Sprauslu nedienas

Šajā postā pastāstīšu sev pieejamo informāciju par BMW AG nedienām ar sprauslām. Kāpēc akcentēju ''sev pieejamo''? Jo skaidrs, ka ka katrs ražotājs savas problēmas cenšas slēpt. Kad tas nav iespējams, veido problēmas aprakstus tā, lai situācija neizskatītos pavisam skumja. Ja labi pastrādā mārketinga depts, reizēm nedienas tiek pārvērstas par sasniegumiem.

Savu stāstu sākšu ar BMW AG pirmo DI benzīna dzinēju saimi: N43 un N53. Tehnoloģiskajā attīstībā tas bija milzu lēciens - gan DI (attiecīgi - ieviests jauns dzinēja bloks, HPFP ar degvielas kontūru), gan Stratified charge iesmidzināšana (unikāla degvielas veidošana cilindros, daudzpakāpju filtrēšanas izplūdes sistēma ar NOx trap filtru). Šajā brīdī BMW benzīna dzinējiem parādās piezo sprauslas. Un stāsts var sākties.

Kā jau daudzos postos esmu minējis, piezo sprauslu vājā vieta - plaša parametru izkliede pie īsiem atvērumu laikiem (t.i.: tukšgaitas un mazas slodzes režīmos). Papildus problēma - pilēšana aizvērtā stāvoklī (jā, pilēšana līdz pieļaujamai robežai ir normāla situācija, to ražotājs ir paredzējis!). Tālāk seko konspektīvs izklāsts, kā BMW risināja šīs problēmas.

N43/N53. E series. Sprauslu specifiskākie parametri - pilēšana aizvērtā stāvoklī, atomizācijas kvalitāte, tika mērīti tieši Stratified charge režīmā. Attiecīgi, ja šis režīms bija atļauts (auto nebija problēmu ar NOx sistēmu), viss bija kārtībā. Taču, ja Stratified charge nebija atļauts (bojāts NOx sensors, bojāts vai piesārņots NOx katalizators, virkne citu problēmu) - sprauslu mērījumi netika veikti un dzinējam radās fundamentālas problēmas. Misfires, paliekoša vibrācija tukšgaitā un mazas/vidējas slodzes režīmos, palielināts CO/HC izplūdē (TI emisiju testus iziet nebija iespējams), bojāti CO katalizatori - neizbēgamas sekas.

N54. Šim dzinējam vairs nebija Stratified charge, tādēļ daļa specifisku mērījumu vairs netiek veikta, daļa - tiek veikta vienkāršoti. Piemēram, tukšgaitā ir palicis tikai viens iesmidzināšanas impulss (N43/N53 sērijas dzinējiem bija divi), tā ilgums - dubults. Attiecīgi - samazinātas problēmas ar sprauslu uzvedību ļoti īsu atvērumu gadījumā.
Šo dzinēju sprauslas iepriekšējo 2 ''staru'' vietā ieguvušas 6! Tas nodrošina labāku cilindra piepildījumu ar degvielu. Starp citu, manā rīcībā ir ziņas par virkni sekmīgu projektu, kuros N43/N53 sērijas dzinējos uzstādītas N54 paredzētās sprauslas. Dzinēji sekmīgi strādā pat Stratified charge!
Diemžēl, visiem iepriekšminētajiem dzinējiem dēļ sprauslu iesprūšanas atvērtā stāvoklī (specifisks piezo sprauslu defekts) salīdzinoši bieži notika HP degvielas kontūra atslēgšana. DME identificēja ievērojamu degvielas patēriņu un HPFP spiediena kritumu, atslēdza HPFP, ierakstīja virkni kļūdu DME atmiņā. Un šajā brīdī (redzot kļūdas par HPFP spiediena kritumu) sākās masveida atsaukumi dēļ it kā HPFP bojājumiem, masveida sprauslu maiņas un atsaukumi (jo dīlera centri nespēja identificēt bojāto spraulu, kā arī - nebija motivēti to darīt). Dēļ sprauslu problēmām šie dzinēji bija liels murgs BMW AG.

