Pjezo sprauslas un hidro trieciens
Domāju, daudzi ir dzirdējuši - ļoti jāuzmanās no tā, ka pjezo sprausla var ieķerties atvērtā stāvoklī, tad dzinējs var tikt neatgriezeniski bojāts. Degkamerā satecējusī degviela (ko nevar saspiest kā gaisu vai korektu degmaisījumu) var radīt hidro trieciena efektu - tiks bojāts klanis, iespējams, salauzts virzulis, dzinēja bloka sienas, u.t.t.
Skaidrs, ka hidro trieciena tipa bojājumi ir ļoti smagi, ar lielu iespējamību - dzinējs tiek neatgriezeniski bojāts. Tādēļ tēma jāuztver nopietni.
Lai saglabātu intrigu, par savu paša pieredzi pastāstīšu posta beigās. Līdz tam - ļoti vienkāršoti parēķināšu, vai šāds hidrotrieciens ir iespējams.
Attēlā: ''parastas'' sprauslas uzbūve
Attēlā: pjezo sprauslas uzbūve:
1. Vai vispār ir iespējama situācija - pjezo sprausla paliek atvērtā stāvoklī?
Jā, ir iespējama. ''Vecā tipa'' sprauslas aizvērtā stāvoklī noturēja atspere. Atspere bija salīdzinoši ''jaudīga'', pat kustīgo detaļu izdilums vai kāda mikrodaļa, kas ieķērusies sprauslā, nespēja noturēt sprauslu atvērtu. Benzīna dzinējiem paredzētajās pjezo sprauslās atsperes vairs nav. Sprauslu ''aizver'' pats pjezoelements, mainoties tā izmēriem. Turklāt, pjezoelements ''jūt'' tikai sprieguma izmaiņas, kas nozīmē - ja sprauslai padod ''atverošu'' signālu, bet nepadod ''aizverošu'' signālu, tā paliks atvērta! Šī iemesla dēļ nedrīkst atvienot sprauslas, kamēr dzinējs strādā; problēmas var rasties, ja negaidot (strādājošam dzinējam), piemēram, DME pazūd barošanas spriegums.
Turklāt, dzinējiem, kuri izmanto pjezo sprauslas, ir daudz augstāks rail spiediens, sprauslu ražība - lielāka. Ņemot vērā to, piemēram, N52 sērijas dzinējam (ar rail spiedienu ap 3.5 bar) sprauslu atvēruma laiki tukšgaitā ir ap 2.5 ms, bet N43/53 sērijas dzinējam ar rail spiedienu ap 200 bar: tikai 0.25 ms. Attiecīgi - nepārtraukti atvērta pjezo sprausla laika vienībā X (piemēram, 1 sekunde) izsmidzinās 10 reizes vairāk degvielas kā ''vecā'' tipa sprausla! Attiecīgi - ir zināms pamats uztraukumam.
2. Cik daudz degvielai jāietek degkamerā, lai tiktu bojāts dzinējs? Skaidrs, ka situācijā, kad degkamera ir pilna ar degvielu, hidro trieciens ir neizbēgams. No otras puses, ja degkamera ir piepildīta par 50%, kompresija būs ap 20:1 - šo varētu uzskatīt par maksimāli pieļaujamo noplūdi.
N43/53 sērijas dzinēju katra cilindra tilpums ir ap 0.5 litriem, degkameras tilpums (kompresija 12:1) ap 40 ml. Attiecīgi, ap 20 ml ir uzskatāms par kritisko degvielas apjomu, kas var nodarīt bojājumus dzinējam.
3. Vai vaļējā stāvoklī esoša pjezo sprausla var izraisīt hidrotriecienu? Parēķināsim!
a) Sāksim ar situāciju - dzinējs ir iedarbināts. Tukšgaita ir visbīstamākais režīms, jo šajā režīmā sprauslai ir visilgākais laiks, lai piepildītu degkameru. Pie 600 RPM dzinējs veic 10 apgriezienus sekundē, katrs apgrieziens ilgst 0.1 sekundi jeb 100 ms. Attiecīgi - ik pēc 100 ms (patiesībā - pat mazāk, jo jāņem vērā laiks, kamēr vārsts ir atvērts) satecējusī degviela tiks izspiesta (secīgi) ieplūdē jeb izplūdē.
