- Z nowszymi normami emisji spalin radzi sobie tylko wtrysk common rail
- Ostatnie lata przyniosły poprawę jakości osprzętu diesli
- Pompowtryskiwacze spotkacie głównie w Grupie Volkswagena, ale i ten koncern przekonał się do systemu CR
Ostatnie 25 lat to dla jednostek wysokoprężnych naprawdę burzliwy okres. Obecnie nie mają one dobrej prasy (ale czy na pewno słusznie?), a przecież z rynkowego marginesu (w 1993 r. nie było to nawet 20 proc. europejskiej sprzedaży) trafiły na czoło listy pożądanych napędów. Być może w najbliższym czasie w salonach zostaną wyparte przez hybrydy łączone z benzyniakami oraz elektryki, ale na rynku wtórnym jeszcze długo będą miały dominującą pozycję. Co zaważyło na wzroście popularności? Zdecydowanie poprawiły się kultura pracy oraz osiągi bez straty dla oszczędności.
Preparat do samodzielnego czyszczenia filtra DPF - sprawdź cenę!
Powiecie, że większość tych zalet zawdzięczamy nie układowi zasilania, lecz przejściu z wtrysku pośredniego (z komorą pośrednią lub wirową) na bezpośredni wtrysk paliwa. Zgadza się, to również kamień milowy w rozwoju diesla. Tyle, że to właśnie zapanowanie nad układem zasilania pozwoliło na upowszechnienie takiego rozwiązania w samochodach osobowych. Jako pierwszy wtrysk bezpośredni zastosował Fiat w modelu Croma (lata 80. XX wieku), później był Austin, ale tak naprawdę ten rodzaj wtrysku upowszechnił Volkswagen (TDI debiutowało w Audi 100 w 1990 r.).
Bezpośredni wtrysk paliwa - pompy rozdzielaczowe
Okiełznanie wtrysku bezpośredniego (z założenia hałaśliwego przez szybki przyrost ciśnienia) było możliwe dzięki rozwojowi pomp rozdzielaczowych. W porównaniu z rzędowymi (sekcyjnymi) umożliwiały zdecydowanie bardziej precyzyjne dawkowanie paliwa (m.in. mniejszy rozrzut dawki pomiędzy cylindrami). Wprowadzenie elektronicznego sterowania pozwoliło też ukształtować pożądaną z punktu widzenia przyrostu ciśnienia dawkę wtrysku wstępnego, co poprawiło kulturę pracy. Silniki potrzebują również znacznie mniej oleju napędowego.
Bezpośredni wtrysk paliwa - common rail
Kolejnym kamieniem milowym w rozwoju diesla było wprowadzenie wtrysku common rail. W samochodach osobowych pojawił się w 1997 roku. W poprzednich systemach to pompa odmierzała i kierowała do cylindra odpowiednią dawkę paliwa we właściwym czasie. Biorąc jednak pod uwagę długość przewodów ciśnieniowych, rozrzut dawki itp., precyzja sterowania wtryskiem nie była duża. Common rail odwraca zasadę działania - wysokociśnieniowa pompa dba o stałe wysokie ciśnienie w układzie, natomiast precyzyjnie sterowany wtryskiwacz korzysta z niego, gdy komputer tego zażyczy.
W praktyce oznacza to możliwość wykonania kilku wtrysków na każdy cykl pracy, co przekłada się na niemal dowolne ukształtowanie dawki pilotażowej oraz podzielenie dawki zasadniczej. Kolejny plus pojawił się stosunkowo niedawno: można też zastosować tzw. powtrysk, umożliwiający przeciągnięcie procesu spalania na suw wydechu. Nietrudno zgadnąć, czemu ma służyć taki zabieg - podniesieniu temperatury spalin w celu oczyszczenia filtra cząstek stałych.
Preparat do samodzielnego czyszczenia filtra DPF - sprawdź cenę!
