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Qu'est-ce qu'un rapport A/R ?
Question
J'ai entendu le terme rapport A/R aujourd'hui en regardant une vidéo sur les turbocompresseurs.
- Que signifie le terme rapport A/R ?
- Est-ce qu'il s'applique uniquement aux turbos ? Sinon, à quoi d'autre s'applique-t-il ?
- Comment est-il calculé ?
- Pourquoi est-ce important ?
Réponse acceptée
Que signifie le terme rapport A/R ?
Dans presque toutes les applications automobiles que vous êtes susceptible de voir, les turbos sont une section de turbine en forme d'escargot à écoulement radial attachée à une section de compresseur similaire. Comme nous le voyons dans cette illustration de l'article Turbocharger Fundamentals :
Comment est-il calculé ?
Le rapport surface/rayon transversal est une conséquence de notre désir de transformer l'énergie linéaire (les gaz d'échappement sortant du collecteur) en énergie radiale (nous devons faire tourner ces petites roues). Nous avons besoin de quelque chose qui ressemble fortement à un entonnoir qui a été étiré et tordu en spirale.
Par exemple, regardez l'entrée d'échappement : il s'agit d'un raccord relativement grand qui accepte tous les gaz d'échappement. Au fur et à mesure que la tuyauterie s'enroule dans l'endroit où la roue de turbine attend, le rayon de chaque tour diminue. Afin de préserver un écoulement régulier, la section transversale de cette tuyauterie diminue également à un taux proportionnel à la diminution de la surface. Le résultat est un rapport A/R constant.
S'applique-t-il uniquement aux turbos ? Sinon, à quoi d'autre s'applique-t-il ?
Tout ventilateur, compresseur, turbine ou pompe à écoulement radial est susceptible de présenter une forme similaire et, par conséquent, d'avoir également un A/R constant rapport.
Pourquoi est-ce important ?
C'est là que les choses deviennent amusantes : je deviens M. Wizard et nous pouvons faire de la science.
Pour cette expérience, vous aurez besoin de trois choses :
- La paille la plus fine que vous puissiez encore souffler.
- Une paille normale.
- Une section de tuyau d'arrosage sur laquelle vous êtes prêt à mettre vos lèvres.
Premièrement, soufflez dans l'agitateur. Sentez le flux d'air à l'autre extrémité. Cela ressemble à un faisceau laser de pression d'air, n'est-ce pas ? Vous pouvez le concentrer directement sur la cible, en soufflant de petites choses comme des grains de sel comme un fou.
Maintenant, essayez la paille. Cela ne ressemble pas à un laser. Vous pouvez toujours souffler du sel mais ce n'est pas aussi concentré.
Essayez de souffler aussi fort que vous le pouvez. De gros gros poufs de sel qui volent sans difficulté, non ? Essayez à nouveau l'agitateur. Soufflez aussi fort que vous le pouvez. Remarquez comment l'énergie qui sort semble culminer tôt même si vos yeux sont sur le point de sortir de votre tête ?
Essayez maintenant le tuyau d'arrosage. C'est ennuyeux, non ? On a l'impression que rien de spécial ne sort de l'autre côté. Vous pouvez souffler très fort sans difficulté mais aussi sans grande récompense.
Dans cette petite expérience, nous vous utilisons, vous et votre paille de choix, pour remplacer la section turbine du turbo et les grains de sel comme turbine elle-même. Les objectifs du côté turbine du turbo sont de :
- Faire tourner cette roue de turbine dès que possible (nous voulons un boost à bas régime). L'agitateur à petite surface illustre cela : il est facile de souffler à travers cela presque sans effort.
- Continuez à faire tourner cette turbine à mesure que l'énergie des gaz d'échappement augmente. L'agitateur montre qu'une petite zone s'épuise rapidement. La paille de plus grande surface fait mieux.
- Évitez de restreindre le débit de gaz, agissant comme un goulot d'étranglement d'échappement et limitant la puissance globale. Le tuyau d'arrosage est à peine une restriction du tout. L'agitateur a fait sortir vos yeux.
En règle générale, un petit rapport A/R est utilisé pour optimiser un faible décalage, un boost bas de gamme tout en sacrifiant un boost haut de gamme. Ceux-ci sont courants sur les voitures de rue aujourd'hui. Un rapport A/R plus élevé est utilisé pour optimiser les pics d'amplification haut de gamme et est idéal pour une utilisation sur piste.
Réponse populaire
Le rapport A/R est le rapport entre la section transversale de la zone où s'écoulent les gaz et le rayon de cet endroit depuis le centre du turbocompresseur. Habituellement, le rapport A/R est constant le long des canaux où s'écoulent les gaz.
En termes plus simples
Les lettres A/R font référence à la zone et au rayon.
Si le rayon du turbocompresseur est plus grand en un point donné, la section transversale de cet endroit doit être plus grande, pour maintenir un rapport A/R constant.
Inversement, si le rayon du turbocompresseur est plus petit à un point donné, la section transversale à ce point doit être plus petite, pour maintenir un rapport A/R constant.
Des rapports A/R plus petits optimisent le turbocompresseur pour une réponse rapide, mais cela réduit les Puissance RPM. Des rapports A/R plus importants ont plus de boost à haut régime, mais ils ont plus de « décalage du turbo » (retard dans le boost).
Les turbocompresseurs ont deux rapports A/R, un pour le côté turbine (côté échappement) et un pour le côté roue (côté admission).
Si l'intention du turbocompresseur est de fournir une efficacité supplémentaire, ou plus de couple à bas régime, alors un rapport A/R inférieur est préféré. Le moteur sera très réactif aux changements d'accélérateur, avec peu de décalage perceptible.
Si l'objectif du turbocompresseur est de fournir une puissance maximale pour la course, alors un rapport A/R élevé est préférable. Il présentera moins de contre-pression du côté de l'échappement et fournira plus de suralimentation sans régime de turbine excessif. Il y aura cependant un décalage plus notable.