NOx katalizatora reģenerācija un desulfatizācija
NOx katalizatora darba principa pamatlietas var izlasīt N53 engine aftersale training material vai jebkura ne-BMW brenda dzinēja, kurš darbojas Stratified charge, aprakstā.
Šeit minēšu novērojumus ''iz reālās dzīves'', kas visai būtiski atšķiras no bukletos aprakstītā.
NOx katalizatora reģenerācija
N53 dzinēja aftersale training material attēlots tipveida N53 sērijas dzinēja NOx katalizatora darba profils:
Kā redzam, braucot ar vidējo ātrumu ap 80km/h, vidējais laika periods starp reģenerācijas fāzēm ir ap 50 - 55 sekundēm. Šis laika sprīdis atbilst maksimālajam Stratified charge periodam un ir raksturīgs ideālam NOx katalizatoram.
Korejas Mašinērijas un materiālu institūta inženieru uz stenda novietota ne vairāk kā divus gadus lietota N53 dzinēja jaudīgākā versija pie 3000RPM un 2bar BMEP acīmredzami samazināja Lambda zem maksimāli iespējamās (tātad, NOx katalizatora veiktspēja tika identificēta kā nepietiekama), bet N43 dzinējs ar mazu nobraukumu (norādīts - pietiekamu, lai NOx katalizators ieietu darba režīmā) ASV Oak Ridge laboratorijas inženieru testos: 15 - 35 sekundes (pie 22% slodzes un 3500RPM: minimālais 15 sekunžu periods).
Mana pieredze (apsekojot virkni N53 dzinēju ar nobraukumu līdz 150000km) rāda, ka diemžēl N53 jau pēc 50'000 - 70'000km nobraukuma katalizatora veiktspēja parasti ir stipri pieticīgāka par BMW promo materiālos norādīto. 25 - 30 sekundes ir reālāks Stratified charge periods šāda (ap 80km/h) braukšanas ātruma apstākļos. Pie ātruma 100 - 110km/h Stratified periodi nokrīt līdz minimālajam (10 - 15 sekundes, atkarībā no MSD80 software relīzes) slieksnim.
NOx katalizatora desulfatizācija
Degvielā sastopamais sērs ''saindē'' NOx katalizatoru, un tā veiktspēja samazinās. Jo lielāks sēra piejaukums, jo straujāk rūk NOx katalizatora spēja absorbēt NOx jonus.
N53 dzinēja aftersales training material norāda tipveida sulfatizēšanās procesa līkni:
Pēc līknes noprotams, ka tipveida desulfatizēšanas fāze ieslēdzas aptuveni ik pēc katriem 7000km.
Jaunajā INPA loader 2.023 ir iespēja novērtēt NOx katalizatora ''saindēšanās'' pakāpi.
Lai to redzētu, jāizvēlas ../F9/Shift+F3/F1
Reālie novērojumi liecina, ka NOx katalizatora ''saindēšanos'' MSD80 rēķina pēc virtuāli kumulatīvi saskaitītā katalizatoru caurplūdušā degvielas apjoma. Pat ideālas degvielas gadījumā (kad/ja NOx katalizatora veiktspēja reāli nemazinās) MSD80 rēķina caurplūdušo degvielas apjomu un ''audzē'' NOx katalizatora piesārņojuma līmeni (acīmredzot, aprēķins notiek, izmantojot EU tirgū pārdotās degvielas pieļaujamā sēra satura references datus) ar ātrumu aptuveni 0.4..0.6mg/km. EU pieļaujamais sēra daudzums benzīnā ir 50mg/kg, kas nozīmē - MSD80 uzskata, ka katalizatorā paliek ap 20% no maksimāli pieļaujamās normas. Respektīvi, ja tirgotajā degvielā sēra saturs regulāri būs tuvu maksimumam, NOx katalizatora pamatīga saindēšanās var notikt arī stipri ātrāk (ko netieši apstiprina tā veikspējas būtiska samazināšanās jau pēc 50..80000km). Ja MSD80 mana ne-ideālu katalizatora veiktspēju, šis saindēšanās ātrums pieaug apgriezti proporcionāli katalizatora veikstpējai (t.i.: laiks līdz desulfatēšanas reģenerācijai tiek samazināts).
Attēlā redzamais katalizatora desulfatēšanās profils ir visai tāls no reālās situācijas un varētu atbilst situācijai, kad līdz maksimāli pieļaujamajam līmenim (4000mg) tā desulfatēšanas cikli nav iespējami. Reālos apstākļos - jau kad katalizatora sēra uzkrāšanās līmenis sasniedz ap 10..20% no maksimāli pieļaujamā 4000mg līmeņa, MSD80 mēģinās sākt katalizatora desulfatizēšanas sesijas.
