Sprauslu ražotāja fail

Pamatojumu šajā postā rakstītajam es apkopoju vairākus gadus. Tam ir vairāki iemesli. Pirmais - man ir grūti noticēt, ka tik rupju tehnisku defektu daudzu gadu garumā nepamanītu pasaulē augsti vērtēts ražotājs - milzis. Otrs - ja man ir taisnība, šīs kļūdas cena ir mērāma miljardos EUR. Kā es iegūstu tādu milzīgu summu? Ļoti vienkārši: katrs no vairākiem miljoniem ar pjezo sprauslām aprīkotu BMW DI benzīna dzinēju auto īpašniekiem ar šo problēmu ir saskāries (vismaz) vairākas reizes. Tipiski šādos gadījumos dīleri maina vai nu attiecīgās bankas vai pat - visas sprauslas. Lieki piebilst, ka šo summu nosedzam mēs - auto lietotāji. Pērkot auto un garantijas remontiem: maksājot dārgāk par jaunu auto (jo auto cenā ietverta paaugstināta sprauslu cena, kas, savukārt tiek paaugstināta, zinot/ņemot vērā palielināto failrate), pēc garantijas - loģiski, ka par sprauslām un to maiņu maksā auto īpašnieks. Bet - par visu pēc kārtas.

 

Defekts. 

It kā bez redzama iemesla kāda no sprauslām uz īsu brīdi (dažas sekundes) iesprūst atvērtā stāvoklī. Vairākkārt savā blogā esmu minējis - ja šāds defekts ir vienreizējs (neatkārtojas tuvāko motorstundu laikā) un pēc incidenta dzinējs darbojas korekti (bez vibrācijām, misfirēm), šis nav defekts, dēļ kura jāmaina sprausla(s). Es to saucu par konkrēto pjezo sprauslu ''īpatnību''. Turīgi klienti, kā arī dīleri un liela daļa servisu ar prieku maina sprauslas, jo - gan uz sprauslu pārdošanu, gan nomaiņu var labi nopelnīt. Un, ja klients maksā, turklāt - ir it kā arī iemesls... Kādēļ nedarīt to, kas nes peļņu un it kā rezultātu! Diemžēl, šis defekts var izpausties pat pilnīgi jaunai sprauslai - tas nav dēļ sprauslas nolietojuma!

Priekšvēstneši.

Nekādi. Dzinējs gan pirms, gan pēc incidenta strādā korekti. Ne mazāko aizdomu.

Simptomi.

Defekta brīdī nekavējoši iedegas EML (Check engine). Tiek atslēgts viens no cilindriem. Salonā jūtama nesadegušas degvielas smaka. Pa izpūtēju veļas balti, kodīgi dūmi. Dzinējs jūtami vibrē. Turpinot braukt, N53 sērijas dzinējam var tikt atslēgts ''simetriskais'' cilindrs, lai samazinātu dzinēja vibrēšanu. Pēc brītiņa dūmi un degvielas smaka pazūd. Pēc dzinēja restart (vai dažām minūtēm, ja turpina braukt) atjaunojas visu cilindru normāla darbība. Brītiņu pēc defekta sākuma iespējama nesadegušā benzīna eksplozija - skaļi būkšķi no izpūtēja.

INPA dati.

Pirms defekta - korektas visas degvielas adaptācijas, LPFP, HPFP dati. Korekti sprauslu testu dati gan Homogēnā, gan Stratified charge režīmos. Uzreiz pēc incidenta redzams, ka viens no cilindriem ir atslēgts, tā banka strādā 4.režīmā (Open loop). HPFP tiek atslēgts, Rail spiediens ir 5 bar. Pēc dzinēja restart DME ieslēdz HPFP; forsēti izveido Offset tipa LTFT; veic sprauslu mērījumus Homogēnā režīmā tukšgaitā un gaitā. Pēc tam - pārmēra sprauslas Stratified charge. Pēc šīm procedūrām DME atjauno pilnu funkcionalitāti.

Atmestās versijas.

Protams, vilinošākā (vienkāršākā) versija: programmatūras vai hardware defekts. Diemžēl, šīs versijas tika atmestas. Iemesli:

1. uzreiz pēc defekta - visi atlikušie cilindri turpina strādāt korekti. Tātad - kļūdainais vadības signāls nav saistīts ar High side switch, jo tas ir kopīgs visiem bankas cilindriem;

2. pat, ja problēma būtu saistīta ar individuālo  Low side switch (gan programmatūras, gan hardware defekts, ko gan grūti iedomāties milzīgam autoparkam), tādu milzīgu degvielas daudzumu DME (caur korekti strādājošu high side switch) vadīta sprausla izsmidzināt nespētu (tā izsmidzinātu 3X lielāku degvielas daudzumu, bet ne tādu, kas radītu dūmu mākoni pat pie nekavējoši atslēgta HPFP).

Sekas.

Nesadegušais benzīns var bojāt Lambda zondes un NOx sensora zondi, it īpaši, ja degviela aizdegas (eksplodē). Palielināta slodze CO un NOx katalizatoriem.

Defekta iemesls.

