Relazione tra giri/minuto / pressione di sovralimentazione / massa d'aria?

Ciao

Basierend auf dem Kennfeld des VNT 15 (so wie ich es verstanden habe), möchte ich gerne herausfinden, wie hoch der Ladedruck für eine Leistungssteigerung angehoben werden kann, ohne den Lader zu überlasten.

Partendo da una massa d'aria ottimale secondo la tabella dei valori di riferimento AFN di 1 grammo per corsa a 3000 giri/min e 1 bar di pressione di sovralimentazione, mi interessa sapere quanta massa d'aria dovrebbe teoricamente entrare nei cilindri a, diciamo, 4500 giri/min e con la stessa pressione di sovralimentazione.

Se la massa d'aria per corsa rimanesse costante all'aumentare della velocità, allora il compressore dovrebbe aspirare circa 9 kg/min a 4500 giri/min del motore e con un rapporto di pressione di ingresso/uscita di circa 2,0 (ovvero, in linguaggio comune, una pressione di mandata di 1 bar, ovvero senza aumento di pressione), e precisamente a circa 140.000 giri/min del compressore.
Qui, secondo il campo di rilevamento, inizia già la zona di caduta del raggio dell'albero di carico.
Se aumenta la pressione di carica di soli 0,2 bar, ci si trova (considerando un aumento proporzionale del flusso di massa in base alla pressione di carica assoluta) quasi al limite del campo di carico a una velocità di rotazione di 158.000 giri/min (velocità massima secondo la curva caratteristica = 165.000 giri/min). L'efficienza del caricatore è quindi già scesa da circa il 76% al 71%.

In realtà, a quanto ne so, il riempimento dei cilindri peggiora con l'aumento della velocità, ma non so quanto.
Se, se 4500 giri e una pressione di sovralimentazione, ad esempio, entrassero solo 0,9 g di aria per corsa, allora, partendo da un flusso di 8,1 kg/min, si raggiungerebbe nuovamente il limite del collettore di sovralimentazione solo con un aumento della pressione di circa 0,3 bar.

Quindi: Es gibt regole semplici per stimare la perdita di carico dovuta all'aumento della velocità con la stessa pressione di sovralimentazione

È corretto il mio presupposto che il flusso di massa dell'aria nel motore aumenta proporzionalmente alla pressione di sovralimentazione, oppure la crescente temperatura di sovralimentazione agisce come un freno?
Se sì, di quanto si discosta il flusso di massa di un aumento della pressione di sovralimentazione mantenendo costante il rapporto di compressione (regola empirica)?


@Rainer
La funzione di allegato è davvero fantastica: non è necessario utilizzare un "server pubblico" (), e persino io sono riuscito a utilizzarla con successo al primo tentativo - ovvero, sembra essere molto intuitiva ().

ulf ha scritto:

Quindi: Es gibt regole semplici per stimare la perdita di carico dovuta all'aumento della velocità con la stessa pressione di sovralimentazione :?: È corretto il mio presupposto che il flusso di massa dell'aria nel motore aumenta proporzionalmente alla pressione di sovralimentazione, oppure la crescente temperatura di sovralimentazione agisce come un freno? :?:

Ciao, sembra che sia un freno: m2/m1 = (p2/P1) ^ (1/k) k è approssimativamente 1,4 per l'aria, quindi approssimativamente m2 = m1 * (p2/p1) ^ 0.7

Non dovrebbe esserci una regola semplice perché le sovrapposizioni dei condotti e le risonanze nel condotto di aspirazione sono fattori importanti.

christians ha scritto:

Ciao, sembra un freno: m2/m1 = (p2/P1) ^ (1/k) k è approssimativamente 1,4 per l'aria, quindi approssimativamente m2 = m1 * (p2/p1) ^ 0.7 Non dovrebbe esserci una regola semplice perché le sovrapposizioni dei valvole e le risonanze nel condotto di aspirazione sono fattori importanti.

Ciao Christian

in la tua formula, intendo m come massa e p come pressione, giusto?

Quindi, la risposta di Dine si riferisce solo alla domanda sulla temperatura LL, e l'intervallo per l'aumento della pressione di carica, secondo la curva di riferimento, dovrebbe essere ricalcolato.

Tuttavia, il "fattore di riduzione 0,7" non dovrebbe essere applicato in modo del tutto rigoroso, dato che l'aumento di temperatura dovuto alla pressione, causato dal LLK, viene parzialmente compensato dal raffreddamento.

