Come funziona un regolatore di potenza manuale
Nei motori a combustione interna turbocompressi, un regolatore di sovralimentazione è un dispositivo talvolta utilizzato per aumentare la pressione di sovralimentazione prodotta dal turbocompressore. A tale scopo, riduce la pressione di sovralimentazione rilevata dalla wastegate.
Funzionamento
Lo scopo di un regolatore di sovralimentazione è quello di ridurre la pressione di sovralimentazione vista dalla porta di riferimento della wastegate, al fine di ingannare la wastegate in modo che consenta pressioni di sovralimentazione più elevate di quelle per cui è stata progettata. [1]
Molti regolatori di sovralimentazione utilizzano una valvola a spillo che viene aperta e chiusa da un solenoide elettrico. Variando l'ampiezza dell'impulso al solenoide, l'elettrovalvola a solenoide può essere comandata per essere aperta una certa percentuale del tempo. Ciò altera efficacemente la portata della pressione dell'aria attraverso la valvola, modificando la quantità di aria che viene spurgata invece di Andando al porto di riferimento della wastegate. I solenoidi possono richiedere l'installazione di limitatori di piccolo diametro nelle linee di controllo dell'aria per limitare il flusso d'aria e uniformare la natura on/off del loro funzionamento. I sistemi di spurgo del solenoide a due porte con un controller PID tendono ad essere comuni sulle auto turbo di fabbrica. [ citazione necessaria ]
Un design alternativo consiste nell'utilizzare un motore passo-passo. Questi design consentono un controllo preciso del flusso d'aria in base alla posizione e alla velocità del motore, ma possono avere una bassa capacità di flusso d'aria totale. Alcuni sistemi utilizzano un solenoide in combinazione con un motore passo-passo, con il motore passo-passo che consente un controllo preciso e il controllo grossolano del solenoide.
La
maggior parte dei progetti moderni sono controller di sovralimentazione elettronici che utilizzano un'unità di controllo elettronica per controllare la sovralimentazione tramite un solenoide o un motore passo-passo. Il principio di funzionamento è lo stesso dei vecchi controller boost manuali , che consiste nel controllare la pressione dell'aria presentata all'attuatore della wastegate. I controllori elettronici aggiungono una maggiore flessibilità nella gestione delle pressioni di sovralimentazione, rispetto ai controllori manuali. [2]
L'azionamento di un controller elettronico di sovralimentazione può essere gestito da uno dei due sistemi di controllo:
- l'opzione più semplice è l'anello aperto, in cui l'uscita di controllo si basa semplicemente su altri input come l'angolo dell'acceleratore e/o la velocità del motore (RPM). Poiché un sistema a circuito aperto non include alcun monitoraggio della pressione di sovralimentazione, la pressione di sovralimentazione può variare in base a variabili esterne (come le condizioni meteorologiche o la temperatura del liquido di raffreddamento del motore). Per questo motivo, i sistemi a circuito aperto sono meno comuni. [ citazione necessaria ]
- I sistemi a circuito chiuso si basano sul feedback di un sensore di pressione del collettore per mantenere il più vicino possibile una pressione di sovralimentazione target. Questi sistemi sono più sofisticati e possono Controllare in modo più accurato la pressione di sovralimentazione in circostanze variabili.
Vantaggi
Mantenendo la wastegate in una posizione chiusa più spesso, un controller di sovralimentazione fa sì che una maggiore quantità di gas di scarico venga convogliata attraverso il turbocompressore, riducendo così il ritardo del turbo e abbassando la soglia di sovralimentazione.
Indipendentemente
dall'efficacia del regolatore di sovralimentazione, le molle dell'attuatore della wastegate troppo morbide possono causare l'apertura della wastegate prima del desiderato. Ciò è dovuto alla contropressione dei gas di scarico che spinge contro la valvola wastegate stessa, provocando l'apertura della valvola dell'attuatore. Pertanto, esiste un limite superiore all'efficacia di un controller di sovralimentazione per una data rigidità della molla nell'attuatore wastegate.
Per evitare pressioni di sovralimentazione eccessive in caso di guasto, il regolatore di sovralimentazione deve essere progettato in modo tale Tale modalità di guasto non provoca lo spurgo della pressione. Ad esempio, un controller boost di tipo solenoide dovrebbe dirigere tutta l'aria verso la wastegate quando è in posizione non eccitata (la modalità di guasto comune per un solenoide). In caso contrario, il controller di sovralimentazione potrebbe rimanere bloccato in una posizione che non consente alla pressione di sovralimentazione di raggiungere la wastegate, causando un rapido aumento della sovralimentazione fuori controllo.
Inoltre, i sistemi elettronici, i tubi flessibili, i solenoidi e i sistemi di controllo aggiuntivi aggiungono costi e complessità. Tuttavia, negli ultimi tempi la maggior parte delle case automobilistiche utilizza i controller di sovralimentazione sui loro motori turbocompressi. [ citazione necessaria ]
Alternative
In passato, le pressioni di sovralimentazione sono state controllate limitando o spurgando parte dell'aria di aspirazione prima che raggiungesse il collettore di aspirazione. I design che limitano l'aria aspirata possono utilizzare una valvola a farfalla nell'aspirazione per limitare il flusso d'aria in base alla spinta desiderata viene avvicinato. I modelli che spurgano l'aria aspirata funzionavano in modo simile a una valvola di sfiato, ma su base costante per mantenere la pressione di sovralimentazione desiderata. Questi metodi sono usati raramente nei sistemi moderni a causa dei grandi sacrifici in termini di efficienza, calore e affidabilità.
Il turbocompressore a geometria variabile può essere utilizzato per gestire i livelli di sovralimentazione, eliminando la necessità di un controller di sovralimentazione esterno. Inoltre, la wastegate stessa ha una funzione simile a quella di un controller di sovralimentazione, in quanto viene utilizzata per gestire la pressione di sovralimentazione del turbocompressore.