HPFP

Šajā postā - par vienu no dārgākajiem tiešās iesmidzināšanas dzinēju mezgliem: degvielas augstspiediena sūkni jeb HPFP.
BMW AG after sales materiālos ir aprakstīta HPFP uzbūve, bet daudzas nianses ir palikušas ''aiz kadra'', tādēļ netrūkst ne pārpratumu, ne kļūdainu lēmumu, veicot auto remontu.
Sākšu ar statistiku - mana pieredze, klātienē un attālināti apsekojot vairākus tūkstošus N43/N53/N54/N55 sērijas dzinējus, apliecina, ka HPFP ir ļoti drošs mezgls. Man gadījās viens N43 sērijas dzinēja HPFP, kuram ieķīlēja spiediena regulēšanas vārsts (sīkāks apraksts seko), vēl pāris aizdomīgi gadījumi ir trāpījušies attālinātā diagnostikā. Aizdomīgi, jo es neguvu pilnīgu apstiprinājumu HPFP problēmām. Tajā pat laikā, zinu, ka simtiem no šiem apsekotajiem dzinējiem ir mainīti HPFP, kā jūs noprotiet, pēc HPFP un sprauslu maiņas problēmas nebija pazudušas un šie auto īpašnieki vērsās pie manis pēc palīdzības. Pamata problēmas - CCVV; NOx sistēma; pa kādai tekošai sprauslai - nekas, kas būtu saistīts ar HPFP problēmām.

Bet, par visu pēc kārtas. Iesākumā: atļaušos pārkopēt BMW AG materiālu, kas attiecas uz N53/N54/N55 sērijas dzinēju HPFP uzbūvi un īsu darbības aprakstu.

Nianses, kurām ir vērts pievērst uzmanību:

• dzinējs normāli iedarbosies arī limp modē ar atslēgtu (vai pilnīgi bojātu) HPFP. Ja HPFP ir atslēgts, DME starta brīdī  (dzinēja temperatūra ap 20 .. 30 oC) palielinās sprauslu atvērumu no 0.4 .. 0.5 ms līdz 15 .. 20 ms (t.i., atbilstoši 5000 hPa spiedienam - šādu spiedienu nodrošinās LPFP). Tātad: rail spiediens būs ap 40 reizēm mazāks kā normālā režīmā, bet sprauslu atvērumu laiks: ap 40 reizes ilgāks. Rezultātā sprauslu izsmidzinātais degvielas daudzums būs korekts. Attiecīgi - ja dzinējs nespēj iedarboties, jeb slāpst nost, HPFP NAV bojātais mezgls! Jāpārbauda LPFP, ja tas piegādā nepeiciešamo degvielas spiedienu (pat ļoti plašās robežās: ap 4000 .. 6000 hPa), dzinējam degviela netrūkst - problēma meklējama citur! Šādā (ar 40 reižu ilgākiem sprauslu atvērumiem) režīmā dzinējs spēj puslīdz normāli darboties - līdz mājām vai remonta vietai noteikti aizbrauksiet!
• Kā jau minēts postā par hydro blow, ja HPFP pamana neadekvāti lielu degvielas patēriņu (acīmredzot, kāda sprausla palikusi atvērtā stāvoklī), HPFP tiek izslēgts, lai saudzētu CO katalizatorus un Lambda zondes, kā arī lieki netērētu degvielu. Samazinot spiedienu 40 reizes, 40 reizes samazinās arī noplūdes apjoms - nav iespējams ne hydro blow, ne citas būtiskas problēmas.
• DME var atslēgt HPFP starta brīdī ne tikai ''klasiskajos'' (iepriekšminētajos - BMW AG materiālos) gadījumos, bet arī, piemēram, tad, ja starta brīdī vairākus ciklus pēc kārtas nav konstatēta degvielas aizdedzināšana. Tātad, ja testējiet dzinēju ar, piemēram, atslēgtām sprauslām vai aizdedzes spolēm - neesiet pārsteigti, ka rail spiediens ir tikai ap 5000 hPa;
• N43/N53 sērijas dzinējiem HPFP cenšas uzturēt vismaz 150.000 hPa spiedienu tukšgaitā; virs 1500 RPM spiediens sasniegs un tiks uzturēts 200.000 hPa.

