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Das erste Mal, dass ich jemals von Doppelladung hörte (mit einem Turbolader und einem Kompressor am selben Motor), war wahrscheinlich im Jahr 2000. Damals war ich sehr interessiert in der Leistung für den Toyota Celica und natürlich lese ich auch viel über seine Schwesterautos (die einige derselben Motoren teilten) wie der Camry und der MR2.
Eines der interessantesten Teile des Zubehörmarktes, auf das ich damals stieß, war das HKS Turbo-Kit für die 4AGZE powered 1. Generation mr2. Die 4agze (für diejenigen, die mit Toyota-Motoren nicht vertraut sind) ist ein schwungvoller 1,6-Liter-Motor mit 170 PS, der vom Toyota SC-12-Rootslader angetrieben wird. Bei diesem Auto verwendete Toyota einen elektromagnetisch gekuppelten Lader, der bei niedrigen Leistungsanforderungen, wie z. B. bei Fahrten, deaktiviert werden konnte, und wenn der Benutzer dies verlangte.
Einer der wichtigsten Bestandteile des HKS-Bausatzes ist das Bypassventil. Dieses Ventil wurde verwendet, um Luft von dem Lader zu dem Motor bei niedrigeren Drehzahlen / Strömungspunkten zu leiten. Sobald die Drehzahl ansteigt und der Motor anfängt, mehr Luft zu verlangen, und der Turbolader vollständig aufgespult ist, schaltet das Ventil allmählich um, bis der Turbolader allein den Motor speist, während der Lader vollständig überbrückt ist. Es wurde gemunkelt, dass die zweifach aufgeladenen MR2 in einigen Fällen die 300 PS-Marke durchbrechen, abhängig von der Endverstärkung und den unterstützenden Modifikationen, und dieses Leistungsniveau für einen 1,6-Liter-Motor war zu dieser Zeit erstaunlich gering.
Die Theorie hinter dieser Art von System besteht darin, einen kleinen positiven Verdrängungslader (Roots Style) zu verwenden. Die Effizienz der Kompressorleistungsfähigkeit ist typischerweise bei niedrigeren Motor- und Laderdrehzahl (beispielsweise von Leerlaufdrehzahl bis 4000 U / min) am höchsten. Oberhalb von 4000 U / min sinkt die Leistung und der Wirkungsgrad des Kompressors, die zum Antrieb erforderliche Leistung beginnt exponentiell anzusteigen, und die aus dem Kompressor austretende Lufttemperatur steigt dramatisch an, wodurch die Leistung begrenzt wird.
Auf der anderen Seite können wir mit einem großzügig dimensionierten Turbolader den Motor effizient mit kühlerer Luft (als bei einem überlasteten Kompressor) versorgen und eine hohe Drehzahl beibehalten. Das Problem bei der Verwendung eines größeren Turboladers ist, dass ein großzügig bemessener Turbolader normalerweise nicht vor 3000 bis 4000 U / min spult, was uns ein begrenztes Leistungsband gibt und somit keine Leistungssteigerung bei niedrigeren Drehzahlen liefert.
Die Idee des Twin Charging ist es, sowohl einen Kompressor als auch einen Turbolader zu verwenden, damit jeder Lader das macht, was er am besten kann, der Kompressor den Motor für das niedrige Drehmoment ankurbelt und wenn ihm der Dampf ausgeht Der Turbolader kommt online, um uns zur Redline zu bringen.
Diese Systeme haben drei Aspekte, die sie für die meisten Tuner verbieten:
1. Kosten und Komplexität: Ein komplettes Kompressorsystem sowie ein komplettes Turboladersystem auf dem gleichen Fahrzeug ist eine Menge Geld zu verbringen und viele Teile zu behandeln und zu diagnostizieren, falls etwas schief geht.
