Thermal management. Part 2

Posta pirmajā daļā par thermal management jau pieminēju, ka moderno N sērijas dzinēju dzesēšanai ir paredzēti sekojoši (jaudīgi) rīki:

• vairāku simtu W jaudīgs vadāms elektriskais ventilators;
• 400 .. 700 W jaudīgs vadāms elektriskais ūdenssūknis;
• vadāms termostats.

Tomēr, ja kādu iemeslu dēļ šie rīki netiek galā ar dzinēja dzešēšanu, ir paredzēti papildus pasākumi.

Attēlā: DME rīcība, kontatējot paaugstinātu dzesēšanas šķidruma temperatūru.

Kā redzams, papildus tiek samazināta gaisa kondicioniera jauda, samazināta dzinēja jauda līdz pat 10% no sākotnējās!

Šajā brīdī nedaudz pastāstīšu par saviem novērojumiem - kā modernie dzinēji vada dzesēšanas menedžmentu.
Dzesēšanas menedžments ir RADIKĀLI atšķirīgs no vienkārša 'uzturēsim temperatūru X'!

Kā modernie BMW dzinēji menedžē dzesēšanu?
DME zina, cik daudz degvielas tiek sadedzināts, zina dzinēja efektivitāti. Attiecīgi - DME zina, cik daudz enerģijas konkrētajā mirklī aiziet siltumā (nevis griezē - darbā) - viss šis siltums būs jāaizvada atmosfērā. Attiecīgi - DME negaida, kamēr dzinēja bloks uzkarsīs. DME to dzesē nekavējoši - tiklīdz kā vadītājs nospiež akseleratora pedāli. Turklāt, šajā modelī ir ietvertas sekojošas 'fīčas':

• DME ņem vērā dažādu režīmu (piem., N43/53 series dzinējiem - Homogēns vs Stratified) efektivitātes atšķirības;
• DME ņem vērā virzuļgrupas termālo ietilpību (inerci) - pēc speciālām līknēm aiztur ūdenssūkņa ražības samazināšanu, lai novērstu lokālu pārkaršanu;
• ir ierobežota ūdenssūkņa minimālā ražība, lai novērstu pārāk lielas temperatūras atšķirības dazādos dzinēja sektoros un dzesēšanas šķidruma lokālu vārīšanos;
• ja tiek strauji palielināta dzinēja pieprasītā jauda, DME nekavējoši pāriet no Normal/ECO uz High power mode. Lai šo procesu paātrinātu, tiek būtiski palielināta ūdenssūkņa ražība (līdz 100%) un forsēta termostata atvēršana (to sildot līdz 100%). Lai novērstu lokālas pārkaršanas iespēju, ūdenssūkņa minimālā jauda tiek palielināta uz 40%.

DME veido adaptācijas kartes ūdenssūkņa, elektroventilatora, radiatora, termostata un tā apsildes mezgliem. DME regulāri testē (pārbauda) šo mezglu veiktspēju.
Piemēram:

• vienmērīgi braucot, ar praktiski atslēgtu elektroventilatoru (tā minimālā jauda ir 7%), bez termostata apsildes variē ūdenssūkņa jaudu (tā minimālā jauda Nomal/ECO mode ir 15%), pārbaudot, ar kādu tā jaudu tiek sasniegts termālais līdzsvars;
• vienmērīgi braucot, ar atslēgtu elektroventilatoru, uzturot nemainīgu ūdenssūkņa ražību, tiek mainīta termostata apsilde un novērtēta tās ietekme;
• tukšgaitā tiek novērtēta elektroventilatora (un dzesēšanas radiatora) efektivitāte;
• tukšgaitā tiek novērtēta dzinēja spēja uzturēt pazeminātu temperatūru (Mapped mode ar 80 oC);
• tukšgaitā tiek novērtēta termostata un tā apsildes darbība, vadot tos dzinēja uzsilšanas posmā;
• tukšgaitā tiek novērtēta ūdenssūkņa darbība: termostats tiek apsildīts par 100%, radiators tiek dzesēts ar 80% jaudu, mainot ūdenssūkņa ražību, pēc konkrētas apsildes kartes tiek sasniegta 90 oC temperatūra.