Turpinājumā - par tipiskākajiem iemesliem, kādēļ kļūdaini (nepamatoti) tiek mainīts HPFP

1. Kļūdas par pazeminātu rail (HPFP) spiedienu: 2FDA; 2FCA.

2FCA fuel high pressure Upon release of the injection

2FDA fuel high pressure At or after release of the injection

Šīs kļūdas tiek ierakstītas, ja, dzinējam sasniedzot 200 RPM vai vairāk, pie aizvērta spiediena regulēšanas vārsta - ar maksimālo sūkņa flow rate (vārsta PWM tuvu 100 %) netiek sasniegts noteiktais spiediens.

Teorētiski šīs kļūdas var norādīt uz:

• palielinātu sūkņa plunžeru izdilumu - degvielas noplūde gar plunžeriem;
• noplūdi spiediena atpakaļ-vārstā.

Diemžēl, tipiski (ar varbūtību tuvu 99 % gadījumu), patiesie iemesli ir:

• slikts akumulatoru baterijas, startera, jaudas vadu stāvoklis - dzinējs ar grūtībām (pārtraukumiem) sasniedz nepieciešamos RPM un šīs kļūdas tiek ierakstītas (uzreiz) starta brīdī;
• sprauslu noplūde;
• nestabils LPFP piegādātās degvielas spiediens, reizēm pat - gaiss degvielas sistēmā (dēļ noplūdēm LPFP sistēmas atpakaļvārstā un/vai spiediena regulēšanas vārstā).

Kā saprotams no apraksta, 2FCA kļūda tiek ierakstīta sprauslu atvēršanas starplaikos. Tātad, ar (teorētiski) aizvērtām sprauslām HPFP nav spējis sasniegt pieprasīto spiedienu. Savukārt, 2FDA kļūda tiek ierakstīta, ja spiediens nokrīt brīdī, kad sprauslas tiek atvērtas.
Ja ir ierakstītas šīs kļūdas, kļūdu freeze frame jāskatās to ierakstīšanas apstākļi - bieži vien šīs kļūdas ir ierakstītas pie būtiski pazeminātiem RPM. Skaidrs, ka pie 200 .. 300 RPM HPFP flow rate ir ļoti mazs, attiecīgi - tam būs problēmas uzturēt pieprasīto spiedienu. Šādos gadījumos jāapzin gadījumi - kad un vai dzinējs ir gandrīz vai pilnīgi noslāpis, jeb (kaut pēc odometra rādījumiem, ja iespējams) jāapzin problēma auto starta brīdī (startera - pazeminātu RPM problēma).
Abas iepriekšminētās kļūdas norāda uz pazeminātu spiedienu specifiskos apstākļos, nevis uz sūkņa defektu!


2. Kļūdas par plaussibility: 29F1.

29F1 fuel pressure, plausibility

Šī kļūda tiek ierakstīta gadījumā, ja nesakrīt trīs rail sistēmas pamatparametri:

• sūkņa attīstītais spiediens;
• spiediena vārstam pievadītais PWM;
• degvielas patēriņš. 

