Calculadora de tamanho turbo

Suposições de potência e combustível alvo

BSFC (consumo de combustível específico do freio) e a relação ar-combustível alvo são padronizados para valores típicos para um motor a gasolina reforçado - edite-os se sua combinação for diferente.

Potência alvo (whp)

BSFC (lb/hp-h)

Proporção ar-combustível alvo (AFR)

Fluxo de ar do compressor necessário

—

Insira uma potência alvo acima de zero para ver o fluxo de ar necessário.

—

Fluxo de combustível (lb/min)

—

Tamanho de quadro correspondente

Insira uma meta de potência, BSFC e relação ar-combustível para ver o fluxo de ar do compressor necessário e o nível de tamanho do turbo correspondente.

Bandas de tamanho de quadro turbo

Um guia de dimensionamento aproximado por fluxo de ar do compressor necessário, usando a potência alvo, BSFC e AFR inseridos na guia Fluxo do Compressor. Sua banda correspondente é destacada.

Tamanho do quadro	Faixa de fluxo de ar (lb/min)	Uso típico
Moldura pequena	Até 35	Construções de rua de spool rápido, aproximadamente até 350–400 whp
Quadro intermediário	35 – 55	A maioria das construções de rua/faixa com 400–650 Whp
Moldura grande	55+	Mais de 650 whp em aplicações de corrida e arrasto

Insira valores na guia Compressor Flow para ver em qual banda você está.

Famílias comuns de quadros turbo

Faixas ilustrativas de fluxo de ar para famílias de quadros turbo bem conhecidas, apenas para fins de contexto - sempre verifique o mapa de fluxo específico do compressor antes de comprar.

Família de quadros	Fluxo de ar típico (lb/min)	Tamanho do quadro
Rolamento de munhão classe 60 mm (por exemplo, classe GT28/GT30)	~18 – 30	Moldura pequena
Rolamento de esferas da classe 66–71 mm (por exemplo, classe GT35/GTX35)	~30 – 50	Quadro pequeno/médio
Classe 76 mm (por exemplo, classe GT42/S366)	~45 – 60	Quadro intermediário
Classe 80–88 mm (por exemplo, classe GTX45/S480)	~60 – 85	Moldura grande
Classe 91mm+ (por exemplo, classe S488/GTX55)	~85 – 110+	Moldura grande

As famílias de estruturas e as faixas de lb/min são aproximações ilustrativas, não especificações do fabricante – confirme as taxas de vazão exatas em relação ao mapa do compressor para o número de peça específico.

5 min de leitura 3 etapas 8 termos 3 exemplos 6 perguntas fuelFlow (lb/min) = targetHp × BSFC ÷ 60

A escolha de um turboalimentador costuma ser considerada como a escolha de um número de potência, mas um turbo é realmente dimensionado pelo fluxo de ar, não pela potência diretamente.

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Etapas

Como usar esta calculadora

3 etapas

Insira sua potência alvo

Insira a potência da roda (whp) que você deseja para a construção. Este é o maior impulsionador do fluxo de ar necessário do compressor, então comece aqui e ajuste conforme suas metas de potência mudam.

Verifique (ou ajuste) BSFC e AFR

O BSFC (consumo específico de combustível do freio) é padronizado para 0,55 lb/hp-hr e a relação ar-combustível alvo é padronizada para 12,5:1 – ambos típicos para um motor a gasolina reforçado com bomba ou combustível de corrida. Ajuste-os se a configuração de combustível, gerenciamento do motor ou indução forçada for mais rica ou mais pobre.

Leia o fluxo de ar necessário e o nível de tamanho

O resultado mostra o fluxo de ar do compressor (em lb/min) necessário para suportar a potência desejada, além de em qual faixa aproximada do tamanho da estrutura do turbo o fluxo de ar se enquadra. Use as guias Size Tier e Common Turbo Reference para comparar com opções reais de turbo.

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Referência

Fórmula e metodologia

3 fórmulas

Fluxo de combustível necessário

fuelFlow (lb/min) = targetHp × BSFC ÷ 60

BSFC (consumo de combustível específico do freio, lb de combustível por cavalo-vapor-hora) converte uma potência alvo em uma taxa de fluxo de combustível. Dividir por 60 converte a taxa horária em lb/min. Um BSFC típico com gasolina reforçada é de 0,5–0,6 lb/hp-hr; motores naturalmente aspirados geralmente funcionam um pouco mais baixo (0,4–0,5).

Fluxo de ar do compressor necessário

airFlow (lb/min) = fuelFlow × AFR

Multiplicar o fluxo de combustível pela relação ar-combustível alvo (massa de ar por massa de combustível) dá a massa total de ar que o compressor precisa fornecer. Com o fluxo de combustível fixado pela sua meta de potência, um AFR mais rico (número menor, por exemplo, 11,0:1) significa que é necessário menos ar por unidade de combustível, diminuindo o fluxo de ar necessário; um AFR mais enxuto (número mais alto, mais próximo do estequiométrico 14,7:1) aumenta-o.

