Klapy wirowe - ekologiczna bomba zegarowa

Z grubsza ich zadanie polega na usprawnieniu procesu spalania mieszanki przy jednoczesnym obniżeniu emisji szkodliwych substancji. Na przykładzie kilku popularnych silników Diesla wyjaśnimy jednak, dlaczego klapki wirowe w formie stosowanej obecnie z reguły robią więcej złego niż dobrego. I czemu koszt awarii tej małej i niepozornej części może sięgnąć kilku tysięcy złotych, bo właśnie tyle zapłacicie za remont silnika lub wymianę na inny.

Jak działają klapki wirowe i po co się je w ogóle stosuje?

Zacznijmy jednak od zalet tego rozwiązania i kilku słów teorii. Z grubsza rzecz biorąc, chodzi o to, by wywołać „zawirowanie” powietrza zasysanego do cylindrów i tym samym poprawić proces spalania mieszanki. Niektórzy producenci dodatkowo reklamują swoje rozwiązanie jako układ dolotowy o zmiennej długości kanałów, ale prawda jest taka, że nie o długość tu chodzi, lecz o ilość i przepływ powietrza zasysanego do cylindrów.

Ważniejsze z punktu widzenia użytkownika jest jednak co innego. Otóż klapki nie mają łatwego życia ze względu na miejsce, w którym zostały zainstalowane. Kolektor dolotowy to dość brudne miejsce. Na klapkach osadzają się opary oleju z odmy wymieszane z sadzą pochodzącą z zaworu recyrkulacji spalin (EGR). Więc im więcej dane auto jeździ po mieście, tym szybciej kanały dolotowe zarastają brudem.

Do usterki z reguły dochodzi przy przebiegach rzędu 100-150 tys. km, ale w niesprzyjających warunkach kolektor może wywiesić białą flagę już po 50 tys. km – efekt jest taki, że mechanizm sterujący klapek zaczyna trafiać na opór.

Wszystko zależy od typu kolektora i mocowania klap wirowych

W optymistycznym scenariuszu silniczek uzna, że nie jest już w stanie sterować klapkami (np. uszkodzenie łożysk), a na zestawie zegarów zaświeci się kontrolka check engine (kolektory Pierburga stosowane m.in. w oplowskich silnikach 1.9 CDTI), ewentualnie urwie się tzw. listwa sterująca.

Dobra wiadomość jest w tym wypadku taka, że ze względu na konstrukcję kolektora klapki nie wpadną do silnika. Są jednak i takie jednostki (np. 2.0d M47N BMW i 1.9 16V M-Jet/JTDm Grupy Fiata – w przypadku tej drugiej problem dotyczy tylko egzemplarzy od 2007 r. wzwyż), w których nagminnie dochodzi do urwania klapek. I jeśli nie utkną one w kolektorze, udają się w „wędrówkę” po silniku.

Klapki najczęściej zatrzymują się dopiero w komorze spalania, więc zniszczeniu ulegają tłoki i/lub zawory. Czasem jest jeszcze gorzej, gdyż nieproszeni goście docierają aż do turbosprężarki i również tam sieją spustoszenie... Tanio nie będzie Jak rozpoznać, że doszło do usterki klapek? W niektórych autach na zestawie zegarów zapala się kontrolka check engine, w innych kierowca może początkowo nie zauważyć, że coś jest nie tak – silnik więcej pali, robi się „mułowaty”, ale pracuje normalnie.

Takie objawy dotyczą jednak sytuacji, gdy dojdzie „jedynie” do rozszczelnienia kolektora i/lub usterki mechanizmu sterującego. Wymiana kolektora (wraz z robocizną) zamyka się w przypadku diesli R4 z reguły kwotą nieprzekraczającą 2000 zł. Na rynku działają też firmy oferujące regenerację kolektora (500-1000 zł). Gorzej, rzecz jasna, robi się w sytuacji, gdy doszło do urwania klapek. Koszt i sposób naprawy zależą od rodzaju kolektora zamontowanego w danym aucie, skali ewentualnych zniszczeń oraz liczby urwanych klap.

Remont silnika, w którym klapki spotkały się tłokami, z reguły liczony jest w tysiącach złotych. Sęk w tym, że montaż nowego kolektora nie zawsze oznacza koniec problemów, bo klapki przecież mogą urwać się ponownie... Jedynym rozwiązaniem na 100 proc. gwarantującym brak ponownych problemów jest pozbycie się klap wirowych na stałe.

Operacja z reguły polega na: fizycznym usunięciu klapek, zaspawaniu powstałych w ten sposób otworów i ewentualnej modyfikacji programu sterującego pracą silnika. Koszt usunięcia klapek (500-1000 zł; do tego niekiedy doliczyć trzeba też m.in. „rozpięcie” napędu rozrządu) jest niższy od ewentualnych nakładów związanych z remontem kapitalnym motoru.