Bezpośredni wtrysk paliwa - pompowtryskiwacze
Pompowtryskiwacz jest „hybrydą”, która przetrwała na rynku stosunkowo krótko. Gdyby nie zaostrzające się normy czystości spalin, zapewne byłby jeszcze wykorzystywany, ale można przyjąć, że wraz z Euro 5 osiągnął szczyt możliwości. Problemem okazało się np. opóźnianie spalania w celu skutecznego oczyszczenia filtrów DPF.
Bezpośredni wtrysk paliwa - diagnoza nie zawsze taka łatwa
Wszystkie nowoczesne układy zasilania są wyposażone w systemy autodiagnozy, jednak nie oznacza to, że mechanik (czy tym bardziej użytkownik) otrzyma konkretną informację, co jest uszkodzone. Pompy rozdzielaczowe VP 29/30 i 44 ulegają zużyciu, co objawia się pogorszeniem osiągów, trudnością z uruchomieniem silnika, a czasem - przepaleniem tranzystora w sterowniku. Choć wiele osób naprawia elektronikę, według mechaników to tylko odwlekanie regeneracji pompy. Niektóre pompy można też skontrolować, uruchamiając silnik zewnętrznym testerem diagnostycznym (co może wskazać winowajcę: pompę lub osprzęt w samochodzie).
Preparat do samodzielnego czyszczenia filtra DPF - sprawdź cenę!
W przypadku pompowtryskiwaczy mechanicy mogą sprawdzić np. przebieg prądu sterującego elektromagnesem i oporność cewki. Układ common rail umożliwia kontrolę tzw. przelewów paliwa (w większości silników). I pompowtryskiwacze, i CR często dają też możliwość skontrolowania w programie diagnostycznym tzw. korekt dawki, pozwalających wykluczyć uszkodzenie wtryskiwacza. Niestety, regeneracja i dokładne zbadanie, czy to pompy rozdzielaczowej, wtryskiwaczy CR, czy to pompowtryskiwaczy, wymaga specjalistycznego stołu probierczego.
Bezpośredni wtrysk paliwa - naszym zdaniem
Obecnie raczej nikt już nie ma wątpliwości, który bezpośredni wtrysk paliwa jest najlepszy - to common rail. Nie chodzi tylko o ekologię, lecz także o komfort jazdy. Czy jednak sposób zasilania bezpośrednio wiąże się z trwałością? Raczej nie. Znamy świetne silniki z common railem, ale nie brakuje też takich, których zakup odradzamy. Podobnie jest też z pompowtryskiwaczami i pompami rozdzielaczowymi.
Idea wtrysku paliwa common rail (w tłumaczeniu: wspólna szyna) nie jest nowa. Podobny co do idei układ pracuje… w silnikach benzynowych. Serce systemu to szyna paliwowa (1) (stosowano też kuliste zbiorniki), do której tłoczone jest paliwo pod wysokim ciśnieniem – obecnie do 2500 barów („pilnuje” tego czujnik ciśnienia (2). Uzyskanie takiego ciśnienia nie byłoby możliwe bez odpowiedniej pompy paliwa (3), wysokociśnieniowa jest wspomagana niskociśnieniową – elektryczną lub mechaniczną. Dalej paliwo stosunkowo krótkimi przewodami (4) jest dostarczane do wtryskiwaczy (5).
Najbardziej czułe elementy układu to wtryskiwacze oraz pompa paliwa. W wielu modelach samochodów (od 3-litrowego BMW po Renault i Dacię 1.5 dCi) pompa okazuje się mało trwała, a zużywając się, „wydziela” opiłki, które potrafią uszkodzić wtryskiwacze oraz zanieczyścić cały układ paliwowy – nie zostaną wyłapane przez filtr paliwa, bo przecież powstają już za nim. W takim przypadku koszty mogą sięgnąć… 20 tys. zł! Trzeba również liczyć się ze zużyciem wtryskiwaczy – pomijając te o skandalicznie niskiej trwałości (znana wpadka Mercedesa czy najstarsze wersje 1.5 dCi), zazwyczaj wtryski wytrzymują około 200-300 tys. km. Często można je dość skutecznie regenerować.
