Controlorii de supraalimentare sunt utilizați pentru a regla fluxul de aer de la un turbo prin intermediul unui dispozitiv de acționare a wastegatei, prin întreruperea semnalelor de presiune între sursa de supraalimentare și wastegate pentru a le redirecționa în altă parte.
Dacă Proporțional este setat prea mare, sistemul poate începe să oscileze într-un ritm extrem de rapid, ceea ce duce la scăderea presiunii de supraalimentare (alb) sub ținta țintă a presiunii de supraalimentare.
Presiunea țintă de supraalimentare
Majoritatea controllerelor e-Boost de pe piața secundară includ o opțiune care permite utilizatorului să seteze presiunea de poartă la actuatorul wastegatei pe care este permisă atingerea supraalimentării. Această funcție este menită să limiteze rapiditatea cu care se deschide wastegate-ul și să evite creșterile bruște ale presiunii de supraalimentare cauzate de factori precum temperatura lichidului de răcire a motorului, temperatura aerului ambiant, sarcina motorului sau altele. Într-o lume ideală, cea mai mică setare de supraalimentare ar trebui să fie egală sau ușor superioară presiunii maxime a porții (adică dublă față de presiunea minimă a porții).
Cele mai multe dintre aceste sisteme dispun, de asemenea, de o funcție de purjare, care permite utilizatorilor să controleze cantitatea de supraalimentare care ajunge la solenoidul de wastegate prin eliminarea excesului de presiune printr-o linie indirectă între senzorul de presiune și actuator, care este gestionată prin intermediul software-ului ECU.
Un sistem de control al actuatorului de wastegate/sistem de control extern al wastegatei poate ajuta la minimizarea vârfurilor prin menținerea constantă a semnalului său până când nivelul de supraalimentare dorit este atins, îmbunătățind astfel răspunsul și reducând întârzierea, deoarece wastegate se va deschide doar atunci când este necesar pentru a furniza supraalimentare.
Comenzile de control al supraalimentării de tip manual sunt foarte căutate datorită faptului că sunt relativ eficiente din punct de vedere al costurilor și ușor de instalat, oferind în același timp un control fiabil al schimbării nivelului de supraalimentare. Din nefericire, variabilele externe, cum ar fi temperatura lichidului de răcire a motorului, presiunea și temperatura aerului atmosferic, turația motorului și sarcina nu pot fi luate în considerare cu ajutorul senzorului MAP, ceea ce duce la niveluri de supraalimentare variabile de la o zi la alta sau chiar în cadrul aceluiași vehicul pe parcursul mai multor călătorii – ceea ce nu este ideal.
Sistemele de control în buclă închisă se bazează pe senzorii de presiune în colector pentru a regla supraalimentarea prin feedback, oferind niveluri țintă de supraalimentare constante, indiferent de schimbările de mediu. Un astfel de sistem de control în buclă închisă este PERRIN EBCS Pro, care dispune de până la patru hărți de supraalimentare distincte, adaptate special pentru diferite preferințe de conducere și mai rezistente la defecțiuni decât sistemele convenționale cu solenoizi, deoarece utilizează presiunea arcului wastegate ca rezervă în loc de solenoizi ca sursă unică de reglare.
Câștig proporțional
Câștigul proporțional (Kp) este o setare esențială care determină în ce măsură o modificare a erorii este transpusă în acțiune de control. O creștere a Kp poate produce modificări mari ale ieșirii pentru orice modificare dată a erorii; o scădere duce la ajustări mici; un Kp setat incorect poate duce la instabilitate în cadrul unui sistem.
Atunci când este utilizat în modul de curent continuu, controlerul buck-boost trece între două stări la fiecare ciclu de comutare: o stare pornit și o stare oprit. În timpul unei stări pornit, Q1 și CR1 sunt amândouă active; în timpul stării oprit, acestea sunt dezactivate.
În stare de repaus, etajul de putere nu produce nicio ieșire; atunci când este activat însă, începe să furnizeze semnale către un releu care sunt proporționale cu cât de departe este punctul lor de funcționare de punctul de funcționare țintă – de exemplu, dacă punctul țintă este departe, atunci ieșirea va crește dramatic pe măsură ce timpul avansează până când, în cele din urmă, magnitudinea sa scade în timp.
Procedând astfel, controlerul poate compensa inerția inerentă a sistemului și se asigură că ieșirea nu scade niciodată direct sub punctul de setare dorit; mai degrabă va rămâne stabilă chiar sub acesta – un efect cunoscut sub numele de răspuns în buclă închisă.
Dacă Kp este setat prea mic, controlerul poate avea un timp de creștere extrem de lent și este posibil să nu ajungă niciodată la punctul operațional dorit (așa cum este ilustrat mai sus). Dimpotrivă, dacă câștigul depășește nivelurile admise și depășește nivelurile maxime de ieșire, cauzând potențiale deteriorări ale motorului sau ale componentelor turbocompresorului.
Pentru a preveni depășirea punctului său de setare, sistemul de control utilizează componenta integrală a algoritmului PDK pentru a acumula sau integra eroarea în timp și a acumula acumularea erorilor în timp. Acest lucru elimină necesitatea unor ajustări continue la ieșirea de control și permite sistemului să converge către punctul de funcționare dorit. Rețineți totuși că termenii integrali pot fi sensibili la zgomot, putând duce la oscilații dacă nu sunt reglați corespunzător; de aceea trebuie urmat procesul de reglare PID pentru a regla termenul integral în mod corespunzător.