Jeb, runājot cilvēkiem saprotamā valodā - sūkņa spiedienu izdevās uzturēt vajadzīgajās robežās, spiediena regulatoram pievadot ''nepareizu'' (spiediena regulatora vārsta adaptāciju un vadības karšu koridoram neatbilstošu) PWM.
Te jāņem vērā, ka HPFP ir mehānisks elements, kas izgatavots no cietiem materiāliem. Plaussibility norāda strauji radušās neatbilstības - šādas straujas (!) neatbilstības nevar rasties, piemēram, sūkņa izdiluma rezultātā, jo izdilums veidojas palēnām! Savukārt, lēnas izmaiņas HPFP darbībā kompensē tā adaptācijas.
Šīs kļūdas tipiskais iemesls - īslaicīgas (bet būtiskas) LPFP spiediena atšķirības no ideālās (5000 hPa); īslaicīgas sprauslu tecēšanas problēmas. Ņemot vērā to, ka LPFP ir ''parasts'' DC motors, vismaz pusei no manis apsekotajiem auto tika konstatētas problēmas tā darbībā - LPFP kontūra degvielas spiediens bija būtiski nestabilāks, kā vajadzētu būt (5000 +/-30 hPa). Ļoti bieži (vismaz History memory list, pat, ja aktuālo kļūdu saraksts bija nesen nodzēsts) bija atrodamas kļūdas arī par LPFP, taču tās īpaši nopietni neviens nebija uztvēris.
Ja paralēli šai kļūdai ir ierakstītas kļūdas par kāda cilindra atslēgšanu (dēļ grupveida misfirēm), jeb par LPFP - problēmas cēlonis jāskatās šajos virzienos.
Ja paralēli ir ierakstītas kļūdas par fuel mixture, jāpārbauda rail spiediena sensors - tā nekorekti rādījumi var būt iemesls 29F1 kļūdai.


3. Kļūdas par rail spiedienu (static): 29F2

29F2 fuel high pressure system, fuel pressure

Šī kļūda tiek ierakstīta, ja laiku X (vairākas sekundes), neskatoties uz ''nepareizu'' spiediena regulēšanas vārsta PWM (t.i., izmantojot visus pieejamos resursus), nav izdevies sasniegt vajadzīgo spiedienu. Šī kļūda ir sastopama relatīvi reti. Ja ir ierakstīta kļūda 29F2, noteikti jāskatās kļūdas freeze frame. 

Iespējamie (tipiskie) iemesli:

• dzinējs kādu iemeslu dēļ bijis tuvu noslāpšanai vai pat noslāpis (atribūtos būs fiksēti nenormāli zemi RPM - zem 600);
• jāskatās, vai paralēli nav ierakstītas kļūdas par kāda cilindra atslēgšanu - atvērta sprausla var būt par iemeslu šai kļūdai;
• jāskatās, vai nav ierakstītas kļūdas par LPFP sistēmu, pat, ja to nav, jāpārbauda LPFP sistēmas stabilitāte;
• jāskatās, vai nav kļūdas par misfirēm dēļ pazemināta degvielas līmeņa. Arguments ''līdz 0 degvielas līmenim bija 2 iedaļas'' ir ignorējams, jo - var gan nedaudz ''melot'' KOMBI rādītājs, gan - degviela var saskaloties, aktīvāk uzsākot kustību vai bremzējot. Ja ir ierakstīta kļūda par pazeminātu degvielas limeni, LPFP vadības modulis EKP ir konstatējis sūkņa ''dry'' režīmu - tas ir neapstrīdams pierādījums tam, ka degvielas ir bijis nepietiekami.

 Ja paralēli ir ierakstītas kļūdas par fuel mixture - jāpārbauda rail spiediena sensora rādījumi (to atbilstība kontroles manometram).

4. Kļūdas par plaussibility: 2AAF; spiedienu (static) 2AAE.

2AAE fuel pump, pressure

2AAF fuel pump, plausibility

Abas šīs kļūdas attiecas uz LPFP (nevis HPFP)! Diemžēl, ļoti bieži, redzot šīs kļūdas, ''meistari'' ķeras klāt tieši HPFP. LPFP atrodas degvielas bākā, tas piegādā degvielu HPFP (tādēļ tā darbības kvalitāte ir kritiski svarīga).

5. Specifiski gadījumi.
Vienīgajā situācijā, kad man izdevās ''pieķert'' bojātu N43 sērijas dzinēja HPFP, bija ierakstīta kļūda:

2FBD fuel pressure steuer ventil, plausibility

Iedarbinot dzinēju (tā tukšgaita bija ļoti nestabila), es konstatēju:

• HPFP spiediens ir korekts (tuvu 5000 hPa);
• rail spiediens ir paaugstināts (ļoti tuvu max atzīmei: 250.000 hPa);
• integratori ir pie -30 % atzīmes; Lambda ap 0.80 (tātad, pat pie -30 % degvielas korekcijas, degmaisījums joprojām ir trekns).

