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 Savoir gerer, Comprendre, Choisir son turbo ....

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yoyochao
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MessageSujet: Savoir gerer, Comprendre, Choisir son turbo ....   Mer 21 Jan 2015 - 11:30

Voici 2 jours que je bosse sur l'utilisation que je vais faire de la turbine de la bora ... et après de nombreuses recherches et beaucoup de lecture... j'ai décider de regrouper les infos essentiels ici ... dans un pti tuto qui me resservira si un jour je fait un autre montage ...

et qui pourra servir a la plupart d'entre vous ... pour comprendre ... analyser ou autre ...

j'ai utilisé 2 tuto existant que j'ai remodifier en y ajoutant par exemple mon tableur
et quelques modif pour s'ajuster a notre domaine qui touche la reprog ....

la base dejà ...

1- UNE MAP DE TURBO : KESKESSAIDONC?

alors pour commencer, une MAP, c'est un abaque donnant le rapport de compression en fonction du débit massique, pour un compresseur...
Bon cette phrase parait toute conne, mais en fait elle contient une pléiade d'informations importantes...
Dans l'ordre:

- abaque : il s'agit donc d'une courbe issue de mesures physiques faites sur le compresseur en question. Ce n'est pas une courbe théorique donc, c'est une courbe empirique

- rapport de compression: la courbe donne bien un rapport de compression, et non une pression! c'est con, mais ca a son importance!! surtout dans les cas complexes ou on n'aspire pas à pression atmosphérique (comme dans les bi-tubo séquentiels par exemple! )

- Débit massique: important comme notion... on ne parle QUE de débit massique!!! un débit volumique ne veut rien dire du tout, vu que le gaz est compressible!!!! on ne traite qu'en massique donc, et c'est une règle générale pour la dynamique des fluides... accessoirement, c'est pas pour rien que nos débitmètres sont des débitmètres MASSIQUES

- "pour un compresseur": point très important qui échappe à beaucoup de monde!! il s'agit bien de la courbe du compresseur, et non de celle du turbo!! c'est à dire que d'aucune manière, elle ne permet de savoir à combien le turbo va charger!!! elle est totalement indépendante de l'échappement. Ça ne traduit donc que de la capacité du compresseur, et non de son comportement dans l'ensemble turbine + compresseur!!!!!

A partir de la je vais vour prendre un exemple sur lequel j'ai travaillé ces derniers jours .... Un petit GT1544S ... monté de série sur

les 1.4 TDI de 9N3 -> Et oui j'ai jouer un peu sur la polo de robin .... la partie simple a suivre est que ce turbo est a waste gate et non un VNT ...
-> Voici le lien des explications sur ce turbo .... http://turbochargerspecs.blogspot.com/2011/02/garrett-gt15-gt1544-both-150-hp-turbos.html

Et voici ce qui nous interesse ... La map de compresseur ..



2- LES DONNÉES PRÉSENTES


- Le débit MASSIQUE: Partie inférieur -> Axe X

Seul le débit massique traduit de la "quantité d'air" qui rentre dans le turbo, puisque le poids est lié à la quantité de matière, et non a ses conditions comme la pression. ( la certains vont commencé d'avoir mal au crane ... )

Histoire de ce soit bien clair pour tout le monde: que le turbo avale 3kg d'air à pression atmosphérique ou qu'il avale 3kg d'air à 3b, il avale toujours 3kg d'air!!! et ca s'est son débit massique...

C'est pas toujours évident pour tout le monde... on est influencé par les notions de volume... c'est le même problème que de savoir qui est le plus lourd entre un kilo de plume un kilo de plomb... beaucoup répondront que le kilo de plomb est plus lourd... ce qui est débile puisque les deux font un kilo!!

là, c'est pareil... on a tendance à être influencé par le fait que 3kg d'air à trois bar, c'est moins volumineux que 3kg d'air à 1b... n'empêche que ca fait toujours 3kg...

Bref!

