B58. TwinScroll blakne

Jau pirmajos postos par B58 dzinēju es minēju, ka tā darbība subjektīvi atšķiras no N53. N53 tik meistarīgi izlīdzina cilindru veiktspēju, ka dzinēja darbība (kādas vibrācijas) nav jūtama vispār. Ar B58 ir savādāk – vidēji lielas un lielas pieprasītās griezes režīmos parādās vibrācija. Šobrīd man ir vairāk informācijas par B58 dzinējiem un nu varu arī paskaidrot, kas tā ir par vibrāciju.

Vibrācija ir jūtama, salīdzinoši zemu (līdz kādiem 2500 .. 3000) RPM diapazonā, ja pieprasītā grieze ir virs 250 ..300 Nm. Vibrāciju spēcīgāk jūt manuālās transmisijas auto, jo tā ‘’starojas’’ uz ātrumpārslēdzēju. Šķietami spēcīgāk to jūt, ja auto aprīkots ar RunFlat riepām.

Kā parasti, sāksim ar tehnisku informāciju – live datiem.

Lūk, kā izskatās cilindru veiktspēja nelielas griezes režīmā (pieprasītā grieze ap 90 Nm):

Kā redzam, visi cilindri strādā ļoti līdzīgi. Atšķirības to darbībā ir vien daži %. Akseleratora pedālis: 20%, grafiks sarkanā krāsā, bold (Axis 3).

Leģenda:

Un šajā grafikā – akseleratora pedālis nospiests par 90% (Axis 3; atbilst griezei 400 Nm):

Kā tā? Kaut kas ir ‘’nogājis greizi’’? Cilindru darbība spēcīgi atšķiras! Šī atšķirība pieaug, palielinoties RPM! Jau pie 2500 .. 3000 RPM šī atšķirība sasniedz vismaz 10 .. 15%!

Lūk, lielāku RPM diapazonā situācija kļūst vēl sliktāka! Kā mēs zinam, līdz 3000 RPM spararata dati ir precīzi un uzticami, zemo (līdz 3100) RPM gadījumā mums nav pamata apšaubīt šos datus. Virs 3100 RPM spararata dati vairs nav ideāli precīzi, bet grafikā redzamais tik un tā ir būtiski ‘’skarbāks’’ kā vajadzētu būt!

Kas šajā attēlā redzams? Dzinējs it kā sadalījies divās daļās:

a. 1., 2., 3. cilindri ir būtiski ‘’aktīvāki’’;

b. 4., 5., 6. cilindri ‘’slinko’’, to veiktspēja ir samazināta.

Uzreiz vēlos piebilst:

a. Šāda cilindru veiktspējas ‘’bilde’’ ir stabila. Spararats ir noadaptēts, arī citām dzinēja sistēmām vairākkārtīgi veikta pāradaptēšanas procedūra;

b. Šāda pati situācija ir redzēta visiem citiem B58 dzinējiem!

Ja šāda problēma būtu vienam dzinējam, varētu pieņemt, ka Bosch nav ieviesis (vai nestrādā) sprauslu adaptācijas lielas slodzes režīmam un tā nu ir sagadījies, ka sprauslas (tās ir it kā sadalītas 2 grupās, jo ir uzmontētas uz 2 Rail daļām, 1. .. 3. cilindriem un 4. .. 6. cilindriem) ir ar būtiski atšķirīgiem flowrate parametriem. Relatīvi maz ticams, bet – var gadīties, ja viena sprauslu ‘’minigrupa’’ ir no vienas partijas, cita – no citas partijas. Taču pietiekoši daudziem B58 dzinējiem vienāda problēma? Nē, te nu sprauslas nebūs pie vainas. Arī Bosch nebūs vainīgs! 

Pirms pāreju pie vaininieka, pamatošu, kādēļ šoreiz pie vainas nebūs arī DME izstrādātājs vai kādas dzinēja mehāniskas problēmas. Lielas pieprasītās griezes diapazonā:

a. Valvetronic ir deaktivēts (kompensatori/HVA problēmas neradīs); visos cilindros nokļūst vienāds gaisa daudzums;

b. Ja problēma būtu ar sprauslām, daļā cilindru (neaktīvākajos) degmaisījums būtu liess; šajos cilindros būtu novērojama detonācija.

Skaidrs, ka detonāciju redzētu gan pats DME, gan justu braucējs, gan manītu izstrādes inženieri. Galu galā – ilgi šādu mocīšanu šie dzinēji neizturētu. Acīmredzot, degmaisījums visos cilindros ir korekts – vidējo degmaisījumu platjoslas zonde reportē kā Stoihiometrisku (Lambda ap 1.00). 