Se si puntasse a un valore intermedio tra il tuo valore di 0,7 e "senza frenatura della temperatura", si arriverebbe a un valore in circa
m2 = m1 * (p2/p1) ^ 0.85

Ho capito correttamente il calcolo:
- Errore senza correzione di temperatura -> 2 bar assoluti = 1,1 volte = 10% più massa d'aria
- con correzione ^0,7 (senza LLK) = 1,1 ^ 0,7 = 6,9% di maggiore massa d'aria
- con correzione ^0,85 (stimata con LLK) = 1,1 ^ 0,85 = 8,4% di massa d'aria in più



Mi confonde solo il fatto che tu abbia incluso nella mia citazione anche la questione relativa alla (non risolta?) velocità al minimo.

Ciao

La formula è inoltre valida per un cambiamento di stato adiabatico. Senza calore di attrito. (o con la stessa quantità di calore perso a causa dell'attrito)

Quindi, prima calcolerei la temperatura isoterma dopo il compressore, poi con l'efficienza calcolerei la temperatura reale. Infine, utilizzando il flusso di massa dell'aria aspirata e del flusso di massa dell'aria raffreddata dal compressore, calcolerei il raffreddamento dell'aria aspirata. E poi ho definito uno stato specifico da cui posso calcolare la densità dell'aria e, di conseguenza, il flusso di massa a una data velocità... piuttosto teorico, lo so.
di conseguenza: Ulf: aumenta semplicemente la pressione di sovralimentazione del valore indicato e misura la temperatura dell'aria di aspirazione. (le stesse condizioni di misurazione... quindi anche la stessa velocità di guida per il raffreddamento dell'aria di aspirazione, ecc. te ne occuperai tu stesso)

Questo era tutto solo per quanto riguarda l'aumento della velocità di stampa... credo di avere anche informazioni sulla velocità, ma devo cercarle.

Saluti, Ernst

[Traduzione in corso...]so ich habs schon

aber die attachment-funktion is nicht idiotensicher, wie geht das ... vorallem wo is die schaltfläche dafür ?
oder muß ich wieder das 'Img' verwenden und kann lokale Adresse eingeben ?


Gruß Ernst

[Traduzione in corso...]

Ernst S. ha scritto:

so ich habs schon aber die attachment-funktion is nicht idiotensicher, wie geht das ... vorallem wo is die schaltfläche dafür ? oder muß ich wieder das "Img" verwenden und kann lokale Adresse eingeben ? Gruß Ernst

Die Schaltfläche ist ganz unten im Schreibe (oder Quote)Bildschirm.

Dann "Durchsuchen" anklicken -> kannst Dich durch Deinen PC bis zur gewünschten Datei klicken

Absenden und fertig

[Traduzione in corso...]Die Temperatur nach dem Verdichter ist im angefügten Bild gleich am ANfang errechnet. Die Temperatur nach dem Ladeluftkühler ist leider viel komplizierter zu berrechnen (keine vordefinierte Zustandsänderung (nichtmal isobar)), deswegen wäre ich für Messen (ich hab aber kein VAGCom).

Aus der Temperatur dann die Dichte der Ladeluft errechnen und in die Formel für den Volumenstrom einsetzen. Die Hauptabhängigkeit ist die Drehzahl. Der Rest ist dann eher kompliziert. Das Zeichen nach dem '+' ist ein Funktion des Druckverhältnisses zwischen Einlaß und Auslaß. Das Integral steht dann für die Durchflußfläche während der Überschneidung.
Also für eine gute Annäherung muß man schon viel mehr wissen. Und für den wahren Wert braucht man nochmals mehr (die von christian angesprochenen Resonanzen usw)

gruß Ernst

[Traduzione in corso...]

Hi Ernst

das untere Diagramm zeigt IMO perfekt genau nicht das, was ich wissen wollte
. . . nämlich die Abhängigkeit den Volumenstroms von der Drehzahl bei ansonsten unveränderten Rahmenbedingungen.
Hast Du dazu vielleicht auch ein Bildchen oder eine Faustregel?
Von der Volumenstrom-Formel kapiere ich mangels Studium nur marginale Bruchteile

Welche Drücke sind denn mit P1 und P2 gemeint?

@Rainer:
Hat nicht jedes Forumsmitglied die Attachment-Funktion

ulf ha scritto:

Ciao Christian in la tua formula, intendo m come massa e p come pressione, giusto?

