B58. LSPI. Part 2

Jāatzīst, ka informācijas (uzticamas) par LSPI ir ļoti maz. Bieži tiek lietoti termini: ''nenoskaidrots fenomens'', ''apstākļi tiek precizēti'', utjpr. Pat reputablākie blogeri citē wikipedia divas rindkopas bez dziļākas skaidrošanas. Tad nu mēģināšu šo plaisu likvidēt, balstoties uz informācijas druskām internetā un savām fizikas zināšanām.

Wikipedia pirmajos teikumos piemin to, ka pie vainas esot dzinēju samazināšana. Un te rodas pirmā nesaprašana: B58 ir trīs litru dzinējs, kāda tur samazināšana? 

Patiesībā tēma ir nedaudz cita. Ar katru nākošo paaudzi, dzinēju ražotājs ''izspiež'' lielāku griezi un jaudu no konkrētā tilpuma dzinēja, vienlaikus pieaugot prasībām pret augstāku lietderibas koeficientu (mazāku degvielas patēriņu). Attiecīgi - LSPI problēma skar visus lieljaudas benzīna dzinējus, neatkarīgi no to tilpuma vai cilindru skaita. Ar ''lieljaudas'' es domāju jaunāko paaudžu turbodzinējus. Piemēram, B58 sērijas dzinēja gadījumā ''lieljaudas'' parametriem atbilst:

a. kompresija 1:11;

b. boost spiediens (stock versijā ar 500Nm griezi) ap 2.2 bar;

c. jaudas un griezes parametri (500Nm plašā RPM diapazonā un 370hp diapazonā 5500 .. 7000 RPM);   

d. pilna grieze uz stenda, sākot no 1100 RPM, reālos apstākļos no ap 1500 RPM.

Lai saprastu, cik šie parametri ir iespaidīgi, mēs varam salīdzināt B58 ar, piemēram, S58 (vai S55) sērijas dzinējiem.

Kompresija: 1:11 vs 1:9.3/1:9.5

Grieze: 500Nm no 1100 RPM vs ap 250 .. 300Nm diapazonā līdz 2600RPM (pilna grieze no 2800 RPM) - salīdzināti stenda rezultāti. Kā redzam, ''ikdienas'' B58 dzinējam mazo RPM diapazonā tiek iesmidzināts gandrīz 2(!) reizes vairāk gaisa un degvielas (loģiski, jo tas attīsta 2 reizes lielāku griezi). Pie tam, tā kompresija ir daudz augstāka! 

Redzot šos skaitļus, jāsecina, ka B58 strādā augstākas temperatūras un spiediena (degkamerā) apstākļos kā S55/58! Zemo apgriezienu diapazonā situācija atšķiras vēl dramatiskāk! Kādas šim ir sekas?

B sērijas dzinēji strādā tik augstu temperatūru un spiediena režīmos, ka degvielai (pat vidēji liesai vidējajai; pat izteikti liesai konkrētajā degkameras sektorā) vajag vismazāko ''iemeslu'', lai pašaizdegtos. Šādi pašaizdegšanās iemesli ir:

a. jebkurš gruzis, mikroķermenis, kas nokļūst degkamerā;

b. eļļas mikro pilieni (micro droplets).

Ja degkamerā ir nokļuvis kāds gruzis (mikropiemaisījums/cieta fraktūra), augstā spiediena un uzkarsētā gaisa ietekmē tas uzkarst (dēļ zemajiem RPM paspēj uzkarst) tik ļoti, ka aizdedzina degmaisījumu.

Ja degkamerā nokļūst eļļa, strauji uzkarstot tā veido mikro pilienus, kas augstajā temperatūrā var aizdegties. Aizdedzies mikropiliens aizdedzina degmaisījumu, kas, savukārt, aizdedzina pārējos eļļas pilienus.

Kāpēc šīs LSPI problēmas ir kļuvušas tik aktuālas tieši B sērijas (B58) dzinējiem?

a. augsta kompresija (1:11) degkamerā;

b. liela grieze mazos RPM.

Zemi apgriezieni, augsts spiediens un daudz gaisa (kas tiek iesūkts cilindrā, gatavojoties lielai pieprasītajai griezei) nozīmē ļoti augstu temperatūru ilgu laiku. Tas, savukārt, nozīmē - gan nejauši degkamerā iekļuvusī mikrodaļa, gan eļļas mikropiliens paspēj uzkarst tik ļoti, ka aizdegas pats (eļļas mikropliens) vai aizdedzina pat liesu degmaisījumu (cieta mikrodaļa).

