Det beryktade balansaxeldrevet på 2.0 TFSI

Det här inlägget handlar om, som rubriken avslöjar, det beryktade balansaxeldrevet på 2.0 TFSI.
Vi har tidigare skrivit lite om detta i olika forum men många av dessa inlägg har försvunnit, allt eftersom forum börjat bli mindre använda och läggs ned.
Därför skriver jag nu detta blogginlägg på vår egen hemsida så att det får bestå. Jag önskar trevlig och lärorik läsning.

Vad är balansaxeldrevet?

Först och främst är den rätta benämningen ett kedjehjul. Men kärt barn har många namn, så vi bryr oss inte vidare om det utan går istället rakt på sak.

2.0 TFSI motorer är monterade i många bilar från tillverkarna Volkswagen, Audi, Skoda och Seat. De finns idag i tre grundutföranden. Gen 1, 2 och 3. Den första generationen bygger på basmotorn EA113 och det är bara den som är relevant i det här inlägget. De andra generationerna bygger på den så kallade EA888 och har en helt annan kedjetransmission.
Vad gäller den första generationen finns det även där vissa avvikelser och man får förlita sig på motorkoden.

På EA113 sitter en så kallad balansaxelmodul. Denna modul är integrerad med oljepumpen.
I modulen sitter två balansaxlar som roterar mot varandra med det dubbla motorvarvtalet.
Oljepumpen och den ena balansaxeln drivs med varsitt kedjehjul via en transmission från vevaxeln. Det är kedjehjulet på balansaxeln som är den svaga punkten hör.

Låt oss kika närmare på själva kedjehjulet

För att förstå vad som egentligen händer vid ett haveri behöver vi först förstå en problematik och ständig utmaning för konstruktörer av moderna motorer.

På grund av de ständigt ökande miljökraven, pressas motorerna hårdare och hårdare. Det ska vara mycket effekt men ändå liten cylindervolym och vikt. Svänghjul blir till dubbelmassesvänghjul och avståndet mellan cylindrarna krymper. Allt optimeras.
Problemet med detta är att det finns en baksida. Om vi fokuserar på kedjetransmissionen i denna motor visar sig baksidan i form av svängningar i systemet. En vevaxelrotation är inte en konstant rotation utan består av inbromsningar och accelerationer.

Dessa svängningar fortplantar sig givetvis till allt som drivs direkt av vevaxeln. Då balansaxlarna har en stor egenvikt har VAG skyddat kedjan genom att konstruera ett kedjehjul med invändig fjädring. Slutet gott allting gott?
Nja, inte riktigt.

Problematiken i kedjehjulet

Nu har man lyckats flytta krafterna från kedjan till kedjehjulet. Det fungerar ganska bra ett tag, men precis som alla fjädrar mattas ut med tiden, gör även de i kedjehjulet det.
När dessa fjädrar mattats ut tillräckligt mycket börjar drevet slå i bottenlägena, vilket ger upphov till en effekt likt den i en muttermaskin. Till slut spricker kedjehjulet med en brusten kedja och oljetrycksbortfall som resultat.

Vad kan man då göra åt detta?

Hade VAG’s ingenjörer tänkt till lite kunde detta ha lösts på ett helt annat vis från början. Man kunde exempelvis konstruerat ett system där kedjehjulet är hydrauliskt dämpat för att absorbera en energin.

Men det gjordes alltså inte och därför har vi idag vad vi har att utgå ifrån. Vi själva tillverkar och saluför två alternativ. Det ena är ett kedjehjul av solid design och det andra är en smidig lösning för att koppla bort balansaxlarna helt enkelt. Jag personligen förespråkar det sistnämnda.

Bortkoppling av balansaxlar

Att balansaxlarna kopplas ur innebär att kedjans belastning minskas till näst intill obefintlig i jämförelsen.
Urkoppling innebär också att motorn blir lite axsnabbare då vikten av balansaxlarna inte behöver dras med.
De vibrationer som uppstår är i det närmaste försumbara. I vissa bilar kan det kännas som ett litet surr i ratten när man står stilla på tomgång.
Det fiffiga med vår lösning är att den går att göra ogjord om så önskas.
Sist men inte minst bör även nämnas att man slipper de problem som själva balansaxlarna kan drabbas av i form av exempelvis skärningar och glapp i lagringar.

