Was die Eingaben bedeuten
- Zielleistung, Luft-Kraftstoff-Verhältnis und BSFC: bestimmen, wie viel Luft das Ziel braucht. BSFC (brake specific fuel consumption, spezifischer Kraftstoffverbrauch) ist Kraftstoff in Pfund pro hp und Stunde. Die Standardwerte 12,0:1 und 0,60 sind Annahmen, keine Messwerte.
- Ladedruck, Höhe und Druckverlust: bestimmen das Druckverhältnis, das der Verdichter schaffen muss. Der Außendruck kommt aus der Normatmosphäre.
- Hubraum, Liefergrad, Saugrohrtemperatur und Drehzahlbereich: bestimmen, wie viel Luft der Motor bei diesem Ladedruck tatsächlich durchsetzt.
- Bezugswerte des Kennfelds: rechnen den Luftmassenstrom auf die Bedingungen um, für die dein Verdichterkennfeld gezeichnet ist.
Die Formeln
Luftmassenstrom (lb/min) = hp × BSFC × AFR ÷ 60
Druckverhältnis = (Ladedruck + Druckverlust + Außendruck) ÷ Außendruck
Dichte (lb/ft³) = psia × 144 ÷ (53,35 × (°F + 459,67))
Motor-Luftstrom = CID ÷ 1728 × Drehzahl ÷ 2 × VE × Dichte
korrigierter Strom = Luftmassenstrom × √(T Eintritt ÷ T Bezug) ÷ (p Eintritt ÷ p Bezug)53,35 ft-lbf/(lb °R) ist die Gaskonstante der Luft, metrisch dasselbe wie 287,05 J/(kg K). Die Temperaturen in der Korrektur sind absolute Temperaturen.
Rechenbeispiel
Ziel 250 hp, 12,0:1, BSFC 0,60: 250 × 0,60 × 12,0 ÷ 60 = 30,0 lb/min (0,227 kg/s).
20 psi auf Meereshöhe, kein Druckverlust: (20 + 14,70) ÷ 14,70 = 2,36 Druckverhältnis.
Ein 2,0-L-Motor mit 90 % Liefergrad und 120 °F im Saugrohr: Dichte 34,70 × 144 ÷ (53,35 × 579,67) = 0,1616 lb/ft³. Bei 6.500/min setzt er 33,4 lb/min durch, nach denselben Annahmen etwa 278 hp. Bei 5.500/min sind es 28,2 lb/min und bei 6.000/min 30,8 lb/min, er erreicht das Ziel von 30,0 lb/min also zwischen diesen beiden Drehzahlen. Mit den Bezugswerten 59 °F und 14,70 psi sind korrigierter und tatsächlicher Luftmassenstrom auf Meereshöhe gleich.
So liest du ein Verdichterkennfeld
Die waagrechte Achse ist der korrigierte Luftmassenstrom in lb/min oder kg/s. Die senkrechte Achse ist das Druckverhältnis. Die Linie am linken Rand ist die Pumpgrenze: links davon ist die Strömung instabil. Am rechten Rand geht dem Verdichter der Durchsatz aus (Stopfgrenze). Die geschlossenen Ringe sind Wirkungsgradinseln, die Kurven quer über das Kennfeld sind Linien gleicher Wellendrehzahl. Trage jede Zeile der Tabelle ein. Punkte links der Pumpgrenze oder rechts vom Rand des Kennfelds liegen außerhalb dessen, was dieses Kennfeld abdeckt. Den Rest sagt dir das Kennfeld selbst; diese Seite bewertet keinen Verdichter.
Die Höhe verschiebt die Punkte: Auf 5.000 ft beträgt der Außendruck 12,23 psi, 20 psi Ladedruck ergeben dann ein Verhältnis von 2,64, und 30 lb/min werden korrigiert zu 36,1 lb/min.
Weitere Rechner
Rechne zuerst die statische Verdichtung mit dem Verdichtungsrechner aus und das Druckverhältnis eines aufgeladenen Motors mit dem Ladedruck-Rechner. Zu den Motor-Rechnern gehören auch dynamische Verdichtung, Pleuelverhältnis, Liefergrad und effektiver Mitteldruck (BMEP).
Fragen
Wie viel Luftmassenstrom brauche ich für meine Leistung?
Multipliziere die Leistung in hp mit BSFC und Luft-Kraftstoff-Verhältnis und teile durch 60. Mit den Annahmen 0,60 und 12,0:1 sind das 0,12 lb/min pro hp, 250 hp brauchen also 30,0 lb/min.
Wie berechne ich das Druckverhältnis am Verdichter?
Addiere den Ladedruck, den Druckverlust in Ladeluftkühler und Rohren und den Außendruck, dann teile durch den Außendruck. 20 psi auf Meereshöhe ergeben (20 + 14,70) ÷ 14,70 = 2,36.
Was ist der korrigierte Luftmassenstrom im Verdichterkennfeld?
Der Luftmassenstrom, bezogen auf Eintrittsdruck und Eintrittstemperatur des Kennfelds, damit ein Kennfeld bei jedem Wetter gilt. Wärmere oder dünnere Ansaugluft erhöht ihn: 30 lb/min auf 5.000 ft bei 59 °F Lufttemperatur sind korrigiert auf 14,70 psi und 59 °F 36,1 lb/min.
Ändert der Druckverlust im Ladeluftkühler das Druckverhältnis?
Ja. Der Verdichter muss den verlorenen Druck zusätzlich zu dem Ladedruck liefern, den du im Saugrohr siehst. Bei 2 psi Verlust brauchen 20 psi auf Meereshöhe ein Verhältnis von 2,50 statt 2,36.