N53. F series. Līdz pat LCI relīzei N53 dzinējs plaši tika izmantots 523i; 528i; 530i F10 un F11 modeļos. Ņemot vērā bēdīgo pieredzi ar E sēriju, BMW inženieri veica virkni izmaiņu tieši DME. MSD80/81 nomainīja MSD87. Kādas fundamentālas izmaiņas sagaidīja šo dzinēju paaudzi? Pirmkārt - BMW AG sāka slēpt visas iespējamās problēmas ar dzinēja darbību. Ja MSD80/81 apzinīgi identificēja visas problēmas, tad MSD87 rīkojās pretēji. Dzinējs varēja strādāt kādā no daudzajiem alternatīvajiem (avārijas) darba režīmiem, bet kļūdas ierakstītas netika. Īpaši izteikti tas bija visām likstām, kas saistītas ar NOx sistēmu. Dzinējs varēja neizmantot Stratified charge vispār (šis režīms bija aizliegts), bet nekādas kļūdas DME atmiņā ierakstītas nebija! Vēl vairāk - NOx katalizatora piesārņojuma problēmai pat vairs nebija atvēlēts kļūdu kods! NOx katalizatora bojājuma kļūda praktiski netika izmantota (man nav gadījies redzēt šo kļūdu pat auto ar pilnīgi iznīcinātu NOx sistēmu). Lai risinātu problēmas, kas radās gadījumos, kad Stratified charge netika izmantots:
a. tukšgaitas uzturēšanas algoritmi Homogēnā režīmā tika pārstrādāti. Jā, zuda tukšgaitas uzturēšanas stabilitāte, bet vismaz nebija paliekoša vibrācija kā E sērijai;
b. DME tika izmantots jaudīgāks MCU, kas ļāva spararata ātruma izmaiņas mērīt ne tikai tukšgaitā (kā E series), bet līdz 1500 RPM, kas ļāva optimizēt cilindru degmaisījumu arī gaitā, vadoties tieši no spararata datiem.
Jā, bez Stratified charge dzinēja darbība bija tālu no ideālas, bet neapšaubāmi korektāka kā E series gadījumā (situācijās, kad Stratified charge nebija atļauts). Te gan jāpiezīmē, ka dēļ problēmu slēpšanas praktiski visi F sērijas auto ar N53 series dzinēju pēc zināma nolietojuma (50.000+km) neizmantoja Stratified charge. Lai situāciju padarītu vēl neuzkrītošāku, visi NOx sistēmas parametri (NOx sensora statuss, dati, NOx katalizatora dati) vairs nebija pieejami ar dīlera diagnostikas aprīkojumu. Rezultātā - nav kļūdu, tikai: ir pieaudzis degvielas patēriņš, dzinējs strādā nekvalitatīvāk, tas ir lēnīgāks, neatsaucīgāks.
Šajos dzinējos BMW izmantoja tās pašas sprauslas, kas tika izmantotas N43/N53 sērijas dzinējos iepriekšējā paaudzē. Jau daudzus gadus sprauslu aktuālā (pēdējā) relīdze: 11.

N63. Arī šiem dzinējiem nebija paredzēts Stratified charge. Lai risinātu problēmas ar sprauslu parametriem īsu atvērumu režīmos, BMW AG rīkojās viltīgi - tukšgaitā un mazas slodzes režīmā samazināja Rail spiedienu no 200 Bar (N53) līdz 50 Bar. Nebija vairs nepieciešamības pēc diviem iesmidzināšanas impulsiem. Šie paņēmieni ļāva palielināt sprauslas atvēruma laiku vismaz 5..6 reizes, kas fundamentāli risināja problēmas šajā (tukšgaita, maza slodze) režīmā. Protams, citi piezo sprauslu defekti (piem., iesprūšana vaļējā stāvoklī, spēcīga pilēšana aizvērtā stāvoklī, nekorekts beam) palika.
Šajos dzinējos BMW izmantoja tās pašas piezo sprauslas, ko ieviesa N54 sērijas dzinējos.

N55. BMW AG, acīmredzot, izdarīja secinājumus - piezo sprauslu izmantošana nav sevi attaisnojusi. Vēl vairāk - ja dzinējs neizmanto Stratified charge, pēc tik ātrām sprauslām nav nekādas vajadzības! Sākot ar N55, BMW AG izmanto jaunas paaudzes ''parastās'' sprauslas. Lai panāktu ātrāku sprauslu reakciju, to atvēršanas (un arī aizvēršanas) fāzē DME pievada paaugstinātu (līdz 60 .. 70V) spriegumu. Papildus - lai risinātu problēmas ar sprauslu parametru izkliedi īsiem atvērumiem - arī šajā konceptā HPFP spiediens ir nevis fiksēts, bet tiek samazināts tukšgaitā un/vai mazas slodzes diapazonos. Dzinējam parādās Valvetronic, kas situāciju ar degmaisījuma sadalījumu tukšgaitā pasliktina, bet šķiet, ka sprauslu problēmu tēma atvirzās otrajā plānā.

