Как се чете компресорна карта – и как да сложиш своя двигател на нея

Какво има на картата

• Степен на сгъстяване (вертикалната ос). Абсолютното налягане на изхода на компресора, разделено на абсолютното налягане на входа. Абсолютни – не буста от манометъра. Защо – в какво е буст.
• Масов дебит (хоризонталната ос). Колко маса въздух минава през компресора за единица време. Garrett ползва lb/min; 1 kg/s е около 132 lb/min.
• Граница на помпажа (surge). Лявата граница. Вляво от нея потокът е нестабилен: от леко трепкане до силно колебаещ се буст и „лаене“ от компресора. Garrett предупреждава, че продължителната работа там може да доведе до преждевременна повреда заради голямото аксиално натоварване.
• Граница на задавяне (choke). Дясната граница. При картите на Garrett тя обикновено е там, където к.п.д. пада под 58 %. Отвъд нея к.п.д. пада бързо, а оборотите на турбото доближават или надхвърлят допустимите.
• Линии на постоянни обороти. Оборотите между тях се оценяват чрез интерполация. Вдясно линиите се сгъстяват – там малко повече поток значи много повече обороти и риск от свръхобороти.
• Острови на к.п.д. Концентрични зони; най-малкият остров в центъра е с най-висок к.п.д., а навън к.п.д. пада, докато стигне границите.

Защо коригиран дебит

Картата е измерена при определени условия на входа, а твоят двигател работи в студено и горещо, на морето и в планината. Затова дебитът се „коригира“ към референтни налягане и температура: умножаваш реалния масов дебит по корен квадратен от (температура на входа / референтна температура) и делиш на (налягане на входа / референтно налягане). Така точката на картата отговаря на същото аеродинамично състояние на колелото, независимо от времето навън. Референтните стойности са написани на самата карта и се различават между производителите – ползвай тези от легендата ѝ.

Практическият извод е прост: по-ниско налягане на входа, например заради запушен филтър или надморска височина, мести точката надясно и нагоре, към задавянето и към по-високите обороти.

Стъпка 1: колко въздух ти трябва

Garrett дава формула за въздуха: дебит = мощност × съотношение въздух/гориво × специфичен разход (BSFC) / 60, в lb/min, с мощност в к.с. на маховика. За бензинови турбо двигатели BSFC обикновено е 0,50–0,60 lb/(hp·h), а в примера си Garrett ползва съотношение 12 и BSFC 0,55. Важното: в тази сметка няма работен обем и обороти – за дадена мощност всеки двигател иска горе-долу едно и също количество въздух.

За цел 200 kW (около 268 к.с.) получаваш 268 × 12 × 0,55 / 60 ≈ 29,5 lb/min, тоест около 0,223 kg/s. За сравнение Garrett смята 44 lb/min за 400 к.с. Ако искаш бърза оценка, без да смяташ, ползвай калкулатора буст → мощност.

Стъпка 2: какво налягане в колектора

Четиритактовият двигател всмуква половината от работния си обем на оборот. Обемният поток е к.п.д. на пълненето (VE) × (обем / 2) × обороти в секунда, а масовият поток е този обем по плътността. Плътността пък идва от уравнението на състоянието ρ = p / (R·T) с R ≈ 0,286 kJ/(kg·K). Garrett прави същото в имперски единици.

Приемаме 2,0 l, максимална мощност при 6500 об/мин, VE 95 % (Garrett дава 95–99 % за съвременни глави с четири клапана на цилиндър и 88–95 % за два клапана) и 50 °C в колектора (Garrett дава 38–54 °C за системи с интеркулер). Обемният поток е 0,95 × 0,001 m³ × 108,3 об/s ≈ 0,103 m³/s. За 0,223 kg/s плътността трябва да е около 2,17 kg/m³, а налягането в колектора – около 200 kPa абсолютно, или около 1,0 bar буст на морското равнище.

Стъпка 3: от колектора до степента на сгъстяване

Между компресора и колектора има загуби – интеркулер, тръби, завои, дроселова клапа. Garrett посочва 1 psi или по-малко за много добра система и 4 psi и повече за тесни фабрични; в примера си приема 2 psi (около 0,14 bar). Значи компресорът трябва да даде около 214 kPa. На входа филтърът сваля налягането – Garrett приема 1 psi (около 0,07 bar), значи входът е около 94,4 kPa при стандартни 101,3 kPa навън.

