So hier mal für die Technischen FAQ, wie man richtig Compressor Maps liest....
Bitte OT-Frei halten!!!
Übersetzt von der Garrett Homepage:
1. Teile der Compressor Map:
◊ Die Compressor Map ist ein Diagramm, das die grundsätzliche Leistungscharakteristik eines Laders beschreibt. Das Diagramm macht dies über Effizienz (efficiency), Massendurchsatz-Achse (mass flow axis), LD-Kapazität (pressure ratio axis) und Turbinendrehzahl (turbocharger speed lines). Im unten liegenden Bild werden die typischen Aspekte einer Compressor Map beschrieben:
◊
Pressure Ratio (Druckverhältnis)
* Pressure Ratio (
) ist definiert als: Absolut-Auslassdruck dividiert durch Absolut-Einlassdruck.
Wobei:
o
= Pressure Ratio
o P2c = Kompressor Auslassdruck
o P1c = Kompressor Einlassdruck
# Es ist entscheidend den Absolutdruck für P1c and P2c einzusetzen. Merke: Absolutdruck auf Meereshöhe = 14.7 psia (psia steht für psi Absolut) oder 1013mbar.
# Gauge Pressure (also Anzeigedruck in der Einheit psig; das g steht für "gauge") gibt den Druck über Atmosphäre an, d.h. eine LD-Anzeige wird auf Meereshöhe 0 anzeigen. LD-Anzeigen zeigen aber auch den Einlassdruck an, der relativ zum Atmosphärendruck ist. Dieser Punkt ist wichtig um P2c zu definieren. Z.B.: Wenn eine Ld-Anzeige 12 psig anzeigt (0,827bar), ist 12 psi über Atmosphäre gemeint. An einem Tag mit normale atmosphärischen Bedingungen heisst das:
12 psig (0,827bar) + 14.7 psia (1,013bar) = 26.7 psi (1,84bar) Absolutdruck
# Das Druckverhältnis (pressure ratio) berechnet sich nun so:
26.7 psia / 14.7 psia = 1.82 (ich werde in weiterer Folge nur noch in psi rechnen, da dies am gängigsten ist, und ich mir Rechnerei erspare
)
# Dieser Wert berücksichtigt jedoch keinen Widerstand (z.B. durch einen Luftfilter)
# Beim Berechnen des Druckverhältnisses liegt der Absolutdruck am Turboeinlass (P2c) oft unter dem Umgebungsdruck, speziell bei Volllast. Warum?
Jede Verengung und jeder Widerstand verursacht einen Druckverlust, der im Druckverhältnis berücksichtigt werden sollte. Diese Verluste können bei 1 psig oder mehr liegen. In unserem Fall an einen Standardtag:
14.7psia – 1 psig = 13.7 psia am Turboeinlass
#Berücksicht man nun dieses 1 psig Verluste kommt man auf folgendes Druckverhältnis:
(12 psig + 14.7 psia) / 13.7 psia = 1.95.
# Alles schön und gut, aber was, wenn wir uns mal nicht auf Meereshöhe befinden? In diesem Falle wird einfach der aktuelle Atmosphärendruck anstatt den 14.7 psi eingesetzt, um eine genauere Berechnung zu bekommen. In höheren Lagen, kann dies eine hohe Auswirkung auf das Druckverhältnis haben.
Z.B in Denver (1523m ü.M.) liegt der Atmosphärendruck nur noch bei 12.4 psia. In diesem Fall sieht die Berechnung des Druckverhältnisses so aus:
(12 psig + 12.4 psia) / (12.4 psia – 1 psig) = 2.14
Im Vergleich zu den 1.82 von vorhin, ist das ein großer Unterschied.
# Wie man sieht, hängt das Druckverhältnis (pressure ratio) also von weit mehr als nur dem Ladedruck ab.
◊ Massendurchsatz (Mass Flow Rate)
* Der Massendurchsatz ist die Masse der Luft, die in einer bestimmten Zeit durch den Kompressor (und den Motor!) fließt, und ist meist in lb/min (pfund pro minute) angegeben. Der Massendurchsatz kann auch physisch gemessen werden, aber in vielen Fällen ist es notwendig, den Massendurchsatz abzuschätzen, um den richtigen Turbo auswählen zu können.
* Viele Leute verwenden auch Volumenstrom (Einheit: cubicfeet pro Minute, CFM oder ft3/min) anstatt des Massendurchsatzes. Der Volumenstrom kann durch multiplizieren mit der Dichte von Luft in Massenstrom umgerechnet werden. Die Dichte von Luft liegt auf Meereshöhe bei 0.076lb/ft3
* Wie hoch ist mein Massendurchsatz?
