BMW B58: huomaamme yksityiskohtaisesti, että uusi 6-sylinterinen BMW, modulaarisen suunnittelun tulos, osoittautuu ensiluokkaiseksi tekniseksi löydökseksi
BMW B58: tutustutaanpa yksityiskohtaisesti uuteen BMW 6-sylinteriseen modulaariseen suunnitteluun, joka on osoittautunut ensiluokkaiseksi tekniseksi löydökseksi. On huomattava, että näiden 10 vuoden aikana BMW:n ensimmäisen ahdettu 6-sylinterisen debyytin jälkeen autotekniikka on ottanut suuria harppauksia. Automaattivaihteistot, jotka syrjäyttävät täysin manuaaliset, myös 10-vaihteiset, sähköajoneuvot, jotka alkavat olla superurheilullisia, itseohjautuvat ajoneuvot, LEDit jne jne …
BMW aloitti N54-moottorilla, josta kehitettiin sitten N55. Tämän kahdeksansylinteristen 6-sylinteristen moottorien kokemuksen perusteella hän on laajentanut tietämystään N63 (8-sylinterinen) ja N20 (4-sylinterinen) moottoreilla.
Kaiken tämän perusteella se on kehittänyt oman perheensä modulaarisia B-perheen moottoreita (B38, B48, B58), joka teki debyyttinsä BMW 340i LCI:n kanssa. Tässä artikkelissa haluan antaa perusteellisen katsauksen tästä moottorista, joka perustuu useisiin teknisten tietolähteiden sekä omiin havaintoihini.
Pieni lähtökohta: tilanne vuonna 2004
Jo 2000-luvun alussa autoteollisuudessa ilmaantui hiljaa trendi: vallanhalu. Tuolloin 6-sylinteristen moottoreiden teho oli yleensä luokkaa 200 hv, ja yli 300 hv:n alue kuuluu huippuluokan moottoreille, kuten V8 / V10 / V12 jne.
Ensimmäinen autonvalmistaja, joka aloitti "voimasodan" kohtuuhintaisessa ajoneuvoteollisuudessa, on Nissan – joka julkaisi vuoden 2001 lopulla Infiniti I35:n, joka oli varustettu VQ35DE V6 -moottorilla, jonka kynnys ylitti 250 hv. ensimmäistä kertaa lähtötason luksusautolle. BMW oli paljon tämän arvon alapuolella, joten se juoksi suojaan ja esitteli huhtikuussa 2005 BMW 330i:n uudella N52 6-sylinterisellä 3,0 litran 258 hv.
Mutta se oli vielä kaukana suurten Toyotan ja Mercedes V6:iden tehosta, jotka ylittivät 300 hv, jopa 3,5 ja 3,8 litran iskutilavuuksilla. BMW olisi voinut lisätä vapaasti hengittävän 6-sylinterinsä iskua, mutta ero olisi joka tapauksessa ollut suuri ja se olisi menettänyt reagointikykynsä. Tässä tulee N54-moottori.
N54-moottorin synty, kaikkien uusien turboahdettujen moottoreiden edelläkävijä
Itse asiassa 3,0-litrainen 6-sylinterinen, ahdettu kahdella turboahtimella, ei ole BMW:lle vieras. Alpina oli jo aiemmin valmistanut 6-sylinterisen rivibiturbon, joka aikoi varustaa sen B10:n. N54 oli todellakin valmis jo vuonna 2003, mutta BMW ei katsonut tarkoituksenmukaiseksi tuoda sitä markkinoille, sillä sen pääkilpailijat olivat jäljessä kahdeksantahtitekniikassa. Uusien teknologisten edistysaskelten myötä Volkswagen-konserni ja Toyota ovat työntäneet kahdeksantahtimoottorien rajoja entisestään, ja BMW joutui juoksemaan suojaan ja saattoi nopeasti ensimmäisen twin-turbonsa markkinoille. Tästä syystä N54-moottorissa oli paljon nuorisoongelmia, jotka on ratkaistu ajan myötä.