Attēlā: Lambda - zilā krāsā, bold (Axis 4)

Kas tad ir noticis trim cilindriem, kur pazūd to enerģija?

Atbilde patiesībā ir vienkārša – pie vainas ir TwinScroll Turbo tehnoloģija!

Šiem dzinējiem ir viens, visiem cilindriem kopīgs TwinScroll turboagregāts. Tiesa gan, šis nav ‘’parasts’’ turboagregāts (kā jau var nojaust no nosaukuma). Katri trīs cilindri pa savu, atdalītu gāzu kanālu griež turbīnas rotoru. Šādi turbīna strādā Pulse mode, tās rotors tiek iegriests nevis vienmērīgi, bet ātriem ‘’sitieniem’’. Katri no trīs cilindriem ir noslogoti ar it kā atšķirīgu turboagregātu. Viens ‘’turboagregāts’’ (ar mazākā šķērsgriezuma gaisa kanālu) ir paredzēts mazu RPM diapazonam un nodrošina unikālo griezi mazu RPM režīmā (B58 ir pieejama pilna 450 Nm grieze jau no 1300 RPM!) un ātru reakcijas laiku, otrs turboagregāts (ar lielāko šķērsgriezuma laukuma gaisa pievadu) ir aktīvāks lielāku RPM un lielākas pieprasītās griezes diapazonā. Katra no cilindru grupām strādā uz atšķirīga šķērsgriezuma izplūdes (turboagregāta ieejas) kanāliem; katras grupas izplūdes gāzes ‘’šauj’’ pa citu turboagregāta lāpstiņu (cita leņķa) apgabalu. Tas, ka abi atšķirīgie turboagregāti ir mehāniski savienoti (tiem ir viena ass) nemazina problēmu. 

Attēlā – TwinScroll turboagregāta attēlojums:

Šie atšķirīgie ‘’turboagregāti’’ rada divas problēmas:

a. Atšķirīgu izplūdes gāzu plūsmas dinamiku – dēļ tā mainās cilindru (to grupu) piepildījums ar gaisu (skābekli). Attiecīgi – pa grupām (jā)atšķiras arī pievadītās degvielas daudzums. Cilindri patiešām strādā ar dažādu ‘’jaudu’’, DME to zina un  ņem vērā;

b. Atšķirīgu vidējo ‘’noslodzi’’, t.i. gāzu pretestību, kas rodas, lielas pieprasītās slodzes režīmā iegriežot turboagregātu. 

Ja pārvarēšu slinkumu, papētīšu, cik liela patiesībā ir cilindru gaisa piepildīšanās problēma, bet cik daudz šo situāciju ietekmē tieši mehāniskā slodze. 

Tā kā cilindru ignition secība ir 1/5/3/4/2/6, tad pa ‘’grupām’’ situācija izskatās sekojoši: 1/2/1/2/1/2.

Attiecīgi, dzinējs darbojas ‘’aktīvs/mazaktīvs/aktīvs/mazaktīvs/...’’ režīmā. Un, kā saprotam, dzinējam parādās vibrācija, kuras frekvence (atkārtošanās biežums) ir tieši 2 reizes zemāks kā cilindru darbība. Tātad, ja, piemēram, dzinējs strādā ar 2000 RPM, šī vibrācija atbilst 1000 RPM. Jo zemāka frekvence/RPM, jo vibrāciju sliktāk slāpē gan spararats, gan pats dzinējs, par to vairāk šeit. 

Diemžēl, šī vibrācija ir TwinScroll Turbo tehnoloģijas blakne. Šeit neko nevar darīt – ‘’jābauda’’. Tātad – BMW izdevās paplašināt maksimālās pieejamās griezes RPM diapazonu; samazināt dzinēja reakcijas laiku, bet – komplektā ar šo ‘’ieguvumu’’ dzinējs vibrē. Vai šī vibrācija ir kritiska? Iespējams, ka liela daļa šo dzinēju lietotāju to nav pamanījuši vai uzskata par normālu. Varbūt kāds ir braucis pie dīlera un lūdzis noskaidrot problēmu. Varbūt kādam tā pat patīk – tā rada sajūtu, ka zem motora pārsega ir ‘’dzīvs’’ dzinējs. Man? Sākumā, kad to pamanīju un nebija skaidrs tās cēlonis (bija versija par nekorektu DME darbību), protams, ka jutu diskomfortu. Tagad, kad zinu, ka ar dzinēja darbību viss ir kārtībā – jā, šī vibrācija ir tas, kas atgādina – zem motora pārsega ir 450 Nm griezes agregāts! Šāds atgādinājums nav nekas slikts. 

