TD04LR6-04HR (49477-02003) – BMW N20/N55용 고대역폭 EWG 터보|액추에이터 질량 최적화 및 폐쇄 루프 부스트 응답 튜닝

부품 번호 49477-02003(OEM 상호 참조 번호 49477-02105)으로 지정된 TD04LR6-04HR 터보차저는 BMW EWG(Electric Wastegate) 터보차저의 제어 시스템 제한, 특히 액추에이터 어셈블리의 기계적 대역폭을 해결하도록 설계되었습니다. N20(2.0T) 및 N55(3.0T) 엔진이 장착된 BMW X1, X3 및 Z4 모델에 장착되는 EWG 시스템은 DC 모터 구동 액추에이터를 사용하여 웨이스트게이트 플래퍼의 위치를 ​​지정합니다. 그러나 액추에이터 어셈블리(모터, 기어 트레인, 링키지 및 플래퍼)의 결합된 이동 질량은 78g으로 약 42Hz의 기계적 공진 주파수를 생성합니다. 이 주파수 이상에서는 ECU의 PWM 제어 신호에 대한 액추에이터의 응답이 55Hz에서 -3dB 감쇠로 지연되기 시작합니다. 즉, 빠른 부스트 보정(기어 변경 및 스로틀 과도 현상 중에 발생)이 15~20ms 지연으로 적용된다는 의미입니다. TD04LR6-04HR은 다음을 통해 이 문제를 해결합니다.질량-최적화된 액추에이터 어셈블리-기어 트레인은 티타늄 합금 피니언으로 재설계되었으며(질량 8g 감소), 링키지 로드는 중공 알루미늄 튜브로 변경되었으며(4g 절감), 플래퍼 암은 뼈대화되었습니다(6g 절감). 총 이동 질량은 78g에서 60g으로 줄어들어 기계적 공진 주파수는 52Hz로 증가하고 사용 가능한 대역폭은 75Hz(단 -3dB 감쇠)로 확장됩니다. 대역폭이 23% 향상되면 ECU의 부스트 제어 루프가 원래 시스템 속도의 2배로 작동하여 과도 상태 동안 부스트 압력 편차를 ±5kPa에서 ±2.5kPa로 줄일 수 있습니다.

압축기 하우징의 특징은 다음과 같습니다.40mm 유도자56mm 배출기를 사용하여 1.6:1~2.6:1 사이의 압력 비율에서 0.10~0.26kg/s의 질량 유량 범위를 제공합니다. 압축기 맵은 2.1:1 PR 및 162,000RPM에서 76%의 최고 효율을 달성하며, 전체 포팅 슈라우드를 통해 서지 마진이 34%까지 확장되었습니다.{13}} 지도의 넓은 섬은 N20의 2,000~6,000RPM 및 N55의 1,800~5,500RPM 작동 대역을 포괄합니다.

터빈 하우징은 다음에서 주조됩니다.Ni-D5S에 저항하세요니켈 함량이 36%로,통합 EWG 액추에이터 마운트-하우징 주물에는 DC 모터 조립을 위한 강화된 장착 보스가 포함되어 있으며, 조립 중 정확한 기어열 정렬을 보장하는 위치 지정 다월이 포함되어 있습니다. 볼류트의 A/R 비율은 0.54로, BMW 엔진의 특징인 넓은 출력 전달을 위해 선택되었습니다. 하우징의 열 질량은 2.8kg입니다.

터빈 휠은 다음으로 제조됩니다.인코넬 713LC0.0042 kg·m²의 극관성모멘트를 가지며,11블레이드 디자인1.5도 백스윕 각도. 휠의 관성은 N20의 2.0L 및 N55의 3.0L 발사 명령의 펄스를 부드럽게 하는 동시에 EWG의 빠른 작동 제어를 위한 적절한 응답을 유지하기 위해 소형{3}}프레임 터보보다 의도적으로 10% 더 높습니다.{8}} 휠은 0.35g·mm의 잔여 불균형으로 G1.0 등급으로 균형을 이루고 있습니다.