Pēc brītiņa tika ierakstīta arī kļūda par rail spiediena sensora rādījumu:

29E2 fuel injection rail, pressure sensor signal

Acīmredzami, HPFP spiediena regulēšanas vārsts bija iesprūdis aizvērtā stāvoklī, spiediens pārsniedza sensora max samērāmo: 250.000 hPa. Ņemot vērā to, ka N43 sērijas dzinēju HPFP siediena regulēšanas vārsts nav ne izjaucams, ne remontējams, tā defekta dēļ nācās mainīt visu HPFP. HPFP nomaiņa problēmu atrisināja.


Daži piemēri.

Kā redzams, 2FDA kļūda ierakstīta sekojošos apstākļos:

• dzinējs tikko iedarbināts (mode 1: open loop degvielas korekcija);
• dzinējs sasniedzis ap 1500 RPM;
• dzinējs bijis izslēgts vairāk kā 4 stundas;
• sasniegtais spiediens ap 120.000 hPa (vismaz 150.000 hPa vietā).

Ņemot vērā ilgo stāvēšanas laiku, iespējama degvielas atplūde (dēļ noplūdēm LPFP, kādas tekošas sprauslas).

Kļūda ierakstīta par rail spiedienu sekojošos apstākļos:

• spiediena regulatora vārsts ir aizvērts (PWM ir 99.6 %), neskatoties uz to:
• rail spiediens ir it kā pazemināts: ap 61.000 hPa (vajadzīgo 150 .. 200.000 hPa vietā);
• taču degvielas maisījuma dati uzrāda integratorus -30 % abām bankām: acīmredzot, patiesais rail spiediens ir būtiski augstāks.

Šajā situācijā - jāpārbauda rail degvielas spiediena sensora, tā savienojumi. Acīmredzami - tas uzrāda nepareizu spiedienu.


Uzmanību: kļūdas par degvielas sistēmu (kā par LPFP kontūru, gan rail sistēmu) var būt par iemeslu, kādēļ DME strādā ierobežotas funkcionalitātes apstākļos! Var tikt gan atslēgta cilindru efektivitātes izlīdzināšana, gan (smagākos gadījumos) LTFT veidošana vai pat esošo LTFT izmantošana! Pēc degvielas padeves problēmu novēršanas jāveic dzinēja re-adaptēšana!

Live datu aplūkošana:
LPFP un HPFP spiedieni redzami: ../F5/F2/F6
HPFP sūkņa testa modulis: ../F6/F2/F6
Sīkāk par abu sūkņu darbības niansēm lasiet šeit.

Noslēgumā (apkopojums): 

• kā jau minēts iepriekš, HPFP nevar būt par iemeslu, kādēļ auto nav iedarbināms; tas slāpst, vai ar to (jā ar samazinātu jaudu, bet relatīvi normāli) nevar pabraukt;
• HPFP (izņemot gadījumus, kad rail pressure sensors uzrāda pilnīgi nekorektas rail spiediena vērtības, bet DME neizdodas šo problēmu novērst - acīmredzot, bojāts spiediena regulēšanas vārsts) nebūs dzinēja īslaicīgas darbības nevienmērības vaininieks. Turklāt, spiediena regulēšanas vārstu defekts - ļoti reti izplatīts;
• ja ir ierakstītas kļūdas par rail spiediena problēmām, 99 % gadījumu vainīgas ir tekošas sprauslas, problēmas ar LPFP (tā spiedienu, jittering) jeb spiediena sensoriem (retāk);
• ja ir ierakstītas kļūdas par ar degvielas spiediena uzturēšanu saistītām problēmām, dzinējs var darboties neapmierinoši, jo tam var būt atslēgtas daļa vai visas adaptācijas, kas attiecas uz fuel mixture. DME, redzot, ka ar vienu no galvenajiem (šajā gadījumā - degvielas spiedienu) parametriem ir kādas problēmas, vairs ''neuzticas'' saņemtajai informācijai. Pēc problēmas novēršanas obligāti jāpāradaptē dzinējs, tikai tad DME atjaunos pilnas funkcionalitātes režīmu.