Kāda no sprauslām uz brīdi iesprūst atvērtā stāvoklī. Sprausla tek tik spēcīgi, ka DME nekavējoši redz grupveida misfires cilindrā; redz neadekvāti bagātu degmaisījumu bankā, redz Rail spiediena krišanos. Dēļ Rail spiediena krituma tiek atsēgts HPFP, dēļ misfirēm - nestrādājošais cilindrs.

Kur problēma?

Šajā brīdī nonākam līdz interesantākajam - kas gan varētu notikt sprauslai? Kādos apstākļos šis defekts izpaužas?

Sākšu ar otro - kā izprovocēt šo defektu. Protams, pat sekojot norādēm, defekta iespējamība ne tuvu nav 1:1, bet pietiekoša, lai pamanītu likumsakarības:

a. auto jāveic straujš pagrieziens pa labi/kreisi - jābūt mainīgam centrbēdzes spēkam;

b. vienlaicīgi - jābūt auto ''rāvienam'' vai sitienam ''uz augšu'', t.i.: auto jāuzbrauc uz kāda ceļa izciļņa (apmale, ''pumpa'', utml.).

Katrs atsevišķs nosacījums (saprāta robežās) neizprovocē šo defektu. Defektam nepieciešami abi nosacījumi vienlaicīgi.

Tehniskais pamatojums.

Acīmredzot, sprauslas nozzle mehāniski iesprūst atvērtā stāvoklī. Kādēļ tieši šādos apstākļos?

Vienmērīgi braucot, sprauslas nozzle svars P=m*g, kur m ir masa; g - Gravitācijas konstante. Piemēram, ja nozzle masa ir 10g (grami), tās svars (spēks, ar kuru to pievelk Zeme) būs ap 98mN (mili Ņūtoni). Ja auto saņem +2G ''sitienu'' no apakšas (piem., uzbrauc šķērslim), nozzle svars tajā brīdī jau būs 3 reizes lielāks. T.i., nozzle ar 3kāršu spēku mēģinās ''atvērt'' sprauslu. Šim spēkam pretdarbojas piezo elements, kas - kā rāda prakse: tomēr spēj noturēt sprauslu aizvērtā stāvoklī (pie saprātīgiem auto satricinājumiem).

Ja auto strauji maina braukšanas virzienu, G iedarbojas uz sprauslu ''sāniski''. Vienmērīgi braucot, uz nozzle ''sāniski'' iedarbojas neliels P - tam par iemeslu ir apstāklis, ka šiem BMW dzinējiem sprauslas ir  aptuveni 30 gradus ''noliektas'' uz izplūdes kolektora pusi. Attiecīgi, aptuveni 1/3 daļa no visa nozzle P spiež nozzle pie sprauslas šahtas sieniņām. Šis spēks nav liels - tas nerada lielu berzi. Arī nekādas pamanāmas negatīvas sekas nav novērotas. Taču, ja auto strauji maina braukšanas virzienu un rodas, piemēram, 2G pārslodze, sprausla ar visu 2P svaru sāk spiest uz šahtas sienām. P pieaugums konkrētajā piemērā ir vismaz 6kāršs (no 1/3 uz 2+)! Pašsaprotami - būtiski pieaug berze starp nozzle un šahtu (stiprinājumiem). Turklāt, atvērtā stāvoklī zūd viens no nozzle atbalsta punktiem - tās ''galva'' (smagākā daļa) centrbēdzes ietekmē pēc inerces veicina nozzle ''sašķiebšanos'' šahtā, kas, savukārt, vēl izteiktāk veicina nozzle noķīlēšanu.

 

Kā izskatās, šim defektam kritiskā kombinācija:

a. sprausla atvērtā stāvoklī, attiecīgi - nozzle pozīcija tās ''galvas'' daļā nav nofiksēta (iespējama radiāla brīvkustība);

b. radiāla slodze (auto maina braukšanas virzienu), kas rada palielinātu berzi starp nozzle un tās stiprinājumiem (šahtu); 

c. a+b: mehāniskās inerces rezultātā nozzle (tās ''galva'' ir smagāka kā ''kāts'') ''sašķiebjas'' šahtā, kas vēl vairāk palielina berzi un nozzle iesprūšanas iespējas;

d. aksiāla slodze nozzle atvēršanās virzienā (auto strauji ''palecas'') - nozzle rada papildus pretspēku sprauslas aizvēršanai.

 

Defektu veicinoši apstākļi.

Ar lielu iespējamību - defekts ir izteiktāks daļēji uzsilušam dzinējam/sprauslai. T.i.: sprauslas nozzle ir uzkarsusi, taču korpuss (it īpaši - tā augšdaļa) relatīvi vēsāks.

Palielināts nodilums. Loģiski - piedilstot sprauslas detaļām (nozzle kāta virsmai/šahtai) pieaug to saskares virsmas laukums un attiecīgi - berze pie konkrēta radiāli pielikta spēka P.

Grūti iedomāties, ka šādu defektu ražotājs nav pamanījis ilgu gadu un garumā, saražojot desmitiem miljonu sprauslu un to uzlabojot 10 piegājienos...