압축기 휠은 단조품으로 CNC-가공되었습니다.7075-T6 알루미늄하드{0}}양극산화 코팅(두께 40μm)된 빌렛으로,6+6 분할 블레이드구성. 휠의 디자인에는 앞쪽 가장자리에서 1.5도 전방 스윕이 포함되어 유도기 팁 마하 수를 0.82로 줄입니다.

Q1: EWG 터보차저의 맥락에서 "대역폭"이란 무엇입니까?
대역폭은 액추에이터가 ECU의 제어 신호를 정확하게 따를 수 있는 주파수 범위입니다. 대역폭이 높다는 것은 액츄에이터가 더 빠른 부스트 수정에 반응할 수 있음을 의미합니다.-예를 들어 기어 변경 중에 부스트를 급격하게 줄였다가 복원해야 하는 경우입니다. TD04LR6-04HR의 75Hz 대역폭은 원본보다 23% 더 높습니다. 즉, 과도 상태에서 부스트 압력이 목표에서 덜 벗어나는 것을 의미합니다.

Q2: 이동 질량을 78g에서 60g으로 줄이는 것이 액추에이터의 장기-내구성에 영향을 미치나요?
티타늄 합금 피니언과 중공 알루미늄 링키지는 각각 500,000회의 작동 주기(200,000km 주행에 해당)로 검증되었습니다. 감소된 질량은 실제로 엔드 스톱에서 기어 톱니에 대한 충격 부하를 줄여-기어 트레인의 피로 수명을 15% 증가시킵니다. 내구성은 손상되지 않습니다.

Q3: 설치 지침에 ISTA/D 적응이 언급되어 있습니다. 내 자동차에 이미 원래 EWG가 있는 경우 이 과정을 건너뛸 수 있나요?
아니요,-질량 최적화된-어셈블리는 약간 다른 관성을 갖고 있어 초기 교정 스윕 중에 액추에이터의 위치 감지 특성이 변경됩니다.- 적응을 건너뛰는 것은 ECU가 이전 위치 오프셋을 사용하여 웨이스트게이트가 약간 잘못된 위치에서 닫히는 것을 의미합니다. 결과적인 부스트 오류는 일반적으로 고부하에서 0.03~0.05bar입니다.

Q4: 저는 22 PSI 부스트를 실행하는 2단계 튜닝이 포함된 N20 엔진을 가지고 있습니다. 이 압력에서도 TD04LR6-04HR의 대역폭이 여전히 효과적입니까?
예-웨이스트게이트 플래퍼는 압력 균형을 이루고-배기 배압은 플래퍼 양쪽에 동일하게 작용하므로{0}}액추에이터의 대역폭은 부스트 ​​압력과 무관합니다. 22 PSI에서 웨이스트게이트를 여는 데 필요한 최대 힘은 28 N이며, 이는 DC 모터의 45 N 성능 범위 내에 있습니다.

Q5: 압축기 맵은 2.1:1 PR에서 76%의 최고 효율을 보여줍니다. 2.4:1 PR(stage-2 수준)의 효율성은 얼마나 됩니까?
2.4:1 PR(약 20PSI 게이지)에서 압축기 효율은 73%입니다.-여전히 소형-프레임 터보에 매우 좋습니다. TD04LR6-04HR의 컴프레서 맵은 넓은 효율성 아일랜드를 갖고 있어 최대 2.5:1 PR(22 PSI)의 스테이지 2 튜닝에 적합합니다. 2.5:1 PR 이상에서는 효율성이 68%로 떨어지며 더 큰 터보가 권장됩니다.

Q6: 일반-레일 디젤 연결-이것은 어떤 관련이 있나요?
대역폭 개선 개념은 -액추에이터 질량을 줄여 제어 루프 속도 증가-는 커먼{2}}레일 디젤 인젝터 개발과 직접적으로 유사합니다. 여기서 압전 인젝터의 이동 질량을 줄이면 주입 압력이 높아지고 응답 시간이 빨라집니다. 디젤 분사 기술부터 터보차저의 EWG 액츄에이터까지 응답 대역폭을 높이기 위한 질량 감소의 동일한 원리가 적용되었습니다.

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