Hyvästi kaksoisturbiini, yksi, mutta kaksoisrullainen
N54:n eläkkeelle jäämisen jälkeen saapuu N55-moottori. Se kehitettiin vakavan finanssikriisin aikana (2008), ja siinä yhdistyvät suuret tekniset parannukset ja joitain mittakaavaetuja. Uusin B58-moottori on täysin erilainen kuin N54 ja N55. Sen muotoilu on täysin suunnattu suorituskykyyn, kun taas aikaisempien N54 / 55: n potentiaali on rajoitettu, mikä estää niitä kestämästä suuria kuormia.
Keskeiset muutokset
Kaksi tärkeintä muutosta erottavat B58:n N54/55:stä:
- B58 sylinterilohko on suljettu kansi; kun taas N54 / 55 ovat avoimen kannen;
- B58 käyttää ilmasta nesteeksi välijäähdytintä verrattuna N54 / 55:een, jossa on ilma-ilmavälijäähdytin.
Katsotaanpa ensin B58:n suljettua kantta. Suljetun kannen sylinterilohko on luonteeltaan paljon vahvempi kuin avoin kansityyppi, joten se soveltuu paremmin suuriin kuormiin ja kestää korkeita paineita. Tämä selittää, miksi BMW:n on muutettava S55-moottoria varten (käytetään M3-/M4-malleissa) N55:n avoimesta kannen mallista Closed Deck -malliin. Tästä syystä BMW ei ole koskaan virallisesti lisännyt N54 / N55:n tehoa yli 340 hv (koska lohko ei yksinkertaisesti voi lisätä tehoaan vaarantamatta sen rakenteellista eheyttä).
BMW B58:n suljettu kansi
Vaikka BMW B58:n Closed Deck -kampikammio on rakenteellisesti vahva, siinä on myös puutteita. Se sisältää esimerkiksi korkeat tuotantokustannukset; Jäähdytysnesteen virtaus on myös rajoitetumpi, mikä pakottaa BMW:n käyttämään erillistä lämmönhallintamoduulia B58-moottorissa. Toisa alta tämä ei tarkoita, että avoimen kannen suunnittelu olisi huono valinta. Avokansi on kevyempi ja siinä on jäähdytysjärjestelmä, joka sopii paremmin moottoreihin, joissa ei ole korkeaa painetta palotilassa.
N54 / 55 käyttää valurautaisia sylinterivuoria, mutta BMW B58:ssa se on erilainen: käytetään edistyneempää tekniikkaa nimeltä "Electric Arc Wire Spraying". Tämä on eräänlainen raudan plasmakaariruiskutus, joka luo ohuen (0,3 mm) paksun rautakerroksen sylinterin seinämän pintaan ja poistaa tarpeen käyttää sylinterivaippaa. Lopullinen tavoite on vähentää massaa. Esimerkkinä tätä menetelmää käytetään moottoreissa, kuten Nissan GT-R:n V6:ssa tai Lexus LF-A:n V10:ssä. Tällä hetkellä teknologiasta on tullut helpommin saavutettavissa, niin että FORD käyttää sitä myös EcoBoost-moottoreissaan.
Uusi B58 maksaa enemmän kuin edellinen ahdettu 6-sylinterinen rivissä
Voidaan myös huomata, että useimmat BMW:n 6-sylinterisistä rivimoottoreista ovat kaikki "alituisia", ja tämä tapahtuu myös B58:ssa. BMW B58 -moottorin halkaisija on 82 mm ja iskunpituus 94,6 mm. Tämän geometrian tarkoitus ei painota vääntömomenttia matalilla kierroksilla, vaan se on mittakysymys. BMW oli käyttänyt lyhyttahtimoottoreita, mutta saman iskutilavuuden säilyttämiseksi sen reiän piti kasvaa. Koska tässä 6 sylinteriä on järjestetty riviin, tämä olisi johtanut liian pitkään sylinterilohkoon ja siksi vaikeasti organisoitavaksi moottoritilan sisätilojen kanssa tai vaatisi väkisin ajoneuvon, jolla on pidempi "nenä" (mikä on monille turhaa automallit). Myös pidempi kampiakseli olisi ollut heikompi.
Toisa alta turbomoottorit voivat hyötyä pitkästä iskusta: turbon viiveen vuoksi on hyvä, että vääntömomentti on suurempi, kun moottori on "luonnollisesti hengittävässä" tilassa; tämä auttaa saamaan kuljettajan havaitseman kaasuvasteen reagoivammaksi.