Sì. Avrei dovuto scriverlo.
Questo si applica ovviamente senza raffreddamento ad aria e con un'efficienza del compressore del 100%. Dovrebbe mostrare solo la direzione del flusso. Non è possibile calcolare semplicemente come le LLK gestiscono il calore aggiuntivo.
I dati relativi al veicolo in esame sarebbero più utili delle considerazioni teoriche.

ulf ha scritto:

Mi ha solo confuso il fatto che tu avessi ancora incluso nella mia citazione la questione relativa alla (non risolta?) velocità,

Mi dispiace, sono stato un po' pigro.
Con la formula di Ernst, però, non si arriva da nessuna parte. Mi mancano ancora alcune definizioni di variabili, ma penso che la formula calcoli in modo quasi stazionario. In pratica, però, davanti alle valvole non si trova la pressione media del carico, ma una pressione dovuta alla colonna d'aria in movimento nel condotto di aspirazione, che può essere più alta, ma anche più bassa, nel punto di progetto.

Volumen = Ansaugvolumen (hauptsächlich drehzahlabhängig) + Spülvolumen(hauptsächlich druckabhängig)

Zum ersten Teil:
Hubvolumen mal Drehzahl /2 mal Dichteverhältnis (Ladedruck zu Umgebungsdruck) mal dem Liefergrad
Das war auch schon das wichtigste.

Also deine direkte Proportionalität zur Drehzahl ist richtig.
Und die direkte Proportionalität zum Ladedruck auch.(in der Dichte enthalten)
Und dann kommt noch die Divison durch die Temperatur der Ladeluft(auch in der Dichte enthalten), die bei höherem Druckverhältnis steigt (wieviel? kann man nur messen)

Zum zweiten Teil der zum ersten dazuaddiert wird:
Das Luftvolumen, das während der Ventilüberschneidung durchgespült wird. Das ist von vielen Dingen abhängig, nur nicht von der Drehzahl.

Vom 1mg/Hub weiß ich nicht ob das die Masse ist die wirklich im Zylinder landet oder ob da auch die Masse enthalten ist, die durchgespült wird. Also keine Ahnung ob du mit der dann proportional weiterrechnen kannst.

Die Differenzen durch die Saugrohrschwingungen können durch den Liefergrad je nach Drehzahl berücksichtigt werden. (Der mittlere Druck vor dem Ventil wird nicht verändert. Eine Schwingrohraufladung hat man dann, wenn kurz vor dem Ventilschliessen noch eine Überdruckwelle im Zylinder ankommt) Aber Turbomotoren werden eher so ausgelegt, daß die anderen Aufladungseffekte nicht ins Gewicht fallen, also viel wird sich da nicht tun. Ich befürchte die Rechnung scheitert aber schon vorher weil es soviele Einflußgrößen gibt.


Gruß Ernst

[Traduzione in corso...]

Ernst S. ha scritto:

Rein vom Verständnis her besteht die Formel aus: Volumen = Ansaugvolumen (hauptsächlich drehzahlabhängig) + Spülvolumen(hauptsächlich druckabhängig) Zum ersten Teil: Hubvolumen mal Drehzahl /2 mal Dichteverhältnis (Ladedruck zu Umgebungsdruck) mal dem Liefergrad Das war auch schon das wichtigste

.
Hi Ernst

AFAIK wird aber die Füllung (also Masse pro Saughub) mit steigender Drehzahl grundsätzlich schlechter (Saugrohrresonanzen und ähnliche Tricks mal außen vor gelassen) - welchen Sinn sollten sonst "scharfe" Nockenwellen machen, die die Leistung im oberen Drehzahlbereich verbessern?

Ist vielleicht der Liefergrad (was ist das genau?) drehzahlabhängig

Citazione:

Das Luftvolumen, das während der Ventilüberschneidung durchgespült wird. Das ist von vielen Dingen abhängig, nur nicht von der Drehzahl.

Die Spülverluste können mal außen vor bleiben - ich gehe ja von einem konstanten Ladedruck während der Drehzahlsteigerung aus.