Procesa laikā izplūdē tiek novadīts (VANOS izplūdes vārpstu sagriežot vajadzīgajā pozīcijā) daļēji nesadedzis benzīns (izplūdes sistēmas temperatūra sasniedz 550 - 600 oC pēc izplūdes gāzu temperatūras sensora rādījumiem) ar Lambda ap 0.91..0.93. Šajā periodā MSD80 matemātiski rēķina NOx katalizatora ''atjaunošanās'' devu, kas ir proporcionāla reģenerācijas laikam (nobrauktajai distancei).
Desulfatēšanas tipisks ātrums, braucot 115..120km/h ir ap 40..50mg/km pie katalizatora saindēšanās līmeņa ap 2000mg un ap 15mg/km pie ap 500mg saindēšanās līmeņa (katalizatora attīrīšanās līkne ir eksponenciāla, attīrīšanas ātrums samazinās, samazinoties katalizatora saindēšanās absolūtajam līmenim).
Reģenerācija sākas pie ātruma ap 115 - 120km/h, zemāks ātrums katalizatoru nereģenerē (pat piespiedu ciklā), kas nozīmē - NOx katalizatora "saindēšanās" turpina pieaugt. Ja "saindēšanās" ekvivalents pārsniedz 4000mg, bet reģenerācija nav notikusi (piem., godprātīgi ievērojot atļauto braukšanas ātrumu: 90 - 100km/h), MSD80 kļūdu atmiņā ierakstīs 30EA kļūdu un pārtrauks dzinēja darbu Homogenius lean un Stratified charge režīmos.
Ko darīt N53 lietotājam?
Ideālā variantā: reizi pa reizei vismaz 10 - 15min pabraukt ar ātrumu virs 120km/h. Ja NOx katalizators būs ar kumulatīvo (matemātiski aprēķināto) sēra uzkrājumu virs 2000mg, tas tiks reģenerēts. Profilaktiski ik pēc 10'000km pieslēgt INPA (piem., katru eļļas maiņas reizi - apkopes ietvaros) un novērtēt NOx katalizatora sulfatizēšanās pakāpi. Ja nepieciešams, ieslēgt piespiedu reģenerāciju un rast iespēju pabraukt kādu brīdi ar ātrumu 120+ km/h.
P.S. Obligāts nosacījums desulfatizēšanas procesa aktivizēšanai ir vismaz 50% uzpildīta degvielas bāka!
Kā NOx katalizatora desulfatēšana notiek reālos apstākļos.
Atruna. Ražotājs nesniedz nekādu informāciju, pēc kādiem algoritmiem strādā MSD80 vadības modulis. Zemākaprakstītā funkcionalitāte izpētīta, veicot vairākus tūkstošus braukšanas sesiju un dažādām programmatūras versijām var atšķirties no aprakstītās.
Ja MSD80 sarēķinātais sēra saturs NOx katalizatorā nepārsniedz 1000mg, MSD80 normālos apstākļos nesāk desulfatēšanas sesijas.
Ja sarēķinātais sēra saturs pārsniedz 1000mg, MSD80 ierosina desulfatēšanās sesijas, pie tam: jo lielāks sēra saturs, jo mazāku ātrumu vajag un īsāku brīdi tas jāuztur, lai sāktos desulfatēšana. Piemērams, ja sēra saturs ir ap 1000mg, nepieciešamais ātrums ir ap 140km/h, tas jāuztur 10..15 minūtes, var būt nepieciešama agresīvāka braukšana. Savukārt, ja sēra saturs ir virs 2000mg, nepieciešamais ātrums nokrīt līdz 110..115km/h, un nepieciešams daudz īsāks laiks (vien dažas minūtes), lai MSD uzsāktu desulfatēšanu.
Attēlā redzams MSD80 sarēķinātais sēra daudzums NOx katalizatorā. Piemērs.
