Apakah ada hubungan 1: 1 antara peningkatan tekanan dan peningkatan daya?

Pertanyaan ini membuat saya berpikir: jika Anda memasang turbocharger pada mesin, apakah ada hubungan langsung antara tekanan penambah dan jumlah daya yang dapat Anda harapkan?

Sebagai contoh: jika mesin membuat 100 kW disedot secara alami, dan Anda menginstal turbo dan mengaturnya untuk memberikan yang maksimal. dorongan 0,5 bar, dapatkah Anda mengharapkan 150 kW maks. daya (yaitu output daya baru = daya asli * (meningkatkan tekanan +1))? Atau apakah hubungannya lebih rumit?

Mari kita asumsikan mesin diatur dengan benar untuk mengambil keuntungan dari turbocharger, yaitu injektor memiliki kapasitas yang cukup, dan campuran bahan bakar / udara tetap sama.

Pembukaan

Apa yang dibeli induksi paksa?

Singkatnya, kepadatan .

Ingat:

• Untuk cairan yang dapat dimampatkan, tekanan saja tidak menceritakan keseluruhan cerita

  Tetapi tekanan dan suhu bersama - sama dilakukan.

  Pepatah fisika lama "udara panas naik, udara dingin tenggelam" adalah contoh yang bagus untuk ini. Udara pada tekanan yang sama tetapi kepadatan berbeda pada suhu yang berbeda.

• Mesin pembakaran internal adalah perangkat volumetrik

  Apa yang tersirat adalah bahwa setiap kali mesin berputar dan menyelesaikan siklus, volume udara yang dimasukkan ke dalam ruang bakar tetap.

• Kekuasaan tergantung pada massa, bukan volume

  Daya yang dikembangkan oleh mesin sebanding dengan massa udara yang masuk ke ruang bakar dan bukan volumenya.

  Jadi lebih padat = lebih banyak molekul udara per silinder = kekuatan moar

Jadi, apakah rasio 1: 1?

Tidak. Karena fisika mengatakannya.

Saatnya untuk memberikan contoh Evo lama dengan turbocharger efisiensi 85%:

• Pada kondisi atmosfer (14,7 psi, 25 ° C)

  Kepadatan udara = 1,184 kg / m ^ 3

• Dengan peningkatan 22 psi, kepadatan udara berlipat ganda:

  Kondisi pelepasan turbo: 36,7 psi, 92 ° C

  Kepadatan udara = 2,413 kg / m ^ 3

Dua titik data ini saja menunjukkan bahwa peningkatan tekanan 2,5x menghasilkan peningkatan kepadatan 2x.

Jadi hubungan tekanan-kekuatan bukanlah 1: 1.

Hmm, tapi bisakah rasionya konstan?

Sekali lagi, jawabannya adalah tidak. Karena fisika mengatakan demikian.

Mari kita tingkatkan Evo menjadi 29,4 psi untuk memeriksanya. Kami akan mempertahankan efisiensi turbocharger yang sama (85%):

• @ 29,4 psi boost (jadi tekanan outlet = 3x tekanan inlet):

  Kondisi pelepasan turbo = 44,1 psi, 155 ° C

  Kepadatan udara = 2.473 kg / m ^ 3

Jadi perubahan 3x pada tekanan udara menghasilkan perubahan densitas 2,08x . Jelas tidak linier, terutama mengingat hasil yang diperoleh dengan peningkatan 22 psi.

tl; dr: tidak, rasio 1: 1 hanya mungkin dalam kondisi laboratorium sempurna imajiner.

Atau apakah hubungannya lebih rumit?

Ini sedikit lebih rumit tetapi untuk alasan yang bisa dimengerti.

CATATAN: Saya sengaja meninggalkan intercooler dan kantong es dari diskusi di bawah ini. Mereka sangat bersemangat untuk meningkatkan diskusi tetapi harus dibahas di bawah pertanyaan yang berbeda.

Mari kita asumsikan mesin diatur dengan benar untuk mengambil keuntungan dari turbocharger, yaitu injektor memiliki kapasitas yang cukup, dan campuran bahan bakar / udara tetap sama.