Ce débit massique est habituellement mesuré en lb/min... Cochonnerie d'unité Anglaise!
il s'agit donc de livres par minutes...

on trouvera, mais rarement, des courbes pour certaines marques de turbo ou de compresseur, avec le débit en kg/min

Mais plus embettant, de temps en temps on va tomber sur des courbes en CFM!!! (encore une cochonnerie d'unité anglaise!) C'est une unitée utilisée pour la ventilation en général... pour info, ca signifie, "Cubic Foot per Minute"... donc c'est une unité de débit volumique et non massique!!!!
Ces cas sont rares... si vous tombez sur une courbe avec ça, laissez tomber... si c'est un fournisseur ou vendeur qui vous fourni cette courbe, rétorqué lui que c'est un turbo que vous cherchez, pas un ventilateur!
une map de turbo ne veut RIEN dire si elle est en CFM!!



- le rapport de compression.

l'ordonnée de notre abaques est donc le rapport de compression.

Seulement voila le gros MAIS!!! comme les gens qui fabrique des turbos ne sont pas des kéké des parking, il parlent pression absolue évidemment, et non en pression relative!

Donc si on considère une pression de suralimentation (donc relative ) de 1b, on parle donc de 2b en absolue -> la pression d'entrée du turbo est la pression atmo soit environ 1b + 1 bar de suralimentation -> le rapport de compression du turbo est de 2!

Bon vu comme ça, ca parait simple... tant que vous rester dans des systèmes mono turbo, et que vous ne traitez pas de moulins d'avions (puisque pour eux la pression d'admission du turbo, en altitude est inférieure au bar!!), vous pouvez considérez que le chiffre en ordonnée correspond à la pression de turbo en absolu...

mais il faut voir le cas ou on a des compresseurs en série!!

On considère que le premier turbo aspire à pression atmo, et souffle dans le deuxième avec une suralim de 0,5b, et que le deuxième souffle lui à 1,5b...
rapport de compression du premier = pression de sortie / pression d'entrée = 1,5/1 = 1,5
jusqu'ici tout va bien!
rapport de compression du second = pression de sortie / pression d'entrée = 2,5 / 1,5 = 1.66

Donc au final, les deux turbos fournissent presque le même rapport de compression!! vu qu'il ont le même débit, si les deux turbos sont identiques, ils travaillent presque de la même façon! alors qu'il y en a un qui souffle à 0,5 et l'autre à 1,5!!


- Les courbes isovitesses

Bon physiquement, qu'est ce qu'on peu mesurer sur un compresseur!!! sa vitesse de rotation!
donc sur une map de turbo, il y a des courbes isovitesses; ces courbes représentent toutes les conditions de fonctionnement gazeux du compresseur, à une vitesse donnée. ce qui d'ailleurs montre bien qu'a une vitesse ne correspond pas une pression ou un débit, mais un ensemble de couple pression/débit.
La courbe la plus haute sur la courbe correspond généralement à la limite de survitesse.

Concrétement, elles servent à la construction de la courbe, mais à notre niveau, elle ne nous servent à rien.


- Les "patates" de rendement

vous aurez tous remarqué ces différentes patates concentriques sur la courbe. Ça tombe bien, c'est ce qui nous intéresse le plus! :lol:

on peut voir sur ces courbes, souvent des chiffres du genre 75%, 72% ...
et si on regarde bien, ces valeurs sont décroissantes si on part du centre de la map.

Ces chiffres correspondent au rendement du compresseur: plus le chiffres est haut, plus le rendement est élevé, donc bon!
Concrètement, plus on est près du centre de la patate, plus le turbo sera efficace... donc plus il fournira d'énergie en en absorbant peu (a l'échappement).

Donc quand on choisi un turbo, si on passe sur l'extérieur de la courbe tout du long, c'est pas terrible... seulement pour des questions de plage, souvent on a pas le choix!

la courbe la plus à l'extérieur sur la gauche, correspond à la limite de surge... c'est à dire la limite de pompage, le couple de débit/pression avec le débit le plus faible possible à une vitesse de rotation donnée...

en dessous, il y a décrochage de la lame d'air, et le compresseur pompe...
Il faut toujours se débrouiller pour ne pas franchir cette limite... le pompage du turbo est mauvais pour le turbo d'une part, mais pour le moulin aussi, ainsi que la transmission!

3 - LA PETITE MAP RECAPILTULATIVE


Voila, la petite MAP avec tout ce qui va bien de représenté dessus... pour un turbo d'une autre catégorie ...

ca permet de bien visualiser...





