Do warsztatu samochodowego Adam-Serwis z Gdańska zgłosił się właściciel BMW X3 20i F25 z silnikiem N20B20. Jest to dwulitrowy silnik doładowany o zapłonie iskrowym, z bezpośrednim wtryskiem paliwa. Użytkownik zgłaszał problemy z pojawiającą się kontrolką Check Engine. Z jego relacji wynikało, że zmaga się z problemem od momentu zakupu samochodu.

Przekazał także informacje, że poprzedni właściciel wymienił silnik w pojeździe. Nie wiadomo jednak z jakiego powodu oraz jaki był zakres wymiany części – czy wymieniono tylko tzw. słupek, czyli blok silnika z głowicą czy może kompletny silnik z całym osprzętem. Klient szukał pomocy w ośmiu innych serwisach, w tym autoryzowanym serwisie marki BMW, ale nigdzie nie rozwiązano problemu. Za każdym razem, po kasowaniu błędów, kontrolka powracała po niedługim czasie.

Rozpoczęto diagnostykę silnika od odczytania pamięci błędów sterownika. Ujawniono błąd: Mixture control: Fuel-air mixture too lean (Kontrola składu mieszanki: Mieszanka paliwowo-powietrzna zbyt uboga). Oczywiście oznaczało to, że w mieszance jest zbyt wiele powietrza lub za mało paliwa.

Sprawdzono rzeczywiste parametry systemu sterowania składem mieszanki, których analiza potwierdziła, że problem cały czas występuje. Jest to korzystna sytuacja z punktu widzenia diagnostyki, gdyż nie trzeba opierać się na błędach zapisanych w pamięci sterownika, ale można śledzić na bieżąco, jak czynności wykonywane przy silniku powodują zmiany parametru, który wykracza poza przyjęte normy.

O występującym problemie świadczyła wartość korekty multiplikatywnej składu mieszanki, która w tym sterowniku jest aktualizowana na bieżąco i swoim zachowaniem przypomina integrator lambda. Jej wartość na biegu jałowym wynosiła 1,25 jednostki i była to maksymalna wartość jaką ta korekta może osiągnąć w tym sterowniku. Oznaczało to wzbogacenie mieszanki o 25% w stosunku do dawki wstępnie obliczonej przez sterownik i dopiero tak zawyżona ilość paliwa powodowała, że silnik pracował z lambda w okolicach jedności.

Oczywiście, mimo, że sterownikowi silnika udało się uzyskać pracę przy stechiometrycznym składzie mieszanki, konieczność tak znacznego wzbogacenia mieszanki była oznaką jakiegoś problemu z silnikiem i dlatego w pamięci błędów zapisywany był błąd składu mieszanki, czego konsekwencją było włączanie kontrolki Check Engine.

Rozpoczęto diagnostykę w kierunku sprawdzenia szczelności skrzyni korbowej oraz układu dolotowego silnika. Wszelkie nieszczelności w wyżej wymienionych są przyczyną przedostawania się do silnika tzw. lewego powietrza, które nie jest brane pod uwagę przy formułowaniu mieszanki paliwowo – powietrznej przez sterownik, i sprawia, że mieszanka jest uboga. Ponieważ silnik jest doładowany, to układ przewietrzania skrzyni korbowej jest dość rozbudowany. Wynika to z faktu, nie we wszystkich stanach pracy silnika w kolektorze dolotowym panuje podciśnienie, które można wykorzystać do usuwania gazów ze skrzyni korbowej.

Gdy turbosprężarka powoduje podwyższenie ciśnienia w układzie dolotowym, gazy ze skrzyni korbowej muszą być odprowadzane w okolicę wlotu do części zimnej turbosprężarki. Implikuje to konieczność użycia układu przewodów i zaworów jednokierunkowych odpowiednio odprowadzających, oczyszczone z drobin oleju, gazy pochodzące z przedmuchów. W skomplikowanym układzie dolotowym znajduje się dużo złącz, z których każde może być przyczyną poszukiwanej nieszczelności.

Do kompleksowego sprawdzenia szczelności wykorzystano specjalistyczne urządzenie do tego przeznaczone. Wynik pomiaru wskazywał nieszczelność całkowitą na poziomie mniejszym od otworu o średnicy 0,5 mm co jest wynikiem prawidłowym. Z doświadczenia można nawet określić wynik jako bardzo dobry. Przyczyną zubożenia mieszanki nie było zatem tzw. „lewe powietrze”.

W kolejnym kroku sprawdzono układ pomiarowy masy powietrza, czyli tzw. przepływomierz. Jego wskazania wydawały się wiarygodne. Po jego odłączeniu przy pracującym silniku nie stwierdzono zmiany korekty składu mieszanki. Oczekiwano, że gdyby jego pomiary były przekłamane, wartość zastępcza masy powietrza, użyta przez sterownik silnika do obliczania dawki paliwa, byłaby bliższa prawdy i wartości korekty zmniejszyłyby się. Tak się jednak nie stało.

W opisywanym silniku w układzie dolotowym występują dwa czujniki ciśnienia: przed oraz za przepustnicą. Sprawdzono przypuszczenie, że w wyniku prac związanych z przełożeniem silnika mogło dojść do zamiany wtyczek od obu czujników. Czujniki są identyczne, a złącza elektryczne nie mają kodowania uniemożliwiającego ich zamianę. Długość przewodów też pozwalałaby na taki manewr, ale niestety ta hipoteza okazała się błędna. Ponadto wartości ze wszystkich czujników ciśnień i temperatur, jakie znajdują się w układzie dolotowym, wydawały się być wiarygodne, a odłączenie tych czujników w czasie pracy nie wpływało na wartość korekty składu mieszanki.

