Optimisation du système turbo

Le site Web GarrettMotion.com contient de nombreuses informations utiles. Il contient des informations sur les turbos, les refroidisseurs intermédiaires et les kits turbo. Il explique la nomenclature des modèles de Garrett, il passe en revue la technologie et le développement de produits de Garrett ainsi que notre implication avec les équipementiers et les sports mécaniques. Il contient des didacticiels techniques écrits par les ingénieurs de niveau basique à avancé, jusqu'au niveau expert, où des formules détaillées sont utilisées pour tracer les points de fonctionnement sur les cartes du compresseur afin d'aider à sélectionner le bon turbo.

Il contient également des nouvelles et les événements auxquels nous serons présents tout au long de l'année ainsi qu'un localisateur de distributeurs. Le site Web contient de nombreuses informations, à la fois générales et techniques. Quel que soit votre niveau d'expérience, vous trouverez des informations qui vous aideront avec votre application spécifique ou simplement augmenteront vos connaissances sur les turbos et les systèmes de turbos.

Les choses les plus importantes à comprendre avant de concevoir un système sont l'utilisation de l'application et votre cible de puissance. Va-t-il être utilisé pour les courses sur route, les courses de dragsters ou le drift ou peut-être une voiture de rue ? L'utilisation prévue affecte grandement la sélection du turbo ainsi que les composants du système.

Un système turbo qui fonctionne bien pour une voiture de course de 9 secondes ne fonctionnera probablement pas bien pour une voiture de dérive ou une voiture de course sur route (en savoir plus sur le fonctionnement d'un turbo). Vous devez également avoir une puissance de volant d'inertie cible à l'esprit. La valeur de la puissance sera utilisée pour aider à concevoir l'ensemble du système. Un turbo trop gros tournera très lentement et un turbo trop petit ne produira pas la puissance que vous désirez.

Allez sur www.GarrettMotion.com ou Boost Adviser.com

Chaque turbo a une plage de puissance et de cylindrée. Ces valeurs se trouvent sur toutes les pages turbo de performances. La clé pour identifier vos correspondances turbo potentielles se situe dans ces plages. Quelle est votre puissance cible ? Quelle est ta cylindrée moteur ? Ensuite, trouvez les turbocompresseurs qui correspondent à vos besoins.

Il est important de dimensionner correctement le filtre à air pour le débit maximal de l'application. Une vitesse frontale cible de ≤ 130 pieds/min à la ligne rouge est utilisée pour minimiser la restriction et pour fournir au turbo l'air nécessaire à son fonctionnement optimal. Si le turbo n'a pas accès à la bonne quantité d'air, une restriction excessive se produira et causera :

• Fuite d'huile du segment de piston côté compresseur, ce qui entraîne une perte d'huile, un refroidisseur intermédiaire encrassé et potentiellement de la fumée hors du tuyau d'échappement. • Augmentation du rapport de pression, ce qui peut entraîner une survitesse du turbo. • Une survitesse réduira la durabilité du turbo et pourrait entraîner une panne précoce du turbo.

Exemple : Vitesse frontale = 130 pi/min Débit massique = 40 lb/min Densité de l'air = 0,076 lb/pi³ Débit massique (lb/min) = Débit volumétrique (CFM) x Densité de l'air (lb/pi³)

Débit volumétrique (CFM) = Débit massique (lbs/mn) / Densité de l'air (lbs/ft³)

Débit volumétrique = 526 CFMPour les applications doubles diviser le débit par 2

Vitesse frontale (ft/min) = Débit volumétrique (CFM) / Surface (ft²)

Superficie (ft²) = CFM / Vitesse frontale (ft/min)

Superficie (pi²) = 526 / 130 = 4,05

Superficie (po²) = 4,05 x 144

Superficie= 582 po²

Comment déterminer la taille du filtre une fois que vous connaissez la surface calculée

Superficie (po²) = hauteur de pli x profondeur de pli x nombre de plis x 2

Superficie (po²) = 9,00 x 0,55 x 60 x 2

Superficie = 594 po²

Surface de filtre réelle (594 po²) > Surface calculée (582 po²)

Un limiteur d'huile est recommandé pour des performances optimales avec les turbocompresseurs à roulement à billes. Une pression d'huile de 40 à 45 psi au régime moteur maximal est recommandée pour éviter d'endommager les composants internes du turbocompresseur. Afin d'atteindre cette pression, un restricteur avec un orifice de 0,040" suffira normalement, mais vous devez toujours vérifier la pression d'huile entrant dans le turbo après le restricteur pour vous assurer que les composants fonctionnent correctement. L'alimentation en huile recommandée est une ligne -3AN ou -4AN ou un tuyau/tuyau avec un ID similaire. Comme toujours, utilisez un filtre à huile qui respecte ou dépasse les spécifications OEM.

UNE FUITE D'HUILE NE DOIT PAS SE PRODUIRE SUR UN SYSTÈME FONCTIONNANT CORRECTEMENT SI LE RESTRICTEUR N'EST PAS UTILISÉ À MOINS QUE LA PRESSION DU SYSTÈME SOIT EXCESSIVEMENT ÉLEVÉE.