Степента на сгъстяване е 214 / 94,4 ≈ 2,27. Коригираният дебит при 20 °C на входа и референция 288 K и 101,3 kPa е около 0,241 kg/s, или около 32 lb/min. Това е точката на максималната мощност.

Всички редове са сметнати със същите допускания: VE 95 %, 50 °C в колектора, загуби 0,14 bar след и 0,07 bar преди компресора, 20 °C на входа. Атмосферното налягане за София е по модела на стандартната атмосфера на NASA за височината на синоптичната станция (593 м).

Стъпка 4: слагаш точките и четеш

Свържи точките и получаваш работната линия на двигателя – почти хоризонтална линия при степен около 2,2, която тръгва от около 16 lb/min и стига до около 32. Сега гледаш картата на кандидата.

Ако най-дясната точка е отвъд границата на задавяне, компресорът е малък – точно така Garrett отхвърля GT2860RS в собствения си пример за 2,0-литров двигател с цел 400 к.с. Ако точката на максималната мощност е в центъра на картата, к.п.д. там е отличен, но лявата част на линията може да падне в помпажа – Garrett казва за GT3076R при 2,0 l, че това е приемливо за състезателен двигател с високи обороти, но за улицата е по-добре друго колело. Добрата улична комбинация прекарва средните обороти през най-ефективните острови и има резерв от помпажа, както GT3071R в същия пример.

Не забравяй и височината: точката за София е по-надясно и по-нагоре. Ако на морето си до самата граница на задавяне, в планината ще я прескочиш – с по-горещ въздух (при степен 2,28 и к.п.д. 74 % изходът е около 125 °C при 20 °C на входа, по уравнението на NASA за компресор) и риск от свръхобороти.

Ported shroud, тримове и A/R

Някои компресорни корпуси имат порт по периферията (ported shroud). Garrett пише, че той мести границата на помпажа наляво, като пуска част от въздуха да излезе от колелото през порта – така можеш да ползваш по-голям компресор, без да влизаш в помпаж; цената е малко по-нисък к.п.д.

Тримът описва отношението на площите на входния (inducer) и изходния (exducer) диаметър на колелото: при равни други условия по-голям трим пропуска повече въздух. За A/R на компресорния корпус Garrett пише, че компресорът е сравнително нечувствителен към него, за разлика от турбината, където A/R решава колко рано идва бустът – виж турбо лаг. А картата на компресора е само половината: турбината трябва да може да задвижи тази точка, без да задуши двигателя с противоналягане.

Garrett завършва урока си с правилото, което си струва да повториш: преди буста определи мощността, която реално искаш, и как ще караш колата. Автокрос и улица искат бърз отговор и по-малко турбо, трак денят – повече мощност горе и по-голямо. Планирай целия проект в първият проект: бюджет и ред.

Източници

1. Garrett Motion, Turbo Tech 103 (Expert): компресорна карта (PDF) — Степен на сгъстяване, помпаж, задавяне под 58 %, линии на оборотите, острови; формули за дебит и налягане; VE 95–99 % и 88–95 %; BSFC 0,50–0,60; 100–130 °F; загуби 1, 2 и 4 psi; GT2860RS, GT3076R, GT3071R; ported shroud.
2. Garrett Motion, Turbo Tech 102 (Advanced) (PDF) — Трим като отношение на площите на inducer и exducer; компресорът е сравнително нечувствителен към A/R, турбината – силно.
3. Garrett Motion, Turbo Tech 101 (Basic) (PDF) — Подбор по целева мощност и предназначение: автокрос – по-малко турбо, трак дни – по-голямо.
4. MathWorks, Compressor (G) – corrected mass flow rate — Компресорната карта е в коригиран масов дебит спрямо референтни налягане и температура; помпаж и задавяне по линиите на оборотите.
5. NASA Glenn Research Center, Equation of State — p = ρ·R·T; R = 0,286 kJ/(kg·K).
6. NASA Glenn Research Center, Compressor Thermodynamics — Изентропно отношение на температурите и к.п.д. на компресора.
7. NASA Glenn Research Center, Earth Atmosphere Model (Metric Units) — Налягане по височина в тропосферата.
8. И. Дреновски, „Географски координати и надморски височини на синоптичните станции в България“, 2016 (PDF) — София – 593 m.

Фактите са сверени с източниците на 4.11.2026. Видя грешка? Пиши ни на kontakt@turbo.bg: поправяме и отбелязваме датата.