Niektórzy decydują się na zakup używanego silnika, ale i to rozwiązanie obarczone jest sporym ryzykiem. Czy brak klapek nie pogorszy dynamiki auta przy niskich obrotach i nie wpłynie negatywnie na silnik? Zdania są podzielone, ale większość mechaników twierdzi, że usunięcie klap oznacza wyłącznie korzyści. Wszak to w głównej mierze ekologia, więc jeśli „zaspawanie” kolektora połączymy z ewentualnym przeprogramowaniem centralki sterującej, nie będzie żadnych negatywnych efektów. A i środowisko przeżyje!

Na czym polega zasada działania klapek wirowych?

Jak sama nazwa wskazuje, klapy wirowe stosuje się po to, by wywołać zawirowanie powietrza zasysanego do cylindrów. Producenci aut do spółki z firmami wytwarzającymi kolektory (np. Bosch, Magneti Marelli, Pierburg) twierdzą, że zawirowane powietrze poprawia proces spalania mieszanki paliwowo-powietrznej, zwłaszcza przy niskich prędkościach obrotowych.

Klapy wirowe wymagają zastosowania podwójnego kanału dolotowego: jeden cały czas jest otwarty, natomiast w drugim montuje się klapkę. Przy niskim zapotrzebowaniu na tlen pozostaje ona zamknięta , a powietrze przepływające przez jeden kanał zostaje „zawirowane” (ang. swirl). Gdy centralka sterująca pracą silnika uzna, że silnik potrzebuje więcej tlenu, klapka zostaje otwarta i cylinder zostaje „całkowicie napełniony”.

Różni producenci stosują odmienne typy elementów wykonawczych (silniczki), np. elektryczne lub podciśnieniowe (rzadkość). Zła wiadomość jest taka, że tendencję do psucia się mają oba typy, z tym że w głównej mierze jest to zasługa nagaru gromadzącego się w kolektorze – silniczki muszą stawić czoła coraz większym oporom.

Co się psuje w kolektorach z klapami wirowymi?

Kolektory ssące wyposażone w klapki wirowe psują się na różne sposoby. Następstwa niektórych usterek okazują się groźne, natomiast w przypadku innych z reguły kończy się na wyświetleniu komunikatu o błędzie. I tak właściciele Opli, Fiatów, Lancii i Saabów wyposażonych w silnik 1.9 CDTI/M-Jet/TiD z głowicą 16V często borykają się z usterką mechanizmu sterującego pracą klapek wirowych. Problem dotyczy albo silniczka, łożyskowania poszczególnych klapek, albo tzw. listwy.

Problemy ze sterowaniem pojawiają się też w dieslach Mercedesa (OM611, 612) i VW (np. 2.7, 3.0 TDI). Gorzej wygląda sytuacja w przypadku BMW z silnikami M47N, N47 (2.0d), M57N (3.0d), a także pojazdów Grupy Fiata w wersji 1.9 16V M-Jet/JTDm, wyprodukowanych od 2007 r. włącznie (kolektor Magneti Marelli zamiast Pierburg!) – tu często dochodzi do urwania klapek i uszkodzenia jednostki napędowej.

Te szkody powstały po „zassaniu” klapek wirowych

Często jest tak, że jeśli któraś z klapek się urwie i powędruje dalej do komór spalania, to raczej nie ma czego zbierać. Jeżeli uszkodzenia są duże, silnik zaczyna pracować jak młockarnia, natomiast zdarza się też i tak, że do silnika dostaje się niewielki element – wówczas można początkowo nawet nie zauważyć, że coś jest nie tak.

O usterce świadczą m.in. nierówna praca silnika i zaniki mocy. Po podłączeniu komputera diagnostycznego może się okazać, że korekcje wtrysków są bardzo wysokie – na uszkodzonym cylindrze spada kompresja i centralka próbuje to nadrobić. Początkowe stadium usterki klap. np. w Alfie 159 2.4 JTDm objawia się problemami z porannym rozruchem silnika i silnym, siwoszarym dymieniem z rury wydechowej.

W sytuacji, gdy doszło do zassania klapek, wyjścia są dwa, oba zresztą dość kosztowne: albo remont silnika (m.in. planowanie gładzi i ponowne honowanie, wymiana tłoków i zaworów, nowa uszczelka pod głowicą), albo wymiana na nowy (używany). Rodzaj naprawy zależy, rzecz jasna, od budżetu, ale jeśli ma być dobrze, to zalecamy kompleksowy remont silnika.

Usuwanie klap wirowych za i przeciw

Klapy wirowe stosuje się po to, by usprawnić spalanie mieszanki i obniżyć szkodliwe emisje. Czy usunięcie tych elementów („zaspawanie” kolektora) automatycznie oznacza, że dany silnik straci dynamikę przy niskich obrotach i stanie się nieekologiczny?

- Jeśli operacja zostanie wykonana bez pomyślunku, to owszem. Niekiedy nie wystarczy bowiem fizyczne usunięcie klapek – w niektórych silnikach dodatkowo należy zmodyfikować program sterujący jednostką napędową i wystroić go tak, by uzyskać optymalną dynamikę przy niskich obrotach.

- Wymiana kolektora na nowy z reguły okazuje się znacznie droższa niż usunięcie klapek. Np. w przypadku 2.7 V6 TDI zapłacicie odpowiednio 2700 zł (1 szt.; trzeba kupić dwa!) i ok. 1300 zł.