2. Das Umgehungsventil, das verwendet wird, um den Auflader zu umgehen (und dennoch den gesamten vom Turbolader kommenden Luftdruck zu halten), sowie um dieses Ventil elektrisch oder mechanisch steuern zu können, erfordert ein maßgeschneidertes Ein-Aus-Ventil ist nicht von der Stange verfügbar. Wenngleich ich dies schreibe, scheint es möglich, ein großes Doppelkammer-Bypassventil zu finden, das mit dem Differenzdruck zwischen dem Turboladerauslass und dem Laderauslass arbeitet, sobald der Turboladerdruck = der Turboladerdruck + die Spannung der Bypassventilöffnung ist Mechanismus.
3. Da wir zwei verschiedene Arten von Ladegeräten mit zwei unterschiedlichen Effizienzkarten verwenden, kann es sehr kompliziert werden, herauszufinden, wie man den Motor abstimmt (besonders mit viel einfacheren Kraftstoffeinspritzsystemen, die zu der Zeit verwendet wurden) ) weil die Luftdichte bei gleichem Drehzahl- und Druckniveau dramatisch variieren kann, je nachdem, welches Ladegerät dem Motor Luft zuführt und in welchem Verhältnis. Hier war auch der HKS-Turbokit für die 4agze am schwächsten, manchmal auch an der Übergangsstelle zwischen Kompressor und Turboladerumschaltung.
Eines der Dinge, die sich in den letzten 10 Jahren verändert haben, ist die Verfügbarkeit (und Verbreitung von Wissen) über verfügbare alternative Kraftstoffe oder Oktanzahlverstärker. Zwei dieser Möglichkeiten sind:
1. E85-Kraftstoff, der aus 85% Ethanol besteht, der eine Oktanzahl von etwa 100 bis 105 Oktan im Vergleich zu dem typischen 87- bis 93-Oktan-Pumpenbenzin aufweist.
2. Wasser / Methanol-Einspritzsysteme, die entweder als ergänzendes Betankungssystem (basierend auf dem Methanolgehalt, der eine Oktanzahl von 110 Oktan oder mehr trägt) verwendet werden können oder zur Zylinderkühlung verwendet werden können, wenn der Wasserdampf Das mit Meth beladene Material wandelt sich in der Brennkammer in Dampf um, wodurch viel Wärme aus der Verbrennungskammer abgezogen wird und somit die Bewegungsgeschwindigkeit der Front der Verbrennungsflamme verlangsamt wird, wobei ähnliche Effekte wie bei Benzin mit höherer Oktanzahl simuliert werden.
Mit der Verfügbarkeit dieser oktanverstärkenden oder oktan-simulierten Mixturen ist es für den Leistungsenthusiasten neuerlich zugänglicher geworden, eine andere Art von Doppelladesystem zu bauen, das kein Umgehungsventil benötigt.
Bei dieser Art von System wird der Laderausgang zur Versorgung des Turboladereinlasses oder umgekehrt geführt. Anstatt dass der Kompressor oder der Turbolader den Motor einzeln (im Parallelbetrieb) speisen und zwischen den beiden umschalten, verwenden wir jetzt ein zweistufiges Kompressionssystem, wobei eine Stufe der Werkslader und die zweite Stufe ein Turboladersystem für den Anschlussmarkt ist.
Das Nettoergebnis der beiden Kompressoren ist eine Mischung von Druckverhältnissen. Zum Beispiel, wenn die Turbolader-Auslass-Toröffnungsfeder auf eine Einstellung von 7 psi Druck oberhalb der Atmosphäre eingestellt ist (was ein Druckverhältnis von 1,5 ist, vorausgesetzt, dass 1 Atmosphäre ungefähr 14,7 psig ist); und wenn der Lader mechanisch so eingestellt ist, dass er bei jeder Drehzahl um 50% mehr als der Motor (für Kolbenstangenlader der Bauart mit positiver Verdrängung) durchströmt, so dass er eine identische Boost-Einstellung von 7 psi oder ein Druckverhältnis von 1,5 aufweist; dann ist das resultierende Druckverhältnis des kombinierten Systems:
PR gesamt = PR turbo * PR supercharger = ein Druckverhältnis von 2,25
Ein Druckverhältnis von 2,25 entspricht 18,4 psi Boost ( nicht 14psi erwartet durch Hinzufügen der zwei Stufen zusammen).