Wtrysk CR pojawił się w 1997 r. w Alfie Romeo 156. Szybko trafił też do Mercedesów, BMW, konceru PSA (m.in. model 406) i Renault (na fot. aparatura tej firmy).
Pomysł nie był zły: podwyższenie ciśnienia paliwa i skierowanie go do wtryskiwacza można wykonać bezpośrednio w głowicy, osobno dla każdego cylindra. Praktycznie całkowicie eliminuje to przewody ciśnieniowe (od miejsca wytworzenia ciśnienia do iglicy rozpylacza są jakieś… 3 cm) i upraszcza układ, maksymalne ciśnienie to 2200 barów. Poza tym pompowtryskiwacz kosztuje nieznacznie więcej niż wtryskiwacz, a eliminuje drogą pompę wysokiego ciśnienia – taki układ szczególnie dobrze sprawdza się w trzycylindrówkach. Zachowana jest natomiast niskociśnieniowa pompa. Na minus zaliczyć trzeba duże udarowe obciążenie wałka rozrządu. Za wytworzenie ciśnienia odpowiada tłok (1), napędzany krzywką wałka rozrządu (2). Ważnym elementem jest elektromagnetyczny zawór (3), odpowiedzialny za rozłączenie kanałów wysokiego (pomarańczowy) i niskiego (żółty) ciśnienia paliwa. Z chwilą zamknięcia kanałów rozpoczyna się wtrysk pilotażowy, następnie przebiega zasadniczy, który kończy się, gdy zawór z powrotem otworzy połączenie. Przed demontażem trzeba też spuścić paliwo z głowicy (kanały 4).
Pompowtryskiwacz łatwo odróżnić od wtryskiwacza – ma sprężynę odciągającą tłok roboczy i zawór sterujący: w Boschu prostopadły, w Lucasie jest równoległy do wtryskiwacza.
Pompowtryskiwacz ulega zużyciu, ale można poddać go naprawie. Regenerowany kosztuje około 850 zł (Denso Reman do popularnej jednostki 2.0 TDI PD). Wymontowanie pompowtryskiwaczy nie jest szczególnie trudne, ale wymaga przyrządu do demontażu oraz np. do prawidłowego włożenia uszczelnień na pompowtrysku. Przed demontażem trzeba też spuścić paliwo z głowicy.
Pompowtryski zadebiutowały w Passacie B5, a „karierę” kończyły w Škodzie.
Za wytwarzanie ciśnienia paliwa odpowiedzialna jest jedna pompa (we wcześniejszych, rzędowych, każdy cylinder miał swoją sekcję tłoczącą) – zależnie od rodzaju to pompy osiowe (VE) lub promieniowe (VP). Pompy mogą pracować z wtryskiem zarówno pośrednim, jak i bezpośrednim. Paliwo pod ciśnieniem (nawet ok. 2000 barów) w rozdzielaczu jest kierowane do konkretnego wtryskiwacza. Ważnym etapem rozwoju było opracowanie przez Boscha pomp, w których dawka wtrysku jest sterowana elektromagnetycznym zaworem wysokiego ciśnienia (1). Do pracy można było w szerokim zakresie zaprząc elektronikę: pompa ma własny sterownik (2) , nadzorowany przez komputer silnika (3). Poza klasycznymi czujnikami (jak przepływomierz powietrza) pobiera on dane z czujnika położenia i prędkości wałka pompy (4). Odmierzone paliwo trafia do wtryskiwaczy (5).
Sporo elementów składowych, ale konstrukcja pompy rozdzielaczowej nie jest zbyt skomplikowana. Pompy takie przez wiele lat spełniały swoje zadanie, ale obecnie pracują już w dość wysłużonych, często tanich pojazdach o relatywnie niedużej wartości. Profesjonalny remont pompy VP30 czy 44 to wydatek (wraz z demontażem) rzędu 2300-3000 zł, często więc użytkownicy rezygnują z tego. Pompy te często mają naprawianą elektronikę, ale taka usterka bywa oznaką zużycia pompy.
Pompę VP znajdziecie w wielu popularnych modelach, np. w Focusie 1.8 TDDi czy Oplu Astrze II.