BMW TwinPower Turbo N20 variklio technologija: Twin-Scroll ir VALVETRONIC apžvalga


Pradžia | Kas yra turbina | Gedimai | Remontas | Galerija | Straipsniai | Susisiekite

N20 varikliuose montuojamas „Mitsubishi Heavy Industries“ (MHI) gamybos TD04LR6-04HR modelio turbokompresorius, kurio specifiniai gamykliniai numeriai varijuoja nuo 49477-02000 iki naujesnių 49477-02061 revizijų (BMW OE 11657642469). Ankstyvosiose versijose buvo naudojamas pneumatinis „wastegate“ vožtuvo valdymas (PWG), tačiau vėlesnėse N20B20A modifikacijose pereita prie tikslesnio elektrinio pavaros mechanizmo (EWG). Šis mazgas reikalauja itin tikslios „actuator calibration“ procedūros naudojant specializuotą diagnostinę įrangą, nes net minimalus nuokrypis sukelia turbinos slėgio svyravimus bei klaidų kodus dėl nepasiekto vardinio slėgio.

Kritinis šio agregato priežiūros aspektas yra alyvos tiekimo magistralės (kodas 11427588933) būklė. Dėl aukštos darbinės temperatūros turbinos korpuso viduje vyksta „oil coking“ procesas, kai pridegusi alyva užkemša tiekimo kanalus ir sukelia staigų ašinį bei radialinį guolių laisvumą (axial/radial play). Inžinerinė rekomendacija numato šio vamzdelio keitimą kartu su turbina, taip pat privalomą turbokompresoriaus užpildymą švaria alyva prieš pirmąjį užvedimą, siekiant išvengti sausos trinties pažeidimų centriniame mazge (CHRA).

Dažnas N20 agregatų gedimas pasireiškia kaip metalinis tarškėjimas („wastegate rattle“), kurį sukelia mechaninis „flapper valve“ ašelės susidėvėjimas išmetimo kolektoriaus pusėje. Padidėjęs liuftas neleidžia vožtuvui sandariai užsidaryti, todėl prarandama dalis išmetamųjų dujų energijos ir lėtėja „boost“ sukėlimas esant žemiems sūkiams. Diagnostikos metu būtina patikrinti ir „charge pipe“ plastikinių vamzdžių sandarumą, kurie dėl terminio ciklo tampa trapūs ir įtrūksta, imituodami turbinos gedimo simptomus.

MHI TD04LR6-04HR turbokompresoriaus mazgas naudoja specializuotą mažos inercijos turbinos ratą, skirtą maksimaliam reakcijos greičiui padidinti N20 dviejų kanalų (twin-scroll) konfigūracijoje. Specifinė apdaila, žymima kaip 04HR-15TK31-6.0T, naudoja aukštai temperatūrai atsparų Inconel lydinio turbinos ratą, kuris yra būtinas siekiant atlaikyti didelę išmetamųjų dujų temperatūrą (EGT), būdingą didelės apkrovos tiesioginio įpurškimo veikimui. Technikai turi apžiūrėti turbokompresoriaus korpuso spirales, ieškodami šiluminio įtempimo įtrūkimų požymių, ypač prie pertvaros sienelės, kuri atskiria kanalų įvadus, nes šis padalijimas yra būtinas išlaikyti impulsų energijos atskyrimą, kuris lemia žemų apsisukimų momento tiekimą. Jei šis pertvaros vientisumas nėra išlaikomas, atsiranda išmetamųjų impulsų kryžminė sąsaja (cross-talk), žymiai pabloginanti valymo (scavenging) efektą ir panaikinanti dviejų kanalų geometrijos privalumus.

Kalbant apie tepimo grandinę, N20 turbokompresorius naudoja slankiuosius guolius (journal bearing system), kurie priklauso nuo tikslaus hidraulinio slėgio, kad susidarytų hidrodimaninis alyvos pleištas. Ši sistema yra nepaprastai jautri nuosėdų kaupimuisi, kuris prasideda tiekimo banjo jungties filtru – dažnai pamirštamu atliekant įprastinius alyvos keitimus. Jei šis tinklelio filtras apriboja srautą, slankieji guoliai nedelsiant patiria degimą (starvation), pirmiausia pasireiškiant mikroskopiniais ratiniais įbrėžimais ant veleno, o tai greitai progresuoja iki per didelio radialinio laisvumo (radial play). Keičiant mazgą, laikoma geriausia pramonės praktika sumontuoti naują aukšto slėgio tiekimo liniją (OE 11427588933) ir patikrinti, ar alyvos grąžinimo linija (OE 11427588934) yra be anglies nuosėdų, nes bet koks drenažo kelio užsikimšimas priverčia alyvą prasiveržti pro turbinos pusės labirinto sandariklį, sukeliant būdingą mėlyną dūmą esant padidintam slėgiui (boost).