Wie verhält es sich also mit Oktanzahlanforderungen?
Wenn der Turbolader beispielsweise den Lader ansaugt und der Turbolader bei Umgebungslufttemperaturen (T1) Frischluft aufnimmt, dann:
1. Die aus dem Turbolader austretende Luft liegt bei a Temperatur T2, höher als die Umgebungslufttemperatur (T1) von ca. 60-80 * C abhängig von der genauen Turbolader, und wo sind wir auf dem Turbolader Kompressor und Effizienz-Karte.
2. Die in den Lader eintretende Luft tritt bei einer Temperatur T2 ~ = T1 + 60 ein und tritt bei einer Temperatur T3, die höher als T2 ist, um weitere 60-80 * C aus, je nach den genauen Spezifikationen des Kompressor.
3. Wenn wir nach dem Lader einen Ladeluftkühler hätten, würde die Luft, die in den Ladeluftkühler eindringt, 120 bis 160 ° C über den Umgebungstemperaturen liegen, was den Ladeluftkühler stark abkühlt Zeit, die die Luft durch den Ladeluftkühlerkern strömt.
4. Wenn wir keinen Nachlader-Ladeluftkühler haben (der bei Autos üblich ist, bei denen der Kompressor in den Ansaugkrümmer des Autos gepackt ist), wird die in den Motor eintretende Luft bei ungefähr 120 bis 160ºC liegen über der Umgebung.
5. Diese übermäßig erwärmte Luft reduziert nicht nur die Leistungsabgabe (um etwa 1 PS pro 13 ° C), sondern erhöht auch die Wahrscheinlichkeit, dass sich das Luft-Kraftstoff-Gemisch im Motor vorzeitig vor dem Zündfunken entzündet der Stopfen hat ausgelöst, und wenn diese vorzeitige Zündung früh genug auftritt, um den Kolben weit vom oberen Totpunkt entfernt zu fangen, dann drückt die kämpfende Flammenfront den Kolben nach unten und die Trägheit des Systems (und die Kraft anderer sich drehender Zylinder) Dieser Kolben über die Kurbelwelle), der den Kolben nach oben drückt, verursacht extrem hohe Drücke und einen Temperaturanstieg an der Oberfläche des Kolbens, wodurch dieser extrem beschädigt wird und möglicherweise auch andere Teile des Motors beschädigt werden.
Aus diesen Gründen (Druckkompoundierung und kombinierte Temperaturerhöhung) hat die sequentielle Aufladung in der Vergangenheit sehr wenig Anwendung gefunden. Die Verwendung eines Kraftstoffs mit höherer Oktanzahl bedeutet definitionsgemäß, dass das Luft-Kraftstoff-Gemisch gegenüber Selbstentzündung und Detonation widerstandsfähiger ist. Darüber hinaus erzeugt der Kraftstoff mit höherer Oktanzahl im Falle einer vorzeitigen Zündung eine langsamer laufende Flammenfront, was dem Kolben mehr Zeit gibt, in der Zylinderbohrung nach oben zu laufen (näher zum oberen Totpunkt), bevor er die Flammenfront trifft, und dies nimmt ab die Zeit, in der die Kolbenoberfläche nicht richtig unter Druck gesetzt und überhitzt wird, wodurch das Potential eines katastrophalen Versagens reduziert wird. Nicht zuletzt beinhaltet die Verwendung von Wasser / Methanol-Einspritzmischung zwei Phasenänderungsereignisse:
1. Das geschädigte Methan geht von einem flüssigen Zustand in einen dampfförmigen Zustand bei seinem Siedepunkt von 65ºC über, d.h. sobald es auf das vom Laderausgang kommende Druckluftgemisch trifft. Diese Phase absorbiert viel Wärme aus der Mischung aus Luft und Methanol, wodurch die Temperatur der Einlassluft verringert wird, noch bevor das Gemisch die Verbrennungskammer erreicht und sich zu verdichten beginnt. Diese Temperaturreduzierung trägt wesentlich dazu bei, die Möglichkeit der Detonation zu eliminieren oder stark zu reduzieren.
