Welche Sensoren und Formeln werden zur Steuerung von VGT / VNT-Turbos verwendet?

Ich möchte einen Turbo mit variabler Geometrie in mein Auto einbauen. Seine Flügel werden normalerweise von einem elektrischen Aktuator gesteuert (ansonsten ist es manchmal im Vakuum). Welche Informationen werden verwendet, um den Zustand der Turbolader zu informieren - Drosselklappenstellung, Ansaugluftmasse, Motordrehzahl oder was? Gibt es eine kanonische Formel, mit der ich eine Schaltung erstellen kann, die unter bestimmten Bedingungen die richtige Antwort liefert? Kein Problem beim Anpassen von Trimmpotentiometern, um sie im laufenden Betrieb abzustimmen, aber ich muss wissen, welche Informationen geeignet sind, damit ich alle Sensoren erhalten kann, die im Spiel benötigt werden.

sensor turbocharger electronics throttle-position-sensor Aaron Brick
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Gute Frage, aber was hat das mit TPS zu tun?

Zaid

Ich würde auf jeden Fall wissen wollen, wie hoch der Krümmerdruck nach dem Turbo ist. Dies würde dem Steuergerät sagen, wie viel Boost es zu jeder Zeit gibt. Ich bin immer davon ausgegangen, dass die Vorteile von variablen Flügeln darin bestehen, den Low-End-Boost zu verbessern und den Boost durchgehend besser zu steuern der Drehzahlbereich des Motors.

Moab

Zaid: Ich denke, die richtige Flügelposition ist im Leerlauf und im Redline-Zustand unterschiedlich. TPS (oder Rack-Positionssensor in einem Diesel) ist eine Möglichkeit, diese Informationen zu erhalten.

Aaron Brick

@ AaronBrick Ich habe es nur erwähnt, weil du die Frage so markiert hast. Es kann sicher eine wichtige Rolle spielen :)

Zaid

Moab: Ich denke auch, dass es relevant ist, aber das macht eine Art Henne-Ei-Problem - die Flügelposition wirkt sich auch auf den Schub des Ansaugkrümmers aus.

Aaron Brick

Antworten:

Dodge installierte in den Jahren 89 und 90 VNT-Turbolader in Autos. Der bekannteste davon ist der 1989er Shelby CSX-VNT. Die Flügel wurden von einem Vakuumaktuator mit zwei Anschlüssen gesteuert. Am Turbo selbst befand sich nichts Elektronisches, aber an den Leitungen zum Stellantrieb befanden sich Vakuummagnete (zur Ladedruckregelung).

Der VNT Turbo hat bewegliche Flügel an der Abgasturbine. Wenn sie sich in der geschlossenen Position befinden, sind sie restriktiver. Dadurch spult der Turbo viel schneller. Wenn sie geöffnet sind, erzeugen sie weniger Gegendruck. Dies bedeutet, dass der Turbo einen höheren Boost besser bewältigt.

Insgesamt hängt die Position der Flügel davon ab, wie viel Schub der Turbo drückt. Je mehr Boost erzeugt wird, je mehr Abgas strömt, desto weniger restriktiv muss die Abgasseite sein. Dies bedeutet, dass sich die Flügel immer mehr öffnen, wenn der Boost höher wird. Wenn Sie sich Ihrem maximalen Boost nähern, beginnen sich die Flügel zu schließen, um zu verhindern, dass der Turbo mehr Boost drückt.

Der 2-Port-Kanister funktioniert, indem eine Seite die Flügel für weniger Einschränkungen öffnet und die zweite Seite die Flügel für maximalen Schub schließt. Die Seite zum Öffnen der Flügel ist mit dem Verteiler verbunden, die Seite zum Schließen der Flügel ist mit einem Boost-Regler verbunden. Die Feder im Inneren schließt die Flügel, wenn der Druck auf beiden Seiten gleich ist.