4 - COMMENT UTILISER LES MAP DE TURBO


Bon maintenant qu'on sait comment ca fonctionne, reste à savoir comment on les utilise!

Pour les utiliser, il y a plusieurs méthodes... des bonnes des moins bonnes, des précises et des moins précises... il y en a surtout des faciles et des moins faciles à utiliser...

Tout d'abord voila un petit aperçu des méthodes utilisables:

a / la méthode par la puissance.

Quand on cherche un turbo, on cherche souvent à atteindre une puissance donnée. Donc il semble logique de partir de la puissance souhaitée, ainsi que des données du moteurs pour trouver le turbo le plus adapté.
Le gros problème de cette méthode, c'est son imprécision totale!!! ou du moins, si on veut être précis, il faut des moyens qui ne sont pas accessibles au commun des mortels!

c'est très compliqué... trop de paramètres non quantifiables à mon gout!

je ne vais pas plus m'étendre la dessus... il existe un site qui utilise cette méthode et trace les MAP pour vous... à condition de lui donner toutes les estimations dont il a besoin, a savoir le taux de remplissage en fonction des différents régimes (si vous le connaissez, faites moi signe, je suis preneur de l'info!! ), le rendement global du moteur (ce qui est abérent car non constant par essence!!), les températures d'admission...!

vous trouverez le site là:

http://www.squirrelpf.com/turbocalc/index.php

bref, la méthode est discutable, mais quand on a que ça, ca a le mérite d'exister


b / La méthode par la pression / Débit massique du moteur ...

Voila la seconde méthode utilisable. Pour moi, elle est la plus performante pour pour ce que l'on cherche, à savoir adapter le turbo à ce que l'on veut en faire! ou aller chercher le maximum admissible par le turbo qu'on a sur notre auto ....

Le principe, au lieu de dire "je veux XXX Cv", c'est de partir dans le sens du "Je veux ou je vais pouvoir souffler à X,X bar"

Pour moi cette méthode est la plus pragmatique... car elle peut être 100% calculatoire... bien sur elle comporte des incertitudes, mais paradoxalement, elles sont plutôt positives par rapport au choix du turbo... vous allez comprendre pourquoi.
Dans tous les cas, les incertitudes liées à cette méthode sont beaucoup plus faibles que pour la méthode précédente.

Donc on y va...

bon déja, une bonne chose, c'est que sur la base de la pression, on peut calculer le rapport de compression du turbo, et donc on sait déja sur quelle horizontale de la MAP on va travailler!!

l'éternel problème: ou est ce qu'on se place sur l'autre axe?
et bien somme toute, ca se calcule! tout d'abord, on connait les données du moteur, ca cylindrée et tout ça... donc on sait quel volume il mange par tour!!

Nous pouvons trouver les conditions de notre moteur en appliquant nos nombres à la loi idéale de gaz. La loi idéale de gaz relie le volume, la pression, la température et la masse d'air. Elle est :

PV = nRT

on sait aussi à quelle pression il mange ce volume! avec la pression, on peut calculer la masse volumique de l'air (il faut la température aussi, mais bon, si l'IC est bien dimensionné, ce n'est pas réellement un problème! on la considère constante ou l'on prend le cas le plus defavorable).
on décline les pressions pour les régime inférieurs.. et on obtient une magnifique courbe!

Comme je sais qu'il y a des fénéant ... j'ai fais un petit Excel ... que je vous donnes )

Telechargeable en cliquant ICI .... Et ajustable a volonter suivant votre moteur, P atmo, Tempé echangeur ...

Je ne pense pas qu'il soit a coter de la plaque ... car une formule inverse existe pour avoir une idée de la puissance possible en fonction de la cylindrée -> ue je vous donne ici ...

-> HP = lb/min x 10 ... et ceci colle plutot bien au différent théorique que j'ai pu faire ....[/b]

Repartons dans le cas de la MAP Montrée précédement qui regroupait tous les points ...


a / Notre exemple: un 1800 CC avec un GT2560R de chez Garrett

Puisque le principe de base de la méthode c'est de partir d'une pression, on va choisir la pression souhaitée: 1,3b

voila nos hypothèses, on va pouvoir commencer!

donc nous avons un moteur, nous avons une pression, et nous voulons savoir ce que le turbo que nous avons choisi donnerai sur notre moulin!