Asumsi hilang yang paling penting adalah yang kritis: suhu konstan.

Mari kita kembali ke inti mesin: pembakaran. Udara dan bahan bakar dicampur pada rasio sekitar 14: 1, memicu, memperluas dan menekan ke luar untuk membuat energi potensial kimia menjadi kinetik.

Tapi apa sebenarnya rasio itu? Ini membandingkan molekul udara dengan molekul bahan bakar. Dapatkan yang tidak seimbang dan reaksi pembakaran tidak lagi pada efisiensi puncak (catatan: kita akan melihat kata ini lagi).

Mengingat latar belakang itu, apa yang dilakukan dorongan? Secara teori, ini adalah penyisipan molekul: mekanisme pendorong Anda mencoba untuk mendapatkan lebih banyak molekul udara yang mesinnya akan menambah jumlah molekul bahan bakar yang meningkat. Bakar campuran yang ditambah dengan peningkatan jumlah energi kimia dan Anda akan mendapatkan lebih banyak energi kinetik, kan?

Ya, tapi tidak sebanyak yang Anda pikirkan. Anda sudah menemukan Hukum Boyle . Bahkan. Jika Anda memiliki scooper molekul udara yang sempurna, memaksa molekul-molekul itu ke dalam mesin akan meningkatkan suhu mereka. Komputer mesin harus memperbaiki suhu itu dengan menambahkan lebih banyak bahan bakar (sebagai semacam pendingin), waktu perlambatan, dll. Gagal menangani suhu ini akan menyebabkan mesin pada kurva ketukan yang akhirnya berakhir dalam transformasi bencana menjadi mesin pembakaran eksternal (yaitu, bit-bit penting akan keluar).

Itu semakin buruk. Ingat mekanisme penambah scooping molekul yang sempurna? Tidak memungkinkan. Ini juga memiliki faktor efisiensi yang kurang dari 100%. Ini akan mengambil udara dan mengompresnya, tetapi, sayangnya, meningkatkan suhu lebih cepat daripada Hukum Boyle (efisiensi kurang dari 100%). Ini melibatkan istilah lain dari Hukum: kepadatan udara masuk akan turun dengan suhu: keduanya lebih panas dan ada lebih sedikit molekul.

Hasil dari semua ini melambaikan tangan amplop adalah bahwa, jika Anda benar-benar fokus pada menginginkan 50% lebih banyak daya, Anda akan membutuhkan lebih dari 50% lebih banyak udara dan lebih dari 50% lebih banyak bahan bakar.

Singkatnya, efisiensi 100% adalah maksimum teoretis tetapi hanya dapat dicapai di Perfect World. Yang mengatakan, sistem dorongan kecil bisa mendekati 1: 1 lebih mudah daripada dorongan tinggi.

Jawaban untuk pertanyaan pada dasarnya YA.

Saya tidak setuju dengan cara di atas yang mengkarakterisasi ini, Anda tidak salah persis hanya terlalu rumit dan ini adalah praktik mengajar yang buruk, untuk volume / massa gas yang diberikan pada suhu konstan kemudian menggandakan tekanan membagi dua volume yaitu berbanding terbalik proporsional yaitu pv = konstan , jadi pada dasarnya di bawah kondisi ini Anda dapat memasukkan udara dua kali lebih banyak, rasio bahan bakar diperbaiki kemudian menggandakan kekuatan, toh itu adalah tempat untuk memulai, dan tentu saja rasio Anda tidak konstan ketika Anda menggunakan kurang dari 100% efisiensi dan temps tidak konstan, tetap mulai dengan dunia sempurna sederhana kemudian menerapkan spesifik aplikasi misalnya aliran turbulensi esp karena logam / selang karet melangkah, panas karena kompresi gas, intercooler, tekan n sisi dingin kontrol tekanan BOV / gerbang, dan seterusnya dan seterusnya,Mengejutkannya dengan dyno adalah waktu dan uang yang dihabiskan lebih baik daripada berteori tanpa henti, efisiensi / optimalisasi adalah permainan bagi kebanyakan mesin, mendapatkan lebih banyak dari sumber daya yang terbatas, pekerjaan yang lebih 'bermanfaat', terima kasih.