Kategoriat
Puolen litran sylinterit
BMW:n modulaariseen voimalaitetekniikkaan perustuva kuusisylinterinen B58-moottori esiteltiin tuoreeltaan Suomen Autolehden numerossa 10/2015.
Tuolloin BMW:n todettiin päätyneen ratkaisuun, jossa polttomoottori on järkevää rakentaa puolen litran sylinterikohtaisen iskutilavuuden ympärille. Tätä puoltavat moottoritekniset tekijät muodostuvan vääntömomentin, päästöjen ja polttoaineenkulutuksen kannalta tarkasteltuna.
Lisäksi tuotannossa syntyvät synergiaedut sekä yhteisten moottorinosien ja –komponenttien mahdollisimman laaja hyödyntäminen nähtiin merkittäväksi eduksi.
Kuusisylinterisen todettiin olevan sen verran pitkä pätkä BMW-moduulimoottoria, että pienemmistä voimalaitteista poiketen sitä autoihin alettiin asentaa pelkästään pitkittäin.
Paineilmaa ja laseria
BMW:n rivikuutosen sylinterilohko on muottivaluna valmistettua kevytmetallia. Käytetty valumenetelmä mahdollistaa muottien ja työkalujen hyödyntämisen myös yhtiön kuusisylinterisen B57-dieselmoottorin valmistuksessa.
Kevytmetallilohkon sylinterit on pinnoitettu noin 0,3 mm vahvuisella kromiteräskerroksella, joka sulana metallina ruiskutetaan paineilman ja laserin avulla sylintereiden seinämiin.
Teräksestä takomalla valmistetussa, seitsemällä runkolaakerilla varustetussa pitkässä kampiakselissa on induktiouunissa kuumennetut laakerikaulat. Kuusisylinterinen rivimoottori käy jo luonnostaan varsin tasaisesti, joten tasapainottaville akseleille ei ole nähty tarvetta.
Turboahtimen paineruokkima ensimmäisen sukupolven B58-moottori kehittää 450 Nm vääntömomentin laajalla pyörintänopeusalueella 1380-5000 rpm. Tehoksi ilmoitetaan 240 kW (5500-6500 rpm).
Voimaa arvoitiin olevan varsin mojovasti tarjolla.
Korkeampi suihkutuspaine
Kolmisen vuotta myöhemmin B58-moduulimoottori koki ensimmäisen perusteellisen päivityksen merkinnällä TÜ1 (Technische Überarbeitung, suom. tekninen tarkastus/tarkistus).
EU-alueella pakokaasujen pienhiukkaspäästöjä koskevat tiukennukset koskevat suorasuihkutusmoottoreita, jollainen tämäkin voimalaite on. Hiukkaspäästöjen vähentämiseksi bensiinin suorasuihkutuksen enimmäispaine nostettiin tasolle 350 bar aikaisemmin käytetyn 200 bar sijaan.
BMW:n mukaan tässä onnistuttiin varsin hyvin, sillä suihkutuspaineen nostamisen ilmoitettiin vähentävän pienhiukkaspäästöjä luokkaa 50 %.
Suuremman paineen kehittävä polttoaineen korkeapainepumppu kasvattaa jakopäähän kohdistuvaa kuormitusta. Niinpä jakopään toteutus meni uusiksi; kaksiosaisesta jakoketjusta luovuttiin siirtymällä yksiosaiseen ketjukiertoon. Samalla jakopään ketjukierron osien kitkavastus keveni 30 %.
Split-cooling
TÜ1-moottorin lämmönhallintaan tuli varsin merkittävä muutos, sillä sylinteriryhmän ja -kannen jäähdytysnesteen kiertopiirit ja lämmönsäätö erotettiin toistaan. Moottorislangilla ilmaistuna siirryttiin ns. split-cooling -ratkaisuun, jossa osakuormitusalueilla sylinteriryhmän sallitaan kampikoneiston ja mäntien kitkan pienentämiseksi käydä sylinterikantta hieman kuumempana.
Erääseen TÜ1-moottorin tehoversioista alettiin asentaa ottomoottoreissa nopeasti yleistyvää nestejäähdytteistä pakosarjaa.
Voimaa ja tehoa on vähintään yhtä paljon kuin ennenkin, mutta pakokaasupäästöjä ja polttoaineenkulutusta vähemmän.