Sarcina de bază
Controlorii de supraalimentare sunt dispozitive concepute pentru a gestiona cantitatea de aer care intră într-un actuator de wastegate, fiind disponibile pentru achiziționare atât tipuri mecanice manuale, cât și versiuni electronice/digitale. Tunerii pot folosi regulatoarele de supraalimentare pentru a seta nivelul de supraalimentare dorit peste cel oferit de presiunea arcului de resort al wastegatei turbo de stoc – perfect pentru croazieră zilnică în oraș sau pentru creșterea puterii atunci când scopul este cursa! Acestea pot fi reglate pentru niveluri scăzute de supraalimentare pentru a reduce rezistența la înaintare a vehiculului sau pentru a crește producția de cai putere în modul de curse.
Controlorii de supraalimentare mecanici funcționează prin controlarea cantității de presiune a aerului care este alimentată către actuatorul wastegate prin modificarea lățimii impulsurilor trimise de la ECU a motorului la solenoizii solenoidului. În timp ce această metodă poate rezolva problemele de manevrabilitate și de răspuns la accelerare parțială, nu poate fi ajustată dinamic din mers, așa cum pot face controlorii electronici de supraalimentare.
Un controler electronic de supraalimentare utilizează un cip CAN BUS de bord pentru a comunica cu ECU al motorului unui vehicul. Odată conectat, acest ECU trimite semnale modulate pe lățime de impulsuri (PWM) care controlează supapele solenoide – lățimea acestora determină restricția fluxului de aer către actuatoarele wastegate. Un procesor intern al controlerului electronic de supraalimentare calculează curentul necesar pentru a obține presiunea de supraalimentare dorită înainte de a ajusta în mod corespunzător lățimea impulsului solenoidului.
LT8390A este un controler buck-boost sincronizat cu 4 comutatoare, de 2 MHz, cu modulație de frecvență cu spectru împrăștiat și detectare a curentului cu nivel scăzut de EMI pentru a respecta standardele EMI auto CISPR 25 clasa 5. Cu arhitectura sa avansată, modulația de frecvență cu spectru împrăștiat și capacitățile de detectare a curentului cu EMI redus, acest controler îndeplinește cerințele stricte ale acestora în materie de performanță și durabilitate.
LT8390A dispune de o frecvență de comutare a controlerului de 2 MHz pentru a permite detectarea rapidă a sarcinii și programarea raportului de conversie a ciclului său de funcționare la tensiunea de ieșire, precum și o putere de până la 15 W la 3 A la sarcină maximă cu o tensiune de ondulație mai mică de 2 V la sarcină maximă. În plus, modularea de frecvență cu spectru împrăștiat și arhitectura de detectare a curentului cu emisii EMI reduse îi permit să treacă benzile radio AM cu armonici minime, ceea ce face ca LT8390A să fie ideal pentru aplicații electronice de consum portabile, industriale și auto.
Asistență la bobină
Controlorii de supraalimentare sunt utilizați pentru a gestiona presiunea de supraalimentare peste presiunea arcului de acționare a dispozitivului de acționare a wastegatei, utilizând fie un sistem electronic, fie unul mecanic. Sistemele electronice utilizează de obicei senzori conectați la solenoid care transmit un semnal modulat în lățime de impulsuri (PWM) care controlează ciclul de funcționare al acestuia – acesta, la rândul său, controlează presiunea de supraalimentare și permite unității de gestionare a motorului să facă ajustări pe baza citirilor de la AFM, senzorul (senzorii) MAF/MAP, senzorii Lambda etc.
Un controler electronic de supraalimentare este cea mai bună modalitate de a crește puterea disponibilă. Aceste unități dispun de un ECU care primește semnale de intrare de la diferiți senzori – senzorul de presiune a aerului din colector (MAP), senzorul unghiului de accelerație și turația motorului – pentru a regla modificările sistemului de alimentare în consecință. Sistemele în buclă închisă folosesc feedback-ul de la senzorul MAP ca feedback pentru a atinge o presiune țintă specifică, în timp ce controlorii în buclă deschisă se bazează pe intrările de la mai mulți senzori, cum ar fi senzorul RPM, pentru a face aceste modificări; sistemele în buclă închisă fiind cel mai popular tip.
Regulatoarele mecanice manuale de supraalimentare funcționează permițând evacuarea unei părți din presiunea din actuatorul wastegate prin intermediul unui mic șurub de aerisire instalat în apropierea acestuia, cum ar fi un racord în T. Puteți roti acest șurub în orice direcție pentru a permite aerului să pătrundă în conducta de referință a supraalimentării și pentru a elibera presiunea de pe actuatorul wastegatei și a crește supraalimentarea disponibilă.
Un controler de supraalimentare cu patru porturi oferă avantaje pe care o configurație cu trei porturi nu le poate oferi. Portul său suplimentar îi permite să manipuleze ambele capete ale arcului dispozitivului de acționare a clapetei de evacuare atunci când este activat la ciclul de lucru maxim, crescând presiunea de supraalimentare în general, lăsând în același timp loc pentru creșteri ulterioare ale supraalimentării în josul curbei de putere.
Acest raport de aplicație explorează un etaj de putere de supraalimentare de bază cu două comutatoare, Q1 și CR1, în care raportul de conversie a tensiunii sale variază în funcție de frecvența de comutare și de ciclul de funcționare în regim staționar. Sunt abordate funcționarea în mod continuu și discontinuu în mod curent, împreună cu formele de undă ideale pentru fiecare mod; în plus, sunt derivate tensiunile de intrare/ieșire ale componentelor etajului de putere.