Все статьи


Что такое A/R?

Понятие параметра A/R для кожуха турбины. 

Параметр A/R (Area/Radius) является геометрической характеристикой кожухов компрессоров и турбин. Он вычисляется как площадь поперечного сечения входного отверстия (для турбин – выходного), деленная на расстояние от центральной оси турбины до центра тяжести этого сечения (см. рис. 1).

ar.jpeg

Рис. 1. Кожух компрессора с иллюстрацией соотношения A/R

На работу компрессоров изменение параметра A/R влияет довольно слабо. Кожухи с высокими значениями A/R часто применяются для улучшения работы компрессоров со слабым наддувом, а кожухи с меньшим A/R – для систем с сильным наддувом. Однако, поскольку влияние A/R на функции компрессора невелико, предпочтения по величине A/R для компрессорных кожухов отсутствуют.

Поведение турбин, напротив, сильно зависит от величины A/R, что часто используется для оптимизации пропускной способности турбины. При меньших значениях A/R увеличивается скорость уходящего газа в колесе. Это приводит к повышению мощности турбины при меньших скоростях, и, следовательно, к более быстрому усилению наддува. Однако, малое значение A/R также приводит к тому, что поток газа входит в колесо более тангенциально (т.е. по касательной), что снижает предельную пропускную способность турбины. Это вызывает рост противодавления уходящего газа, вследствие чего сокращается максимальная мощность двигателя.

Использование кожухов с большим A/R снижает скорость потока уходящего газа и сдерживает усиление наддува. Газовый поток в кожухах с большим A/R поступает в колесо более радиально, что увеличивает эффективную пропускную способность колеса; это приводит к снижению противодавления и более высоким значениям мощности двигателя при высоких скоростях.

При подборе показателя A/R следует принимать во внимание предполагаемое назначение автомобиля. Поэтому по значению A/R иногда можно определить назначение турбосистемы.

Рассмотрим два двигателя объемом 3,5 л, использующих турбокомпрессоры GT30R. Единственным отличием этих двигателей является значение отношения A/R кожуха (иначе двигатели были бы идентичны):


Двигатель 1 характеризуется отношением A/R кожуха турбины, равным 0,63.


Для двигателя 2 это соотношение составляет 1,06.

Двигатель 1 использует кожух с меньшим соотношением A/R (0,63), и, следовательно, имеет меньшую силу наддува и быстрее реагирует на наддув. Можно сказать, что с таким двигателем удобнее перемещаться по городским улицам, поскольку обычные условия езды в городе требуют быстрой реакции двигателя. Однако, при более высокой скорости работы двигателя меньшее соотношение A/R приводит к высокому противодавлению, что вызывает снижение максимума мощности. Можно сделать вывод, что такой тип двигателя подходит для условий уличного движения, где быстрая реакция на наддув при малой скорости важнее, чем показатель предельной мощности.

Двигатель 2 имеет кожух компрессора с большим соотношением A/R (1,06), в связи с чем он проявляет склонность к работе на максимуме мощности в ущерб быстроте реагирования и величине крутящего момента при низких скоростях. Большее соотношение A/R снижает противодавление при большом числе оборотов, что благоприятствует работе двигателя на пределе мощности. С другой стороны, это также приведет к повышению скорости, при которой турбокомпрессор может обеспечивать наддув, увеличивая, таким образом, время наддува. Двигатель 2 больше подходит для применения в гоночных автомобилях.


← Назад к статьям