07/08/2019
Poczytajcie
Często poruszanym tematem w komentarzach na naszym fan page jest wypalanie gniazd zaworowych i zaworów. Dochodzi do dyskusji na temat sposobów mogących zapobiec temu zjawisku. Po długodystansowych testach na 15 silnikach najbardziej narażonych na wypalanie zaworów, dzielimy się wiedzą i wynikami.
Temat wypalania gniazd zaworowych należy rozpocząć od temperatury spalin przy zastosowaniu LPG i benzyny. Dokładniej, to od ciekawego spostrzeżenia powstającego po przeprowadzeniu testu w pełnym obciążeniu silnika zasilanego LPG oraz osobno benzyną (przy identycznej lambdzie). Mianowicie, temperatura spalin na kolektorze wylotowym (blisko zaworów, bo do 10 cm) na LPG jest niższa niż na benzynie. Różnica wynosi ok. 20-30 st. C. Wynika to z właściwości fizyczno-chemicznych obu paliw oraz nasuwa nam zupełnie odmienną konkluzję: nie ma wysokiej temperatury, nie powinno być wypalania gniazd zaworowych przy korzystaniu z LPG. Jest jednak inaczej.
➡ Dlaczego zawory wypalają się bardziej na LPG niż przy stosowaniu benzyny?
Dzieje się tak, ponieważ LPG spala się dłużej niż benzyna – to jednozdaniowa odpowiedź, którą najłatwiej rozwinąć na przykładzie.
Wyobraźmy sobie włączony palnik acetylenowy. Błyskawicznie omiatamy płomień ręką. Nic się nie stanie, oczywiście poza opalonymi włoskami. Jednak, jeśli zrobimy to wolniej, możemy pożegnać się z ręką – spłonie. To samo nastąpi, gdy zwiększymy częstotliwość omiatania płomienia (analogicznie: zwiększymy obroty silnika) – średnia temperatura ręki wzrośnie (temperatura komory wzrośnie).
Jeśli paliwo LPG spala się dłużej, to znaczy że dłużej nagrzewa komorę spalania, bo proces spalania trwa… dłużej. Doprowadza to do tzw. erozji cieplnej metalu z jakiego wykonany jest zawór i gniazdo. Wiemy dzięki temu, że czas spalania paliwa jest kluczowy w kwestii wypalania zaworów.
➡ Historia zna takie przypadki
Po wprowadzeniu normy EURO 2 w 1996 roku, na stacjach paliw pojawiła się benzyna bezołowiowa, ponieważ tylko taką można było stosować do silników wyposażonych w konwertery katalityczne, potocznie nazywanymi katalizatorami. Jeśli do silnika z katalizatorem wleje się benzyny ołowiowej (etyliny), szybko dojdzie do zapchania katalizatora. Z kolei do silników bez katalizatora nie można bezkarnie stosować paliw bezołowiowych, ponieważ skutek był dokładnie taki sam, jak przy zastosowaniu paliwa LPG – wypalone zawory.
W latach 1996 i później, najczęściej „ofiarami” takich działań były Fiaty, Polonezy, Żuki, Nysy i cała masa aut ze wschodu. Dlaczego paliwo z dodatkiem tetraetyloołówiu (czteroetylek ołowiu) nie wypalało zaworów, a paliwo bezołowiowe już tak?
Analogicznie jak z gazem. Paliwo z dodatkiem ołowiu spalało się krócej, a co za tym idzie, krócej nagrzewało komorę spalania. Co zrobiono, aby paliwo bezołowiowe nie wypalało zaworów? Zmieniono materiał na bardziej odporny na wysoką temperaturę. Co producenci paliw zrobili, aby nadal sprzedawać paliwa bezołowiowe do silników przystosowanych do paliw ołowiowych? Zaoferowali dodatki do benzyny, które do tej pory możemy kupić na stacjach paliw. Jest to rozwiązanie podobne do lubryfikacji stosowanej przy autogazie.