Mapeamento de camada de tamanho

airFlow ≤ 35 lb/min → Small frame · 35–55 lb/min → Mid frame · > 55 lb/min → Large frame

Essas bandas são um guia ilustrativo aproximado baseado em faixas comuns de fluxo de ar turbo de tamanho pequeno/médio/grande, e não um substituto para o mapa de fluxo de um compressor específico. Dois turbos com a mesma classificação de pico em lb/min podem se comportar de maneira muito diferente dependendo da ilha de eficiência da roda do compressor e do A/R.

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Glossário

Principais termos explicados

8 termos

Fluxo de ar do compressor A massa de ar do lado do compressor de um turboalimentador pode se mover por unidade de tempo, geralmente expressa em libras por minuto (lb/min) ou, nos mapas do fabricante, em fluxo de massa corrigido (lb/min ou kg/s corrigido para temperatura e pressão de entrada).

lb/min Libras de ar (ou combustível) por minuto — a unidade padrão para descrever a capacidade de fluxo do turbocompressor e a taxa de fluxo do sistema de combustível em contextos de ajuste de motor nos EUA.

Relação ar-combustível (AFR) A relação entre a massa de ar e a massa de combustível queimada no cilindro. A AFR estequiométrica da gasolina é de cerca de 14,7:1; motores impulsionados geralmente visam 11,5–12,5:1 mais ricos sob carga total para controlar as temperaturas de combustão e reduzir o risco de detonação.

Tamanho do quadro turbo Uma classificação aproximada (quadro pequeno, médio, grande) que os construtores de motores usam para descrever a capacidade geral de fluxo de ar e o tamanho físico de um turboalimentador - quadros maiores fluem mais ar, mas giram mais lentamente.

BSFC (consumo de combustível específico do freio) A massa de combustível que um motor queima por unidade de potência por hora, em lb/hp-hr. Reflete a eficiência da combustão – os motores impulsionados normalmente funcionam com um BSFC mais alto (menos eficiente) do que os motores naturalmente aspirados devido às misturas mais ricas.

Limite de aumento A velocidade do motor (RPM) na qual um turboalimentador começa a produzir uma pressão de reforço significativa. Turbos de estrutura maior geralmente têm um limite de impulso mais alto – eles precisam de mais energia de exaustão para começar a girar a roda do compressor.

Mapa do compressor Um gráfico publicado pelo fabricante que traça a relação de pressão de uma roda de compressor específica em relação ao fluxo de massa corrigido, com ilhas de eficiência sobrepostas. É a fonte oficial para combinar um turbo com um motor - as faixas de tamanho de quadro desta calculadora são apenas uma aproximação do ponto de partida do que um mapa de compressor mostraria.

libras (lb) Unidade de massa usada nos Estados Unidos. 1 libra (lb) equivale a 0,45359237 kg.

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Situações comuns

Exemplos práticos

3 exemplos

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Construção de rua visando 400 whp

Carro de rua impulsionado típico

Potência alvo 400 cv BSFC 0,55 lb/hp-h Relação ar-combustível 12.5:1

O fluxo de combustível chega a cerca de 3,67 lb/min, e multiplicando pelo AFR 12,5:1 obtém-se um fluxo de ar do compressor necessário de aproximadamente 45,8 lb/min – pousando na faixa intermediária do quadro. Isso corresponde à faixa de fluxo de ar dos populares turbos de rolamento de esferas da classe 66–76 mm, comumente usados em construções de rua de 400 whp.

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Construção de drag/race visando 800 whp

Aplicação de corrida de alta potência

Potência alvo 800 cv BSFC 0,55 lb/hp-h Relação ar-combustível 12.5:1

Dobrar a potência alvo para 800 whp duplica aproximadamente o fluxo de ar necessário para cerca de 91,7 lb/min, empurrando o resultado para a faixa de quadro grande - consistente com turbos de 80 mm + normalmente vistos em corridas sérias e construções de arrasto.

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Comparando AFR em uma meta de potência fixa

Verificação de sensibilidade AFR

Potência alvo 500 cv Relação ar-combustível (Caso A) 12.5:1 Relação ar-combustível (Caso B) 11.0:1

A 500 whp com BSFC 0,55, o fluxo de combustível é fixado em cerca de 4,58 lb/min. Visar um AFR 11,0:1 mais rico (Caso B) em vez de 12,5:1 (Caso A) reduz o fluxo de ar necessário de cerca de 57,3 lb/min para 50,4 lb/min – pequenas alterações de AFR mudam a matemática do nível de tamanho, e é por isso que vale a pena inserir o AFR alvo real do gerenciamento do motor em vez de deixar o padrão no lugar.

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Referência

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Análise detalhada

Compreendendo a calculadora de tamanho turbo

3 capítulos · 5 min de leitura

A escolha de um turboalimentador costuma ser considerada como a escolha de um número de potência, mas um turbo é realmente dimensionado pelo fluxo de ar, não pela potência diretamente. Esta calculadora traduz uma potência alvo no fluxo de ar do compressor (em lb/min) necessário para suportá-lo e, em seguida, mapeia esse fluxo de ar em um nível aproximado de dimensionamento de quadro pequeno/médio/grande para que você possa selecionar opções de turbo antes de mergulhar nos mapas de compressores do fabricante.

