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Turbocompresseur VGT – Apprenez-en davantage sur ce développement en croissance rapide en 3 minutes
Ce document présente brièvement le développement du système de contrôle de turbocompresseur VGT au niveau national et international.
Situation Générale du Développement des Systèmes de Régulation des Turbocompresseurs VGT à l'Étranger
Les pays étrangers ont toujours occupé une position de leader dans la recherche et l'innovation des systèmes de contrôle des turbocompresseurs VGT (turbocompresseurs à géométrie variable). Les États-Unis, l'Allemagne et le Japon ont développé une variété de systèmes de contrôle de turbocompresseurs à tuyère variable typiques et pratiques.
Honeywell a développé un VGT système de turbocompresseur du siècle dernier, qui est principalement composé d'actionneurs de volets de tuyère, de valves PCM, de pompes à vide, d'unités de commande, de capteurs et de divers instruments. L'actionneur de volet de tuyère adopte un actionneur à dépression de type diaphragme, et l'actionneur est alimenté par une pompe à vide installée à l'arrière du générateur. Une valve PCM est installée entre l'actionneur et la pompe à vide pour contrôler la dépression de l'actionneur.
L'unité de contrôle envoie un signal de commande à la vanne PCM selon le signal du capteur moteur et ajuste la pression négative générée par la pompe à vide en modifiant le rapport cyclique d'ouverture et de fermeture de la vanne PCM, contrôlant ainsi l'angle des ailettes de la tuyère. Le système de contrôle prend la pression de suralimentation comme paramètre cible de contrôle.
Pour améliorer la stabilité et la fluidité du système en conditions non stationnaires, un algorithme de commande PI à anticipation est utilisé : la vitesse et la charge du moteur sont déterminées en régime permanent. Le rapport de charge d'ouverture de la tuyère est utilisé comme anticipation et ajouté à l'algorithme de commande PI pour réaliser la commande de la vanne PCM.
General Motors Amérique a également développé un système de turbocompresseur à géométrie variable (VGT) pour les moteurs à essence. Le système se compose d'un actionneur, d'un régulateur de pression électronique (RPE), d'un régulateur à dépression électronique (RDE), d'une unité de contrôle électronique et de capteurs.
La différence entre l'actionneur de pression de type diaphragme du système et l'actionneur de type diaphragme précédent réside dans le fait que la chambre d'air de l'actionneur est divisée en deux parties par le diaphragme, et que le diaphragme est simultanément affecté par le collecteur d'admission et le surpresseur provenant du collecteur d'admission d'air après le compresseur, après le papillon des gaz.
La différence de pression entre les deux chambres à air du collecteur d'admission comprimé pousse le diaphragme pour entraîner la rotation des pales de la turbine, afin de garantir que l'actionneur pneumatique puisse surmonter efficacement la résistance de la tige de traction de la turbine dans diverses conditions de fonctionnement.
De plus, la pression dans les deux chambres à air est respectivement contrôlée par l'EPR et l'EVR. La stratégie de contrôle consiste à créer d'abord une carte MAP de contrôle de la pression de suralimentation en conditions de fonctionnement stables et à la stocker dans l'ECM, à comparer la pression de suralimentation actuelle avec la pression de suralimentation cible dans l'ECM, et le module de commande électronique ajuste le signal de commande en fonction de la différence pour permettre au contrôleur d'exécution d'agir afin de réaliser le contrôle optimal de la haute pression de suralimentation.
En outre, la société japonaise Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. a également appliqué la commande floue à un moteur diesel six cylindres équipé d'un Turbo à géométrie variable, en utilisant un moteur pas à pas pour entraîner l'actionneur, et a obtenu de bons résultats de contrôle.
État de la recherche du système de contrôle de turbocompresseur VNT domestique
La recherche nationale sur les turbocompresseurs VNT est légèrement en retard sur celle des pays étrangers, et peu d'unités s'y consacrent. Parmi elles, l'Université Tsinghua, l'Institut de technologie de Pékin, l'Université Tongji et d'autres collèges et universités ont réalisé des travaux sur le système de contrôle VGT.
En 1995, Wang Junqiu de l'Institut de technologie de Pékin et d'autres ont développé un système de contrôle VGT. Le système se compose d'une unité de contrôle électronique ECU, d'un actionneur d'ouverture de section de turbine (moteur de couple), d'un capteur et d'un moteur diesel J6110Z objet de contrôle, etc.
Le système accepte des signaux tels que la vitesse du moteur, la pression de suralimentation à l'extrémité du compresseur et la course de l'actionneur de pale d'ajutage à l'extrémité de la turbine. Par un certain algorithme, le signal de commande est envoyé à l'actionneur de pale d'ajutage pour modifier l'angle de rotation des pales de la chambre de turbine, contrôlant ainsi l'ouverture de la tuyère de turbine.
En 2000, Ma Zhaochen de l'Institut de technologie de Pékin et d'autres ont conçu un système de contrôle de démarrage mécanique pour le VGT adapté au moteur diesel six cylindres J6110Z. La position de la pale du distributeur du turbocompresseur est contrôlée par une biellette, qui adopte le principe du levier.
Les deux extrémités de la tige du balancier sont respectivement l'anneau de buse et le ressort. L'équilibre de la différence de pression à travers le diaphragme de l'actionneur entraîne la rotation des aubes de l'anneau de buse. Le point de fonctionnement du turbocompresseur est choisi au point d'étalonnage, période pendant laquelle la tension du ressort est équilibrée avec la pression de sortie du compresseur agissant sur le diaphragme.
Le laboratoire d'État clé de la sécurité et de la conservation de l'énergie automobile de l'Université Tsinghua a développé le système de contrôle de turbocompresseur VGT sur le moteur TDI de Volkswagen, caractérisé par l'utilisation d'un moteur pas à pas comme actionneur, et par la vérification de la carte MAP via les deux signaux du capteur de vitesse du moteur et du capteur de position de l'accélérateur. , obtenir la pression de suralimentation cible et effectuer un contrôle PID.
En régime permanent, le contrôle PID avec le changement de l'ouverture de la buse variable est adopté pour obtenir un bon contrôle de la pression de suralimentation cible. En régime transitoire, la méthode de contrôle des paramètres PID est différente du régime permanent et l'introduction d'une fonction de prédiction est adoptée pour améliorer la vitesse de réponse du système en régime transitoire, et des tests sont effectués sur le système logiciel et matériel développé.
Épilogue
La technologie de turbocompresseur à gaz d'échappement à géométrie variable offre une marge de manœuvre plus large que les turbocompresseurs à gaz d'échappement traditionnels en termes d'économie d'énergie et de réduction des émissions des moteurs à combustion interne. C'est la direction de développement actuelle de la technologie de suralimentation.
Sa recherche et son développement sont d'une grande importance pour la promotion de la modernisation de l'industrie des turbocompresseurs VGT en Chine. Après des décennies d'accumulation technique à l'étranger, le turbocompresseur à géométrie variable a une avance considérable sur la Chine en termes de technologie globale et de technologie de contrôle, tandis que la recherche sur les turbocompresseurs à géométrie variable dans notre pays n'en est qu'au stade de la recherche théorique.