Normālā režīmā tukšgaitā pjezo sprausla ir atvērta ap 0.3 ms un izsmidzina ap 6 mg degvielas. Tātad - 100 ms laikā sprausla izsmidzinās ap 1.8 g degvielas. Jeb, ap 2.6 ml, ņemot vērā benzīna blīvumu. Diemžēl, šāds degvielas daudzums nav pietiekošs, lai izraisītu hidro triecienu. Nav jēgas rēķināt precīzāk, jo nepieciešams ap 10 reizēm lielāks degvielas daudzums, lai radītu problēmas. Savukārt, dzinēja apgriezieniem nokrītot līdz 60 RPM (tad sprauslai pietiktu laiks, lai izsmidzinātu nepieciešamo degvielas daudzumu) HPFP ražība nebūs pietiekama, lai nodrošinātu kaut cik vērā ņemamu spiedienu rail (pie ievērojama degvielas patēriņa).
b) otra situācija - dzinējs ir izslēgts. Tā kā HPFP pievads ir mehānisks, sūknis šajā situācijā nestrādā, bet visa sistēmā (zem spiediena esošā - iepriekš uzpumpētā) degviela varētu satecēt vienā degkamerā, ja sprausla ir atvērta. Teorētiski - jā. Praktiski - high-pressure kontūra tilpums nav liels, jau pēc dažu ml tilpuma iztecēšanas spiediens rail sistēmā nokrīt līdz zemspiediena sistēmas spiedienam (daži bar) un noplūdes ātrums samazinās līdz niecīgam. Sprausla pil lēnām, degviela paspēj notecēt karterī. Turklāt, vidusmēra (ar nolietojumu ap 100.000 km un vairāk) N43/N53 sērijas dzinējam, to izslēdzot, rail spiediens nokrīt līdz 4..5 bar dažu sekunžu laikā - acīmredzami, kāda no sprauslām ir ar noplūdi. Šādas noplūdes, protams, neizraisa hidro triecienu!
4. Vai BMW AG inženieri ir padomājuši par šādu defektu? Jā, ir! DME ''māk'' rēķināt patērēto degvielas daudzumu. Ja DME pamana neadekvāti lielu degvielas patēriņu, kā viens no testa algoritmiem - no standarta spiediena (150..200 bar) pāriet uz avārijas spiedienu (100 bar). Ja defektu izraisa atvērta sprausla, degvielas patēriņš būs proporcionāls rail spiedienam - šo defektu var atpazīt. Ja neadekvāts patēriņš (dēļ sprauslas defekta) tiek apstiprināts, HPFP tiek atslēgts un rail spiediens nokrīt līdz 5 bar. Salīdzinot ar ''standarta'' spiedienu, nu rail spiediens ir samazināts 40 reizes. Attiecīgi - 40 reizes ir samazināta arī tekošās sprauslas defekta ietekme. Protams, bojātās sprauslas cilindrs nestrādās, bet ar auto (strādājot 5 vai 3 cilindriem N53 un N43 dzinējam attiecīgi) varēs aizbraukt līdz ceļa nomalei (drošas apstāšanās vietai), vai - ārkārtējā gadījumā: līdz kādai apdzīvotai vietai.
5. Vai šāds - atvērtas sprauslas defekts ir sastopams? Jā, ir. Gadās gan daļēji atvērtas (spēcīgi tekošas) sprauslas, gan pilnīgi vaļējā stāvoklī iesprūdušas. Pēdējais scenārijs - salīdzinoši retāk un diezgan bieži pāriet ''pats no sevis'' pēc īsa (dažas līdz daži desmiti sekunžu) brīža.
6. Kā šo defektu atpazīt? Defekta atpazīšanai derēs INPA.
a) spēcīgi tekoša sprausla atpazīstama pēc paliekošas vibrācijas tukšgaitā un braucot. INPA dati ../F5/Shift+F6/F5 (dati: Stratified charge/idle) - tekošā sprausla ''izkrīt'' ārpus atļautā koridora (piemērotā korekcija - spēcīgi negatīva), kā arī: ../F5/Shift+F6/F1 (live data) Homogēna un Stratified charge - bojātās sprauslas atvēruma laiks stipri samazināts (par 50% vai pat vairāk - līdz 0.1 ms tukšgaitā);
b) atvērtas sprauslas gadījumā: pamatīga dzinēja vibrācija, samazināta jauda. Bojātais cilindrs - atslēgts. INPA dati: neadekvāta (stipri zem 1.00) Lambda atbilstošajai bankai (komplektā ar -30% vai 0.0% integratora vērtību, negatīvu pārrakstītu vai 0.00 mg/stk - atslēgtu offset tipa LTFT); atslēgts bojātais cilindrs (..F5/Shift+F6/F1 live data apstiprina 0.00 ms sprauslas atvēruma laiku); ../F5/F7 apstiprina 0 mehānisko efektivitāti bojātajam cilindram; iespējamas kļūdas par Lambda zondēm, group misfirēm bojātajā cilindrā, HPFP (plaussibility, pazeminātu spiedienu); iespējama 100 bar vai pat 5 bar rail spiediena režīms.