Les paliers lisses fonctionnent de la même manière que les paliers de bielle ou de manivelle dans un moteur - une pression d'huile est nécessaire pour maintenir les composants séparés. Un restricteur d'huile n'est généralement pas nécessaire, sauf en cas de fuite induite par la pression d'huile. L'alimentation en huile recommandée pour les turbocompresseurs à paliers lisses est -4AN ou tuyau/tuyau avec un diamètre intérieur d'environ 0,25". Assurez-vous d'utiliser un filtre à huile qui respecte ou dépasse les spécifications OEM.

En général, plus la vidange d'huile est grande, mieux c'est. Cependant, un -10AN est généralement suffisant pour un bon drainage de l'huile, mais essayez de ne pas avoir un diamètre intérieur plus petit que le trou de vidange dans le boîtier, car cela entraînera probablement une remontée d'huile dans le boîtier central. En parlant de retour d'huile dans le boîtier central, une alimentation par gravité doit être exactement cela ! La sortie d'huile doit suivre le sens de la gravité +/- 15° lorsqu'elle est installée dans le véhicule sur un sol plat. Si une alimentation par gravité n'est pas possible, une pompe de récupération doit être utilisée pour s'assurer que l'huile s'écoule librement du carter central.

Lors de l'installation de votre turbocompresseur, assurez-vous que l'axe de rotation du turbocompresseur est parallèle au sol à +/- 15°. Cela signifie que l'entrée/sortie d'huile doit être à moins de 15° de la perpendiculaire au sol plat.

Le refroidissement par eau est une caractéristique de conception clé pour une durabilité améliorée et nous recommandons que si votre turbo a une allocation pour le refroidissement par eau, raccordez les conduites d'eau. Le refroidissement par eau élimine l'apparition destructrice de cokéfaction d'huile en utilisant l'effet de siphon thermique pour réduire la température de retour maximale d'absorption de chaleur sur le piston côté turbine après l'arrêt. Afin de tirer le meilleur parti de votre système de refroidissement par eau, évitez les ondulations dans les conduites d'eau pour maximiser l'effet de siphon thermique.

Pour de meilleurs résultats, réglez l'orientation du boîtier central sur 20°. Des dommages importants au turbo peuvent survenir à cause d'une mauvaise configuration de la conduite d'eau.

Cliquez ici pour lire le livre blanc complet sur le refroidissement par eau

Le diamètre du conduit doit être dimensionné avec une capacité de débit d'environ 200 à 300 pieds/sec. La sélection d'un diamètre d'écoulement inférieur à la valeur calculée entraîne une chute de la pression d'écoulement en raison de la zone d'écoulement restreinte. Si le diamètre est plutôt augmenté au-dessus de la valeur calculée, le flux de refroidissement se dilate pour remplir le plus grand diamètre, ce qui ralentit la réponse transitoire. Pour les coudes dans le tube, une bonne norme de conception consiste à dimensionner le rayon de courbure 1,5 fois supérieur au diamètre du tube. La zone d'écoulement doit être exempte d'éléments restrictifs tels que des transitions nettes de taille ou de configuration.

Pour notre exemple : Vitesse (ft/min) = Débit volumétrique (CFM) / Surface (ft²)• Diamètre du tube : une vitesse de 200 à 300 ft/sec est souhaitable. Un diamètre trop petit augmentera la chute de pression, trop grand peut ralentir la réponse transitoire.• Vélocité (ft/min) = Débit volumétrique (CFM) / Surface (ft2) Encore une fois, pour les configurations à double turbo, divisez le débit par (2). La conception du tube de charge affecte les performances globales, il y a donc quelques points à garder à l'esprit pour obtenir les meilleures performances de votre système.

La sélection d'un refroidisseur d'air de suralimentation (aka intercooler) a été simplifiée avec la page Intercooler core. Chaque noyau a une puissance nominale, ce qui facilite l'adaptation de la cible de puissance souhaitée au noyau. En général, utilisez le noyau le plus grand qui s'adaptera aux contraintes d'emballage de l'application.

Un autre facteur important dans la sélection du bon refroidisseur intermédiaire est la conception du réservoir final. Une forme de collecteur appropriée est essentielle à la fois pour minimiser la chute de pression d'air de suralimentation et pour assurer une distribution uniforme du débit. De bonnes formes de collecteur minimisent les pertes et assurent une distribution uniforme du débit. La conception exagérée peut cependant affamer les tubes supérieurs. L'entrée latérale est idéale pour la chute de pression et la distribution du débit, mais elle n'est généralement pas possible en raison des limitations d'espace du véhicule.

Un montage correct du refroidisseur intermédiaire augmente la durabilité du système. Les refroidisseurs d'air de suralimentation air-air sont généralement "à montage souple", ce qui signifie qu'ils utilisent des œillets d'isolation en caoutchouc. Ce type de montage est également utilisé pour l'ensemble du module de refroidissement. La conception protège contre les défaillances dues aux vibrations en amortissant les charges vibratoires. Il réduit également les charges thermiques en prévoyant une dilatation thermique.