TÜ2 ja Miller kehiin
Hiljattain B58-moottori koki toisen perusteellisen päivityksen merkinnällä TÜ2.
Voimalaitteen suorituskykyä on nostettu, mutta teknisen tarkastuksen pääpaino on ollut polttoaineenkulutuksen pienentämisessä ja energiatehokkuuden parantamisessa.
BMW on yhdistänyt ahtamisen, säädettävän venttiiliennoston ja nokka-akselien ajoituksensäädön ns. Miller-työkiertoon, joka lyhentää imuventtiilien aukioloaikaa yhdistäen varhaisen imuventtiilien sulkemisen ahtojärjestelmän ja ahtoilman välijäähdytyksen tehokkaampaan suorituskykyyn.
Tämän myötä moottoreiden tuotekehitys on merkittävästi halunnut pienentää polttoaineen kulutusta ja päästöjä kautta koko kuormitusalueen, ja tämän pitäisi realisoitua myös tavallisessa liikenteessä.
Suoraa ja epäsuoraa suihkutusta
Moottorin imukanavia on modifioitu ja palotiloja optimoitu seoksenmuodostuksen optimoimiseksi ja palamistehokkuuden nimissä. Bensiinin korkeapaineisen suorasuihkutuksen lisäksi nyt käytössä on myös matalapaineinen imusarjasuihkutus. BMW:n mukaan pienhiukkasten määrää ja massaa pakokaasuissa on kyetty selvästi vähentämään.
Tehokkaan palamisen varmistamiseksi myös sytytysjärjestelmän tehoa on nostettu.
Täysin säätyvässä Valvetronic-venttiiliennoston säädössä on pakopuolella nyt kytkettävä keinuvipu, jolla kaasunvaihto voidaan tarpeen vaatiessa katkaista tämän pakoventtiilin osalta. Tämän myötä BMW ilmoittaa vähentäneensä moottorin kehittämää vääntömomenttia noin kahdella kolmasosalla moottorijarrutuksen aikana.
Tämän ansiosta kevythybridijärjestelmän generaattori voi syöttää enemmän jarrutusenergiaa 48 voltin akkuun välittömästi, kun kuljettaja keventää jalkaansa kaasupolkimella.
Kevythybridi kahdella layoutilla
BMW:lle ominainen nokka-akselien ajoituksensäätö (VANOS) toimii nyt täysin sähköisesti, mikä mahdollistaa ajoituksensäädön laajentamisen erityisesti päästöoptimoituihin moottoriasetuksiin.
Vääntömomentin kehittymisen, päästökäyttäytymisen ja voimalaitteen lämpenemisen pitäisi myös hyötyä sylinterinkanteen integroidusta nestejäähdytteisestä pakosarjasta.
Moottorin yhteydessä olevaa 48 V kevythybriditekniikkaa käytetään kahtena toteutuksena; joko hihnavetoisena käynnistingeneraattorina tai vaihteiston yhteyteen sijoitettuna generaattori/sähkömoottoriratkaisuna.
BMW 3-sarjassa käytetään näistä edellistä, jolloin käynnistingeneraattori kykenee polttomoottorin tueksi kehittämään 8 kilowatin enimmäistehon.
Automallissa BMW M340i xDrive B58 TÜ2-moottori kehittää 500 Nm (1900-5000 rpm) vääntömomentin ja 275 kW (5500-6500 rpm) tehon.
Näillä voimavaroilla nelivetoinen, 8-portaisella automaattivaihteistolla ja mainitulla kevythybriditekniikalla varustettu 3-sarjan porrasperämalli kiihtyy nollasta sataan 4,4 sekunnissa!
Alimmillaan polttoaineenkulutus on 7,8 l/100 km, mistä muodostuu 177g/km CO2-päästö.
Vuonna 2035 voimaan tulevasta EU-polttomoottoripannasta – tai itseasiassa hiilidioksidin nollapäästöstä – huolimatta polttomoottorin päätepistettä ei haluta määritellä, vaan jatketaan uusilla palamisprosessilla toimivien bensiini- ja dieselmoottoreiden kehittämistä.
Juha Kiiskinen JK- Textservice
Kirjoittajan arkisto- juha@textservice.fi