N20/N26. N20 tika izmantotas tās pašas sprauslas, kas N55. Nu sprauslām no coding data ir palicis tikai Delay parametrs. Tas varētu būt signāls, ka flowrate izkliede ir tik niecīga, ka to nav vajadzības kodēt - DME šo parametru izmērīs pats jau ar pirmo ''šāvienu''. Izklausās labi. Bet tad, lai iekļautos stingrajās Kalifornijas štata SULEV klases auto atgāzu normās, ražošanā tika ieviests N26 sērijas dzinējs. Šoreiz pieminēšu tikai tās izmaiņas, kas skar sprauslu problēmu tēmu:
a. šiem dzinējiem tika ieviestas it kā tās pašas sprauslas kas N20, tikai - atlasītas ar ierobežotu noplūdi (pilēšanu aizvērtā stāvoklī). Spriežot pēc BMW AG materiāliem, nevis tiek ražotas sprauslas, kuru parametri (protams, atšķirojot brāķus) iekļaujas definētajā leakage (<0.5mm3/min at 200 bar), bet sprauslas tiek šķirotas, labākās atlasot SULEV auto;
b. HPFP ir uzlabots tā, lai uzreiz pēc auto izslēgšanas nodrošinātu strauju HP kontūra spiediena krišanos un samazinātu sprauslu tecēšanas radītās problēmas. Izklausās diezgan aizdomīgi, ņemot vērā, ka sprauslu pieļaujamā pilēšana ir niecīga. Varbūt tas nozīmē, ka BMW AG tomēr paredz arī būtiskāku sprauslu tecēšanu?
c. DME programmatūras paaudze paaugstināta no MEVD 17.2.4 uz 17.2.9. Pirmajā brīdī varētu likties, ka  BMW AG šo uzlabojumu veicis dēļ elektriskajiem wastegate, kas ieviesti N26. Bet nē, izrādās, ka šo upgrade ievieš arī visiem N20 dzinējiem pēc noteikta datuma. Pēc tehniskās dokumentācijas noprotams, ka situācija ar sprauslām (to parametru stabilitāti, it īpaši īsiem atvērumiem) ir izrādījusies sliktāka kā plānots. DME upgrade ievieš papildus adaptācijas sprauslu open/close laikiem, sprauslu pilēšanas kompensēšanas algoritmus. Jā, BMW akcentē, ka šie uzlabojumi ir nepieciešami SULEV auto, it īpaši aukstam dzinējam CO katalizatoru uzsildīšanas posmā. Tajā pat laikā ar šādu uzlabojumu tiek papildināti arī E5 paredzētie auto ar N20 dzinēju (arī tiem tiek ieviesti elektirskie wastegate)! Negaidīta laipnība no ražotāja puses.

B48/B58. Šajos dzinējos tiek izmantotas tās pašas sprauslas, kas N55/N20/N26. Šie dzinēji jau no pirmās to izlaišanas dienas atbilda EU6 normām, attiecīgi - varētu likties, ka nu gan ar sprauslām visam jābūt kārtībā. Bet.. 

Bet interesantākais vēl tikai priekšā!
Ja jūsu N20 dzinējam, kuram jāatbilst E5 atgāzu normām, jāmaina kāda no sprauslām, saskaņā ar TIS jāievēro interesantas nianses:
a. nomaiņa jāveic pret jauno, ''nepilošo'' sprauslu;
b. visām sprauslām jābūt viena tipa, t.i., ja tiek uzstādīta jaunā, ''nepilošā'' sprausla, arī visas pārējās jāmaina pret tādām.
BMW šo lepni sauc par EU5 to EU6 conversation procedūru.

Lūk, kā piemērs - brīdinājums N55 dzinēja sprauslu maiņas gadījumā:

Lūk, kā piemērs - ar N20 sērijas dzinēju aprīkota auto sprauslu opcijas:

Kā redzam, patiesībā ir pieejami divi spraulu kodi: gan EU5, gan EU6 prasībām.
Abi kodi kā aktīvi figurē BMW AG datubāzēs.
Un kopš 2012.gada beigām arī jaunajām EU6 sprauslām kods jau nomainījies:

Kā redzam, ETK skaidri norāda, ka ''atpakaļ'' savietojamība nav pieļaujama!

