖瑞特打广告。





轮到你说:

给你改装涡轮的店家有这样计算过吗?




下拉就可以写留言!!

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作者:佚名
来源:吴佩频道