TD04LR6-04HR (49477-02003) – BMW N20/N55 用高帯域幅 EWG ターボ |アクチュエータの質量の最適化と閉ループブースト応答の調整

部品番号 49477-02003 (OEM 相互参照番号 49477-02105) で指定される TD04LR6-04HR ターボチャージャーは、BMW のエレクトリック ウェストゲート (EWG) ターボチャージャーの制御システムの制限、特にアクチュエーター アセンブリの機械的帯域幅に対処するように設計されています。 N20 (2.0T) および N55 (3.0T) エンジンを搭載した BMW X1、X3、Z4 モデルに取り付けられた EWG システムは、DC モーター駆動のアクチュエーターを使用してウェストゲート フラッパーの位置を決めます。ただし、アクチュエータ アセンブリ (モーター、歯車列、リンケージ、フラッパー) の合計移動質量は 78g で、約 42 Hz の機械的共振周波数が発生します。この周波数を超えると、ECU の PWM 制御信号に対するアクチュエーターの応答が遅れ始め、55 Hz で -3dB 減衰します。これは、急速なブースト補正 (ギアチェンジやスロットル過渡現象中に発生) が 15 ～ 20 ミリ秒の遅延で適用されることを意味します。 TD04LR6-04HR は、質量-最適化されたアクチュエータ アセンブリ-歯車列はチタン合金ピニオンで再設計され（質量 8g 削減）、リンケージ ロッドは中空アルミニウム チューブに変更され（4g 削減）、フラッパー アームはスケルトン化されました（6g 削減）。総可動質量は 78g から 60g に減少し、機械共振周波数が 52 Hz に増加し、使用可能な帯域幅が 75 Hz に拡張されました (-3dB の減衰のみ)。この帯域幅の 23% の向上により、ECU のブースト制御ループが元のシステムの 2 倍の速度で動作できるようになり、過渡時のブースト圧偏差が ±5 kPa から ±2.5 kPa に減少します。

コンプレッサーハウジングの特徴は、40mmインデューサー56mm エクスデューサーを搭載し、1.6:1 ～ 2.6:1 の圧力比で 0.10 ～ 0.26 kg/s の質量流量範囲を供給します。コンプレッサー マップは、2.1:1 PR および 162,000 RPM で 76% のピーク効率を達成し、完全にポートされたシュラウドによってサージ マージンが 34% に拡張されています。-マップの広いアイランドは、N20 の 2,000 ～ 6,000 RPM と N55 の 1,800 ～ 5,500 RPM の動作帯域をカバーしています。

タービンハウジングは鋳造されています。ニッケル-レジスト D5Sニッケル含有量が 36% で、一体型 EWG アクチュエーター マウント-ハウジングの鋳物には、DC モーター アセンブリ用の強化された取り付けボスが含まれており、組み立て中に歯車列の正確な位置合わせを保証する位置決めダボが付いています。ボリュートの A/R 比は 0.54 で、BMW エンジンの特徴である幅広いパワー供給のために選択されています。ハウジングの熱質量は2.8kgです。

タービンホイールは以下から製造されています。インコネル 713LC極慣性モーメントは 0.0042 kg·m² で、11 ブレード設計バックスイープ角は 1.5 度です。ホイールの慣性は、EWG の高速作動制御に対する適切な応答を維持しながら、N20 の 2.0L および N55 の 3.0L 点火命令からのパルスを滑らかにするために、小型フレームのターボよりも意図的に 10% 高く設定されています。-ホイールバランスはG1.0グレード、残留アンバランス0.35g・mmとなっております。

コンプレッサー ホイールは鍛造品から CNC 加工されています-7075-T6 アルミニウム硬質陽極酸化皮膜（厚さ 40μm）を施したビレット-。6+6 の割れた刃構成。ホイールの設計には、前縁に 1.5 度の前方スイープが含まれており、インデューサー先端のマッハ数が 0.82 に減少します。

Q1: EWG ターボチャージャーにおける「帯域幅」とは何ですか?
帯域幅は、アクチュエータが ECU の制御信号に正確に従うことができる周波数範囲です。帯域幅が広いということは、アクチュエータがより高速なブースト補正に応答できることを意味します。-たとえば、ギアチェンジ中、ブーストを急速に下げてから復元する必要がある場合などです。 TD04LR6-04HR の 75 Hz 帯域幅はオリジナルよりも 23% 高く、過渡時のブースト圧の目標からの逸脱が少なくなります。

Q2: 移動質量を 78g から 60g に減らすと、アクチュエータの長期耐久性に影響しますか?-
チタン合金ピニオンと中空アルミニウムリンケージは、それぞれ 500,000 作動サイクル (200,000 km の走行に相当) まで検証されています。実際、質量の減少により、エンドストップにおける歯車の歯にかかる衝撃荷重が軽減され、歯車列の疲労寿命が 15% 延長されます。-耐久性も損なわれません。

Q3: インストール手順には、ISTA/D への適応について記載されています。私の車にすでにオリジナルの EWG が搭載されている場合、これをスキップできますか?
いいえ、-質量最適化されたアセンブリ-の慣性はわずかに異なるため、最初のキャリブレーション スイープ中にアクチュエータの位置検出特性が変化します。-適応をスキップすると、ECU は古い位置オフセットを使用することになり、ウエストゲートがわずかに間違った位置で閉じます。結果として生じるブースト誤差は、通常、高負荷時に 0.03 ～ 0.05 bar になります。

Q4: ステージ 2 チューンで 22 PSI ブーストを実行する N20 エンジンを使用しています。 TD04LR6-04HR の帯域幅はこの圧力でも有効ですか?
はい。{0}}ウエストゲート フラッパーは圧力のバランスがとれており、排気背圧がフラッパーの両側に均等に作用するため、アクチュエータの帯域幅はブースト圧とは無関係です。-{2}} 22 PSI でウエストゲートを開くのに必要な最大力は 28 N ですが、これは DC モーターの能力 45 N の範囲内に十分収まります。

Q5: コンプレッサーのマップは、2.1:1 PR で 76% のピーク効率を示しています。 2.4:1 PR (ステージ 2 レベル) での効率はどれくらいですか?
2.4:1 PR (約 20 PSI ゲージ) では、コンプレッサー効率は 73% であり、-小型フレームのターボとしては依然として非常に良好です。- TD04LR6-04HR のコンプレッサー マップには幅広い効率アイランドがあり、最大 2.5:1 PR (22 PSI) のステージ 2 チューンに適しています。 2.5:1 PR を超えると効率が 68% に低下するため、より大きなターボが推奨されます。

Q6: コモン-レールのディーゼル接続-との関連性は何ですか?
帯域幅改善のコンセプト-アクチュエータの質量を削減して制御ループ速度を向上させる-は、コモンレール ディーゼル インジェクタの開発に直接似ています。-、圧電インジェクタの移動質量を削減することで、より高い噴射圧力とより速い応答時間が可能になりました。応答帯域幅を拡大するために質量を削減するという同じ原理が、ディーゼル噴射技術からターボチャージャーの EWG アクチュエーターに適用されました。

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