BMW Crank Hub -ongelmat

BMW:n crank hub -ongelma: syyt, oireet ja korjaus (N54, N55, S55)

"Crank hub" on yksi tunnetuimmista BMW:n rivikuutosmoottoreiden heikkouksista 2000-luvun lopulta lähtien. Termi nousee esiin lähes aina, kun puhutaan N54-, N55- tai S55-moottorin virittämisestä tai kovemmasta käytöstä – ja syystä. Kyse ei ole liioittelusta tai yksittäisistä epäonnisista tapauksista, vaan moottorin rakenteesta kumpuavasta riskistä: kampiakselin etupäähän puristettu jakoketjun ratas voi pahimmillaan lähteä pyörimään omaa tahtiaan, jolloin moottorin ajoitus menee sekaisin.

Käydään läpi, mistä crank hub -rakenne (suomeksi joskus myös kampiakselin napa) koostuu, miksi se on altis pettämään, mitkä moottorit ja käyttötavat ovat erityisen riskialttiita, miten vian voi tunnistaa ja millä ratkaisulla ongelma korjataan pysyvästi.

Mikä crank hub on?

Crank hub on kampiakselin etupäähän asennettava osakokonaisuus, joka välittää kampiakselin pyörimisliikkeen kahteen suuntaan: yläketjun rattaalle, joka pyörittää nokka-akseleita ja vastaa venttiiliajoituksen oikeellisuudesta, sekä öljypumpun rattaalle, joka pyörittää öljypumppua, korkeapainepumppua ja alipainepumppua. Kokonaisuus koostuu useasta osasta – navasta, rattaista ja niiden välissä olevista kitkalevyistä – ja koko paketti puristetaan paikalleen yhdellä keskeisellä kampiakselipultilla.

Ratkaisun taustalla on N54/N55-moottoreiden rakenne: jakoketju sijaitsee moottorin etupäässä, ja jakokotelo on valettu kiinteäksi osaksi lohkoa. Navan täytyy siis olla irrotettavissa huoltoa ja jakoketjun vaihtoa varten, eikä sitä voida puristaa pysyvästi kiinni kampiakseliin niin kuin voitaisiin tehdä, jos jakoketju sijaitsisi moottorin takapäässä.

Miksi crank hub pettää?

Tässä päästään ongelman ytimeen. Koska navan pitää olla irrotettavissa, BMW ei ole käyttänyt liitoksessa lainkaan mekaanista lukitusta – ei kiilauraa, ei tappia, ei hammastusta. Ainoa asia, joka pitää rattaat paikallaan ja tahdissa kampiakselin kanssa, on kampiakselipultin puristusvoima sekä osien välissä olevien kitkalevyjen pito. Osassa uudempia moottoreita kitkapinta on karhennettu timanttikuvioinniksi, mikä parantaa pitoa hieman aiempaan verrattuna, mutta periaate pysyy samana: kyseessä on puhtaasti kitkaan perustuva liitos, ei mekaaninen lukitus.

Vakioteholla ja normaalissa ajossa kitka riittää yleensä pitämään osat paikallaan, kunhan huollosta pidetään kiinni – öljynvaihdot ajallaan ja oikealla öljylaadulla. Ongelma tulee esiin, kun moottorin vääntö kasvaa joko virityksen (ohjelmointi, suuremmat ahtimet, E85-polttoaine) tai äkkinäisten kuormitushuippujen seurauksena. Erityisen riskialtista on tilanne, jossa vääntö nousee hyvin nopeasti: kovat kiihdytyslähdöt, launch control, renkaiden sutiminen tai rajut vaihdot. Näissä tilanteissa kitkaliitos voi hetkellisesti pettää, jolloin yläketjun ratas jää hetkeksi paikalleen kampiakselin pyöriessä eteenpäin – navan sanotaan "luistaneen" tai "pyörähtäneen". Tämän jälkeen moottorin jako on pielessä eikä korjaudu itsestään.

Mitkä moottorit ovat alttiita?

Sama rakenteellinen ratkaisu löytyy kolmesta BMW:n rivikuutosmoottorien sukupolvesta:

– mm. E9x 335i/335xi, E60/E61 535i sekä E82/E88 135i

– N54:n seuraaja, käytetty hyvin laajasti 2009–2016 tienoilla valmistetussa mallistossa, mm. F30 335i, F10 535i sekä osa X3/X5/X6-mallistoa

– F80 M3, F82/F83 M4 sekä F87 M2 Competition/CS

S55 on N55-pohjainen ja perii saman crank hub -rakenteen suoraan siitä. Käytännössä S55-moottoreissa crank hub -tapauksia raportoidaan kuitenkin suhteessa enemmän kuin N54- ja N55-moottoreissa. Tämä ei johdu erilaisesta rakenteesta, vaan siitä, että S55 tuottaa vakiona jo huomattavasti enemmän vääntöä, ja sen tehoja on virittämällä erityisen helppo nostaa – jolloin kitkaliitoksen kuormitusraja ylittyy useammin.

On hyvä huomata, että uudempi B58/S58-moottorisukupolvi (mm. G20 330i, G8x M3/M4, G87 M2) ei kärsi tästä ongelmasta. BMW siirsi näissä moottoreissa jakoketjun moottorin takapäähän ja uudisti samalla koko etupään rakenteen, jolloin kampiakselin navan ei enää tarvitse olla irrotettava samalla tavalla. Rakenteellista syytä crank hub -ongelmalle ei siis näissä moottoreissa edes ole.