Skoro nie znaleziono anomalii w układzie powietrza skupiono się na układzie paliwowym. Silnik pojazdu jest jednostką z wtryskiem bezpośrednim. Wartość ciśnienia w listwie paliwowej była wiarygodna, jednak postanowiono, przynajmniej pośrednio, sprawdzić prawidłowość jego pomiaru. Po odpięciu czujnika ciśnienia paliwa na listwie wysokiego ciśnienia wartość korekty paliwowej na biegu jałowym nie zmieniła się. Oczekiwano, że gdyby wartości mierzone przez czujnik były nieprawidłowe, po jego odpięciu powinna nastąpić jakakolwiek zmiana korekty paliwowej, gdyż sterownik silnika do obliczeń dawki wtrysku pobierałby ustaloną wartość zastępczą ciśnienia paliwa zamiast mierzonej.

Ponieważ nie znaleziono anomalii w układzie paliwowym, to została do kontroli sonda tlenu zwana również sondą Lambda. Sprawdzono jej reakcję na zmiany składu mieszanki przy pracy silnika na biegu jałowym. Po doprowadzeniu dodatkowego powietrza, przez otwarcie korka wlewu oleju, wartości lambda wzrastały (oczywiście korekta 1.25 nie mogła już bardziej wzrosnąć). Po doprowadzeniu dodatkowego „paliwa” w postaci zmywacza do hamulców, do układu dolotowego, wartości lambda spadały poniżej jedności i jednocześnie wartość korekty multiplikatywnej zmniejszała się. Zachowanie sondy było zatem w pełni prawidłowe i przewidywalne.

Postanowiono wrócić do układu paliwowego w kontekście wymiany silnika. Omawiany silnik trafił na rynek w dwu specyfikacjach: Euro 5 oraz Euro 6. Nota serwisowa producenta opisywała, że określenie specyfikacji danego pojazdu na podstawie numeru VIN jest niemożliwe i dlatego została w tym celu utworzona funkcja serwisowa, która determinuje z jaką jednostką mamy do czynienia. Po wykonaniu funkcji serwisowej stwierdzono, że pojazd jest w specyfikacji Euro 5.

Zanotowano numery wtryskiwaczy benzyny i porównano z katalogiem części. Indeksy wskazywały, że zamontowane są wtryskiwacze Euro 6. Wszystko zaczęło układać się w całość. Poprzedni właściciel wymienił silnik, na taki w którym zgadzało się oznaczenie samego silnika, ale nie sprawdzono wtryskiwaczy.

Zaczęto zastanawiać się czym mogą różnić się wtryskiwacze Euro 5 i Euro 6. Zapewne te spełniające wyższą normę emisji spalin muszą charakteryzować się lepszym rozpylaniem. Aby to osiągnąć pracują przy wyższym ciśnieniu. Więc, jeżeli silnik ma zamontowane wtryskiwacze, które są przeznaczone do pracy na wyższym ciśnieniu, ale pracują na niższym, to przy danym czasie otwarcia podają mniej paliwa niż sterownik silnika zakłada. Jeżeli podają mniej paliwa, to mieszanka jest za uboga i sterownik ratuję sytuację zwiększając korektę paliwową.

Hipoteza pasowała do objawów idealnie. Pozostało ją sprawdzić i przekonać klienta do zakupu 4 nowych wtryskiwaczy o prawidłowych indeksach oraz specyfikacji. Do tak postawionej hipotezy pasowała również relacja właściciela, który twierdził, że wskaźnik zużycia paliwa wskazuje dość wysokie wartości w porównaniu z danymi dla tego modelu, jednak w rzeczywistości nie zużywa on tyle paliwa. Wiedział o tym po analizie, jaki dystans jest w stanie pokonać na jednym zbiorniku paliwa.

Wartości zużycia paliwa podawane na tablicy wskaźników są obliczane na podstawie czasu wtrysku – ten był wydłużony o 25% na biegu jałowym, jednak nie odpowiadało to zwiększeniu dawki o tę samą wartość (gdyż zwiększenie czasu otwarcia pokrywało niejako różnice w charakterystyce przepływowej wtryskiwaczy Euro 5 w stosunku do Euro 6). Stąd rzeczywiste zużycie paliwa, które było zbliżone do typowego dla tego modelu.

Diagnoza okazała się trafiona. Po wymianie wtryskiwaczy i wprowadzeniu ich kodów do sterownika, silnik na biegu jałowym pracował z korektą multiplikatywną w okolicach jedności. Dawało to natychmiastowe potwierdzenie słuszności diagnozy oraz nadzieję, graniczącą z pewnością, że błąd składu mieszanki nie pojawi się ponownie. W rozmowie telefonicznej, przeprowadzonej po kilku dniach, potwierdzono, że kontrolka Check Engine już więcej nie dręczyła właściciela.

Polecamy także pozostałe artykuły z cyklu:

„Z życia mechanika – ku przestrodze!”

„Z życia mechanika – Ford Focus – błąd P2584„

“Z życia mechanika – migająca kontrolka ciśnienia oleju”

“Z życia mechanika – „Panie, jak postoi, to ciężko pali”

“Z życia mechanika – błąd P0170 korekta paliwa”

„Z życia mechanika – błąd P030„

“Z życia mechanika – najważniejsza jest końcówka“

“Z życia mechanika – ślepa uliczka“

„Z życia mechanika – idzie lato„

„Z życia mechanika – japońskie UFO„

„Z życia mechanika – Volvo ci więcej„

„Z życia mechanika – nie taki diabeł straszny„

„Z życia mechanika – wątpliwa okazja”

„Z życia mechanika – oszczędności„

„Z życia mechanika – ratujemy życie„

„Z życia mechanika – BMW X3 – miało być tanio, szybko i łatwo”