➡ Wróćmy do naszego silnika
Silnik pracuje w tzw. obrotach na minutę (RPM), niektóre potrafią kręcić się nawet powyżej 8000 RPM. Do dalszych rozważań przyjmijmy, że nasz silnik wykonuje 6000 obrotów na minutę, co oznacza, że w ciągu jednej sekundy wykonuje 100 obrotów. Biorąc pod uwagę, że jest czterosuwowy, to w czasie jednej sekundy wykonuje 50 pełnych cykli pracy (suwów: ssania, sprężania, rozprężania i wydechu).
Idąc dalej: jeden cykl trwa 20 milisekund, a każdy z czterech suwów trwa 5 milisekund. Bardzo upraszczając można przyjąć, że zawory chłodzą się w suwie dolotu, gdy silnik zasysa nową porcję powietrza i paliwa, oraz w suwie sprężania, ponieważ ciepło wcześniej rozgrzanych zaworów jest przejmowane przez gniazdo. Analogicznie zawory nagrzewane są w suwie pracy, ponieważ w tym momencie jest spalanie mieszaniny paliwowo-powietrznej oraz w suwie wylotu spalin, gdyż to nadal jest „płomień, który omiata” komorę spalania i zawory, aż do momentu zamknięcia zaworu wylotowego i rozpoczęcia suwu napełniania cylindra.
Jeśli w całym cyklu wydłuży się czas nagrzewania komory (poprzez zamianę paliwa na takie, które spala się dłużej), to średnia temperatura komory spalania (czyli także gniazd i zaworów) – wzrośnie.
➡ Na forach internauci napisali, że…
Na niektórych forach internetowych można przeczytać, że nie potrzeba lubryfikacji, ani dotrysku paliwa, tylko wystarczy dobrze wyregulować gaz, a czasami wyregulować zawory i… będzie dobrze. Nie jest to do końca prawda. Podstawa naszych rozważań: nie rozpatrujemy sytuacji ubogiej mieszanki oraz niepoprawnej regulacji, ponieważ jest to stan usterki (awarii podzespołu i/lub błędu mechanika). Z tego powodu uboga mieszanka/niepoprawna regulacja nie powinna być rozpatrywana jako przyczyna uszkodzenia silnika przez paliwo LPG, ponieważ każdy silnik o zapłonie iskrowym, który zasilimy mieszanką ubogą, na jakiekolwiek paliwo (oczywiście w obciążeniach open loop) spowoduje uszkodzenie silnika – i nie będzie to wina paliwa, tylko złej regulacji. Z tego powodu nie bierzemy pod uwagę przypadku złej regulacji.
Wracając do opinii na forach internetowych. Przyjrzyjmy się jednej z wypowiedzi internauty – taksówkarza. Twierdzi, że pokonał na autogazie 300 tys. kilometrów i nigdy nie regulował zaworów. To oczywiście może być prawda, ponieważ kierowca jeździł głównie po mieście, z nastawieniem na najniższe, możliwe spalanie gazu, zapewne nie przekraczając 2000-2500 RPM. Wtedy temperatura spalin jest znacznie niższa od tej, która w jakikolwiek sposób mogłaby zagrozić zaworom i gniazdom (pomimo, że gaz spala się dłużej niż benzyna).
Spójrzmy na kolejny przykład, tym razem z naszego warsztatu. W badanym przez nas silniku 1,6 16V VTI 115 KM z koncernu PSA, w pełnym obciążeniu przy RPM wynoszącym 4500, na LPG mieliśmy temperaturę spalin ok. 810 stopni C, a na benzynie przy takiej samych parametrach: 830 stopni C. Przy obrotach 2500 RPM i częściowym obciążeniu (ok. 30%), temperatura spalin wynosiła już tylko 550-580 stopni C. Taki test pokazuje, że przy delikatnej jeździe temperatura nie jest w stanie nawet zbliżyć do poziomu, który mógłby zaszkodzić zaworom.