Yllä olevan valossa Closed Deck -suunnittelu näyttää maksavan BMW:lle enemmän rakentaa. Kokonaisv altaisesti se on kuitenkin toinen tarina: B58 ei ole yksittäinen tuote, se on itse asiassa BMW "B" -moottoriperheen jäsen. B-moottoreissa käytetään modulaarista suunnitteluperiaatetta: sama reikä, sama isku ja myös sama lohko bensiini-/dieselversioiden välillä. Siksi kaikki nämä moottorit voivat jakaa monia suunnittelu- ja valmistusprosessin osia ja lopulta vähentää kokonaiskustannuksia.
Ilmasta nesteeksi välijäähdytin
BMW B58 -moottorin ilma-vesi-välijäähdytin on integroitu imuliitäntään, joka sijaitsee moottorin päällä ja sylinterinkannen alapuolella. Koska imuilmaa ei enää tarvitse ohjata välijäähdyttimeen etupuskurista (kuten N54 / 55), tämä kompakti rakenne tuo v altavia etuja B58:lle: imureitti lyhenee merkittävästi, mikä parantaa kaasun vastetta.
On muitakin erityispiirteitä, jotka osoittavat, että B58-moottori on suunniteltu korkeatehoiseksi moottoriksi. Esimerkiksi sen kampiakseli on taottu, mikä tekee siitä kovemman kuin N55:ssä käytetty yksikkö. Kiertokangot on myös taottu BMW B58:ssa.
Jatkuvat parannukset
Kuten aiemmin mainittiin, BMW B58:n Closed Deck -mallin monoblokin rakenne saa jäähdytysnesteen virtaamaan kapeampiin rakoihin ja nostaa vaikeita vaatimuksia moottorin jäähdytysjärjestelmälle
Siksi BMW käyttää B58:ssa "Lämmönhallintamoduuliksi" kutsuttua järjestelmää, jota ohjataan mekaanisesti kampiakselilta poly-V-hihnan kautta. Moduulin sisällä kylmäaineen virtausnopeutta säädetään pyörivällä venttiilillä. Mekaaninen jäähdytysnestepumppu vältti mahdollisen sähkövian aiheuttaman haitan, kuten aikaisemmissa BMW-moottoreissa tapahtui. Kuitenkin myös turboahtimen jäähdytystarpeen käsittelemiseksi, jopa moottorin ollessa sammutettuna, turboyksikköön on lisätty erillinen sähköinen pumppu tämän ongelman ratkaisemiseksi.
Optimaalinen painon jakautuminen
N54 / 55-moottorissa laturi, AC-kompressori, jakoketju ja moottoriöljynsuodatin sijaitsevat moottorin etuosaa kohti, joten moottorin painopiste on taipumus siirtyä eteenpäin.
B58-moottori käsittelee kaikkea eri tavalla: se sijoittaa öljynsuodattimen ja sen jäähdyttimen, VANOS-järjestelmän ja jakoketjun moottorin takaosaan. Tämä on hyvä painonjakoon, mutta lisää huollon vaikeutta huomattavasti.
Vaikka öljynsuodattimen korkkiin pääsee silti käsiksi makaamalla moottoritilassa, tätä ei voida sanoa VANOS-järjestelmästä, joka on käytännössä kosketuksissa palomuuriin. Joten jos 340i:n omistajien on kunnostettava VANOS-järjestelmä, heidän on poistettava moottori moottoritilasta päästäkseen käsiksi siihen. Jos kaikki tämä tapahtuu takuun puitteissa, ongelmaa ei esiinny, kun taas takuuajan ulkopuolella ne ovat kipuja.
VALVETRONIC-järjestelmä ja kaasuläpän runko
VANOS-järjestelmä on vastuussa etenemiskulman säätämisestä ja Valvetronic-järjestelmää käytetään venttiilin korkeuden säätöön ja se toimii kaasuläpän rungona. N55:n Valvetronic-järjestelmä on 3. sukupolvessa, kun taas BMW B58:ssa se on neljässä uudistuksessa. Toimintaperiaatteessa ei ole oleellista muutosta, suurin ero B58:n Valvetronic-järjestelmässä on, että se siirtää servomoottorin venttiilin kannesta ulos siitä sylinterinkannen oikeaan yläkulmaan. Tämä uudelleensuunnittelu tuo kaksi tärkeää etua:
- Vähensi asennustilaa merkittävästi;
- Se laskee moottorin kokonaiskorkeutta ja laskee sen painopistettä.