7. Mana personīgā pieredze. Manis paša vadītajam auto ar N53B30 sērijas dzinēju vairākas reizes ir sākusies sprauslas tecēšana. Divas reizes tecēšana bija pamatīga un nebeidzās vairāku stundu garumā, abas reizes sprausla tika mainīta. Jāatzīst, ka atlikušās 4 sprauslas ir nokalpojušas vairāk kā 300.000km bez problēmām. Klātienē esmu redzējis vairākus līdzīgus sprauslu tecēšanas gadījumus. Biežāk gan sprauslas tecēšana pēc brīža beidzas - acīmredzot, kāda degvielā bijusi mikrodaļiņa bija iekļuvusi sprauslas smidzinātājā.
Pāris reizes (katru reizi cita) sprauslas ir uz brītiņu iesprūdušas atvērtā stāvoklī. Ar pilnu simptomu klāstu - atslēgts HPFP, neadekvāta Lambda (piemēram, Stratified charge pēkšņi abas - gan regulējošā, gan kontroles zonde reportējušas treknu maisījumu), kļūdas par HPFP (plaussibility, pazemināts spiediens), cilindra group misfirēm, bojātais cilindrs - atslēgts. Abas reizes - defekts pazuda pēc īsa brīža un 100..200.000 km laikā vairs (attiecīgai sprauslai) nav atkārtojies.
Apkopojot datus par daudziem simtiem N43/N53 sērijas dzinēju - nav gūts neviens reāls apstiprinājums tam, ka vaļējā stāvoklī iesprūdusi sprausla būtu radījusi hidro triecienu. Acīmredzot (un šajā postā minētias vienkāršais aprēķins to pamato), šī ir kārtējā urbānā leģenda, kura tomēr nav patiesa.
Skaidrs, ka hidro trieciena tipa bojājumi ir ļoti smagi, ar lielu iespējamību - dzinējs tiek neatgriezeniski bojāts. Tādēļ tēma jāuztver nopietni.
Lai saglabātu intrigu, par savu paša pieredzi pastāstīšu posta beigās. Līdz tam - ļoti vienkāršoti parēķināšu, vai šāds hidrotrieciens ir iespējams.
Attēlā: ''parastas'' sprauslas uzbūve
Attēlā: pjezo sprauslas uzbūve:
1. Vai vispār ir iespējama situācija - pjezo sprausla paliek atvērtā stāvoklī?
Jā, ir iespējama. ''Vecā tipa'' sprauslas aizvērtā stāvoklī noturēja atspere. Atspere bija salīdzinoši ''jaudīga'', pat kustīgo detaļu izdilums vai kāda mikrodaļa, kas ieķērusies sprauslā, nespēja noturēt sprauslu atvērtu. Benzīna dzinējiem paredzētajās pjezo sprauslās atsperes vairs nav. Sprauslu ''aizver'' pats pjezoelements, mainoties tā izmēriem. Turklāt, pjezoelements ''jūt'' tikai sprieguma izmaiņas, kas nozīmē - ja sprauslai padod ''atverošu'' signālu, bet nepadod ''aizverošu'' signālu, tā paliks atvērta! Šī iemesla dēļ nedrīkst atvienot sprauslas, kamēr dzinējs strādā; problēmas var rasties, ja negaidot (strādājošam dzinējam), piemēram, DME pazūd barošanas spriegums.