Ar cietajām mikrodaļam viss it kā ir skaidrs - netīra degviela, individuāls negadījums. DME uz dažiem cikliem atslēdz cilindru, tas izvēdinās, problem solved.

Interesantāk (ja var lietot šo vārdu) ir ar eļļas mikropilieniem. Lai mikropilieni radītu problēmas, tiem ir jānokļūst degkamerā. Šeit veicinošie faktori ir:

a. bieza eļļa;

b. paaugstināts eļļas līmenis (pēdējā cilindra problēma straujas akselerācijas brīdī);

c. zema dzinēja temperatūra (palielināta gaisa sprauga starp virzuli un bloka sienu).

Eļļa degkamerā var nonākt sekojošos veidos:

a. ja eļļas gredzeni ''netiek galā'' ar uzdevumu - augsts eļļas līmenis, bieza (auksta) eļļa, palielināta gaisa sprauga starp cilindru un bloka sienām zemās temperatūrās;

b. zemās temperatūrās (dēļ palielinātas gaisa spraugas starp cilindru un bloka sienām) virzulis kustoties ''gāzelējas'', t.i., darbojas kā pumpis, kas mēģina iepumpēt eļļu degkamerā.

Eļļas plēvīte, kas nokļūst garām eļļas gredzeniem, lielākoties nosēžas uz bloka sienām, bet daļa - nonāk degkameras vidusdaļā. BMW injection strategy paredz, ka treknākais degmaisījums ir degkameras centrā, tuvāk svecei (BMW sauktā ''layer'' iesmidzināšanas stratēģija). Attiecīgi, ja mikrodaļa vai eļļas mikropiliens nokļūst šajā, relatīvi treknāka degmaisījuma apgabalā, degkamerā iesmidzinātā degviela aizdegsies pat tad, ja vidējais degmaisījums kamerā būs ļoti liess (t.i.: pašas injection fāzes sākumā). Aizdegusies degviela aizdedzinās atlikušās mikropiles (gaiss šajā brīdī ir ar lielu rezervi, mikropilienu degšanai pietiek ar rezervi: liela daļa degvielas vēl nav iesmidzināta). Ja eļļas mikropiles aizdegas brīdī, kad cilindrs kompresijas fāzē virzās uz augšu (un tieši šajā brīdī arī sākas super knocking), eļļas mikropilienu degšanas process notiek gar bloka sienām (jo tieši šeit mikropiles ir ''salipušas'') un tiek ''parauts'' gar virzuļa sienām eļļas gredzenu virzienā. Temperatūra eļļas gredzenu apvidū strauji aug (šeit ir daudz eļļas, kurai degt, arī gaisa trūkumam nav pamata). 

Virzuļa būtiska pārkaršana (tuvu materiāla kušanas temperatūrai) eļļas gredzenu apvidū komplektā ar lielu mehānisko slodzi (sprādzienveida spiediena pieaugumam degkamerā) veido virzuļa sānu daļas bojājumus (kas raksturīgi - bieži virzuļa ''cepurei'' paliekot neskartai).

''Normālas'' detonācijas gadījumā tipiski tiek bojāta virzuļa augšējā daļa, korektas atomizācijas gadījumā - tuvāk centram. Šeit sadeg lielākā degvielas daļa (korektas sprauslas beam un atomizācijas gadījumā vislielākais degvielas blīvums/sadegšanas enerģija ir tieši degkameras centrā), šeit ir augstākā temperatūra un sadegšanas procesa kinētiskā enerģija.

Savukārt, ja gadās LSPI un (kas svarīgi) šo pašaizdegšanos pastiprina eļļas mikropiles, kas ''pielipušas'' bloka sienām, lielākie bojājumi ir tieši cilindru sānu daļai. Šoreiz lielāko ļaunumu nenodara degviela - (degviela nekādi nevar ''satecēt'' pie cilindra sānu malām), bet gan tieši eļļas degšana pie bloka sienām!

To, ka lielākās problēmas izraisa tieši eļļa un eļļas mikropiles, nevienam nav noslēpums. Šī iemesla dēļ eļļu ražotāji veic API SP sertifikāciju. Lai izturētu API SP kritērijus, eļļai tiek pievienotas speciālas piedevas, kas samazina LSPI risku. Tieši šo piedevu dēļ ir kritiski svarīgi lietot tieši tās eļļas, kas paredzētas konkrētajam dzinējam.

Otrs aspekts, lai nebūtu ''jābauda'' LSPI sekas - izvairīties no lielas pieprasītās griezes aukstam dzinējam (neatkarīgi no RPM).