Я регулярно подбираю надувные комплекты для горячих рядных четырёхцилиндровых, оппозитных шестицилиндровых и V-образных восьмицилиндровых моторов, поэтому накопил гибкие алгоритмы расчёта воздуха, топлива и тепла.
Первый шаг – задать целевую мощность, после чего добавить тепловой запас примерно пятнадцать процентов, ведь уличный двигатель выдерживает длительные периоды частичной нагрузки, тогда как трековый живёт короткими всплесками.
Выходная цель
Перед выбором крыльчатки компрессора фиксирую требуемый крутящий момент на коленвале и пик оборотов. Формула N=P×I×ω/9549, где N – мощность, P – среднее эффективное давление, I – объём, ω – угловая скорость. Эти параметры задают график воздушного потока.
Поток рассчитываю по упрощённой зависимости ṁ = 0,132 × N/η, где η принимает значение 0,68–0,75 для дорожного турбокомплекта. Полученные точки наносятся на карту компрессора Garrett, BorgWarner либо IHI.
Если рабочие точки уходят за остров 70 % эффективности, выбираю колесо следующего диаметра или увеличиваю диаметр диффузора, чтобы температура на выходе не пересекла 120 °C.
Расчёт расхода
После компрессора внимание переключается на «горячую» часть. Турбинное колесо воспринимает импульсы выхлопа, создавая кулачковый момент. Здесь помогает редкий термин «эксгаустер» – дополнительная камера, выравнивающая пульсации и уменьшающая противодавление.
При выборе корпуса турбины используют коэффициент A/R. Небольшое A/R ускоряет раскрутку, но повышает потерю давления. Большое A/R снижает обратное давление в верхней зоне оборотов, зато приходится укрывать металлотканью или керамикой, предотвращая термический дрейф кислородного датчика.
Система управления давлением включает в себя вестгейт. Внутренний вестгейт удобен компактностью, внешний выдаёт стабильное регулирование при высоком давлении. Я предпочитаю наружный вариант на двигателях свыше 350 л. с., поскольку перепускной канал достигает 44 мм.
Согласование компонентов
Турбокомпрессор работает в связке с питающими элементами. Форсунки считаю по формуле Q = N×BSFC/(n × ρ). Для бензина ρ ≈ 0,74 г/см³, базовый BSFC – 0,55 л/Ч/л. Диаметр топливной магистрали подбираю исходя из максимального часового потока, оставляя запас десять процентов.
Интеркулер поддерживает плотность заряда. При выборе учитываю фронтальную площадь и противодавление не выше 15 кПа. Водометанольный впрыск пригодится для снижения детонационного порога, когда давление наддува превышает 1,6 bar.
ЭБУ перепрошивается под обновлённые карты угла зажигания, топливоподачи и режима работы wastegate. Одна лишняя градусная единица опережения при 1,8 bar превращает поршень в алюминиевый шлафрок, поэтому работаю с детонационным запасом не ниже восемь процентов, контролируя сигналы каскада датчиков вибраций.
После сборки нагружаю установку на диностенде Mustang или Maha. Первые прогоны выполняю с ограниченным давлением, постепенно выводя линию смеси AFR к целевому 11,8 : 1 под пик крутящего момента.
Намотка турбинного ротора на номинальные 150 000 об/мин вызывает серию дополнительных проверок – балансировка агрегата, контроль осевого люфта до 0,07 мм, проверка герметичности масляного узла под давлением 4 bar.
После шестидесяти минут стендовыевой работы открывается дорожный цикл: спорт-трасса, холостой ход, повторный разгон. Логирование температур цилиндров, выхлопного коллектора и межкультурной трубки проходит параллельно видеозахвату приборной панели.
При полном совпадении расчётных и реальных графиков воздушного потока, температуры выпускных газов и давления во впуске считаю проект завершённым.
