B58 un chip tuning. Part 2
Paldies visiem, kas iesaistījās diskusijā. It īpaši - Kaross chiptuning īpašniekam Edgaram Karosam. Šajā daļā - sāku apskatīt dažus no pārspriestajiem aspektiem.
Runājot par B58 chip tūningu, Karosa kungs bilda, ka skarbākajā (augsto RPM) diapazonā varot pacelt griezi pat par 80Nm, bez boost spiediena pacelšanas.
''Aizdedze'' - viņš noslēpumaini piebilda pēc brīža. ''Termodinamika'' - piebalsoja otrs chip tuning pakalpojumu piedāvātājs, lietotājs FFL.
Tad nu sākam ar termodinamiku.
B58 dzinējs 6000 RPM ''izspiež'' ap 400Nm. 80Nm pieaugums sastāda 20%. Vairāk kā iespaidīgi! Autoražotājs ieviesis VANOS; Valvetronic; vadāmu eļļas sūkni; cīnās par katru mililitru degvielas, bet te - nemāk aizdedzi? Izklausās vairāk kā jokaini. Vai var būt, ka BMW AG strādā tūkstoši idiotu, bet šeit Latvijā, ir divi ģēniji? Protams, ka var būt! Es esmu optimists! Tādēļ, paskatīsim šo aspektu sīkāk.
Par cik grādiem varētu modificēt aizdedzi? 2? 5? 10? Ar 2 nav vērts ''ķēpāties''. 5 .. 10? Dienu vēlāk Karosa kungs nedaudz pacēla noslēumainības plīvuru. 6 grādus ''mierīgi. Bez detonācjas pazīmēm''.
Izejas dati: 6 grādi un 20% griezes pieaugums.
Loģiski, ka šo griezes pieaugumu rada sadegšanas procesa pats sākums; process, kas notiek pirmajos 6 .. 10 kloķvārpstas grādos. Pamatojums ir vienkāršs: degviela tiek iesmidzināta un uzreiz aizdedzināta. Tātad - cikla sākumā izsmidzinātā degviela nesāks degt (un radīt enerģiju) darba cikla beigās un otrādi - iesmidzināšanas beigās aizdedzinātā degviela neapsteigs laiku un neradīs enerģiju darba cikla sākumā.
Parunāsim par spiedienu degkamerā. Spiediens degkamerā ir tas, kas rada mehānisko enerģiju - liek virzulim kustēties lejup.
6 .. 10 grādi ir 4 .. 7% no visa darba cikla. Ja šo 4 .. 7% laikā rodas spiediens, tik liels, ka vidējā enerģija pieaug par 20%, nav grūti izrēķināt šo spiediena pieaugumu. Šajos pirmajos 4 .. 7% laika spiediens pieaug 2 .. 3+ reizes (virs vidējā)! Šo katrs pats var izrēķināt ar kalkulatoru, ja ''galvā'' nesanāk.
Kādi ir secinājumi?
Pirmkārt - šāds sadegšanas process ir EKSTRĒMI ciets un nežēlīgs virzuļgrupai. Šāds sadegšanas process jau pārspēj dīzeļdzinēja darba ciklu, pat bez pre-injekcijām. Šāds ass enerģijas pīķis rada milzīgu (īslaicīgi: 2 .. 3 reizes lielāku kā plānots) slodzi virzuļiem; klaņiem; kloķvārpstai; šālēm. Pie vidējās griezes 400Nm sadegšanas process viedo pīķa slodzi, kas ekvivalenta 800 .. 1200+Nm dzinējam!
Otrkārt - jā, šiem dzinējiem nenotiek klasiska detonācija. Iemesls vienkāršs - degkamerā (neatkarīgi no tā, vai tiek izmantota 1 vai 2 impulsu injekciju stratēģija) vidējais degmaisījums ir tik liess, ka tas nevar pašaizdegties (lokāla pašaizdegšanas dēļ degvielas mikropiemaisījumiem - cita tēma; to apskatīšu vēlāk). Šo nu gan vajadzēja zināt cienījamam speciālistam. Detonācijas sensori šiem dzinējiem tiek izmantoti tieši mikropiedevu izraisītai lokālai detonācijai (tās kontrolei).
