Калькулятор турбонаддува для авто

Программа для быстрого расчёта параметров двигателя с наддувом через турбокомпрессор — например, Vortech. Инструмент позволяет определить массовый расход воздуха, расход на цилиндр, температуру после компрессора и примерную теоретическую мощность мотора.

Вводимые параметры

Вводим основные параметры двигателя и турбонаддува:

• Давление наддува, psi — желаемое давление, создаваемое турбиной.
• Температура воздуха, °C — температура окружающего воздуха на входе в двигатель.
• Ø впускного коллектора, мм — диаметр впускного коллектора, по которому поступает воздух.
• Ø патрубка компрессора, мм — диаметр патрубка на выходе компрессора.
• Объём двигателя, л — суммарный рабочий объём двигателя.
• Число цилиндров — количество цилиндров двигателя.
• Обороты двигателя, RPM — текущие обороты двигателя.
• КПД турбины, % — эффективность работы турбокомпрессора.

Выводимые значения

После нажатия кнопки расчёта калькулятор отображает:

• Массовый расход воздуха, г/с — общий расход воздуха через двигатель.
• Расход воздуха на цилиндр, г/с — средний расход на один цилиндр.
• Температура после компрессора, °C — температура воздуха после прохождения через турбину.
• Теоретическая мощность, кВт — грубая оценка мощности двигателя с учётом давления наддува и КПД турбины.
• Давление наддува для цели, psi — повторно выводится введённое давление.
• RPM двигателя, об/мин — повторно выводится введённое значение оборотов.

Кроме таблицы, калькулятор строит столбчатую диаграмму с тремя основными параметрами: массовый расход воздуха, температура после компрессора и теоретическая мощность. Все значения на графике отображаются в тех же единицах, что и в таблице.

Все расчёты выполнены с округлением до целого числа, что облегчает восприятие и позволяет быстро ориентироваться в значениях. Массовый расход воздуха отображается в граммах в секунду, включая расход на каждый цилиндр.

Формулы расчёта

Массовый расход воздуха через двигатель (в граммах/сек):

$$
m_{\text{air\total}} = \mathrm{round}\Biggl( \frac{V}{1000} \cdot
$$
$$
\cdot \frac{\mathrm{RPM}}{2} \cdot \frac{P_{\text{abs}}}{P_{\text{atm}}} \cdot \rho_{\text{air}} \cdot 1000 \Biggr)
$$

где:

• \(V\) — объём двигателя, л
• \(\mathrm{RPM}\) — обороты двигателя, об/мин
• \(P_{\text{abs}} = P_{\text{psi}} + P_{\text{atm}}\) — абсолютное давление, psi
• \(P_{\text{atm}}\) — атмосферное давление (14.7 psi)
• \(\rho_{\text{air}} = 1.225 \cdot \frac{273.15}{T_{\text{air}} + 273.15}\) — плотность воздуха, кг/м³
• Округление применяется к граммам в секунду: \(g/s\)

Расход воздуха на цилиндр (в граммах/сек):

$$ m_{\text{air\cyl}} = \mathrm{round}\Bigl(\frac{m_{\text{air\_total}}}{N_{\text{cyl}}}\Bigr) $$

где \(N_{\text{cyl}}\) — число цилиндров.

Температура после компрессора (°C):

$$ T_{\text{exit}} = \mathrm{round}\Bigl( (T_{\text{air}} + 273.15) \cdot
$$
$$
\cdot \Bigl( 1 + 0.5 \cdot \frac{P_{\text{psi}}}{P_{\text{atm}}} \cdot \frac{1}{\eta} \Bigr) — 273.15 \Bigr) $$

где \(\eta\) — КПД турбины (в долях единицы, например 0.7).

Теоретическая мощность двигателя (кВт):

$$ P_{\text{kw}} = \mathrm{round}(V \cdot P_{\text{psi}} \cdot \eta \cdot 10) $$

Все значения округляются до целого числа для удобства отображения и единицы приведены к грамм/сек, °C, кВт и psi.

Советы по расчётам

Для расчёта и подбора турбинного наддува важно учитывать несколько практических нюансов, которые не всегда очевидны при простых формулах. Например, плотность воздуха изменяется не только с температурой, но и с влажностью и высотой над уровнем моря, поэтому реальные показатели расхода воздуха могут отличаться от расчётных. При выборе давления наддува следует помнить, что слишком высокий прирост давления без соответствующей доработки двигателя может вызвать детонацию и перегрев цилиндров, а также снизить ресурс мотора.

Диаметры впускного коллектора и патрубка компрессора напрямую влияют на сопротивление потоку воздуха: слишком узкие каналы создают потери давления и снижают эффективность турбины, а чрезмерно широкие могут ухудшить наполнение цилиндров на низких оборотах.

КПД турбины отражает, насколько эффективно компрессор преобразует механическую энергию двигателя в сжатый воздух, и снижение этого показателя ведёт к росту температуры на выходе и уменьшению фактического расхода воздуха. Также стоит учитывать, что расчётная теоретическая мощность зависит от оборотов двигателя и объёма цилиндров, но реальные потери на трение и теплопотери всегда снижают фактическую отдачу.

Справочная таблица

Калькулятор будет полезен для профессионалов и энтузиастов автотюнинга, позволяя быстро оценивать влияние наддува и параметров турбокомпрессора на поток воздуха и мощность двигателя. Он помогает подобрать оптимальные значения давления, объёма двигателя и оборотов для достижения желаемых характеристик.