Domāju, ka šī ir tikai daļa no termālā menedžmenta testa uzdevumiem. Diemžēl, man nav algoritmu/funkcionalitātes aprakstu.

Vēl interesanta nianse: ja DME konstatē dzinēja pārkaršanas pazīmes (kaut reizi KOMBI iedegusies dzeltenā brīdinājuma zīme), DME problemātiskajā segmentā ieslēdz Mapped mode un pārbauda spēju uzturēt šo režīmu. Respektīvi - DME pēc iespējas neļauj tuvoties problemātiskajai situācijai. Tikai tad, ja DME vairākas reizes (ne mazāk par 3 .. 5 vienreizējas + vidējas pārkaršanas gadījumā) gūs apstiprinājumu, ka dzinēja dzesēšana ir labā kondīcijā (t.i.: pārkaršanas problēma novērsta), DME atjaunos pārējos (High power; Normal) režīmus. ECO mode (kā režīms ar visaugstāko temperatūru) tiks atjaunota tikai pēc ilgāka laika.

Piemēram, ja dzinējs ir pārkarsis tukšgaitā (KOMBI iedegusies dzeltenā brīdinājuma zīme):

• DME šajā segmentā (tukšgaita) uzturēs Mapped mode (80 oC). Ja vairākas reizes pēc kārtas šī režīma uzturēšana izdosies (t.i.: termostata apsilde būs mazāka kā 100%; ventilatora jauda: mazāka kā 90%; ūdenssūkņa jauda: zem 50%), dzinējs veiks nākošos testus:
• pārbaudīs ūdenssūkņa ražības karti, pēc konkrēta grafika paaugstinot temperatūru līdz 90 oC (mainot sūkņa ražību, termostats tiek apsildīts 100%), parbaudīs termostata apsildi; elektroventilatora efektivitāti.

Tikai pēc šo testu sekmīgas pabeigšanas DME atjaunos Normal mode tukšgaitā. Uz ECO mode nāksies pagaidīt vēl ilgāku laiku. Ņemot vērā, ka testa apstiprinājumam vajadzīgas vismaz 15 .. 20 minūtes, uz ātru dzinēja pilnas funkcionalitātes atjaunošanos pēc pārkaršanas nav ko cerēt!
Turklāt, jāņem vērā:

• mērenas dzinēja pārkaršanas gadījumā nekādas kļūdas netiek ierakstītas;
• diagnostikas aprīkojumam (INPA/ISTA) nav nekādu learnbits, indikāciju, kādā režīmā strādā termālais menedžments;
• pat adaptāciju dzēšana neatjauno pilnas funkcionalitātes režīmu - DME pats veiks visus testus, lai pārliecinātos, ka dzinēja dzesēšana pilda savas funkcijas.

Ņemot vērā iepriekšminēto, nākas secināt - ja dzinējam periodiski ir pārkaršanas tendence, tas darbosies ar pazeminātu temperatūru: degvielas patēriņš būs palielināts.
Pārkaršanas problēmu diagnostika ir apgrūtināta, jo nav nekādu kļūdu, nekādu statusa bitu, kas norādītu uz avārijas/emergency mode.



Diagnostikas piemērs.
N53B30. Sūdzības. Karstā laikā (kad āra temperatūra ir vismaz ap 25oC), novērots:

•  dzinēja jauda, braucot pilsētas sastrēgumos, ir samazināta;
• gaisa kondicionieris šajos apstākļos īsti labi nedzesē;
• ļoti skaļi strādā elektriskais ventilators.

