O que é uma razão A / R?

Ouvi o termo relação A / R hoje enquanto assistia a um vídeo sobre turbocompressores.

• O que significa o termo razão A / R?
• Isso se aplica apenas aos turbos? Caso contrário, a que mais se aplica?
• Como é calculado?
• Por que isso é importante?

O que significa o termo razão A / R?

Em quase todas as aplicações automotivas que você provavelmente verá, os turbos são uma seção de turbina em forma de caracol de fluxo radial anexada a uma seção de compressor semelhante. Como podemos ver nesta ilustração do artigo Fundamentos do turbocompressor :

Como é calculado?

A relação Área / Raio da seção transversal é uma conseqüência do nosso desejo de transformar energia linear (os gases de escape que saem do coletor) em energia radial (precisamos girar essas pequenas rodas). Precisamos de algo que se assemelhe fortemente a um funil que foi esticado e torcido em espiral.

Por exemplo, observe a entrada de escape: este é um acessório relativamente grande que aceita todos os gases de escape. À medida que a tubulação entra em espiral onde a roda da turbina espera, o raio de cada volta diminui. Para preservar o fluxo suave, a área da seção transversal da tubulação também diminui a uma taxa proporcional à diminuição da área. O resultado é uma relação constante de contas a receber.

Isso se aplica apenas aos turbos? Caso contrário, a que mais se aplica?

Qualquer soprador, compressor, turbina ou bomba de fluxo radial provavelmente apresentará uma forma semelhante e, portanto, também terá uma relação A / R constante.

Por que isso é importante?

É aqui que as coisas se divertem: eu sou o Sr. Wizard e podemos fazer ciência.

Para esta experiência, você precisará de três coisas:

1. O canudo mais fino que você ainda pode soprar.
2. Um canudo normal.
3. Uma seção da mangueira de jardim na qual você deseja colocar os lábios.

Primeiro, sopre pelo agitador. Sinta o fluxo de ar do outro lado. Parece um raio laser de pressão de ar, certo? Você pode focar bem no alvo, soprando pequenas coisas como grãos de sal como loucos.

Agora tente o canudo. Isso não parece um laser. Você ainda pode espalhar sal, mas não é tão focado.

Tente soprar o máximo que puder. Grandes poofs de sal voando sem dificuldade, certo? Agora tente o agitador novamente. Sopre o mais forte que puder. Observe como a energia que sai parece atingir o pico mais cedo, mesmo que seus olhos estejam prestes a sair da sua cabeça?

Agora tente a mangueira de jardim. Isso é chato, certo? Parece que nada de especial está saindo do outro lado. Você pode soprar super forte sem dificuldade, mas também sem grandes recompensas.

Neste pequeno experimento, estamos usando você e seu canudo de escolha para substituir a seção de turbina do turbo e os grãos de sal como a própria turbina. Os objetivos do lado da turbina do turbo são:

1. Faça com que a roda da turbina se mova o mais rápido possível (queremos aumento a baixas rotações). O pequeno agitador de área ilustra isso: é fácil soprar isso quase sem esforço.
2. Continue girando a turbina conforme a energia dos gases de escape aumenta. O agitador mostra que uma pequena área esgota rapidamente. Quanto maior a área da palha, melhor.
3. Evite restringir o fluxo de gás, atuando como um gargalo de exaustão e restringindo a potência total. A mangueira de jardim é quase nenhuma restrição. O agitador fez seus globos oculares saírem.

Como regra geral, uma pequena relação A / R é usada para otimizar o atraso baixo e o aumento da extremidade inferior, sacrificando o aumento da extremidade superior. Hoje são comuns em carros de rua. Uma relação A / R maior é usada para otimizar o pico, o aumento de ponta e é ótima para uso na pista.

A razão A / R é a razão da área da seção transversal da área onde os gases fluem e o raio desse ponto a partir do centro do turbocompressor. Normalmente, a relação A / R é constante ao longo dos canais onde os gases fluem.

Em termos mais simples

As letras A / R referem-se a Área e raio.

Se o raio do turbocompressor for maior em um determinado ponto, a área da seção transversal desse ponto deverá ser maior, para manter uma relação constante de A / R.

Por outro lado, se o raio do turbocompressor for menor em um determinado ponto, a área de seção nesse ponto deverá ser menor, para manter uma relação constante de A / R.

As relações A / R menores otimizam o turbocompressor para uma resposta rápida, mas reduzem a alta potência de RPM. Razões A / R maiores têm mais aumento em alta rotação, mas apresentam mais "turbo lag" (atraso no aumento).

Os turbocompressores têm duas relações A / R, uma para o lado da turbina (lado da exaustão) e uma para o lado do impulsor (lado da entrada).

Se a intenção do turbocompressor for proporcionar eficiência adicional ou mais torque final baixo, é preferível uma relação A / R mais baixa. O motor responderá muito às mudanças do acelerador, com pouco atraso perceptível.

Se a intenção do turbocompressor for fornecer potência máxima para as corridas, é preferível uma alta relação A / R. Ele apresentará menos contrapressão no lado do escapamento e proporcionará mais impulso sem RPM excessivo da turbina. No entanto, haverá um atraso mais perceptível.