Turklāt, dzinējiem, kuri izmanto pjezo sprauslas, ir daudz augstāks rail spiediens, sprauslu ražība - lielāka. Ņemot vērā to, piemēram, N52 sērijas dzinējam (ar rail spiedienu ap 3.5 bar) sprauslu atvēruma laiki tukšgaitā ir ap 2.5 ms, bet N43/53 sērijas dzinējam ar rail spiedienu ap 200 bar: tikai 0.25 ms. Attiecīgi - nepārtraukti atvērta pjezo sprausla laika vienībā X (piemēram, 1 sekunde) izsmidzinās 10 reizes vairāk degvielas kā ''vecā'' tipa sprausla! Attiecīgi - ir zināms pamats uztraukumam.
2. Cik daudz degvielai jāietek degkamerā, lai tiktu bojāts dzinējs? Skaidrs, ka situācijā, kad degkamera ir pilna ar degvielu, hidro trieciens ir neizbēgams. No otras puses, ja degkamera ir piepildīta par 50%, kompresija būs ap 20:1 - šo varētu uzskatīt par maksimāli pieļaujamo noplūdi.
N43/53 sērijas dzinēju katra cilindra tilpums ir ap 0.5 litriem, degkameras tilpums (kompresija 12:1) ap 40 ml. Attiecīgi, ap 20 ml ir uzskatāms par kritisko degvielas apjomu, kas var nodarīt bojājumus dzinējam.
3. Vai vaļējā stāvoklī esoša pjezo sprausla var izraisīt hidrotriecienu? Parēķināsim!
a) Sāksim ar situāciju - dzinējs ir iedarbināts. Tukšgaita ir visbīstamākais režīms, jo šajā režīmā sprauslai ir visilgākais laiks, lai piepildītu degkameru. Pie 600 RPM dzinējs veic 10 apgriezienus sekundē, katrs apgrieziens ilgst 0.1 sekundi jeb 100 ms. Attiecīgi - ik pēc 100 ms (patiesībā - pat mazāk, jo jāņem vērā laiks, kamēr vārsts ir atvērts) satecējusī degviela tiks izspiesta (secīgi) ieplūdē jeb izplūdē.
Normālā režīmā tukšgaitā pjezo sprausla ir atvērta ap 0.3 ms un izsmidzina ap 6 mg degvielas. Tātad - 100 ms laikā sprausla izsmidzinās ap 1.8 g degvielas. Jeb, ap 2.6 ml, ņemot vērā benzīna blīvumu. Diemžēl, šāds degvielas daudzums nav pietiekošs, lai izraisītu hidro triecienu. Nav jēgas rēķināt precīzāk, jo nepieciešams ap 10 reizēm lielāks degvielas daudzums, lai radītu problēmas. Savukārt, dzinēja apgriezieniem nokrītot līdz 60 RPM (tad sprauslai pietiktu laiks, lai izsmidzinātu nepieciešamo degvielas daudzumu) HPFP ražība nebūs pietiekama, lai nodrošinātu kaut cik vērā ņemamu spiedienu rail (pie ievērojama degvielas patēriņa).
b) otra situācija - dzinējs ir izslēgts. Tā kā HPFP pievads ir mehānisks, sūknis šajā situācijā nestrādā, bet visa sistēmā (zem spiediena esošā - iepriekš uzpumpētā) degviela varētu satecēt vienā degkamerā, ja sprausla ir atvērta. Teorētiski - jā. Praktiski - high-pressure kontūra tilpums nav liels, jau pēc dažu ml tilpuma iztecēšanas spiediens rail sistēmā nokrīt līdz zemspiediena sistēmas spiedienam (daži bar) un noplūdes ātrums samazinās līdz niecīgam. Sprausla pil lēnām, degviela paspēj notecēt karterī. Turklāt, vidusmēra (ar nolietojumu ap 100.000 km un vairāk) N43/N53 sērijas dzinējam, to izslēdzot, rail spiediens nokrīt līdz 4..5 bar dažu sekunžu laikā - acīmredzami, kāda no sprauslām ir ar noplūdi. Šādas noplūdes, protams, neizraisa hidro triecienu!