Diagnostikas nolūkos auto tika atstāts darbojamies tukšgaitā ilgāku laiku. Pēc 20 minūtēm KOMBI iedegās dzeltenas krāsas brīdinājuma zīme par dzinēja pārkaršanu, CCC ekrānā - atbilstošs lūgums samazināt dzinēja slodzi. Tā kā dzinējs strādāja tukšgaitā, acīmredzami - tā jaudu samazināt nav iespējams (un loģiski - pārkaršanu neizraisīja pārāk agresīva braukšana).

INPA pieslēgums uzrādīja sekojošus datus:
../F5/F2/F6

• eļļas temperatūra: 122 .. 124 oC
• dzinēja temperatūra: 123 .. 124 oC

 ../F6/F1/F1

• dzesēšanas ventilatora jauda 91%

..F6/F1/F4

• termostata apsilde: 100%

 ../F6/F1/F8

• ūdenssūkņa pieprasītā jauda: 52%

Ko nozīmē šie dati?

• 100% apsildīts termostats: DME cenšas to maksimāli atvērt, lai veicinātu dzesēšanas šķidruma plūšanu uz radiatoru;
• 52% ūdenssūkņa jauda tukšgaitā - šim režīmam prakstiski maksimālā vērtība;
• 91% elektroventilatora jauda - ventilators ar maksimālu jaudu cenšas dzesēt radiatoru.

Neskatoties uz visiem pieņemtajiem mēriem, dzesēšanas šķiruma un dzinēja temperatūra nekrita. Atverot motora pārsegu, tika konstatēts:

• dzesēšanas ventilators pūš ļoti karstu gaisu (tātad - dzesēšanas šķidrums nokļūst radiatorā - termostats ir atvēries, ūdenssūknis sūknē dzesēšanas šķidrumu);
• karstā gaisa plūsma ir vāja, kaut ventilators griežas lielā ātrumā.

Secinājums: radiators ir aizsērējis.
Radiatora mazgāšanas tika veikta ar Karcher augstspiediena mazgātāju. Pēc mazgāšanas uz dzinēja aizsargpannas bija labi redzamas smilšu un māla nogulsnes, kas bija aizsprostojušas radiatora gaisa plūsmu.

Pēc radiatora mazgāšanas ieslēdzot dzinēju, DME cītīgi pārbaudīja dzinēja dzesēšanas sistēmas spēju to atdzesēt. DME ieslēdza Mapped mode (ar target tempertūru 80 oC) un termālais balanss tika sasniegts pie sekojošiem parametriem:

• termostata apsilde: 80 .. 90 %
• ūdenssūkņa jauda: 35 .. 40 %
• ventilatora jauda: 50 .. 70 %

Kā redzams, visi trīs 'argumenti' dzinēja dzesēšanai tika izmantoti uz daļēju jaudu, t.i.: tiem palika jaudas rezerve. Turklāt, jāņem vērā, ka šoreiz tika uzturēta 80 oC temperatūra - par 44(!) oC zemāka kā iepriekš (turklāt, iepriekš: pie pilnīgas ūdenssūkņa un termostata apsildes; 91% ventilatora jaudas termālais līdzsvars netika sasniegts)!
Gan man, kā diagnostikas veicējam, gan, domāju, DME šāds rezultāts ļoti patika. Pēc 3 .. 5 šādu dzesēšanas ciklu veikšanas DME atļāva Normal mode tukšgaitā.
Pēc radiatora tīrīšanas dzinējam atgriezās pilna jauda pat 32 oC temperatūrā, arī AC strādā kā pienākas.


Un visbeidzot - N43/N53 sērijas dzinēju tipveida parametri, vienmērīgi braucot 80 .. 100 km/h.

Normal/ECO mode (105/112 oC):

• elektriskais ventilators: 7 %
• termostata apsilde: 0 %
• ūdenssūknis: 15 .. 30% (min = 15 %)

High power mode (95 oC):

• elektriskais ventilators: 7 % (min)
• termostata apsilde 0 .. 100% (>0, pārejot no Normal uz High power)
• ūdenssūknis: 40 .. 100% (min = 40 %)