Jak funguje Anti-Lag System turbodmychadla
Bang-bang (známý také jako ALS, což je zkratka pro Anti-Lag System) je technika řízení motoru, která umožňuje minimalizovat dobu prodlevy turbodmychadla.
Jak možná víte, turbodmychadla vykazují tzv. dobu prodlevy, což je doba potřebná k tomu, aby turbína dosáhla plného plynu z mezistavu otáček. Doba zpoždění turbodmychadla závisí na mnoha faktorech, mezi něž patří jeho setrvačnost, účinnost proudění vzduchu, protitlak atd. Tento problém se částečně řeší montáží vypouštěcího ventilu turbodmychadla, který působí pokaždé, když řidič zvedne nohu z plynu. Vypouštěcí ventil odvádí tlakový vzduch vycházející z turbodmychadla, zatímco sací potrubí je zavřené, čímž umožňuje, aby se turbína nezastavila a zabránilo se možnému poškození jejích ložisek. V závodních vozech je velmi častá montáž předimenzovaných turbodmychadel, aby bylo možné vytvořit dostatečný plnicí tlak a zajistit dostatečný výkon motoru. Velká turbodmychadla vykazují značné zpoždění v důsledku zvýšené setrvačnosti otáčení. V takových případech je výpustný ventil nedostatečný k tomu, aby turbodmychadlo neztratilo příliš mnoho otáček, když se řidič rozjede. Rallyové vozy jsou navíc vybaveny restriktorem turbodmychadla, který je regulován Mezinárodní automobilovou federací FIA. Jedním z účinků restriktoru je prodloužení doby prodlevy. Proto se v závodních vozech, a konkrétně v rallye vozech, kde jsou točivý moment a dostupnost motoru rozhodujícími faktory výkonu, většinou používají systémy proti zpoždění.
V době zpoždění je motor mnohem méně citlivý a jeho výkon je výrazně nižší než nominální. Aby se řidiči vyrovnali s účinkem prodlevy turbodmychadla, zvykli si předvídat reakce motoru tím, že zrychlovali mnohem dříve, než by to udělali ve voze bez turbodmychadla. Jiní používali techniku, kterou zavedl německý jezdec Walter Röhrl, známou jako „brzdění levou nohou“, kdy řidič levou nohou brzdí vůz, zatímco pravou nohou zrychluje, aby udržel turbodmychadlo v optimálním zatížení. Brzdění levou nohou je velmi náročné na brzdy, které jsou extrémně namáhány, ale je velmi účinné při udržování turba v chodu.
ALS byl jednoduchý nápad, který však bylo poměrně obtížné realizovat. Teprve když elektronické systémy řízení motoru pokročily natolik, že umožnily zohlednit v reálném čase mnohem více parametrů než v minulosti, bylo možné je při řízení ALS efektivně využít. Pokud je mi známo, jako první jej v závodech použil tým Toyota Team Europe (implementace Toyoty je známá jako Toyota Combustion Control System, zatímco Mitsubishi tento systém nazývá Post Combustion Control System).
Jak ALS funguje
Když řidič zvedne nohu z plynového pedálu, změní se časování zapalování někdy se zpožděním 40° i více (retard) a směs přiváděná do sání je bohatší o vzduch a palivo. Sací klapka zůstává mírně otevřená nebo se k udržení přívodu vzduchu do motoru používá vstřikovač vzduchu, který obchází sací klapku. Výsledkem je směs vzduchu a paliva, která se stále dostává do spalovacích komor, i když řidič již nezrychluje. Protože se zapalování značně opožďuje, směs vzduchu a paliva se dostává do výfukových trubek většinou nespálená. Když se zapalovací svíčka zapálí, výfukový ventil se v důsledku výše zmíněného zpoždění zapalování začíná otevírat. Navíc je teplota výfukových plynů extrémně vysoká, nespálené palivo exploduje při styku výfukových trubek. Naštěstí turbo sedí přímo na místě a výbuch ho udržuje v chodu (jinak by se zpomalilo, protože jeho sání, tedy výfukové plyny, je odříznuto). Výsledkem je výrazně nižší reakční doba s některými nevýhodami:
- Rychlý nárůst teploty turbodmychadla (která vyskočí z ~800 °C do oblasti 1100 °C+), kdykoli je systém aktivován
- Obrovské namáhání výfukového potrubí a trubek (namontovaný na silniční vůz by systém bang-bang zničil výfukový systém během 50-100 km)
- Turbo vytváří značný nárůst i při volnoběžných otáčkách motoru
- Exploze, ke kterým dochází ve výfukových trubkách, vytvářejí důležité plameny, které mohou, někdy vidět na konci výfukové trubice
- Snížení brzdného účinku motoru
Efekt ALS je závislý především na množství vzduchu přiváděného do motoru, čím více vzduchu se přivádí, tím více se efekt ALS projeví. V důsledku toho mohou být systémy ALS více či méně agresivní. Mírný systém ALS bude při aktivaci udržovat v sacím potrubí tlak 0 až 0,3 baru, zatímco při nečinnosti by se tlak v sacím potrubí při zavřené škrticí klapce pohyboval v oblasti -1 bar (absolutní podtlak). Závodní verze ALS mohou při zavřené škrticí klapce udržovat ve sběrném potrubí tlak až 1,5 baru.
Zatímco systémy montované do závodních vozů Toyota a Mitsubishi jsou relativně hladké a nehlučné, systémy montované do vozů Ford a Subaru jsou mnohem hlučnější a agresivnější.
Systém bang-bang má svůj název podle hlasitých explozivních zvuků, které řidič slyší, kdykoli se rozjede. Většina závodních implementací má uživatelsky volitelná nastavení protiprokluzového systému v závislosti na terénu, obvykle si řidič může zvolit tři nastavení od mírného až po velmi agresivní.
Všimněte si, že některé regionální nebo národní evropské soutěže zakazují používání systémů ALS, zatímco stále více soutěží WRC reguluje povolené úrovně hluku soutěžních vozů, čímž účinně znemožňuje použití systému ALS.
Začínaje rokem 2002 nové techniky proti zpoždění, jako je recirkulace výfukových plynů (EGR), pomalu vytlačují výše popsanou metodu, protože jsou šetrnější k mechanickým částem motoru.