Hur Turbo Anti-Lag System fungerar
Bang-bang (även känt som ALS, vilket står för Anti-Lag System) är en teknik för motorstyrning som gör det möjligt att minimera turbofördröjningstiden.
Som du kanske känner till uppvisar turboladdare en så kallad fördröjningstid, vilket är den tid som krävs för att turbinen ska nå full gas från ett mellanliggande rotationshastighetstillstånd. Varaktigheten av en turboladdares fördröjning beror på många faktorer, bland annat dess tröghet, luftflödeseffektivitet, mottryck osv. Problemet hanteras delvis genom att montera en turbodumpventil som fungerar varje gång föraren lyfter foten från gaspedalen. Dumpventilen tömmer den tryckluft som kommer ut ur turboladdaren medan inloppsröret är stängt, vilket gör att turbinen inte stannar och att eventuella skador på dess lager undviks. I tävlingsbilar är det mycket vanligt att man monterar överdimensionerade turboladdare för att kunna producera tillräckligt med laddningstryck och säkerställa en tillräcklig motoreffekt. Stora turboladdare uppvisar en betydande fördröjning på grund av deras ökade rotationströghet. I sådana fall är dumpventilen otillräcklig för att turbokompressorn inte ska förlora för mycket fart när föraren lyfter. Dessutom är rallybilar utrustade med en turborestriktor som regleras av FIA. En av restriktorns effekter är att den ökar fördröjningstiden. Detta är anledningen till att man i tävlingsbilar, och mer specifikt i rallybilar, där vridmoment och motortillgänglighet är kritiska prestandafaktorer, i de flesta tillämpningar använder sig av system som förhindrar fördröjning.
Under fördröjningstiden reagerar motorn mycket sämre och dess effekt ligger långt under den nominella nivån. För att motverka effekten av turboladdningens eftersläpning brukade förarna förutse motorns reaktioner genom att accelerera långt innan de skulle ha gjort det i en bil utan turbo. Andra har använt en teknik som introducerades av den tyske föraren Walter Röhrl och som kallas ”bromsning med vänster fot”, där föraren använder sin vänstra fot för att bromsa bilen medan den högra foten accelererar för att hålla turboladdaren i optimal belastning. Vänsterfotsbromsning är mycket hård för bromsarna som utsätts för extrem belastning, men är mycket effektiv när det gäller att hålla turbon i gång.
ALS var en enkel idé, men en idé som var relativt svår att genomföra. Först när de elektroniska motorstyrningssystemen var tillräckligt avancerade för att man skulle kunna ta hänsyn till många fler parametrar, i realtid, än tidigare blev det möjligt att använda dem effektivt för att hantera ALS. Såvitt jag vet var Toyota Team Europe först med att använda det i racing (Toyotas genomförande är känt som Toyota Combustion Control System medan Mitsubishi kallar systemet Post Combustion Control System).
Hur ALS fungerar
När föraren lyfter foten från gaspedalen ändras tändningstidpunkten med en fördröjning (retard) som ibland är 40° eller mer, och blandningen av insugningsluft och bränsletillförsel blir rikare. Inloppsspjället hålls något öppet eller så används en luftinsprutare, som förbigår inloppsspjället, för att bibehålla lufttillförseln till motorn. Detta resulterar i en luft/bränsleblandning som fortsätter att komma in i förbränningskamrarna när föraren inte längre accelererar. Eftersom tändningen är kraftigt fördröjd når luft- och bränsleblandningen avgasrören i stort sett oförbränd. När tändstiftet tänds börjar avgasventilen öppnas på grund av den ovan nämnda tändningsfördröjningen. Eftersom avgastemperaturen är extremt hög exploderar det oförbrända bränslet vid kontakten med avgasrören. Turbon sitter lyckligtvis precis där och explosionen gör att den fortsätter att snurra (annars skulle den sakta ner eftersom dess intag, avgaserna, är avstängt). Effekten är enormt mycket kortare reaktionstider med vissa nackdelar:
- En snabb ökning av turboaggregatets temperatur (som hoppar från ~800°C till 1100°C+-området) när systemet aktiveras
- En enorm påfrestning på avgasröret och rören (monterat på en gatubil skulle ett bang-bang-system förstöra avgassystemet inom 50-100 km)
- Turboaggregatet producerar en betydande laddning även vid tomgångsvarvtal
- Explosionerna som sker i avgasrören genererar viktiga lågor som kan, ibland kan ses i slutet av avgasröret
- Reducerad motorbroms
Alseffekten är främst beroende av den luftmängd som släpps in i motorn, ju mer luft som tillförs desto mer kommer ALS-effekten att vara märkbar. Följaktligen kan ALS-system vara mer eller mindre aggressiva. Ett milt ALS-system upprätthåller ett tryck på 0-0,3 bar i inloppsröret när det är aktiverat, medan trycket i inloppsröret när det är inaktivt och gasreglaget är stängt skulle vara i storleksordningen -1 bar (absolut vakuum). ALS-versioner för tävlingsbilar kan upprätthålla ett tryck på upp till 1,5 bar i inloppsröret när spjället är stängt.
Men medan de system som monteras i Toyota- och Mitsubishis tävlingsbilar är relativt mjuka och ljudlösa är de system som monteras i Ford- och Subaru-bilar mycket mer högljudda och aggressiva.
Bang-bang-systemet har fått sitt namn efter det höga explosionsljudet som man hör när föraren lyfter. De flesta tävlingsinstallationer har inställningar för anti-lag som kan väljas av användaren beroende på terrängen, vanligtvis kan tre inställningar väljas av föraren som går från milda till mycket aggressiva.
Bemärk att vissa regionala eller nationella europeiska tävlingar förbjuder användningen av ALS-system, medan fler och fler WRC-tävlingar reglerar de bullernivåer som tillåts av tävlingsbilar och som i själva verket inaktiverar ALS.
Med början under 2002 håller nya tekniker för att motverka lagg, såsom EGR (Exhaust Gas Recirculation), sakta på att ta över den metod som beskrivs ovan eftersom de är snällare mot motorns mekaniska delar.