Ist vielleicht der Liefergrad (was ist das genau?) drehzahlabhängig

Ja ist er. Steht definitiv so im Skriptum. Hab mich selbst grad gewundert.
Und seine Definition ist das Verhältnis von der Luftmasse die im Zylinder nach Einlaßschluß drinnen ist zu der Luftmasse die im Hubraum Platz haben würde, wenn sie Umgebungszustand hätte.
Also die Erwärmung (z.b. durch Zylinderwände) verringert die Luftmasse und damit den Liefergrad und auch die Druckverminderungen durch die Strömungsverluste und eine Restgasmenge.
AFAIK wird aber die Füllung (also Masse pro Saughub) mit steigender Drehzahl grundsätzlich schlechter (Saugrohrresonanzen und ähnliche Tricks mal außen vor gelassen) - welchen Sinn sollten sonst 'scharfe' Nockenwellen machen, die die Leistung im oberen Drehzahlbereich verbessern?

Ich glaub die Saugrohrschwingungen kann man da nicht mehr weglassen. Scharfe Nockenwellen verlängern einmal grundsätzlich die Zeit in der die Ventile offen stehen. Dann wird mit den Nockenwellen eben noch bestimmt wie die Saugrohrschwingungen mit den Ventilöffnugszeiten zusammenfallen. Und die sich ändernden Luftgeschwindigkeiten bei verschiedenen Drehzahlen werden auch je nach Nockenwellenverlauf manchmal besser ausgenutzt.
Ich glaube du hast recht und man kann sagen, daß bei höheren Drehzahlen die Verluste größer sind und eine Nockenwellenanpassung gerade da am meisten bringt.


mfg Ernst

[Traduzione in corso...]

Ernst S. ha scritto:

ulf ha scritto: Ist vielleicht der Liefergrad (was ist das genau?) drehzahlabhängig Ja ist er. Steht definitiv so im Skriptum. Hab mich selbst grad gewundert. Und seine Definition ist das Verhältnis von der Luftmasse die im Zylinder nach Einlaßschluß drinnen ist zu der Luftmasse die im Hubraum Platz haben würde, wenn sie Umgebungszustand hätte.

Hi Ernst

da haben wir ja die von mir erfragte Grundaussage

Citazione:

Ich hoffe jetzt, daß das 1g vom LMM angezeigt wird und inklusive Spülverluste ist... Dann könnte man sagen, daß davon 1-0,85 = 0,15g Spülverluste sind bei 3000 U/min also dann 0,9 kg/min an Spülverlusten. Und diese Spülverluste sollen über die Drehzahl ca. konstant bleiben. Bei höheren Drehzahlen ist einfach weniger Zeit zum Spülen. Da ist auch weniger Zeit zum Befüllen, also deswegen wahrscheinlich auch der schlechtere Liefergrad bei hohen Drehzahlen.

Ursprünglich geht es mir ja um den Massenstrom durch den Lader, und der muß ja incl. Spülverluste sein.
Trotzdem wird der Anstieg dieses Massenstroms bei steigender Drehzahl durch den schlechter werdenden Liefergrad wohl etwas eingebremst.

Ich hab dazu übrigens ein interessantes Diagramm zum Ansaugluftmassenstrom gefunden. Ist zwar vom Industrie-TDI, aber der hat ja die gleiche Grundgeometrie wie die "richtigen" Motoren.
Danach steigt der Massenstrom "nicht ganz proportional" zur Drehzahl: bei 3000 rpm beträgt er "nur" das 1,40-fache des Wertes von 2000 rpm (292 bzw. 208 kg/h).
Nur anhand der Drehzahl wäre der 1,50-fache Massenstrom zu erwarten, d.h. der sinkende Liefergrad drückt pro 1000 rpm offenbar die Zylinderfüllung um ca. 7% (bei angenommenem gleichem Ladedruck, über den sagt die Unterlage leider nix aus).

Danach steigt der Massenstrom 'nicht ganz proportional' zur Drehzahl: bei 3000 rpm beträgt er 'nur' das 1,40-fache des Wertes von 2000 rpm (292 bzw. 208 kg/h).
Nur anhand der Drehzahl wäre der 1,50-fache Massenstrom zu erwarten, d.h. der sinkende Liefergrad drückt pro 1000 rpm offenbar die Zylinderfüllung um ca. 7% (bei angenommenem gleichem Ladedruck, über den sagt die Unterlage leider nix aus).

Man könnte auch von jedem Wert angenommene 40 kg/h an Spülverlusten abziehen. Dann wäre das Verhältnis der drehzahlabhängigen Zylinderfüllungen 252 / 168 = 1,5 !!! und es gibt keine Liefergradverschlechterung ... sondern es wirken sich nur die drehzahlUNabhängigen Spülverluste in einem anderen Prozentanteil an den beiden Massenströmen aus.