Treškārt - Šāds milzīgs spiediena pīķis (kas rezultējas griezes pieaugumā) nozīmē to, ka šajos pirmajos 6 .. 10 grādos (pēc degvielas aizdedzināšanas) sprausla strādā kā ''ugunsmetējs''. Virzulis atrodas augšējā mirušajā punktā, degviela nevis tiek izsmidzināta un pagaidīts, līdz tā izveido bagātināta maisījuma mākoni (un tikai tad aizdedzināta), bet tiek uzreiz aizdedzināta. Ar 150 .. 300+ bar spiediena radītu kinētisko enerģiju degviela mēģina sakausēt virzuli.
Ceturtkārt. Izveidojot tik agru aizdedzi, nav jābrīnās, ka ''plaisā'' un kūst virzuļi. Tas ir likumsakarīgi. Dēļ skarbas lokālas pārkaršanas (šajā sektorā materiāls būtiski izplešas) veidojas plaisas. Sakušana - loģisks rezultāts, ņemot vērā, ka degvielas degšanas temperatūra ir daudz augstāka par virzuļa materiāla kušanas temperatūru. Un tas pie nosacījuma, ka šis skarbais režīms notiek no enerģijas pārneses viedokļa visnelāgākajā brīdī! Virzuļa gājiens h=0; virzuļa veiktais darbs P=0!
Ja es redzētu, ka chip tuneris ko šādu dara manam B58, es nekavējoši atņemtu auto atslēgas un sāktu novērtēt dzinējam nodarītos bojājumus.
Kā var novērtēt šādu cietu sadegšanas procesu?
a. ar osciloskopu skatoties detonācijas sensoru datus un salīdzinot sadegšanas procesa ''bildi'' pirms/pēc ''uzlabojumiem'';
b. novērtējot ignition time. Tas būs neadekvāti īss.
Diemžēl, kā jau minēju iepriekš, šī nav klasiska detonācija un lielā (pēc HPF un detektora) detonācijas sensora signāla amplitūdā neuzrādīsies.
Laikam tomēr BMW AG nestrādā tūkstoši idiotu.
Turpinājumā: vēl par aizdedzi; par ''slēptajām'' rezervēm; par pārslodzēm; par reālajām iespējām.
Papildināts. Uzskatāmībai benzīna dzinēja darba cikls:
Lūk, pareizi realizēts darba cikls.
A. dzirksteles padošanas brīdis;
B. degviela aizdegas;
C. spiediens degkamerā sasniedz maksimumu.
Pareizā procesā: degviela aizdegas ļoti īsu brīdi pirms TDC (spiediena pieaugums daži bāri TDC brīdī) un veido spiediena pīķi ap 20 bar (relatīvi) pie ap 15o TDC.
Veicot aizdedzi 6 grādus agrāk, spiediena pīķis sanāk ap 9o TDC. Pašsaprotami, ka spiedina Ppeak ir ar daudz lielāku max vērtību, jo cilindrs ir būtiski tuvāk TDC (degkameras tilpums - mazāks).
''Vecā tipa'' dzinējā neizbēgami sāktos detonācija, bet B58 tā (klasiskā izpratnē) nav iespējama, jo tajā brīdī vēl tikai turpinās degvielas iesmidzināšana (līdz aizdedzināšanai izmidzinātā degviela veidoja tik liesu degmaisījumu, ka tā pašaizdegšanas nebija iespējama). B58 gadījumā - ļoti ''ciets'' sadegšanas process ar būtiski paaugstinātu Ppeak.
Lūk, attēls no avota zemāk (figure 28). Un kas par sagadīšanos - precīzi sakrīt gaisa spiediens ieplūdē.
Lūk, salīdziniet -9o TDC (normāls sadegšanas process) un -18o/-21o TDC (redzama detonācija) aizdedzes līknes. Ppeak pieaugums divas/divarpus reizes! Jā, es šo materiālu sameklēju tikai PĒC sava ''monologa'' uzrakstīšanas. Patīkami, ja mani spriedumi sakrīt ar nopietnu zinātnieku eksperimentu rezultātiem!