Med runt 200 sålda bortkopplingskit sålda har vi haft EN kund som faktiskt tyckte att vibrationerna var lite för kraftiga. I hans fall var det dock förståeligt, då motorn hade 520 hästkrafter och mycket hårda motorkuddar monterade. Han valde då att istället montera vårt solida kedjehjul.

Kedjehjul av solid design

Den andra lösningen är då alltså ett nytt kedjehjul utan dämpning. Detta är enligt mig en lite sämre lösning än bortkopplingen eftersom man inte har alla de fördelar som lösning ett innebär. Bortkoppling är helt enkelt tryggare i det långa loppet.
Med detta sagt är det ändå många som väljer det solida kedjehjulet. Det är helt enkelt en smaksak. Priset är detsamma för båda varianter.

Andra lösningar som finns där ute

Om man googlar lite hittar man snabbt en hel del olika lösningar, många av dem har vi på Wasa Motor även stött på i verkstaden redan. Av alla sorter vi stött på, känner vi oss väldigt trygga i att våra koncept är mest genomtänkta. Här nedan går vi igenom ett par av dem.

Poor Mans Delete

Detta är enligt internet den säkraste varianten. Det handlar precis som vår ena lösning om att koppla bort balansaxlarna. Den går ut på att kapa de invändiga dreven i modulen så att balansaxlarna inte längre snurrar med.
Nackdelen med denna lösning är givetvis att man förstör modulen och det går inte att få tillbaka balansaxelfunktionen.
Med vår bortkoppling behöver inget kapas och man kan när som helst återgå till balansaxeldrift.

Nytt kedjehjul av “originaltyp”

Kedjehjulet till balansaxeln har aldrig gått att köpa löst från VAG och det gör det fortfarande inte. Ändå finns det en hel del till försäljning som ser nästan exakt ut som originalet. Alla dessa är kopior från kina.
Vi har haft inne en del bilar med sådana kopior monterade, vilket givit oss möjlighet att undersöka dem lite noggrannare.
Utöver att jag inte skulle lita på att de kinakopierade fjädrarna skulle ha längre hållbarhet än VAG’s originalkrav, har vi även kunnat konstatera att de oftast saknar en viktig detalj. På originalet sitter en diamantbricka där kedjehjulet möter balansaxeln. Denna saknas på de kopior vi har sett. Om den saknas roterar drevet på axeln och kan i värsta fall fördärva den.
På produktbilder kan man även se hur dreven är förskjutna redan från fabrik, dvs de två invändiga fjädrarna är av olika hårdhet.

Andra kedjehjul av solid design

På nätet finns även många andra varianter av solid design. Även dessa har vi stött på när kunder har lämnat in sina bilar till oss för problem med oljetryck eller vibrationer.

Det första felet de flesta gör när de konstruerar ett drev av solid design är att de försöker kopiera formen rakt av. Detta leder till onödigt mycket vikt och därav ökat masströghetsmoment. Vårt drev är designat med detta i åtanke och väger betydligt mindre än de andra vi har stött på.

Det andra felet är även här, i likhet med kinadreven, att man antingen inte använder sig av någon friktionsbricka eller att man använder fel sort. När vi konstruerade vårt solida kedjehjul beräknades vilken toppkraft det utsätts för. Sedan utvecklade vi själva en speciell sorts kopparbricka som stod pall för rätt moment.

Vi har dessutom en noga beräknad härdningsformel som vid en eventuell balansaxelskärning ökar chansen för bibehållet oljetryck för att rädda motorns övriga komponenter.

Nedan syns våra två lösningar

Båda varianter går att köpa lösa utan kedjesatsen. Observera dock att det solida drevet måste installeras med ny kedja för att garantin ska gälla.