Cum funcționează sistemul Anti-Lag al turbocompresorului
Bang-bang (cunoscut și sub numele de ALS, care înseamnă Anti-Lag System) este o tehnică de gestionare a motorului care permite minimizarea timpului de întârziere al turbocompresorului.
După cum probabil știți, turbocompresoarele prezintă ceea ce se numește timp de întârziere, care este timpul necesar pentru ca turbina să atingă accelerația maximă de la o stare intermediară a vitezei de rotație. Durata lag-ului unui turbocompresor depinde de mai mulți factori printre care se numără inerția acestuia, eficiența fluxului de aer, contrapresiunea, etc. Problema este parțial rezolvată prin montarea unei supape de descărcare a turbocompresorului, care acționează de fiecare dată când șoferul ridică piciorul de pe accelerație. Supapa de descărcare va evacua aerul presurizat care iese din turbocompresor în timp ce colectorul de admisie este închis, permițând astfel turbinei să nu se blocheze și evitând posibilele deteriorări ale rulmenților acesteia. La mașinile de curse este foarte frecventă montarea unor turbocompresoare supradimensionate pentru a putea produce o presiune de supraalimentare suficientă și pentru a asigura o putere suficientă a motorului. Turbocompresoarele mari prezintă un decalaj semnificativ din cauza inerției lor rotaționale crescute. În astfel de cazuri, supapa de descărcare este insuficientă pentru a permite turbocompresorului să nu piardă prea mult din viteză atunci când pilotul pornește. În plus, mașinile de raliu sunt echipate cu un restrictor turbo, care este reglementat de FIA. Unul dintre efectele restrictorului este acela de a crește timpul de întârziere. Acesta este motivul pentru care la mașinile de curse, și mai ales la mașinile de raliu, unde cuplul și disponibilitatea motorului sunt factori critici de performanță, majoritatea aplicațiilor folosesc sisteme anti-relax.
În timpul timpului de lag, motorul este mult mai puțin receptiv, iar puterea sa este mult sub cea nominală. Pentru a contracara efectul timpului de decalaj al turbocompresorului, șoferii obișnuiau să anticipeze reacțiile motorului, accelerând cu mult înainte de ceea ce ar fi făcut într-o mașină fără turbo. Alții au folosit o tehnică, introdusă de pilotul german Walter Röhrl, cunoscută sub numele de „frânarea cu piciorul stâng”, în care pilotul folosește piciorul stâng pentru a frâna mașina în timp ce piciorul drept accelerează pentru a menține turbocompresorul în sarcină optimă. Frânarea cu piciorul stâng este foarte dură pentru frânele care sunt supuse unui stres extrem, dar este foarte eficientă pentru a menține turbocompresorul învârtindu-se.
ALS a fost o idee simplă, dar care a fost relativ dificil de implementat. Abia atunci când sistemele electronice de management al motorului au fost suficient de avansate pentru a permite luarea în considerare mult mai mulți parametri, în timp real, decât în trecut, a devenit posibilă utilizarea lor eficientă în gestionarea ALS. Din câte știu eu, echipa Toyota Team Europe a fost prima care l-a folosit în curse (implementarea Toyota este cunoscută sub numele de Toyota Combustion Control System, în timp ce Mitsubishi numește sistemul Post Combustion Control System).
Cum funcționează ALS
Când șoferul ridică piciorul de pe pedala de accelerație, momentul aprinderii este modificat cu o întârziere uneori de 40° sau mai mult (retard), iar amestecul de aer de admisie și de alimentare cu combustibil devine mai bogat. Fluturele de admisie este menținut ușor deschis sau se utilizează un injector de aer, care ocolește fluturele de admisie, pentru a menține alimentarea cu aer a motorului. Astfel se obține un amestec aer/combustibil care continuă să intre în camerele de combustie atunci când șoferul nu mai accelerează. Aprinderea fiind puternic întârziată, amestecul aer/combustibil ajunge în tuburile de eșapament în cea mai mare parte necombustit. Atunci când bujia se aprinde, supapa de evacuare începe să se deschidă din cauza întârzierii aprinderii menționate mai sus. În plus, temperatura gazelor de eșapament fiind extrem de ridicată, combustibilul necombustit explodează la contactul tuburilor de eșapament. Din fericire, turbo-ul stă chiar acolo și explozia îl face să continue să se învârtă (altfel ar încetini, deoarece admisia sa, gazele de eșapament, este întreruptă). Efectul este un timp de răspuns mult mai mic, cu unele dezavantaje:
- O creștere rapidă a temperaturii turbocompresorului (care sare de la ~800°C la regiunea 1100°C+) ori de câte ori sistemul este activat
- Un stres uriaș asupra colectorului și țevilor de eșapament (montat pe o mașină de stradă, un sistem bang-bang ar distruge sistemul de eșapament în 50-100 km)
- Turbo-ul produce o supraalimentare semnificativă chiar și la viteze de ralanti ale motorului
- Exploziile care au loc în țevile de eșapament generează flăcări importante care pot, uneori, fi văzute la capătul tubului de eșapament
- Reducerea frânei motorului
Efectul ALS depinde în cea mai mare parte de cantitatea de aer admisă în motor, cu cât mai mult aer furnizat, cu atât efectul ALS va fi mai vizibil. În consecință, sistemele ALS pot fi mai mult sau mai puțin agresive. Un ALS ușor va menține o presiune de 0 până la 0,3 bar în colectorul de admisie atunci când este activat, în timp ce, atunci când este inactiv, presiunea în colectorul de admisie cu clapeta de accelerație închisă ar fi în zona de -1 bar (vid absolut). Versiunile ALS de curse pot menține o presiune de până la 1,5 bar în colectorul de admisie cu clapeta de accelerație închisă.
În timp ce sistemele montate pe mașinile de curse Toyota și Mitsubishi sunt relativ netede și silențioase, cele montate pe mașinile Ford și Subaru sunt mult mai zgomotoase și mai agresive.
Sistemul bang-bang își datorează numele zgomotelor puternice de explozie care se aud ori de câte ori șoferul se ridică de pe loc. Cele mai multe implementări de curse au setări anti-relaxare selectabile de către utilizator în funcție de teren, de obicei trei setări pot fi selectate de către șofer, de la ușor la foarte agresiv.
Rețineți că unele evenimente europene regionale sau naționale interzic utilizarea sistemelor ALS, în timp ce tot mai multe evenimente WRC reglementează nivelurile de zgomot permise de mașinile de competiție, dezactivând efectiv ALS.
Începând cu anul 2002, noi tehnici de anti-recirculare a gazelor de eșapament, cum ar fi EGR (Exhaust Gas Recirculation), depășesc încet metoda descrisă mai sus, deoarece sunt mai blânde cu părțile mecanice ale motorului.
.