L'utilisation de la soupape de purge du turbocompresseur (BOV) appropriée affecte les performances du système. Il existe deux types principaux à considérer.

Le capteur MAP (Manifold Absolute Pressure) utilise soit une vanne d'évacuation vers l'atmosphère, soit une vanne de recirculation.– Connectez la ligne de signal à la source du collecteur– Une surtension peut se produire si la raideur du ressort est trop rigide

Le capteur MAF (Mass Air Flow) utilise une vanne de recirculation (dérivation) pour une meilleure maniabilité.– Connectez la ligne de signal à la source du collecteur– Positionnez la vanne près de la sortie du turbo pour de meilleures performances (si la vanne peut supporter des températures élevées).– Une surtension peut se produire si la vanne et/ou la plomberie de sortie sont restrictives.

Les soupapes de décharge internes font partie du turbo et sont intégrées dans le carter de la turbine. Deux possibilités de connexion existent pour la ligne de signal. La première consiste à connecter la ligne de la sortie du compresseur (pas du collecteur - vide) à l'actionneur. La seconde consiste à connecter une ligne de la sortie du compresseur au contrôleur de suralimentation (vanne PWM), puis à l'actionneur. La pression du collecteur est limitée par la raideur du ressort de l'actionneur. La plupart des actionneurs de style OEM ne sont pas conçus pour le vide et, par conséquent, le diaphragme peut être endommagé, entraînant une pression d'admission excessive et des dommages au moteur.

Les soupapes de décharge externes sont séparées du turbo et intégrées dans le collecteur d'échappement plutôt que dans le carter de turbine. La connexion au collecteur affecte grandement la capacité d'écoulement, et une orientation correcte de la soupape de décharge par rapport au collecteur est essentielle. Par exemple, placer la soupape de décharge à 90° par rapport au collecteur réduira la capacité de débit jusqu'à 50 % ! Cela réduit considérablement le contrôle que vous avez sur le système et met l'ensemble de votre transmission en danger. Au lieu de cela, la connexion idéale est à 45° avec une transition en douceur.

Il existe deux possibilités de connexion pour la ligne de signal à une soupape de décharge externe :• Connectez une ligne de la sortie du compresseur (pas du collecteur - vide) à l'actionneur• Connectez une ligne de la sortie du compresseur à un contrôleur de suralimentation (vanne PWM), puis à l'actionneur. Encore une fois, la pression du collecteur est limitée par la raideur du ressort de l'actionneur.

Un turbo correctement installé ne doit PAS fuir d'huile. Il y a cependant des cas où des fuites d'huile se produisent. Voici les causes les plus courantes, selon l'emplacement de la fuite.

- Pression d'huile excessivement élevée - Vidange inadéquate - la vidange est trop petite, ne descend pas continuellement ou l'emplacement de la vidange à l'intérieur du carter d'huile est situé dans une section où l'huile est suspendue à la manivelle, ce qui fait remonter l'huile dans le tube de vidange. Placez toujours la vidange d'huile dans le carter d'huile à un endroit où l'huile de la manivelle est bloquée par le plateau de ventouse.– Mauvaise ventilation de la pression du carter.– Pression excessive du carter.– La vidange d'huile a tourné au-delà des 35° recommandés.

Pression excessive à travers l'entrée du boîtier du compresseur causée par :– Le filtre à air est trop petit.– Le tuyau d'air de suralimentation est trop petit ou présente trop de coudes entre le filtre à air et le boîtier du compresseur.– Filtre à air obstrué.

– Anneau de piston de turbine effondré à cause d'un excès d'EGT.– Turbo incliné vers l'arrière sur son axe au-delà des 15° recommandés

De nombreux problèmes avec les systèmes turbo peuvent être identifiés avant que la catastrophe ne se produise grâce à de simples tests du système.

Le système turbo de votre voiture doit être surveillé pour s'assurer que chaque aspect fonctionne correctement pour vous offrir des performances sans problème.

– Étalonnez le réglage de l'actionneur pour obtenir la pression d'admission requise pour atteindre la cible HP– Détectez la condition de suralimentation– Détectez le diaphragme de l'actionneur endommagé

– Surveiller les changements de pression dans l'entrée du carter de turbine – Affecter les différents A/R du carter de turbine – L'augmentation de la contre-pression diminue l'efficacité volumétrique, diminuant ainsi la puissance ultime

– Surveiller la température des gaz d'échappement (EGT) dans le collecteur / carter de turbine – Ajuster l'étalonnage en fonction de la température nominale du matériau du carter de turbine ou d'autres composants d'échappement Vitesse turbo – Déterminer les points de fonctionnement sur la carte du compresseur – Déterminer si le turbo actuel est correct pour l'application et la puissance cible – Éviter les conditions de survitesse du turbo, qui pourraient endommager le turbo