Tiesa gan, šī ‘’nelielā’’ nianse diezgan būtiski maina visu, kas saistīts ar šo dzinēju ‘’uzlabošanu’’. Jebkura veida ‘’čipsošana’’, t.i., jaudas uzlabošana (gan izmantojot vadības karšu izmainīšanu pašā DME, gan ārēju iekārtu, piem., JB4 pieslēgšanu) izjauc šo cilindru grupu degmaisījuma atšķirības. Attiecīgi – pat, ja DME saglabā korektu vidējo degmaisījumu, katra cilindra individuālais degmaisījums būs nekorekts! Nekorekts degmaisījums – detonācija, pārāk augsta temperatūra – dzinēja virzuļgrupas bojājums. Nekorekts degmaisījums – liela slodze CO katalizatoriem, to pārkaršana un iznīcināšana. Cilindru disbalanss – palielināta vibrācija, kas nozīmē palielinātu slodzi gan spararatam; ātrumkārbai un sadales kārbai, gan arī – pusasīm, diferenciāļiem, dzinēja un ātrumkārbas spilveniem. 

Turklāt, jāņem vērā sekojošas nepatīkamas nianses:

a. šī cilindru grupu (un pat iespējams, ka katra cilindra individuālā) atšķirība ir ņemta vērā atsevišķās daudzdimensiju vadības kartēs. Šīs kartes nav pieejamas ‘’čipseriem’’; tās nav vienkārši modificējamas. Šādu karšu izveide un modificēšana prasa ļoti advancētu aprīkojumu, dziļas zināšanas un būtisku apjomu citu resursu, kuru ‘’čipseriem’’ nav;

b. šīs korekciju kartes (kas apraksta cilindru grupu darbības stšķirības) nav iespējams izveidot adaptīvas. Teorētiski DME varētu veikt cilindru ķīmiskās veiktspējas testus, to rezultātā noteiktu degmaisījumu katrā cilindrā (neskatoties uz to, ka dzinējs aprīkots ar vienu Lambda zondi, kopīgu visiem cilindriem). Diemžēl, šādu testu veikšanai nepieciešams stacionārs režīms vairāku desmitu sekunžu garumā. Šāds režīms nav iespējams reālas braukšanas apstākļos, attiecīgi, vienīgais variants – izmantot precīzas, fiksētas vadības kartes;

c. jebkura veida iejaukšanās šo dzinēju vadībā ir ar kritiskām sekām stacionāros (lēni mainīgos režīmos), bet ar īpaši katastrofālām – pārejas (strauji mainīgos) režīmos. Pārejas procesu laikā situācija pēc ‘’čipsošanas’’ ir pilnīgi nekotrolējama. Jā, iespējams, dažu sekunžu nekorekts degmaisījums neizkausēs CO katalizatoru, taču to bojāt – paspēs. Viens šāds pārslodzes cikls, iespējams, paies bez nopietnām sekām, bet kā ar 100 cikliem? Un 1000? Tieši tāda pati situācija ar liesu maisījumu kādos no cilindriem. Viens spurts – bez sekām. Divi – bez sekām. Bet 100? 

Protams, ir ļoti vilinoši nedaudz ‘’piemānīt’’ MAF un MAP sensoru rādījumus (uzrādot it kā nedaudz mazākus gaisa plūsmas un boost spiediena rādījumus lielas pieprasītās griezes režīmā) un tādējādi iegūt kaut kādu jaudas pieaugumu. Es ticu, ka nelielu (līdz +10%) max griezes pieaugumu tā var sasniegt (DME pāradaptēs degmaisījuma dadaptāciju kartes; enerģētiskā modeļa formulas puslīdz sakritīs) bez kļūdām DME atmiņā. Diemžēl, šī iepriekšminētā cilindru disbalansa problēma nekādi netiek kompensēta vai kontrolēta. Sekas – kā jau minēju iepriekš: CO katalizatoru pārslodze un bojājums vai pat virzuļgrupas iznīcināšana. Labākajā gadījumā – samazināts reālais griezes ieguvums dēļ vēlas aizdedzes (jo DME pamanījis detonāciju). Paldies, man šādu ‘’upgrade’’ nevajag pat par brīvu!