In Wirklichkeit wird der Spülverlust geringer sein und auch der schlechter werdende Liefergrad seinen Beitrag leisten. Ich wollt nur zeigen, wie sich die Spülverluste auswirken.

Es gibt Ladungswechselsimulationsprogramme, die könnten dir wirklich weiterhelfen . Nur muß man da genaue Daten eingeben wie z.b. die Geometrie des Einlaßkanals und Ventilerhebungskurven. Und eine Faustformel gibts nicht, weil die Auslegung des Einlaßsystems zu verschieden sein kann.


Durch deine Angabe von 1g/Hub bei 3000rpm kann man zumindest dort den Liefergrad ausrechnen. (Die Rechnung oben hab ich gelöscht, die war pfui)

Ladeluftdichte (2bar, 313K) : 2,2541kg/m³
Hubvolumen eines Zylinders: 0,000474 m³
beides multipliziert ergibt: 0,001068 kg = 1,068 g (Masse die theoretisch pro Hub im Zylinder Platz hat)

Du hast gesagt 1g pro Hub ist die sich tatsächlich im Zylinder befindende Frischgasmasse.
1 / 1,068 = 0,94 .... entspricht dann der Definition des Liefergrades. (bezogen auf den Zustand vor dem Einlaßventil)

Aber auf den weiteren Verlauf des Liefergrades und auf die Spülverluste kann ich nicht schließen. Vielleicht kommst du mit den 7%/1000rpm als Gesamtabnahme hin, aber das wäre mehr zufällig.


Gruß Ernst

[Traduzione in corso...]

Ernst S. ha scritto:

Aber auf den weiteren Verlauf des Liefergrades und auf die Spülverluste kann ich nicht schließen. Vielleicht kommst du mit den 7%/1000rpm als Gesamtabnahme hin, aber das wäre mehr zufällig.

Hi Ernst

Der Massenstrom / Drehzahl-Graph ist eine simple Gerade, so daß man IMO durch Verlängerung bis 4500 rpm und Parallelverschiebung auf einen höheren Massenstrom die Abläufe beim 81 kW "simulieren" könnte.

Das Originadiagramm für den AFD geht übrigens nur bis 3400 rpm / 350 kg/h.
Wie unschwer zu erkenen sein dürfte, hab ich die oberen Bereiche abgeflickt.

Hältst Du es für denkbar, daß man die Verhältnisse beim 81 kW in dieser Form aus dem AFD "heraus projizieren" kann?

Hältst Du es für denkbar, daß man die Verhältnisse beim 81 kW in dieser Form aus dem AFD 'heraus projizieren' kann?

Nachdem es jetzt um eine Gerade geht, kann man mehr daraus deuten.
Bereich von 2000 - 3400 rpm mathematisch:
Gerade ist definiert durch konstante Steigung. Die Steigung ist aber nichts anderes als die Luftmasse je Hub (mit ein paar Dimensionsumrechnungen). Also muß die Luftmasse je Hub konstant bleiben, damit es auch eine Gerade bleibt. Also ist da nix drinnen, das z.b. eine Liefergradverschlechterung bedeuten könnte.

Wenn sich der Liefergrad verschlechtern würde, dann würde eine degressive Kurve entstehen. Im Diagramm ist aber einfach eine Gerade, die nicht durch den Ursprung geht eingezeichnet. nicht durch den Ursprung -> Betrag der über die Drehzahl konstant bleibt, also Spülverluste.

Jetzt könnte man einfach die Gerade bis zu 0 rpm Ziehen(die 0rpm muß man auch erst einzeichnen) und dann sagen: Das sind die Spülverluste. Das geht aber auch nicht weil:
Ich glaube nicht, daß das Diagramm so genau ist ... die 3 Geraden sind einfach Annäherungen. Zwischen 2000 und 3400 dürfte der TDI ziemlich konstant gehen, deswegen reicht da eine Gerade. Bei höheren Drehzahlen, vorallem dann über der Höchstleistung wird die Masse/Stunde sicher degressiver weiterverlaufen weil dort dann eine Liefergradverschlechterung auch sichtbar wird.

Der Bereich von 1000-2000 hat deswegen eine so große Steigung weil sich da der Ladedruck und die Spülverluste aufbauen denk ich mal. Und nicht weil da die Luftmasse je Hub größer ist.

Gruß Ernst