Teoriassa kaasuläpän runko on hyödytön Valvetronicin läsnäolon vuoksi. Kuitenkin B58-moottorissa on kuristusventtiili välijäähdyttimen tuloaukon edessä. Kaasuvivun käyttämisellä on tässä tapauksessa kolme pääetua:
- kun kuormituksessa tapahtuu äkillinen muutos, Valvetronic-mekanismi ei välttämättä reagoi tarpeeksi nopeasti mukautuakseen uusiin käyttövaatimuksiin; kaasuventtiili voi auttaa varmistamaan saumattoman siirtymän;
- moottorin tuuletukseen tarvitaan pieni tyhjiö;
- Kaasukahvan runko toimii ylimääräisenä varmuuskopiona Valvetronic-vian sattuessa.
Virtajärjestelmä
Merkittävä muutos BMW B58 -moottorin polttoaineensyöttöjärjestelmään on se, että jokainen suutin on nyt kytketty suoraan kiskoon, ei ylimääräisen korkeapainejohdon kautta, kuten N55-moottorissa. Etuna on painehäviöiden väheneminen (mitä pidempi polku, sitä suurempi häviö) ja hieman nopeampi ja tarkempi paineen hallinta.
B58-moottorissa käytetään edelleen solenoidiventtiilin suuttimia, ei enää aiemmissa N54:issä ja suuressa N63 V8:ssa käytettyjä kalliita pietsoja. Syy olla käyttämättä pietsosuuttinta johtuu Yhdysv altojen markkinoiden bensiinin korkeasta rikkipitoisuudesta, mikä tekee "lean burn" -toiminnon toteuttamisen mahdottomaksi.
Turbokompressori
B58 käyttää edelleen TwinScroll-turboahdinta, joka on samanlainen kuin N55, mutta se on kooltaan suurempi. N55-yksikköön verrattuna B58-turboahtimessa on 6 % suurempi turbiini ja kompressorin pyörän halkaisija on kasvanut 10 %, joten uusi 3.0 litran 6-sylinterinen B58, nostaa ahtopainetta 20 %.
Alla olevan virallisen teho/vääntömomenttikäyrän kaavion mukaan teholla on tasannealue 5000 rpm:n jälkeen. Tämä johtuu todennäköisesti ECU-ohjelmiston logiikasta, joka rajoittaa toimitusta, tai BMW teki käyrän tarkoituksella - koska jokaisella tehon "rajoituksella" pitäisi olla tasainen käyrä, ei niin jyrkkä tasanne kuin tässä. Tämä tarkoittaa siis sitä, että B58:ssa pitäisi olla suuritehoinen versio (ja itse asiassa BMW tarjoaa jo BMW M Performance Power Kitin BMW 340i:ssä, joka nostaa tehon 265 kW / 360 hv:iin ja vääntömomentin 500 Nm:iin (alkuperäisestä). 450 Nm).).
B58-moottorin turboahdin käyttää sähköistä toimilaitetta hukkaportin ohjaamiseen; tämä on erilainen lähestymistapa kuin N55-moottori, joka käyttää tyhjiöohjattua latauspaineen ohjausjärjestelmää. Turboahtimen tuottaman korkean lämmön vuoksi BMW kuitenkin asettaa lämpösuojan toimilaitteen sähkökomponentin ympärille.
ECU - B58-kohtainen
BMW:llä on perinne sijoittaa ECU moottoritilaan. N55-moottorissa ohjausyksikkö sijaitsee imutilan alla ja jäähdytetään siksi imuilmalla. B58-moottorissa ECU:n sijainti on moottorin ulkopuolella ja juuri kuljettajan puolella iskunvaimentimen joustintuen vieressä. Toisin kuin ennen, pistokkeet ja pistorasiat ovat nyt auki. Tämä voi olla ongelma pitkällä aikavälillä sään vuoksi.