2. Das verletzte Wasser, wechselt von einem flüssigen Zustand in einen dampfförmigen Zustand bei seinem Siedepunkt von 100 ° C, der von der Verfügbarkeit eines Ladeluftkühlers im System abhängt, meinem Vorkommen in den Ansaugkanälen vor dem Erreichen des Brennkammer, oder möglicherweise nicht bis das Gemisch entzündet wird. In beiden Fällen, wenn die Temperatur hoch genug ist, wird der in den Luftstrom eingespritzte Wassernebel zu Dampf verdampfen, der auch eine großzügige Menge der bei der Verbrennung erzeugten Wärme absorbiert.
Durch die Verfügbarkeit dieser beiden Oktan-Booster ist es nun möglich, dass Hersteller von Aftermarket-Leistungsbauteilen sichere und zuverlässige Sequential-Charging-Kits für den Massenmarkt liefern können.
Ein solcher Bausatz, den ich in einem Artikel aus dem Hot-Rod-Magazin überflogen habe, wurde von hellion performance ( http://www.hellionpowersystems.com ) für den fabrikgeladenen GT-500 Mustang entwickelt .
Das Kit wird typischerweise bis zu 1000 Pferdestärken bei einem Ladedruck von 24 psi unter Verwendung von zwei 61 mm Turbonetics Turboladern produzieren.
Um 1000 PS zu erreichen, sind etwa 1500 cfm Luftstrom bei 24 psi oder 1500 cfm bei einem Druckverhältnis von 2,63 oder 750 cfm bei 2,63 pro Turbolader erforderlich.
Da die meisten Verdichterkennfelder für diese Größe des Turboladers (61mm) bei etwa 600cfm @ 2,63 pro @ etwa 50% Wirkungsgrad erreichen, ist dies ein Extrempunkt auf der Karte (dh der Turbolader ist an diesem Punkt ausgereizt) . Ich werde sagen, dass ich davon überzeugt bin, dass das Kit 800 PS mit einem typischen 61-mm-Turbolader unterstützen kann, obwohl 1000 PS, obwohl erprobt, nicht mit dem übereinstimmt, was bei den meisten 61-mm-Turboladern veröffentlicht wird. Ich zweifle nicht an dem Kit, ich behaupte, dass ich keine bessere Referenz für den spezifischen Turbolader habe, der im Kit verwendet wird.
Darüber hinaus erfordert die Zufuhr von 1000 PS von 8 Einspritzdüsen acht 750 cm3 / min Einspritzdüsen nach meiner Schätzung, und dies stimmt mit dem überein, was im Artikel des Hot Rod Magazins angegeben ist, dass 75 Pfund / Stunde Einspritzdüsen benötigt werden ungefähr 10,5 cm³ / min) bei einem Minimum oder einem Gesamtkraftstoffbedarf von 900 Litern pro Stunde Kraftstoff bei einem Kraftstoffverteilerrohrdruck, der typischerweise bei etwa 45 psi liegt.
Betrachtet man die Durchflussmenge der GS342-Kraftstoffpumpe, die mit dem Kit geliefert wird, nämlich 255 lph @ 30psi, dann ermöglicht die Verwendung von 3 Kraftstoffpumpen eine Kapazität von 765 l / h, also etwa 2125 PS Kraftstoff Beachten Sie, dass der Bausatz die Leistungszahl unterstützen kann.
Wie Sie sehen können, ist es möglich, ein solch komplexes System zu entwerfen, wenn die Informationen (Turboladerkompressorkarte, Turboladertemperaturkarte, Kompressorkompressorkarte, Kompressortemperaturkarte usw.) vorab zur Verfügung standen. Was bleibt ein Mysterium und eine Kunst des Versuchs und Versagens, wie überdimensioniert ist Ihr Motor, wie viel Drehmoment kann er produzieren und immer noch überleben, und wie lange kann er bei erhöhten Leistungsniveaus überleben? Das ist identisch eine spannendere Frage zu beantworten.
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Source by Haitham Al Humsi