Was ist ein A / R-Verhältnis?

Ich habe heute den Begriff A / R-Verhältnis gehört, als ich mir ein Video über Turbolader angesehen habe.

• Was bedeutet der Begriff A / R-Verhältnis?
• Gilt das nur für Turbos? Wenn nicht, worauf bezieht es sich sonst noch?
• Wie wird es berechnet?
• Warum ist es wichtig?

Was bedeutet der Begriff A / R-Verhältnis?

In fast allen Automobilanwendungen, die Sie wahrscheinlich sehen werden, sind Turbos ein schneckenförmiger Turbinenabschnitt mit radialer Strömung, der an einen ähnlichen Kompressorabschnitt angeschlossen ist. Wie wir in dieser Abbildung aus dem Artikel Turbolader Fundamentals sehen :

Wie wird es berechnet?

Das Verhältnis von Querschnittsfläche zu Radius ist eine Folge unseres Wunsches, lineare Energie (die Abgase, die aus dem Verteiler austreten) in radiale Energie umzuwandeln (wir müssen diese kleinen Räder drehen). Wir brauchen etwas, das stark an einen Trichter erinnert, der zu einer Spirale gedehnt und gedreht wurde.

Schauen Sie sich zum Beispiel den Abgaseinlass an: Dies ist eine relativ große Armatur, die alle Abgase aufnimmt. Wenn sich die Rohrleitung dahin windet, wo das Turbinenrad wartet, verringert sich der Radius jeder Umdrehung. Um eine gleichmäßige Strömung zu erhalten, nimmt auch die Querschnittsfläche dieser Rohrleitung mit einer Geschwindigkeit ab, die proportional zur Abnahme der Fläche ist. Das Ergebnis ist ein konstantes A / R-Verhältnis.

Gilt das nur für Turbos? Wenn nicht, worauf bezieht es sich sonst noch?

Jedes Gebläse, jeder Kompressor, jede Turbine oder jede Pumpe mit Radialströmung weist wahrscheinlich eine ähnliche Form auf und weist daher auch ein konstantes Luft / Luft-Verhältnis auf.

Warum ist es wichtig?

Hier macht es Spaß: Ich werde Mr. Wizard und wir können Wissenschaft machen.

Für dieses Experiment benötigen Sie drei Dinge:

1. Das dünnste Rührstroh, das Sie noch durchblasen können.
2. Ein normaler Trinkhalm.
3. Ein Stück Gartenschlauch, auf das Sie gerne Ihre Lippen legen.

Zuerst durch den Rührer blasen. Fühlen Sie den Luftstrom am anderen Ende. Es fühlt sich an wie ein Laserstrahl mit Luftdruck, oder? Sie können es direkt auf das Ziel richten und kleine Dinge wie Salzkörner wie verrückt herumblasen.

Probieren Sie jetzt den Trinkhalm. Das fühlt sich nicht wie ein Laser an. Sie können immer noch Salz herumblasen, aber es ist nicht so konzentriert.

Versuche so hart wie möglich zu blasen. Große, große Salzschwaden fliegen mühelos herum, oder? Versuchen Sie es jetzt noch einmal mit dem Rührer. Schlag so hart du kannst. Bemerken Sie, wie die Energie, die herauskommt, früh ihren Höhepunkt zu erreichen scheint, obwohl Ihre Augen dabei sind, aus Ihrem Kopf herauszuspringen?

Probieren Sie jetzt den Gartenschlauch. Das ist doch langweilig, oder? Es fühlt sich an, als käme am anderen Ende nichts Besonderes heraus. Sie können ohne Schwierigkeiten, aber auch ohne große Belohnungen super hart blasen.

In diesem kleinen Experiment setzen wir Sie und Ihren Strohhalm ein, um für den Turbinenabschnitt des Turbos und die Salzkörner als Turbine selbst einzutreten. Die Ziele der Turbinenseite des Turbos sind:

1. Bringen Sie das Turbinenrad so schnell wie möglich in Bewegung (wir wollen Boost bei niedrigen Drehzahlen). Der Kleinflächenrührer verdeutlicht dies: Fast mühelos lässt er sich durchblasen.
2. Drehen Sie die Turbine weiter, während die Abgasenergie zunimmt. Der Rührer zeigt an, dass einem kleinen Bereich schnell die Puste ausgeht. Die größere Fläche Stroh tut besser.
3. Vermeiden Sie es, den Gasfluss zu drosseln, einen Engpass bei den Abgasen zu verursachen und die Gesamtleistung zu beschränken. Der Gartenschlauch ist kaum einschränkend. Der Rührer ließ deine Augäpfel herausspringen.

Als allgemeine Faustregel gilt, dass ein kleines A / R-Verhältnis verwendet wird, um eine geringe Verzögerung und eine geringe Anhebung zu optimieren, während eine starke Anhebung geopfert wird. Diese sind heutzutage bei Straßenautos üblich. Ein größeres A / R-Verhältnis wird verwendet, um Spitzen- und High-End-Boost zu optimieren, und eignet sich hervorragend für den Einsatz auf der Strecke.

Das A / R-Verhältnis ist das Verhältnis der Querschnittsfläche der Fläche, in der die Gase strömen, und des Radius dieses Punkts von der Mitte des Turboladers. Normalerweise ist das A / R-Verhältnis entlang der Kanäle, in denen Gase strömen, konstant.

Einfacher ausgedrückt

Die Buchstaben A / R beziehen sich auf Fläche und Radius.

Wenn der Radius des Turboladers an einem bestimmten Punkt größer ist, sollte die Querschnittsfläche dieses Punkts größer sein, um ein konstantes A / R-Verhältnis aufrechtzuerhalten.

Wenn umgekehrt der Radius des Turboladers an einem gegebenen Punkt kleiner ist, sollte die Querschnittsfläche an diesem Punkt kleiner sein, um ein konstantes A / R-Verhältnis aufrechtzuerhalten.

Kleinere A / R-Verhältnisse optimieren den Turbolader für ein schnelles Ansprechen, verringern jedoch die Leistung bei hohen Drehzahlen. Größere A / R-Verhältnisse haben mehr Boost bei hohen Drehzahlen, aber mehr "Turbo Lag" (Verzögerung des Boosts).

Turbolader haben zwei A / R-Verhältnisse, eines für die Turbinenseite (Auslassseite) und eines für die Laufradseite (Einlassseite).

Wenn der Turbolader einen zusätzlichen Wirkungsgrad oder ein niedrigeres Enddrehmoment bereitstellen soll, wird ein niedrigeres A / R-Verhältnis bevorzugt. Der Motor wird sehr reaktionsschnell auf Änderungen der Drosselklappe reagieren, mit einer geringen wahrnehmbaren Verzögerung.

Wenn der Turbolader maximale Leistung für den Renneinsatz liefern soll, ist ein hohes A / R-Verhältnis vorzuziehen. Es wird weniger Gegendruck auf die Abgasseite aufbringen und es wird mehr Auftrieb ohne übermäßige Turbinendrehzahl liefern. Es wird jedoch eine merklichere Verzögerung geben.