Donc la première chose à faire, c'est ce procurer la map du turbo en question... pour ce qui est des garrett, on les trouve sans soucis sur le site du constructeur... c'est souvent vrai pour les autres turbos, mais il faut aussi chercher un peu plus parfois.

Pour notre GT2560R, pas de soucis, nous l'avons!

Donc on va placer notre Horizontale de Pression Max...

On reprend ce que j'expliquais au début donc... on considère qu'on ne vole pas encore donc P entrée de turbo = pression atmosphérique = 1b (Absolu bien sur!)
on veut une pression de suralim de 1,3b donc 2,3b de pression absolue en sortie de turbo...
notre rapport de compression est donc de 2,3

Donc on va placer une magnifique horizontale sur notre MAP!



On voit tout de suite que notre horizontale intercepte d'un coté la limite de vitesse de turbo, et de l'autre la limite de surge...

entre ces deux points, nous avons donc la plage d'utilisation du turbo à la pression choisie.


C / Le régime max et min à la pression max


il va falloir borner maintenant notre plage d'utilisation.

On commence donc par le régime MAx... en fonction de ce qu'on trouve, on pourra voir tout de suite si le turbo est satisfaisant ou non!
on vise un régime max à 7400tr.

On va maintenant se servir du tableur excel que je fournis pour trouver l'ensemble en Lb/Min



soit notre débit massique de 34,90

On va vite se dépêcher de la reporter sur la courbe!



Et là, c'est le drame!

notre point B est en dehors de la plage!!

pas de panique, ca veut dire que notre turbo ne permet pas de tenir les 1,3b jusqu'a 7400tr... enfin c'est pas tout à fait exact, mais on verra ça à la fin, dans la partie optimisation...

Bon on ne sort pas de beaucoup... donc il est pas loin de tenir... ce qu'il faut c'est trouver à quel régime correspond le point A', pour voir ce qu'on perd!!! c'est sur que si le point B était à 3km de la courbe, il faut tout de suite se dire que le turbo est trop petit... mais là, on est pas loin (faut pas croire, j'ai pas choisi mon exemple pour rien! )


Donc pour le point A', si on lit sur le graphe, on se trouve à environ 33lb/min...
donc on va aller chercher dans l'abaque à quel régime se trouve 33Lb dans la colonne de 1,3b...

et on trouve un régime de environ 7000tr...

ce qui signifie donc que entre turbo tient ses 1,3b jusqu'a 7000tr... ce qui est suffisant il me semble! et on verra d'ailleurs que les marges de sécu prises dans la méthode font que ca convient tres bien!


On va chercher maintenant le régime du point A... 13lb/min ..... On cherche dans l'excel .... on va dire 2800tr!!

les puristes pourront faire une règle de 3 pour faire un interpolation, mais sincérement, ca vaut pas le coup, on est pas à 100tr prêt en précision!


Donc en clair en fin de cette partie, on connait déja de manière relativement précise la plage d'utilisation du compresseur de notre turbo...
de manière théorique, il peut fournir 1,3b de 2800tr à 7000tr...

On est pas trop mal, le turbo semble relativement adapté!

d / la montée en pression...

bon maintenant il manque la partie montée en pression de notre turbo!

pour rappel, on cherche bien la capacité de notre compresseur... donc on va se caler aux limites du surge... en plaçant qq points!


Alors on commence par le point C:

si on lit sur la courbe on a:
- débit = 10 lb/min
- ratio de compression = 1.8 soit une sur alim de 0,8b

donc on sort son abaque et on constate que dans la colonne 0,8b se trouve à 2600 tr!


on continue avec le point D... (je vous laisse faire le calcul pour voir si vous avez suivi! :lol: )

on trouve environ 1800tr pour 0,3b...


Donc en résumé, qu'est ce que notre compresseur et capable de fournir:
0,3b@1800tr
0,8b@2600tr
1,3b de 2800 à 7000tr

Donc ce compresseur est extrêmement bien adapté à notre moteur!!!