➡ Sposoby na wypalanie zaworów: dotrysk…
Dotrysk, poprzez zadaną ilość benzyny w ogólnej mieszaninie paliwowo-powietrznej, ma skrócić proces spalania. Udział benzyny ma spowodować, że gaz będzie spalał się krócej, a przez to krócej nagrzewał komorę spalania. Warto w tym miejscu wspomnieć, czym ta metoda nie jest. Dotrysk nie polega na tym, że benzyna jest dotryskiwana do właściwej proporcji mieszanki gazowo-powietrznej (przez co miałaby wzbogacać mieszankę paliwową). Dotrysk polega na zamianie części gazu na benzynę – rozwiązanie w pełni stworzone przez BRC dla współpracujących koncernów samochodowych. W przypadku dotrysku, klient końcowy (użytkownik samochodu) nie ma możliwości ingerencji w proces, ponieważ sterownik zawsze wykona dotrysk, zgodnie z tym, co ma zaprogramowane.
Przeciwnie do lubryfikacji, ponieważ to użytkownik musi pamiętać o jej uzupełnieniu, może zastosować inny, nieskuteczny środek lub nawet zniszczyć silnik doprowadzając do jego zaklejenia, poprzez stosowanie podróbek środków do lubryfikacji, które są łatwo dostępne na polskim rynku. To jest być może główna i jedyna przyczyna negatywnych komentarzy dotyczących stosowania lubryfikacji.
➡ …i lubryfikacja
Jak zatem działa lubryfikacja? Zadaniem lubryfikacji jest wytworzenie na powierzchni zaworu i gniazda mikro powłoki, która zabezpieczy je przed wypalaniem oraz zwiększy odprowadzanie ciepła w parze zawór-gniazdo.
Oczywiście wielu sceptyków, których test i badania sprowadzają się jedynie do przeglądania Internetu, napisze, że lubryfikacja nie działa i już. Wykonaliśmy testy długodystansowe na 15 silnikach najbardziej narażonych na wypalanie zaworów, co 15 tys. km mierząc luzy zaworowe. Potwierdzamy: lubryfikacja jest skuteczna – jeśli są spełnione dwa warunki: lubryfikacja musi być dozowana we właściwej dawce oraz najważniejsze: stosowany płyn musi być najwyższej jakości.
➡ Lubryfikacja czyści komorę spalania
Zastosowanie tanich pseudo płynów do lubryfikacji kończy się najczęściej uszkodzeniem silnika. Dlaczego? Pseudo płyn powoduje zaklejenie układu dolotowego oraz pierścieni tłokowych. Zjawisko bardzo powszechne wśród samochodów trafiających do naszego warsztatu oraz do warsztatów zrzeszonych w sieci CZAKRAM.
Na forach internetowych można znaleźć wiele negatywnych opisów z załączonymi zdjęciami obrazującymi, jak lubryfikacja zakleiła silnik. Te opisy mają jedną cechę wspólną: brakuje w nich „chwalenia się” autora, że doszło do zaklejenia, ponieważ najprawdopodobniej właściciel auta chciał zaoszczędzić i kupował najtańszy pseudo płyn, który nie ma nic wspólnego z płynem lubryfikującym.
„Prawdziwa” lubryfikacja myje i czyści układ dolotowy oraz komorę spalania. Na dowód przedstawiamy zdjęcia tłoków wykonane kamerą endoskopową. Na obu zdjęciach znajdują się silniki 1,4 TCe z Renault Scenic. Na pierwszym zdjęciu samochód był użytkowany z instalacją BRC i elektronicznie sterowaną lubryfikacją JLM Lubricants B.V. Na drugim zdjęciu widać identyczny silnik pracujący wyłącznie na benzynie.
Zdjęcia zostały wykonane przez naszego klienta w firmie FRANCE EXPERT.