Als Dodge diese Turbos installierte, verwendeten sie leider einen zu kleinen Turbo. Es würde super schnell spulen (fast keine Turboverzögerung), litt aber am oberen Ende. Normalerweise ist ein VNT-Turbo größer als ein Standardturbo, da die variablen Flügel ihm helfen, schneller zu spulen.

http://thedodgegarage.com/turbo_vnt_pictures.html - Bilder des VNT Turbo http://thedodgegarage.com/turbo_vnt.html - Technische Informationen

rpmerf
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Ich lese den Link, den ich gepostet habe. Eine zweite Möglichkeit zur Steuerung der Flügel und des Ladedrucks besteht darin, einen einzigen Kanister am Turbo zu haben, um die Flügel zu steuern, und den Ladedruckpegel mit einem Wastegate am Verteiler zu steuern. Dies klingt effizienter als das Schließen der Flügel, da dadurch weniger Gegendruck im Auspuff entsteht.

RPMERF

eine großartige Beschreibung, wie Dodge dies einmal getan hat. ein bisschen esoterischer Ansatz mit dem Doppelaktuator.

Aaron Brick

Ja, ich denke, der einzelne Aktuator / Waste Gate funktioniert besser. Als Referenz hatte Dodge das Waste Gate bei den normalen Turbos am Auspuffgehäuse. Ich glaube, Ford hat das Gleiche getan. Sobald Sie das Waste Gate auf den Verteiler setzen, wird es etwas einfacher, da das Waste Gate unabhängig vom Turbo ist. Auch die am Verteiler montierten Nocken strömen mehr Abgas. Die Installation des Auspuffs ist jedoch etwas schwieriger.

rpmerf

Haftungsausschluss: Ich habe das praktisch nie gemacht. Diese Antwort basiert auf meiner etwas begrenzten Exposition gegenüber der Turbomaschinentheorie in Automobilanwendungen.

Es geht nur um den Fluss

Im Gegensatz zu Turbos mit fester Geometrie, bei denen die Flügel einen optimalen Wirkungsgrad für eine einzelne Strömung bieten, werden die Flügelwinkel bei Turbos mit variabler Geometrie angepasst, um den Wirkungsgrad über einen breiten Strömungsbereich zu verbessern.

Cue die obligatorischen Bilder und Web-Artikel :

Low-Flow
Hoher Durchfluss

Welche Faktoren können zur Steuerung des Flügelwinkels verwendet werden?

Ich gehe davon aus, dass die Motorlast hier entscheidend sein wird. Obwohl ich keine Referenzen habe, um diese Aussage zu stützen, ist dies sinnvoll, da sich dies direkt darauf auswirkt, wie viel Abgas über die Turbinenschaufeln fließt.

Zu diesem Zweck finden Sie möglicherweise die folgenden Beziehungen als nützliche Eingaben:

Luftmassenstrom - ↑ Durchfluss = ↑ Winkel
Drosselklappenstellung - ↑ Änderungsrate der Drosselklappenstellung = ↑ Winkel

Beachten Sie, dass Beziehungen nicht linear sein sollen!

Wie sieht die Funktionszuordnung aus?

Dies hängt stark von Ihrem Turbo und Motor ab.

Wenn dies mein Projekt wäre, würde ich ein ähnliches experimentelles Verfahren anwenden:

Befehlen Sie für eine bestimmte Motordrehzahl und Drosselklappenstellung mehrere Flügelwinkel
Für jeden Winkel
- Luftmassenstrom und Ladedruck aufzeichnen

Dies sollte Ihnen eine sehr gute Basis für den stationären Betrieb bieten, da die Daten verwendet werden können, um eine Regression durchzuführen, die den Luftmassenstrom und die Drosselklappenposition auf den Flügelwinkel abbildet, der das angestrebte Boost-Niveau liefert.

Im Wesentlichen:

Vane Angle = f( Mass air flow, throttle position, target boost )

Was Transienten betrifft, bei denen die Änderungsrate des Gashebels eine größere Rolle spielt, kann ich mir vorstellen, dass es viel schwieriger sein wird, Felddaten zu erfassen. Vielleicht kann sich jemand anderes einschalten.

In jedem Fall ist dies ein großartiges Unterfangen. Ich wünsche Ihnen alles Gute für dieses Unterfangen.

Zaid
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Danke für die guten Wünsche. Ich mag die Idee, eine Reihe von Messungen durchzuführen, aber die Theorie hier ist ein bisschen spekulativ, was den Aufbau des Controllers angeht.

Aaron Brick