Grafikā arī labi redzams tas, ka, veicot agrāku aizdedzi, pieaug degvielas sadegšanas ātrums (kas ir tikai normāli, jo spiediens degkamerā nekrīt - virzulis joprojām atrodas tuvu TDC). Attiecīgi - strauji aug spiediens 0o TDC punktā/tuvu tam, kas nozīmē - šis spiediens šajā brīdī rada tikai slodzi uz virzuļgrupu un kloķvārpstu/šālēm, bet NERADA/neveicina rotācijas kustību! Šī ir iznīcinoša slodze dzinējam bez reāla pienesuma!
Slodzi uz virzuļgrupu un kloķvāpstu rada spiediens degkamerā, to grafikā redzam kā laukumu, ko ierobežo baseline no ''apakšas'' un konkrētā spiediena līkne ''no augšas''. Veidojot agrāku aizdedzi, šī slodze pieaug 2 .. 3 reizes, pat neņemot vērā nenormāli aso un augsto Ppeak (pieskaitot aso sadegšanas procesu, šī starpība ir vēl dramatiskāka). Tātad - mēs it kā iegūstam kaut kādu enerģijas pieaugumu (reāli, domāju, ka + 5 .. 10% ideālos apstākļos), bet par to samaksājam ar nenormālu slodzi ''dzelžiem''!
Lūk, kā piemērs ''nelielai'' detonācijai izpētei:
Vairāk kā 330(!) atsauces, pētīta detonācijas daba atkarībā no ''ierosinātāja'', spiediena, temperatūras, u.c. faktoru izmaiņas.
Piemēram, USA ir Combustion Institute About CI | The Combustion Institute
kas katru mēnesi izdod laikrakstu par tēmu, apvieno zinātniekus, kas pēta gāzu sadegšanas problēmas.
Tas tas viss ir sīkums. Latvijā ir ģēnijs, kurš pabeidzis nekādu pamatskolu uz trijniekiem (fiziku apguvis 2 semestrus pa vienai stundai nedēļā); tad ar aliņu rokās nomocījis 3 gadus sūdīgā profenē, tad - paskatījies Youtube un - lietas aizgāja. Viņš pagriež aizdedzi 6+ grādus agrāk. Stulbie zinātnieki un BMW inženieri - jūs esiet atlaisti! Karosa kungs ieguva 20% griezes pieaugumu uz līdzenas vietas!
Atgriežoties pie prakses. Mūsu (jo īpaši) čipseru viena no problēmām ir tā, ka paši viņi tipiski pārvietojas ar 10+ gadus veciem, kūpošiem un smirdīgiem (DPF_off; EGR_off; flaps_off) dīzeļiem. B sērijas benzīnus viņi redz tikai garāmbraucot (uz 3 čipseriem 1.7 gab. B58 dzinēji).
Ja tā nebūtu, kungi zinātu patieso situāciju.
Patiesā situācija ir sekojoša - šie dzinēji strādā ĻOTI tuvu cietam sadegšanas procesam. Šo dzinēju skaņa nav ''maigā/tumīgā'' port injection dzinēju skaņa. Tā vairāk atgādina CR dīzeļa skaņu. Siltajā laikā, it īpaši pārejas procesos, manas ausis saka - jau ir tāds ''klabeklis'', ka - dzinējs skarbi detonē. Pirmās reizes diagnostikās es īpašu uzmanību pievērsu tieši detonācijas sensoru rādījumiem. Pagāja zināms laiks, līdz es pieradu pie šīs nianses. Es pieņemu, ka darbinot dzinēju uz stenda (pats stends nav tas klusākais aparāts + dūc dzeses ventilators) čipseri šo nedzird, bet - tas nav attaisnojums darīt pilnīgas dumības.
Es ar savu B58 esmu nobraucis ap 70.000km, dažādos braukšanas apstākļos (ieskaitot relatīvi augstu virs jūras līmeņa); noteikti esmu redzējis vairāk B sērijas dzinēju kā čipseri (jo tos tikai aplūkoju/diagnosticēju - mazs darbiņš ''pa lēto''), attiecīgi - domāju, ka manai pieredzei tomēr ir kāds svars.
Ja jau šajā postā runājam par aizdedzi. Lūk, Karosa kunga rakstītais (lai kāds neteiktu, ka apmeloju):
Tātad, aizdedze adaptējas no:
a. detonācijas sensoriem;
b. kloķvārpstas sensora (paātrinājuma) datiem;
c. netieši - no ignition timing.