Como funciona a Calculadora de Tamanho Turbo

A calculadora funciona em duas etapas. Primeiro, ele converte sua potência alvo em uma taxa de fluxo de combustível necessária usando o consumo de combustível específico do freio (BSFC): fuelFlow = targetHp × BSFC ÷ 60. O BSFC reflete quanto combustível o motor queima por cavalo-vapor por hora - motores a gasolina impulsionados normalmente funcionam de 0,5 a 0,6 lb/hp-h, o que é mais alto (menos eficiente) do que 0,4 a 0,5 lb/hp-h de um motor naturalmente aspirado porque a combustão impulsionada tende a funcionar mais rica para controle de detonação. airFlow = fuelFlow × AFR. O resultado é então comparado com faixas ilustrativas de fluxo de ar de quadro pequeno/médio/grande para sugerir uma categoria aproximada de tamanho de turbo.

Entradas e o que elas significam

Potência desejada (whp): o nível de potência que você está alcançando, nas rodas. Esta é a entrada que tem, de longe, o maior efeito no resultado: o fluxo de ar é dimensionado diretamente (linearmente) com a potência.

BSFC (lb/hp-hr): o padrão é 0,55, típico para um motor a gasolina reforçado sob carga. Deixe como está, a menos que você tenha dados de consumo de combustível derivados de dinamômetro para sua combinação específica.

Relação ar-combustível (AFR) desejada: o padrão é 12,5:1, uma meta comum de aceleração total para motores a gasolina reforçados. Um alvo mais rico (número menor, por exemplo, 11,0:1) reduz o fluxo de ar necessário para o mesmo alvo de potência; uma meta mais enxuta (número mais alto, mais próximo do estequiométrico 14,7:1) aumenta esse valor.

Limites e casos extremos

Esta calculadora fornece um ponto de partida aproximado para o dimensionamento, e não uma recomendação precisa do mapa do compressor. Ele não leva em consideração a ilha de eficiência específica da roda do compressor, as condições de altitude/ambiente, o coletor de escapamento e o dimensionamento da turbina, ou a eficiência volumétrica do motor em uma determinada RPM – dos quais depende a seleção real do turbo. Dois turbocompressores com a mesma classificação de pico em lb/min podem produzir características de carretel e dirigibilidade muito diferentes, dependendo do design da roda e do A/R. Antes de comprar, sempre compare o resultado com o mapa de compressor publicado do turboalimentador específico (relação de pressão versus fluxo de massa corrigido com ilhas de eficiência) e consulte um afinador experiente ou o guia de instalação do fabricante do turbo para seu motor e objetivos.

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Perguntas

Perguntas frequentes

6 perguntas

O que significa lb/min no dimensionamento do turbo?+

lb/min (libras por minuto) é a unidade padrão que os construtores de motores dos EUA usam para descrever quanta massa de ar o compressor de um turboalimentador pode mover. É a principal especificação usada para combinar um compressor com a demanda de fluxo de ar de um motor em um nível de potência alvo.

Por que a relação ar-combustível (AFR) afeta a necessidade de fluxo de ar?+

O motor precisa de uma proporção específica entre massa de ar e massa de combustível para entrar em combustão adequadamente. Uma vez que o fluxo de combustível é definido pela potência alvo e pelo BSFC, o AFR determina quanto ar deve acompanhar esse combustível – um AFR mais pobre (número mais alto) requer mais ar por unidade de combustível, aumentando a necessidade de fluxo de ar do compressor, enquanto um AFR mais rico (número mais baixo) requer menos.

O que acontece se eu escolher um turbo muito pequeno para meu objetivo de potência?+

Um turbo dimensionado abaixo do fluxo de ar necessário ficará sem eficiência do compressor (ou atingirá seus limites de pico/estrangulamento) antes de atingir a potência desejada - a potência se estabilizará abaixo do seu objetivo e o compressor poderá funcionar de forma ineficiente, adicionando excesso de calor à carga de admissão.

O que acontece se eu escolher um turbo muito grande?+

Um turbo superdimensionado em relação ao seu objetivo de potência irá girar lentamente (um limite de impulso mais alto), prejudicando a resposta e a dirigibilidade em baixas RPM, mesmo que tenha bastante espaço para maior potência posteriormente. Esta é a clássica reclamação do turbo 'atrasado'.

Os mapas de compressores do fabricante são mais precisos do que esta calculadora?+

Sim. Um mapa de compressor traça a relação de pressão específica da roda do compressor em relação ao fluxo de massa corrigido com ilhas de eficiência sobrepostas – é a maneira confiável de combinar um turbo com um motor. As faixas de tamanho de quadro desta calculadora são um ponto de partida rápido e ilustrativo para restringir as opções antes de consultar um mapa de compressor específico.

Quais unidades esta calculadora usa?+

A potência alvo está em cavalos de roda (whp), BSFC está em libras de combustível por cavalo-vapor-hora (lb/hp-hr), a relação ar-combustível é uma proporção de massa sem unidade (por exemplo, 12,5:1) e o fluxo de ar resultante está em libras de ar por minuto (lb/min).

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