Common Rail oraz TDI

Ekspert

EKSPERT TEAM TOTAL

Samochody z silnikiem diesla od wielu lat królują na europejskich drogach. Klienci wybierają je przede wszystkim ze względu na niskie spalanie, a jeszcze do niedawna znacznie niższe ceny oleju napędowego w stosunku do benzyny. Obecnie ceny te zrównały się, jednak auta z silnikiem diesla nadal kuszą spalaniem niższym niż ich benzynowe odpowiedniki. Powstają coraz to nowsze i wydajniejsze konstrukcje, które mają być jeszcze bardziej oszczędne i przyjazne środowisku. Taką rewolucją stał się system common rail oraz wspomaganie silników wysokoprężnych turbosprężarkami.

System common rail został wprowadzony do silników samochodów osobowych pod koniec XX w przez koncern Fiata. Obecnie stosowana jest już jego trzecia generacja chociaż na rynku wciąż najczęściej spotykaną jest druga. Podstawową różnicą między nimi jest ciśnienie wtrysku oleju napędowego do komory spalania. System common rail pod różnymi nazwami handlowymi stosowany jest przez wszystkich liczących się producentów samochodów. Jego twórca Fiat nazywa go MultiJet lub JTD, koncern Volkswagena (czyli producent VW, Audi, Skody czy Seata) TDI, Mercedes ma CDI, a Ford TDCi. Bez względu na nazwę handlową wszystkie te silniki zasilane są w podobny sposób.

Na czym polega ten system? Otóż w dużym uproszczeniu common rail (z ang. wspólna szyna) listwa jest zasobnikiem paliwa, w którym cały czas utrzymywane jest wysokie ciśnienie (w nowoczesnych układach ciśnienie dochodzi do 2500 barów). Z zasobnikiem połączone są wtryskiwacze, które w miarę potrzeb wtryskują paliwo pod dużym ciśnieniem do komory spalania. Dzięki temu systemowi można dokonać nawet do 7 wtrysków podczas jednego cyklu, co pozwala na precyzyjniej kontrolować przebieg spalania. Kolejną zaletą systemu common rail jest bardzo wysokie ciśnienie wtrysku, które pozwala lepiej rozpylić paliwo, które dzięki temu szybciej może odparować.. Dzięki temu łatwiej jest spalić wtryśnięte palio. Przekłada się to na zmniejszone zużycie paliwa oraz niższą emisję składników toksyczynch. Dzięki zastosowaniu systemu wspólnej listwy samochody zasilane olejem napędowym stały się też cichsze, a ich silniki równo pracują. Niegdysiejsze "klekoty" trudno dziś odróżnić od samochodów na benzynę. W większości samochodów napędzanych silnikami wysokoprężnymi silniki te wspomagane są turbosprężarkami. Jak to jednak zazwyczaj bywa nie ma systemów idealnych. Wadą common rail jest niestety również to co jest jego zaletą. Skomplikowane i precyzyjne wtryskiwacze są bardzo nieodporne na zanieczyszczenia obecne w paliwie, przez co łatwo się rozkalibrowują, a nawet uszkadzają. Wszyscy wiemy, że kłopoty z jakością paliwa są w naszym kraju bardzo częste i powoduje to, że nowoczesne diesle nie zachowują swojej żywotności tak długo jak planował producent. Wymiany wtryskiwaczy czy nawet całych listew są na porządku dziennym nie tylko w bardzo zużytych egzemplarzach. Również te z niewielkimi przebiegami cierpią na różne dolegliwości. Mimo to sprzedaż aut z silnikami wysokoprężnymi ze wspólną listwą rośnie z roku na rok, a użytkownicy przymykają oko na niedogodności kierując się wyłącznie myślą o mniejszym spalaniu i wyższej kulturze pracy.

Drugim rozwiązaniem, które od kilkunastu lat jest udoskonalane przez producentów aut jest wspomaganie silników zasilanych olejem napędowym turbosprężarką. Rozwiązanie to stosowane jest już od wczesnych lat 90 jednak dopiero w latach dwutysięcznych zdominowało rynek samochodowy. Obecnie ze świecą szukać wolnossącego diesla. Skąd bierze się ta nieprawdopodobna popularność utrubionych ropniaków? Przede wszystkim ze znacznych przyrostów mocy i poprawy osiągów takich aut. Diesle pozbawione turbiny charakteryzowały się niewielką mocą z litra objętości skokowej co wymuszało na producentach montowanie relatywnie dużych motorów lub zadowolenie się słabymi osiągami. Wprowadzenie do powszechnego użytku turbosprężarek pozwoliło na zwiększenie mocy, a co za tym idzie obniżenie objętości skokowych najpopularniejszych jednostek. Niegdysiejsze 2 litrowe 90 konne diesle ustąpiły miejsca silnikom o pojemności poniżej 1,5 co również przełożyło się na zmniejszone zapotrzebowanie na paliwo.

Obecnie silniki typu TDI (nazwa handlowa koncernu Volkswagen oznaczająca silnika diesla wyposażone w turbosprężarkę i wtrysk bezpośredni oleju napędowego) zasilane są przez wymienioną wcześniej wspólną listwę, jednak ich wcześniejsze wcielenia pracowały z pompą rozdzielaczową oraz pompowtryskiwaczami. Dzięki ciągłym usprawnianiom tego typu motorów ilość szkodliwych substancji generowanych przez nie spadła przez lata o 98%. Coraz częstszym rozwiązaniem stają się obecnie silniki wyposażone w dwie, a nawet trzy sprężarki. W zależności od sposoby działania są to systemy twin turbo lub bi-turbo. Ten pierwszy, stosowany głównie w większych silnikach, polega na zastosowaniu dwóch, pracujących równolegle sprężarek. Zaletą systemu jest skrócenie czasu reakcji na chwilowe obciążenie i lepsza możliwość pokrycia zapotrzebowania na powietrze dla silnika. W przypadku silników bi-turbo mamy do czynienia z dwiema sprężarkami różniącymi się wielkością. Mniejsza z nich pracuje w niskich zakresach obrotów, a większa załącza się przy ok. 2500 obrotów. Dzięki zastosowaniu takiej metody zniwelowany jest efekt „turbodziury” będącej bolączką silników turbo. Natomiast wadą jest skomplikowany układ kanałów dolotowych i wylotowych.

Oczywiście jak zawsze nie ma róży bez kolców. Głównym mankamentem silników TDI czy JTD są turbosprężarki, a dokładnie ich żywotność. Ze względu na ogromną prędkość obrotową urządzenia te powinny być chłodzone przed wyłączeniem silnika, z reguły wystarczy ok. 30 sekund pracy na jałowym biegu żeby ostudzić turbinę. Niestety nie wszyscy o tym pamiętają i stąd konieczność regeneracji lub nawet wymiany turbiny przy nawet niewielkim przebiegu auta. Jak już wspomniałem wcześniej, do mankamentów nowoczesnych silników wysokoprężnych zaliczyć można niezwykłą czułość na jakość lanego paliwa czy też małą trwałość innych elementów przeniesienia napędu. Każdy z klientów musi sam sobie odpowiedzieć na pytanie czy przebiegi jakich dokonuje mogą wiązać się w przyszłości z kosztownymi naprawami czy też po prostu będzie cieszył się tanim jeżdżeniem.