Bon j'attire votre attention sur le fait que ceci est la capacité du compresseur, pas forcément ce que fournira le turbo! il faut bien être conscient que la on ne prend pas en compte la vitesse de spool qui est liée aussi grandement à la partie turbine... donc si la turbine à un AR tres important, à bas régime, le compresseur ne sera pas entrainé assez vite pour fournir ces valeurs...


e / l'optimisation de la courbe

Bon nous avons une courbe bien téorique... suffisante pour choisir un compresseur de turbo!

mais on va voir vite fait comment optimiser la courbe de manière à être plus proche de la vérité!


tout d'abord, il faut casser un peu l'angle au niveau du point A. dans la réalité, la pression monte vite, mais pas à ce point... qui plus est la WG ne s'ouvrent pas d'un seul coup, et freine légèrement la montée en pression quand on s'approche du point A

Ensuite, il faut s'éloigner un peu de la courbe de Surge... on arrive jamais à coller à cette courbe... et sur certains turbos elle fait de grosses variations.
donc en s'éloignant un peu, on sécurise.

enfin, pour la partie hauts régimes: si on suit la logique, une fois la courbe isovitesse max atteinte, le turbo va saturer... on va donc suivre la courbe isovitesse... la encore, il faut être réaliste, ca ne se passe pas d'un coup, ca commence à décroitre légèrement avant le point A'!
par contre si vous avez un régime max entre A et A', alors pas de soucis, ca s'arrête à l'horizontle et vous avez votre pression max jusqu'a bout!

petit point supplémentaire pour les hauts régimes: il faut bien comprendre que ces calculs sont basés sur un remplissage considéré parfait.. ce qui est tres loin d'être le cas à Haut régime... donc ces calculs sont légèrement majorants d'un point de vue débit... donc à votre régime max, vous ne serez pas tout a fait aussi loin que ce que le calcul donnera... J'ai préféré gardé cette sécurité et rester sur un calcul certes théorique mais pragmatique...
après, nous ne sommes pas des machines! face à une courbe à chacun de vous de l'interpréter en tenant compte de ce que je vient de dire...


De la meme façon nous pouvons voir ce que nous pourrons programmer dans le dump lors d'une remap sur un turbo d'origine .... En callant nos valeur sur ce que donnera le fichier excel ...
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MessageSujet: Re: Savoir gerer, Comprendre, Choisir son turbo ....   Mer 21 Jan 2015 - 13:48

Putain. Y a pas a dire lol je suis un bon chasseur de tête, en venant te chercher je savais que tu boosterais le forum mais j'étais loin de la vérité tu le fais réellement vivre truc de fou. Chapo yo
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yoyochao
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MessageSujet: Re: Savoir gerer, Comprendre, Choisir son turbo ....   Mer 21 Jan 2015 - 15:50

Je serais forcement revenu sur ce fofo


c'est juste que j'ai lachement abandonner la bobo pendant 1 ans et demi ...

Donc je ne passais plus trop

tu es repasser me chercher au moment ou je me suis remis apres !! pil poil quoi !!!


Bon ici on est sur du sujet technique ... mais angebenoit est par la et je sais que ca l'interesse aussi ....

Et c'est toujours sympa de faire partager ....

je pourrais très bien parler tout seul ... et avoir aucune réponse !!!

Je resumerais plutot par nous fesons vivre le fofo !!
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MessageSujet: Re: Savoir gerer, Comprendre, Choisir son turbo ....   Jeu 22 Jan 2015 - 8:53

Salut,

Super tes explications, bon j'avoue ne pas avoir tous compris, lol, et j'avoue aussi qu'il m'a fallut 2 dolipranes pour finir, mdr, mais sujet super intéressant !!! Bravo !

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MessageSujet: Re: Savoir gerer, Comprendre, Choisir son turbo ....   Jeu 22 Jan 2015 - 9:01

Merci a toi


oui c'est assez technique :-)

mais ca peut toujours etre interessant d'entrevoir le boulot qu'une modification peut engendrer dans une voiture .
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MessageSujet: Re: Savoir gerer, Comprendre, Choisir son turbo ....   

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Savoir gerer, Comprendre, Choisir son turbo ....
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