BMW AG materiālos par B58 dzinēju parādās jaunas nianses:

Lūk, EU5 sprausla pa kreisi, EU6 sprausla pa labi.
Papildus pilēšanas normēšanai ir parādījušās divi fundamentāli jaunumi:
a. augšējās diagrammās redzam, cik neprecīza ir bijusi izmidzinātā degvielas katrā no 6 ''stariem'' EU5 sprauslai, cik identiska tā ir kļuvusi EU6 sprauslai. Tas esot panākts ar lāzera trimēšanu (regulēšanu) - katrs ''stars'' tiek ''iestatīts'';
b. EU6 sprauslai to divu ''staru'', kas ir vērsti pret izplūdi, ražība ir samazināta par 20% (apakšējos attēlos pa labi), rezultātā atlikušo 4 ''staru'' ražība ir pieaugusi par 10% (tātad - katrs no 2 pa labi vērstajiem stariem izsmidzina par 30% mazāk degvielas). Šāds risinājums esot uzlabojis cilindra piepildījumu.

Pēc detaļu kodiem redzam, ka ir uzradušās vēl divas jaunas sprauslu paaudzes!
Šajā brīdī parādās jautājums - kādēļ gan BMW AG par šiem ''staru'' precizitātes uzlabojumiem un izmainīto ražību nerunāja jau pirmo upgrade (N20 vs N26) laikā? Acīmredzot, šie uzlabojumi tad vēl nebija ieviesti!
Tātad, BMW AG cīņa ar šīs paaudzes DI dzinēju sprauslām ir noritējusi vairākos posmos:
a. noplūdes ierobežošana un sprauslu atlasīšana/grupēšana EU5/EU6;
b. visu 6 ''staru'' trimēšana ar lāzeru vienādas ražības sasniegšanai;
c. divu, uz izplūdes pusi vērsto staru ražības samazināšana par 30% attiecībā pret 4 atlikušajiem.


Manuprāt, visis BMW AG materiāli (un arī šo dzinēju lietotāju pieredze) liecina, ka pāreja (atgriešanās) no piezo uz ''parastajām'' sprauslām nav bijusi īpaši veiksmīga. Jā, flowrate ir ar tik mazu izkliedi, ka coding dati tai vairs nav vajadzīgi. Savukārt, sprauslu tecēšana aizvērtā stāvoklī un to darbības stabilitāte pie īsiem atvērumiem - šīs problēmas ir palikušas! Vienīgā problēma, kas varētu pazust no dienas kārtības - sprauslas iesprūšana atvērtā stāvoklī. Mehnānisms ar atsperi tomēr ir robustāks un ''spēcīgāks''.

Vēl jāsecina, ka BMW AG šoreiz ir ļoti korekti atrisinājis situāciju. No vienas puses - ieguvēji it kā ir klienti (tiesa gan, par savu naudu lielākoties), kuriem tiek piedāvātas kvalitatīvākas sprauslas un DME būtisks programmatūras uzlabojums, gan pats BMW AG, kas rūpējas par vidi un izmešu samazināšanu.

Kā es rīkotos, ja man būtu dzinējs, kas aprīkots ar šīm sprauslām.
Ja dzinēja DME ir ''vecais'' un auto atbilst EU5 un es (vai cits diagnosts) spēju noteikt, tieši kura sprausla ir bojāta, es mainītu tikai bojāto sprauslu. Un uzstādītu sprauslas relīzi, kas atbilst EU6 (ar kodu *397). Pēc maiņas es NEupgreidotu DME uz 17.2.9. Iemesls ir sekojošs: ar vecā tipa (vēl vairāk - lietotām) sprauslām jaunās programmatūras variants nespēs izkompensēt palielo sprauslu pilēšanu (iespēja, ka neviena no vecā tipa + lietotām sprauslām nepil, ir tuvu 0). Nav iemesla uzstādīt EU5 atbilstošo sprauslu (ja tāda ir pieejama noliktavā), jo EU5 un EU6 sprauslu cenas ir identiskas.
Diemžēl, dīleru centros ir apgrūtināta tieši vainīgās sprauslas atrašana (neviens speciāli negaidīs daudzas stundas, lai izmēģinātu auksto startu; brauktu ilgos testa braucienos). Otrs aspekts - nomainot tikai vienu (bojāto) sprauslu, ir apgrūtinoši dot garantiju. Ir iespējama situācija - pēc nedēļas vai mēneša tecēt sāk kāda cita sprausla un rodas loģisks jautājums: vai iepriekšējā remonta laikā tika identificēta bojātā sprausla? Šo iemeslu dēļ dīlera centri maina visas sprauslas uzreiz, vienā piegājienā. 
Savukārt, ja maina visas sprauslas, tad var veikt pilnu upgrade procedūru, kā paredzējis BMW AG tiem auto, kuriem uzstāda MEVD 17.2.9 (pēc 2012.gada jūlija).