1. zem līmeņa 1000mg normālos apstākļos MSD80 neierosina desulfatēšanas sesijas, neskatoties uz braukšanas režīmu;
2. sēra līmenis aug ar ātrumu ap 0.5mg/km (sākuma vērtība 0mg: katalizators tikko piekodēts);
3. pēc braukšanas 2 reizes pa 15min ar ātrumu 140..145 km ir sākusies desulfatēšanas sesija, tā beidzās, jo braukšanas ātrums tika samazināts zem 110..115km ilgāk kā 30..40 sekundes;
4. sēra līmenis aug ar ātrumu ap 0.5mg/km;
5. braucot 10min ar ātrumu virs 125..130km/h sākās desulfatēšanas sesija, tā beidzās, jo ātrums nokrita zem 100..110km/h;
6. sēra saturs pieaug ap 0.5mg/km, šajā posmā braukšanas ātrums nepārsniedza 100km/h;
7. ātrums pārsniedza 110..115km/h ilgāk kā 10min, sākās desulfatēšanās sesija, tā beidzās, jo ātrums nokrita zem 100km/h ilgāk kā 2min;
8. sēra saturs pieaug ar ātrumu ap 0.5mg/km;
9. ātrums pārsniedza 110km/h ilgāk kā 5min, sākās desulfatēšanās sesija.
Pieņemot, ka auto ekspluatācija notiek apstākļos, kur braukšana bieži notiek pa autostrādēm (piem., Vācija, Francija), dotais algoritms strādā nevainojami. Taču, ja auto tiek ekspluatēts valstīs, kur atālutais maksimālais ātrums vien uz dažiem ceļiem ir 110/130km/h, situācija ir daudz sliktāka. Tikai tad, kad sēra daudzums ir tuvu maksimāli atļautajam, pie ātruma 110..115km/h tiek sāktas desulfatēšanas sesijas. Ja šajā posmā (2000..3000mg, jeb ap 2000km) auto nebrauc ar norādīto ātrumu, sēra daudzums pāsniedz 3000mg un ātri vien tiek ierakstīta kļūda 30EA, izslēgta Stratified charge iesmidzināšana, pārtraukta normāla adaptāciju veidošana, u.t.t.
Vēl sliktāka situācija ir valstīs, kur nav iespēju attīstīt ātrumu virs 110km/h. Šajā gadījumā pēc 6000..7000 km nobraukšanas neizbēgami tiks ierakstīta 30EA kļūda par katalizatora sulfatēšanos, un oficiāli: nav pat risinājuma, lai šo problēmu novērstu.
Situāciju vēl sliktāku padara tas, ka BMW nav paredzējis nekādu MSD80 saskarni ar CCC/CIC (multimediju sistēmu). Ja autovadītājs savlaicīgi tiktu informēts, ka auto būs nepieciešama NOx filtra attīrīšana, ļoti daudzos gadījumos varētu izvairīties no 30EA kļūdas un sekojošām dzinēja darbības problēmām. Diemžēl, lietotājs nezin NOx katalizatora piesārņojuma līmeni, un nekādi nevar novērst draudošās problēmas.
Šeit minēšu novērojumus ''iz reālās dzīves'', kas visai būtiski atšķiras no bukletos aprakstītā.
NOx katalizatora reģenerācija
N53 dzinēja aftersale training material attēlots tipveida N53 sērijas dzinēja NOx katalizatora darba profils:
Korejas Mašinērijas un materiālu institūta inženieru uz stenda novietota ne vairāk kā divus gadus lietota N53 dzinēja jaudīgākā versija pie 3000RPM un 2bar BMEP acīmredzami samazināja Lambda zem maksimāli iespējamās (tātad, NOx katalizatora veiktspēja tika identificēta kā nepietiekama), bet N43 dzinējs ar mazu nobraukumu (norādīts - pietiekamu, lai NOx katalizators ieietu darba režīmā) ASV Oak Ridge laboratorijas inženieru testos: 15 - 35 sekundes (pie 22% slodzes un 3500RPM: minimālais 15 sekunžu periods).
Mana pieredze (apsekojot virkni N53 dzinēju ar nobraukumu līdz 150000km) rāda, ka diemžēl N53 jau pēc 50'000 - 70'000km nobraukuma katalizatora veiktspēja parasti ir stipri pieticīgāka par BMW promo materiālos norādīto. 25 - 30 sekundes ir reālāks Stratified charge periods šāda (ap 80km/h) braukšanas ātruma apstākļos. Pie ātruma 100 - 110km/h Stratified periodi nokrīt līdz minimālajam (10 - 15 sekundes, atkarībā no MSD80 software relīzes) slieksnim.
NOx katalizatora desulfatizācija
Degvielā sastopamais sērs ''saindē'' NOx katalizatoru, un tā veiktspēja samazinās. Jo lielāks sēra piejaukums, jo straujāk rūk NOx katalizatora spēja absorbēt NOx jonus.
N53 dzinēja aftersales training material norāda tipveida sulfatizēšanās procesa līkni:
Jaunajā INPA loader 2.023 ir iespēja novērtēt NOx katalizatora ''saindēšanās'' pakāpi.