Perėjimas nuo pneumatinio išpūtimo vožtuvo (PWG) prie elektroninio išpūtimo vožtuvo pavaros (EWG), integruoto į tokius mazgus kaip 49477-02000, 49477-02051 ir 49477-02120, reikalauja sudėtingos skaitmeninės sinchronizacijos. EWG naudoja nuolatinės srovės (DC) variklį ir Holo efekto padėties jutiklį, kad pateiktų DME (skaitmeninio variklio valdymo) realaus laiko atsiliepimus apie išpūtimo vožtuvo padėtį, leidžiančius tiksliai kontroliuoti slėgio nukreipimą (boost pressure bypass). Jei pavaros svirties įvorės patiria mechaninį nusidėvėjimą – dažnas reiškinys po 80 000 mylių – atsirandanti osciliacija sukelia išpūtimo vožtuvo klapanėlio virpėjimą (flutter) prieš sėdynę, ką DME gali interpretuoti kaip slėgio valdymo nuokrypį (DTC 120308). Keičiant pavarą arba visą CHRA, technikai turi atlikti „Išpūtimo vožtuvo mokymosi“ (Wastegate Learning) procedūrą per ISTA+, kad išsaugotų elektrinius galinius sustojimus, užtikrinant, kad DME galėtų atskirti aparatinės įrangos sukeltas padėties klaidas nuo tikro turbokompresoriaus našumo degradacijos.

Išplėstinės diagnostinės procedūros N20 varikliui turi atsižvelgti į specifinę „Mitsubishi TD04LR6-04HR“ turbinos rato metalurginę sudėtį, kurioje naudojamas „Inconel 713C“ – amžinai grūdinamas nikelio-chromo superlydinys, optimizuotas atsparumui aukštos temperatūros šliaužimui. Ekstremalių EGR (išmetamųjų dujų temperatūros) įvykių metu, kuriuos dažnai pablogina sutrikusi aukšto slėgio kuro siurblio (HPFP) veikla, sukelianti liesą mišinį, turbinos ratas gali patirti aukštos temperatūros oksidaciją. Technikai turėtų atlikti boroskopinę apžiūrą per turbinos įleidimo korpusą, kad patikrintų „laviravimo menčių galiukų eroziją“ arba terminį stiklinimą. Jei turbinos menčių storis sumažėjęs arba priekiniai kraštai suapvalėję, pažeidžiama rotacinės masės pusiausvyra, todėl atsiranda harmoninės vibracijos, kurios pagreitina traukos apykaklės ir sandarinimo žiedų, ypač stūmoklinio tipo alyvos tarpinių, esančių veleno gale, nusidėvėjimą. Ignoruojant šiuos mikroskopinius metalurginio nuovargio požymius, alyva dažnai prasiskverbia pro tarpiklį į išmetamųjų dujų srautą, sukeldama būdingą baltos-mėlynos dūmų spalvą esant dideliam turbokompresoriaus slėgiui, net kai CHRA (centrinis korpusas su guoliais) atrodo struktūriškai nepažeistas.

Elektroninio pavaros (Wastegate) aktyvatoriaus (EWG) integravimas su N20 DME architektūra priklauso nuo uždaros grandinės impulsų pločio moduliacijos (PWM) strategijos, kuri yra labai jautri elektros impedanso pokyčiams. Tiriant trūkinėjančius slėgio nuokrypius (DTC 120308 arba 123401), technikas turi atlikti lokalizuotą varžos patikrinimą ant aktyvatoriaus jungties kaiščių, nes terminis ciklavimas variklio skyriuje dažnai sukelia trinties koroziją ant kontaktinių paviršių. Be to, vidinė pavarų sistema EWG viduje (dažnai susijusi su „Hella“ pagamintais įrenginiais) yra linkusi į plastiko pavaros danties nupjovimą, jei pavaros svirtis užsiblokuoja dėl suodžių kaupimosi. Atvejais, kai aktyvatorius keičiamas, tiesiog atlikti „Pavaros kalibravimą“ per ISTA+ nepakanka, jei pavaros svirties ašies įvorė išmetimo korpuse rodo radialinį laisvumą (play), viršijantį 0,5 mm. Šiame etape mechaninis laisvumas neleidžia aktyvatoriui pasiekti tikro „nulio padėties“ sandarinimo, todėl DME nuolat koreguoja PWM signalą, sukeldamas per ankstyvą variklio gedimą dėl per didelio koregavimo.

Kalbant apie alyvos tiekimo sistemą, tarpinio jungiamojo varžto (banjo bolt union) jungtis turbokompresoriaus CHRA viršuje yra kritinis mikro-tinklinis filtras, skirtas apsaugoti slankiojamuosius guolius nuo nešvarumų, tačiau šis komponentas dažnai tampa gedimo tašku, kai nešvarumai iš besidylančios alyvos filtro korpuso tarpinės arba karbonizuotos nuosėdos patenka į tiekimo liniją. Kai tinklinis filtras užsikemša, hidrodinaminis alyvos pleištas – plonas slėgio alyvos sluoksnis, palaikantis turbinos veleną – sugriūva, priversdamas veleną fiziškai liestis su vario-švino slankiojamojo guolio anga. Ši būklė, žinoma kaip metalo-metalą kontaktas, palieka aiškius, nupoliruotus apskritiminės formos įbrėžimų raštus ant guolio paviršių. Atliekant techninę priežiūrą, nepakanka tik išvalyti sritį; visapusiškas požiūris reikalauja didelio slėgio tiekimo linijos (OE 11427588933) keitimo ir karterio ventiliacijos sistemos (PCV/CCV) patikrinimo. N20 vidinės vožtuvų dangčio membranos gedimas sukelia per didelį karterio slėgį, kuris trukdo tinkamai nusileisti alyvai iš turbokompresoriaus grąžinimo angos, taip sukeldamas kavitaciją guolio korpuse ir sukeldamas greitą, katastrofišką guolių nuovargį, nepaisant pradinės CHRA pusiausvyros būklės.

← Grįžti atgal į sąrašą


🇱🇹 LT | 🇬🇧 EN | 🇪🇸 ES

Turbo.lt Susisiekite