Oireet ja diagnostiikka

Yksi crank hub -ongelman ikävimmistä puolista on, että se voi antaa hyvin vähän tai ei lainkaan ennakkovaroitusta. Osa tapauksista kehittyy vähitellen, jolloin voi ilmetä esimerkiksi:

• epätasaista tyhjäkäyntiä tai lievää tehon puutetta
• moottorinvalon syttyminen ja vikakoodien luvussa nokka-/kampiakseliston ajoitusta koskevia poikkeamakoodeja (yleisen OBD-vikakoodiston puolella tätä perhettä edustavat mm. koodit P0016–P0019, vaikka BMW:n oma vikakoodisto käyttää usein omia tunnuksiaan)
• moottorin käynti kuulostaa "väärältä" ilman selkeää yksittäistä syytä

Toisissa tapauksissa navan luisto tapahtuu kertarysäyksellä – tyypillisesti juuri kovan kiihdytyksen tai launch controlin yhteydessä – jolloin moottori voi äkillisesti alkaa käydä erittäin huonosti tai sammua kesken ajon ilman mitään edeltäviä merkkejä. Pahimmassa tapauksessa ajoitus siirtyy niin paljon, että männät ja venttiilit osuvat toisiinsa. Se tarkoittaa käytännössä moottorin sisäistä totaalivauriota ja täyttä remonttia.

Miten crank hub -ongelma korjataan pysyvästi?

Koska juurisyy on puhtaasti kitkaan perustuva liitos, ainoa pysyvä ratkaisu on korvata koko osakokonaisuus – jakoketju, rattaat ja itse napa – päivitetyllä, mekaanisesti lukittavalla rakenteella. Markkinoilla olevat ratkaisut jakautuvat karkeasti kahteen tyyppiin:

• Tapitetut ratkaisut, joissa kampiakseliin porataan reiät ja hubi lukitaan paikalleen erillisillä tapeilla. Toimivat, mutta jättävät kampiakseliin pysyvän, peruuttamattoman muutoksen.
• Spline lock -ratkaisut, joissa hubi lukittuu kampiakseliin tarkkuuskoneistetun urituksen ja puristussovitteen avulla, ilman erillistä poraustyötä.

Suosittelemme jälkimmäistä: VTT:n (Vargas Turbocharger Technologies) Spline Lock -crank hub kattaa saman ratkaisun N54-, N55- ja S55-moottoreihin. Hubin urat puristuvat asennuksessa suoraan kampiakselin pintaan ja lukitsevat sen paikalleen ympärimenevällä kontaktipinnalla, ilman että kampiakseliin porataan yhtään reikää. Koska kampiakseli ei tässä ratkaisussa muutu pysyvästi, asennus vastaa huomattavasti pidemmälle vakiohubin vaihtoa kuin tapitetut vaihtoehdot. Spline lock -hubi on suunniteltu käytettäväksi yhdessä VTT:n oman crank bolt capture -lukituksen kanssa, joka varmistaa lisäksi itse kampiakselipultin pysymisen kiristettynä.

Käytännössä vain yläketjun rataspuoli tarvitsee tämän tason lukituksen, koska ainoastaan sen luisto vaikuttaa venttiiliajoitukseen. Öljypumpun puolen ratas voidaan jättää lähemmäs alkuperäistä rakennetta, koska sen mahdollinen luisto ei vaikuta moottorin ajoitukseen – se pyörittää ainoastaan öljypumppua, korkeapainepumppua ja alipainepumppua.

Päivitys kannattaa harkita erityisesti, jos autoa on viritetty, sillä otetaan launch controlia tai kiihdytyslähtöjä, tai autoa käytetään radalla. Vakioautossa, jota huolletaan asianmukaisesti eikä ajeta toistuvasti äärikuormituksilla, riski on selvästi pienempi – mutta nolla se ei silti ole, sillä yksittäisiä tapauksia on raportoitu myös täysin vakioautoissa.

Vaikka spline lock -ratkaisu ei vaadi kampiakselin poraamista, työ vaatii silti oikeat tehtaan ajoitustyökalut ja kokemusta juuri näistä moottoreista – virheellisesti tehtynä asennus voi itsessään aiheuttaa moottorivaurion. Tästä syystä työ kannattaa aina teettää siihen perehtyneessä liikkeessä.

Usein kysyttyä

Pitääkö crank hub päivittää vakioautossa? Ei pakosta, mutta asia kannattaa ottaa puheeksi viimeistään silloin, kun autoa aletaan virittää tai sitä käytetään radalla. Moni teettää päivityksen ennakoivasti muun moottorityön yhteydessä, jolloin lisätyö jää pienemmäksi.

Miten tiedän, onko oma autoni riskiryhmässä? Jos moottorikoodi on N54, N55 tai S55 ja autoa on viritetty tai sillä otetaan kovia lähtöjä, riski on kohonnut. B58- ja S58-moottorit eivät kärsi tästä ongelmasta lainkaan.

Voiko crank hub -vian huomata etukäteen? Ei luotettavasti. Osa tapauksista antaa lieviä käyntihäiriön merkkejä ennen täydellistä luistoa, mutta moni tapaus tulee täysin ilman ennakkovaroitusta.

Yhteenveto

Crank hub -ongelma ei ole huhu tai yksittäisten käyttäjien liioittelua, vaan N54-, N55- ja S55-moottoreiden rakenteesta kumpuava, dokumentoitu riski, joka kasvaa väännön ja äkkinäisten kuormitushuippujen myötä. Vakioautossa riski on pieni, mutta viritetyssä tai kovassa käytössä olevassa autossa päivitetty, mekaanisesti lukittu crank hub on käytännössä ainoa tapa poistaa riski kokonaan.

Jos haluat selvittää oman autosi crank hubin tilanteen tai harkitset päivitystä, ota yhteyttä – katsotaan yhdessä, mikä ratkaisu sopii juuri sinun autoosi ja käyttötarkoitukseesi.