Lai to redzētu, jāizvēlas ../F9/Shift+F3/F1
Reālie novērojumi liecina, ka NOx katalizatora ''saindēšanos'' MSD80 rēķina pēc virtuāli kumulatīvi saskaitītā katalizatoru caurplūdušā degvielas apjoma. Pat ideālas degvielas gadījumā (kad/ja NOx katalizatora veiktspēja reāli nemazinās) MSD80 rēķina caurplūdušo degvielas apjomu un ''audzē'' NOx katalizatora piesārņojuma līmeni (acīmredzot, aprēķins notiek, izmantojot EU tirgū pārdotās degvielas pieļaujamā sēra satura references datus) ar ātrumu aptuveni 0.4..0.6mg/km. EU pieļaujamais sēra daudzums benzīnā ir 50mg/kg, kas nozīmē - MSD80 uzskata, ka katalizatorā paliek ap 20% no maksimāli pieļaujamās normas. Respektīvi, ja tirgotajā degvielā sēra saturs regulāri būs tuvu maksimumam, NOx katalizatora pamatīga saindēšanās var notikt arī stipri ātrāk (ko netieši apstiprina tā veikspējas būtiska samazināšanās jau pēc 50..80000km). Ja MSD80 mana ne-ideālu katalizatora veiktspēju, šis saindēšanās ātrums pieaug apgriezti proporcionāli katalizatora veikstpējai (t.i.: laiks līdz desulfatēšanas reģenerācijai tiek samazināts).
Attēlā redzamais katalizatora desulfatēšanās profils ir visai tāls no reālās situācijas un varētu atbilst situācijai, kad līdz maksimāli pieļaujamajam līmenim (4000mg) tā desulfatēšanas cikli nav iespējami. Reālos apstākļos - jau kad katalizatora sēra uzkrāšanās līmenis sasniedz ap 10..20% no maksimāli pieļaujamā 4000mg līmeņa, MSD80 mēģinās sākt katalizatora desulfatizēšanas sesijas.
Procesa laikā izplūdē tiek novadīts (VANOS izplūdes vārpstu sagriežot vajadzīgajā pozīcijā) daļēji nesadedzis benzīns (izplūdes sistēmas temperatūra sasniedz 550 - 600 oC pēc izplūdes gāzu temperatūras sensora rādījumiem) ar Lambda ap 0.91..0.93. Šajā periodā MSD80 matemātiski rēķina NOx katalizatora ''atjaunošanās'' devu, kas ir proporcionāla reģenerācijas laikam (nobrauktajai distancei).
Desulfatēšanas tipisks ātrums, braucot 115..120km/h ir ap 40..50mg/km pie katalizatora saindēšanās līmeņa ap 2000mg un ap 15mg/km pie ap 500mg saindēšanās līmeņa (katalizatora attīrīšanās līkne ir eksponenciāla, attīrīšanas ātrums samazinās, samazinoties katalizatora saindēšanās absolūtajam līmenim).
Reģenerācija sākas pie ātruma ap 115 - 120km/h, zemāks ātrums katalizatoru nereģenerē (pat piespiedu ciklā), kas nozīmē - NOx katalizatora "saindēšanās" turpina pieaugt. Ja "saindēšanās" ekvivalents pārsniedz 4000mg, bet reģenerācija nav notikusi (piem., godprātīgi ievērojot atļauto braukšanas ātrumu: 90 - 100km/h), MSD80 kļūdu atmiņā ierakstīs 30EA kļūdu un pārtrauks dzinēja darbu Homogenius lean un Stratified charge režīmos.
Ko darīt N53 lietotājam?
Ideālā variantā: reizi pa reizei vismaz 10 - 15min pabraukt ar ātrumu virs 120km/h. Ja NOx katalizators būs ar kumulatīvo (matemātiski aprēķināto) sēra uzkrājumu virs 2000mg, tas tiks reģenerēts. Profilaktiski ik pēc 10'000km pieslēgt INPA (piem., katru eļļas maiņas reizi - apkopes ietvaros) un novērtēt NOx katalizatora sulfatizēšanās pakāpi. Ja nepieciešams, ieslēgt piespiedu reģenerāciju un rast iespēju pabraukt kādu brīdi ar ātrumu 120+ km/h.
P.S. Obligāts nosacījums desulfatizēšanas procesa aktivizēšanai ir vismaz 50% uzpildīta degvielas bāka!
Kā NOx katalizatora desulfatēšana notiek reālos apstākļos.
