¿Qué es una relación A/R?

¿Qué significa el término relación A/R?

En casi todas las aplicaciones automotrices que es probable que vea, los turbos son una sección de turbina en forma de caracol de flujo radial conectada a una sección de compresor similar. Como vemos en esta ilustración del artículo Turbocharger Fundamentals :

¿Cómo se calcula?

La relación entre el área transversal y el radio es una consecuencia de nuestro deseo de convertir la energía lineal (los gases de escape que salen del colector) en energía radial (necesitamos hacer girar esas pequeñas ruedas). Necesitamos algo que se parezca mucho a un embudo que se ha estirado y torcido en espiral.

Por ejemplo, mire la entrada de escape: este es un accesorio relativamente grande que acepta todos los gases de escape. A medida que la tubería gira en espiral hacia donde espera la rueda de la turbina, el radio de cada giro disminuye. Para preservar un flujo uniforme, el área de la sección transversal de esa tubería también disminuye a un ritmo proporcional a la disminución del área. El resultado es una relación A/R constante.

Solo aplica para turbos? Si no, ¿a qué más se aplica?

Es probable que cualquier soplador, compresor, turbina o bomba de flujo radial muestre una forma similar y, por lo tanto, también tendrá una relación A/R constante.

¿Por qué es importante?

Aquí es donde las cosas se ponen divertidas: puedo ser el Sr. Mago y podemos hacer ciencia.

Para este experimento, necesitarás tres cosas:

1. La pajilla agitadora más delgada que todavía puedes soplar.
2. Una pajita normal para beber.
3. Una sección de manguera de jardín en la que estás dispuesto a poner tus labios.

Primero, sople a través del agitador. Siente el flujo de aire por el otro extremo. Se siente como un rayo láser de presión de aire, ¿verdad? Puede enfocarlo directamente en el objetivo, soplando cosas pequeñas como granos de sal como locos.

Ahora prueba con la pajita. Esto no se siente como un láser. Todavía puedes soplar sal, pero no está tan enfocado.

Intenta soplar lo más fuerte que puedas. Grandes grandes pufs de sal volando sin dificultad, ¿verdad? Ahora pruebe el agitador de nuevo. Sopla tan fuerte como puedas. ¿Te das cuenta de cómo la energía que sale parece alcanzar su punto máximo temprano a pesar de que tus ojos están a punto de salirse de tu cabeza?

Ahora prueba con la manguera del jardín. Esto es aburrido, ¿verdad? Se siente como si nada especial saliera por el otro lado. Puedes soplar súper fuerte sin dificultad pero también sin grandes recompensas.

En este pequeño experimento, lo estamos utilizando a usted y a la pajilla de su elección para reemplazar la sección de la turbina del turbo y los granos de sal como la turbina misma. Los objetivos del lado de la turbina del turbo son:

1. Haga que la rueda de la turbina se mueva lo antes posible (queremos impulso a bajas revoluciones). El agitador de área pequeña ilustra esto: es fácil soplarlo casi sin esfuerzo.
2. Sigue girando esa turbina a medida que aumenta la energía de los gases de escape. El agitador muestra que una pequeña área se queda sin bocanada rápidamente. La paja de área más grande funciona mejor.
3. Evite restringir el flujo de gas, actuando como un cuello de botella de escape y restringiendo la potencia general. La manguera de jardín es apenas una restricción. El agitador hizo que tus globos oculares se salieran.

Como regla general, se utiliza una relación A/R pequeña para optimizar el retraso bajo y el impulso de extremo bajo mientras se sacrifica el impulso de extremo alto. Estos son comunes en los tranvías de hoy. Se usa una relación A/R más grande para optimizar el impulso máximo y alto y es ideal para usar en la pista.

La relación A/R es la relación entre el área de la sección transversal del área donde fluyen los gases y el radio de ese punto desde el centro del turbocargador. Por lo general, la relación A/R es constante a lo largo de los canales donde fluyen los gases.

En términos más simples

Las letras A/R se refieren a Área y Radio.

Si el radio del turbocompresor es mayor en un punto determinado, el área de la sección transversal de ese punto debe ser mayor para mantener una relación A/R constante.

Por el contrario, si el radio del turbocargador es más pequeño en un punto dado, el área de la sección transversal en ese punto debería ser más pequeña para mantener una relación A/R constante.

Las relaciones A/R más pequeñas optimizan el turbocompresor para una respuesta rápida, pero reducen la potencia de RPM altas. Las relaciones A/R más grandes tienen más impulso a RPM altas, pero tienen más "retraso del turbo" (retraso en el impulso).

Los turbocompresores tienen dos relaciones A/R, una para el lado de la turbina (lado de escape) y otra para el lado del impulsor (lado de admisión).

Si la intención del turbocompresor es proporcionar eficiencia adicional o más par de torsión bajo, entonces se prefiere una relación A/R más baja. El motor responderá muy bien a los cambios de aceleración, con poco retraso perceptible.

Si la intención del turbocompresor es proporcionar la máxima potencia para las carreras, se prefiere una relación A/R alta. Presentará menos contrapresión en el lado del escape y proporcionará más impulso sin RPM excesivas de la turbina. Sin embargo, habrá un retraso más notable.