Jau no MSV70/80 laikiem aizdedzes laiks adaptējas/piemērojas izmantotajai degvielai u.c. faktoriem. Jau šie DME izmanto īstermiņa risinājumus (tipiski - detonācijas brīdī veidojot vēlāku aizdedzi), gan segmentētu ilgtermiņa adaptīvu aizdedzes leņķi.
MSD80 izmanto (loģiski) trīs aizdedzes daudzdimensiju karšu komplektus, atkarībā no iesmidzināšanas metodes (Homogēns, Homogēni liess, Stratified charge). Šis DME (cik es zinu) bija pirmais, kas sāka izmantot segmentēto kloķvārpstas paātrinājuma analīzi (vismaz es šo feature atkāju tieši šim DME), Stratified charge, tukšgaitā.
MSD85/MSD87 jau ''māk'' segmentēto kloķvārpstas paātrinājuma datu analīzi līdz 1500 RPM (t.i., arī gaitā).
DME 8.X, kas tiek izmantots B sērijas dzinējos, spēj izmantot segmentēto datu analīzi līdz ap 3000 RPM un novērtēt cilindra veiktspēju visā darba diapazonā (līdz 7000 RPM).
Sākot no MSD85, visi DME spēj mērīt (un mēra) ignition timing.
Piezīmes: segmentētā spararata datu analīze ļauj noteikt ne tikai cilindra darba takts ''pienesumu'', bet arī sadegšanas procesa formu. Attiecīgi, DME var gan adaptēt/mainīt/optimizēt katras injection porcijas apjomu (un arī laiku!), gan redzēt detonāciju un/vai cietu sadegšanas procesu.
Ignition timing ļauj identificēt gan misfires (dzirksteles neizveidošanos), gan arī - novērtēt sadegšanas procesu. Princips - jo augstāks spiediens degkamerā sadegšanas brīdī, jo relatīvi īsāks ignition timing.
Detonācijas sensori ļauj ''sadzirdēt'' detonāciju, turklāt precīzi noteikt - kurā cilindrā tā ir sākusies.
Pēc BMW AG sniegtās informācijas, ar aptuveni N54/N55 (attiecīgi: Siemens/Bosch DME) tiek izmantota:
a. katra cilindra individuāla injection timing un amount adaptēšana (jaunums - tieši timing atdalīšana pa cilindriem);
b. katra cilindra individuāla aizdedzes adaptēšana. Tātad - katram cilindram ir sava īstermiņa korekciju un ilgtermiņa daudzdimensiju aizdedzes vadības un arī daudzdimensiju aizdedzes adaptāciju karte.
Kādi ir darba algoritmi, protams - ražotāju komercnoslēpums.
Sākot ar F sēriju:
a. ISTA redzama DME novērtētā degvielas kvalitāte (laba/slikta);
b. DME nosaka degvielas oktānskaitli, loģiski - adaptējot tam aizdedzes apsteidzes leņķi.
Tiem, kas par tēmu nezina neko, ievadam iesaku palasīt TIS aprakstu
kā darbojas knock control. Tur jūs atradīsiet info par to, ka:
a. knock kontrole is cilindru individuāla;
b. knock kontrole ir adaptīva, pielākojas degvielas oktānskaitlim;
c. šiem dzinējiem knock sensori monitorē tieši super knocking, t.i., svešķermeņu (kas sastopami degvielā) izraisītu lokālu detonāciju;
d. aizdedze pēc knock datiem tiek adaptēta gan temperatūrai, gan gaisa mitrumam, citiem faktoriem;
e. to, ka detonācija tipiski ir ar 6 .. 14kHz frekvenci, savukārt, ciets sadegšanas process šiem dzinējiem notiek ar daudz zemāku frekvenci, ko sensori neredz; u.t.t.
Vai man vienam liekas, ka diez vai cilvēks, kas nezina NEKO no šī - nezina, ka pēdējos 10+ gadus aizdedze ir ne tikai adaptīva, bet cilindru individuāla; ka DME nosaka degvielas oktānskaitli, kvalitāti, u.t.t., spēs izdarīt revolucionāru atklājumu, vienkārši uzstādot 6+ grādus agrāku aizdedzi?
Komentāri
Ierakstīt komentāru