Atruna. Ražotājs nesniedz nekādu informāciju, pēc kādiem algoritmiem strādā MSD80 vadības modulis. Zemākaprakstītā funkcionalitāte izpētīta, veicot vairākus tūkstošus braukšanas sesiju un dažādām programmatūras versijām var atšķirties no aprakstītās.
Ja MSD80 sarēķinātais sēra saturs NOx katalizatorā nepārsniedz 1000mg, MSD80 normālos apstākļos nesāk desulfatēšanas sesijas.
Ja sarēķinātais sēra saturs pārsniedz 1000mg, MSD80 ierosina desulfatēšanās sesijas, pie tam: jo lielāks sēra saturs, jo mazāku ātrumu vajag un īsāku brīdi tas jāuztur, lai sāktos desulfatēšana. Piemērams, ja sēra saturs ir ap 1000mg, nepieciešamais ātrums ir ap 140km/h, tas jāuztur 10..15 minūtes, var būt nepieciešama agresīvāka braukšana. Savukārt, ja sēra saturs ir virs 2000mg, nepieciešamais ātrums nokrīt līdz 110..115km/h, un nepieciešams daudz īsāks laiks (vien dažas minūtes), lai MSD uzsāktu desulfatēšanu.
Attēlā redzams MSD80 sarēķinātais sēra daudzums NOx katalizatorā. Piemērs.
1. zem līmeņa 1000mg normālos apstākļos MSD80 neierosina desulfatēšanas sesijas, neskatoties uz braukšanas režīmu;
2. sēra līmenis aug ar ātrumu ap 0.5mg/km (sākuma vērtība 0mg: katalizators tikko piekodēts);
3. pēc braukšanas 2 reizes pa 15min ar ātrumu 140..145 km ir sākusies desulfatēšanas sesija, tā beidzās, jo braukšanas ātrums tika samazināts zem 110..115km ilgāk kā 30..40 sekundes;
4. sēra līmenis aug ar ātrumu ap 0.5mg/km;
5. braucot 10min ar ātrumu virs 125..130km/h sākās desulfatēšanas sesija, tā beidzās, jo ātrums nokrita zem 100..110km/h;
6. sēra saturs pieaug ap 0.5mg/km, šajā posmā braukšanas ātrums nepārsniedza 100km/h;
7. ātrums pārsniedza 110..115km/h ilgāk kā 10min, sākās desulfatēšanās sesija, tā beidzās, jo ātrums nokrita zem 100km/h ilgāk kā 2min;
8. sēra saturs pieaug ar ātrumu ap 0.5mg/km;
9. ātrums pārsniedza 110km/h ilgāk kā 5min, sākās desulfatēšanās sesija.
Pieņemot, ka auto ekspluatācija notiek apstākļos, kur braukšana bieži notiek pa autostrādēm (piem., Vācija, Francija), dotais algoritms strādā nevainojami. Taču, ja auto tiek ekspluatēts valstīs, kur atālutais maksimālais ātrums vien uz dažiem ceļiem ir 110/130km/h, situācija ir daudz sliktāka. Tikai tad, kad sēra daudzums ir tuvu maksimāli atļautajam, pie ātruma 110..115km/h tiek sāktas desulfatēšanas sesijas. Ja šajā posmā (2000..3000mg, jeb ap 2000km) auto nebrauc ar norādīto ātrumu, sēra daudzums pāsniedz 3000mg un ātri vien tiek ierakstīta kļūda 30EA, izslēgta Stratified charge iesmidzināšana, pārtraukta normāla adaptāciju veidošana, u.t.t.
Vēl sliktāka situācija ir valstīs, kur nav iespēju attīstīt ātrumu virs 110km/h. Šajā gadījumā pēc 6000..7000 km nobraukšanas neizbēgami tiks ierakstīta 30EA kļūda par katalizatora sulfatēšanos, un oficiāli: nav pat risinājuma, lai šo problēmu novērstu.
Situāciju vēl sliktāku padara tas, ka BMW nav paredzējis nekādu MSD80 saskarni ar CCC/CIC (multimediju sistēmu). Ja autovadītājs savlaicīgi tiktu informēts, ka auto būs nepieciešama NOx filtra attīrīšana, ļoti daudzos gadījumos varētu izvairīties no 30EA kļūdas un sekojošām dzinēja darbības problēmām. Diemžēl, lietotājs nezin NOx katalizatora piesārņojuma līmeni, un nekādi nevar novērst draudošās problēmas.
Komentāri
Ierakstīt komentāru