4. Vai BMW AG inženieri ir padomājuši par šādu defektu? Jā, ir! DME ''māk'' rēķināt patērēto degvielas daudzumu. Ja DME pamana neadekvāti lielu degvielas patēriņu, kā viens no testa algoritmiem - no standarta spiediena (150..200 bar) pāriet uz avārijas spiedienu (100 bar). Ja defektu izraisa atvērta sprausla, degvielas patēriņš būs proporcionāls rail spiedienam - šo defektu var atpazīt. Ja neadekvāts patēriņš (dēļ sprauslas defekta) tiek apstiprināts, HPFP tiek atslēgts un rail spiediens nokrīt līdz 5 bar. Salīdzinot ar ''standarta'' spiedienu, nu rail spiediens ir samazināts 40 reizes. Attiecīgi - 40 reizes ir samazināta arī tekošās sprauslas defekta ietekme. Protams, bojātās sprauslas cilindrs nestrādās, bet ar auto (strādājot 5 vai 3 cilindriem N53 un N43 dzinējam attiecīgi) varēs aizbraukt līdz ceļa nomalei (drošas apstāšanās vietai), vai - ārkārtējā gadījumā: līdz kādai apdzīvotai vietai.
5. Vai šāds - atvērtas sprauslas defekts ir sastopams? Jā, ir. Gadās gan daļēji atvērtas (spēcīgi tekošas) sprauslas, gan pilnīgi vaļējā stāvoklī iesprūdušas. Pēdējais scenārijs - salīdzinoši retāk un diezgan bieži pāriet ''pats no sevis'' pēc īsa (dažas līdz daži desmiti sekunžu) brīža.
6. Kā šo defektu atpazīt? Defekta atpazīšanai derēs INPA.
a) spēcīgi tekoša sprausla atpazīstama pēc paliekošas vibrācijas tukšgaitā un braucot. INPA dati ../F5/Shift+F6/F5 (dati: Stratified charge/idle) - tekošā sprausla ''izkrīt'' ārpus atļautā koridora (piemērotā korekcija - spēcīgi negatīva), kā arī: ../F5/Shift+F6/F1 (live data) Homogēna un Stratified charge - bojātās sprauslas atvēruma laiks stipri samazināts (par 50% vai pat vairāk - līdz 0.1 ms tukšgaitā);
b) atvērtas sprauslas gadījumā: pamatīga dzinēja vibrācija, samazināta jauda. Bojātais cilindrs - atslēgts. INPA dati: neadekvāta (stipri zem 1.00) Lambda atbilstošajai bankai (komplektā ar -30% vai 0.0% integratora vērtību, negatīvu pārrakstītu vai 0.00 mg/stk - atslēgtu offset tipa LTFT); atslēgts bojātais cilindrs (..F5/Shift+F6/F1 live data apstiprina 0.00 ms sprauslas atvēruma laiku); ../F5/F7 apstiprina 0 mehānisko efektivitāti bojātajam cilindram; iespējamas kļūdas par Lambda zondēm, group misfirēm bojātajā cilindrā, HPFP (plaussibility, pazeminātu spiedienu); iespējama 100 bar vai pat 5 bar rail spiediena režīms.
7. Mana personīgā pieredze. Manis paša vadītajam auto ar N53B30 sērijas dzinēju vairākas reizes ir sākusies sprauslas tecēšana. Divas reizes tecēšana bija pamatīga un nebeidzās vairāku stundu garumā, abas reizes sprausla tika mainīta. Jāatzīst, ka atlikušās 4 sprauslas ir nokalpojušas vairāk kā 300.000km bez problēmām. Klātienē esmu redzējis vairākus līdzīgus sprauslu tecēšanas gadījumus. Biežāk gan sprauslas tecēšana pēc brīža beidzas - acīmredzot, kāda degvielā bijusi mikrodaļiņa bija iekļuvusi sprauslas smidzinātājā.
Pāris reizes (katru reizi cita) sprauslas ir uz brītiņu iesprūdušas atvērtā stāvoklī. Ar pilnu simptomu klāstu - atslēgts HPFP, neadekvāta Lambda (piemēram, Stratified charge pēkšņi abas - gan regulējošā, gan kontroles zonde reportējušas treknu maisījumu), kļūdas par HPFP (plaussibility, pazemināts spiediens), cilindra group misfirēm, bojātais cilindrs - atslēgts. Abas reizes - defekts pazuda pēc īsa brīža un 100..200.000 km laikā vairs (attiecīgai sprauslai) nav atkārtojies.
Apkopojot datus par daudziem simtiem N43/N53 sērijas dzinēju - nav gūts neviens reāls apstiprinājums tam, ka vaļējā stāvoklī iesprūdusi sprausla būtu radījusi hidro triecienu. Acīmredzot (un šajā postā minētias vienkāršais aprēķins to pamato), šī ir kārtējā urbānā leģenda, kura tomēr nav patiesa.
Komentāri
Ierakstīt komentāru