Als eine Faustregel kann gesagt werden, ein aufgeladenes, benzingetriebenes Fahrzeug erzeugt ca. 9,5 bis 10,5 PS (am Motor) für jedes lb/min. D.h. also, dass ein Motor mit einer Zielleistung von 400PS ca. 36-44 lb/min benötigen wird um das Ziel zu erreichen. Das ist aber nur eine Faustregel um die Bandbreite der in Frage kommenden Turbos einzugrenzen.
◊ Surge Line
* "Surge" (übersetzt: Überspannung, Anstieg,...) ist die linke Grenze der Compressor Map. Alles was links dieser Linie liegt, zeigt eine Region von instabilem Durchfluss. Diese Region wird charakterisiert durch Geräusche, die vom "milden Flattern", über wilde LD-Spitzen bis hin zu einem "Bellen" des Kompressors gehen. Kontinuierlicher Betrieb eines Laders in dieser Region kann zu einer heftigen Überlastung der Lager führen.
"Surge" nennt man, wenn der Druck nach dem Kompressor größer ist, als im Kompressor selbst. Durch diesen Zustand wird das Kompressorrad gebremst, im schlimmsten Fall kann der Luftstrom im Kompressor stehen bleiben.
In Fällen von extremer Überlastung (surge) können die Lager des Turbos oder sogar das Kompressorrad mechanisch zerstört werden.
* Surge kommt meist vor wenn eine der 2 folgenden Situationen eintritt:
a. Die erste und zerstörendste Situation ist unter Volllast. Dies kann ein Zeichen dafür sein, dass der Kompressor zu groß gewählt wurde. Surge kommt ausserdem häufig vor, wenn die Drosselklappe nach dem boosten schnell geschlossen wird. Das passiert, weil der Massendurchsatz drastisch reduziert wird, sobald die DK geschlossen wird, der Turbo jedoch noch fröhlich weiter dreht und LD erzeugt. (Thema BOV
) Dies führt dazu, dass der Betriebspunkt blitzsartig nach links auf der Compressor Map verlegt wird, genau ins "Surge"
* Ein sog. "Ported Shroud" Compressor (siehe Bild 2) ist ein feature, das ins Kompressor Gehäuse eingearbeitet ist. Es hilft, die Surge Linie weiter nach links zu verlegen (siehe Bild 3), indem es einen gewissen Anteil an Luft wieder durch den Einlass zurückströmen lassen kann, falls ein Surge eintreten sollte. Dies stellt weitere Bandbreite zu Verfügung und erlaubt, größere Kompressoren einzusetzen, ohne das Risiko der Überlastung eingehen zu müssen. Der Nachteil in dieser Öffnung einlassseitig liegt darin, dass diese Turbos meist eine gering niedrigere Effizienz haben.
Bild 2:
Bild 3:
◊ Die "Choke Line" (frei nach jailbird: Kotzgrenze ) ist die rechte Grenze auf der Compressor Map. Bei Garrett Maps wird die Choke Line normalerweise durch den Punkt definiert, an dem die Effizienz unter 58% fällt. Auf Grund der rapiden Abnahme der Effizienz hinter diesem Punkt, würde hier die Turbinendrehzahl das zulässige Limit schnell überschreiten. Wenn der ausgewählte Turbo hinter diesem Bereich arbeiten würde, ist ein größerer Kompressor zu wählen.
◊ Turbo Drehzahl Linien sind Linien mit konstanter Turbinendrehzahl. Für Drehzahlen zwischen diesen Linien kann interpoliert werden. Wenn die Drehzahl ansteigt, steigt gleichzeitig auch das Druckverhältnis und der Massendurchsatz an. Wie oben bei der "Choke line" angedeutet, sind die Linien an der rechten Grenze sehr nah beieinander. Wenn ein Kompressor einmal im Choke Limit ist, steigt die Drehzahl sehr schnell an und eine überhöhte Drehzahl ist sehr wahrscheinlich.
◊ Effizienz "Inseln" sind runde Regionen auf der Map, die die Effizienz des Kompressors an jedem Punkt repräsentieren. Die kleinste Insel in der Mitte der Map, zeigt die höchste Effizienz an. Wenn man der Map nach außen folgt, nimmt die Effizienz kontinuierlich ab, bis das Surge- oder Choke-Limit erreicht ist.