Skąd się bierze nagar w silniku?

O nagarze w silniku słychać szczególnie często, gdy mowa o nowoczesnym silniku benzynowym z wtryskiem bezpośrednim i turbodoładowaniem. Problem dotyczy zarówno małych jednostek, jak i tych większych. Słabszych i mocnych. Okazuje się, że winna jest nie tyle sama konstrukcja, ale możliwości, jakie daje.

Szukanie niskiego spalania

Jeśli rozłożymy zużycie paliwa na czynniki pierwsze i maksymalnie uprościmy temat, to z technicznego punktu widzenia wpływ na nie mają dwie rzeczy: pojemność silnika i obroty. Im wyższe oba parametry, tym wyższe spalanie. Nie ma innej możliwości. Zużycie paliwa jest niejako iloczynem tych czynników. Stąd też niekiedy rodzi się pewien paradoks, że auto większe i z większym silnikiem na autostradzie spali mniej paliwa niż mniejsze z mniejszym silnikiem. Dlaczego? Ponieważ pierwsze z nich może jechać z wyższą prędkością na niższych obrotach silnika. Na tyle niższych, że czynnik ten wpływa na lepszy wynik spalania, niż w przypadku pracującego na wyższych obrotach małego silnika. Upraszczając do bólu:

• pojemność 2 l, obroty 2500 obr./min. - spalanie: 2 x 2500 = 5000 
• pojemność 3 l, obroty 1500 obr./min. - spalanie: 3 x 1500 = 4500

Proste prawda? 

Obroty można zmniejszyć na dwa sposoby – przełożeniem w układzie napędowym i odpowiednim strojeniem silnika. Jeśli motor ma duży moment obrotowy przy niskich obrotach, to można zastosować wysokie przełożenie, bo będzie miał siłę napędzać pojazd. To dlatego skrzynie 6-biegowe stały się tak powszechne dopiero po wprowadzeniu turbodoładowania w benzyniakach i m.in. sprężarek o zmiennej geometrii w dieslach.

Pojemność silnika można zmniejszyć tylko w jeden sposób, jeśli chcemy uzyskać duży moment obrotowy przy niskich obrotach - stosując doładowanie. W praktyce zastępujemy pojemność wciśniętym na siłę powietrzem, zamiast dostarczonym w podobnej porcji w sposób naturalny (duży silnik). 

Efekt mocnego "dołu"

Przejdźmy jednak do istoty tego artykułu. Otóż konstruktorzy silników doskonale rozumiejąc powyższe, doszli do wniosku, że osiągną niskie zużycie paliwa, poprawiając wartości momentu obrotowego w dolnej partii obrotów i tak przygotowując silniki, że maksimum zostanie osiągnięte jeszcze przed przekroczeniem 2000 obr./min. To osiągnęli, zarówno w dieslach, jak i w silnikach benzynowych. To też sprawia, że dziś - niezależnie od rodzaju paliwa - większością samochodów można normalnie podróżować, nie przekraczając 2500 obr./min. i jednocześnie otrzymując zadowalającą dynamikę. Mają tak mocny "dół", czyli tyle momentu przy niskich obrotach, że szósty bieg włączyć można przy 60-70 km/h, co dawniej było nie do pomyślenia. 

Styl jazdy wielu kierowców zmienia się zgodnie z tym trendem, więc zmieniają biegi wcześniej, wyraźnie dostrzegając efekty przed dystrybutorem. Automatyczne skrzynie biegów są tak programowane, by zmieniać bieg na wyższy możliwie najwcześniej, jak się da. Efekt? Niewłaściwe spalanie mieszanki w cylindrze w wyniku spalania stukowego, niska temperatura spalania, a do tego w wyniku bezpośredniego wtrysku zawory nie są obmywane paliwem i gromadzi się na nich nagar. Wraz z tym nieprawidłowe spalanie postępuje, ponieważ powietrze nie ma "czystego" przepływu przez kanał dolotowy, zwiększają się zaburzenia w spalaniu i to też powoduje gromadzenie nagaru.

Inne czynniki

Do tego dodajmy powszechność używania samochodów i ich dostępność, przez co często zamiast przejść 1-2 km pieszo, przejechać rowerem lub komunikacją miejską, wsiadamy do auta. Silnik nie zdąży się dobrze rozgrzać i jest gaszony. Bez odpowiedniej temperatury nagar musi się gromadzić. Niskie obroty i brak odpowiedniej temperatury nie pozwalają silnikowi pozbyć się nagaru w sposób naturalny. Ostatecznie, już po 50 tys. km, czasami do 100 tys. km, silnik przestaje generować pełną moc i ma problemy z równomierną pracą. Do czyszczenia jest cały układ dolotowy, niekiedy nawet z zaworami.

Jednak to nie wszystko. Serwisy międzyolejowe typu long life też odpowiadają za gromadzenie nagaru. Olej starzeje się, nie myje właściwie silnika, a zamiast tego, jego cząsteczki osiadają w jego wnętrzu. Serwis co 25-30 tys. km to zdecydowanie za dużo jak na silnik o kompaktowej konstrukcji, w którego układzie smarowania mieści się raptem 3-4 l oleju. Nierzadko stary olej powoduje nieprawidłową pracę napinacza rozrządu, który może pracować właśnie na oleju silnikowym. To powoduje rozciągnięcie łańcucha i w efekcie częściowe przestawienie faz rozrządu, a tym samym niewłaściwe spalanie mieszanki. I dochodzimy do punktu wyjścia. To obłędne koło trudno zatrzymać – takie są silniki, a my korzystamy z ich zalet. Ceną za to jest nagar.

Podsumowując, nagar w silniku jest efektem:

• pracy "na zimno" - krótkie dystanse, niska prędkość obrotowa
• bezpośredniego wtrysku paliwa - brak obmywania zaworów dolotowych paliwem
• nieprawidłowego spalania - duże obciążenie przy niskiej prędkości obrotowej, zabrudzenie zaworów paliwem, rozciągnięcie łańcucha rozrządu
• zbyt długie okresy między wymianami oleju - starzenie się oleju i odkładanie brudu w silniku
• kiepskiej jakości paliwa