Silniki z bezpośrednim wtryskiem benzyny (GDI – Gasoline Direct Injection) stały się filarem nowoczesnej motoryzacji. Dzięki nim producenci osiągają lepsze osiągi i niższe zużycie paliwa przy zachowaniu coraz bardziej rygorystycznych norm emisji spalin. Jednak mimo wszystkich zalet, silniki GDI mają poważną słabość konstrukcyjną, która może doprowadzić do kosztownych awarii i obniżenia trwałości jednostki napędowej.

Jak działa bezpośredni wtrysk GDI?

W silniku GDI paliwo wtryskiwane jest bezpośrednio do komory spalania pod wysokim ciśnieniem, podobnie jak w silnikach Diesla. Pozwala to precyzyjnie sterować momentem wtrysku i składem mieszanki paliwowo-powietrznej, co przekłada się na efektywność energetyczną i niższy poziom emisji tlenku węgla (CO) oraz dwutlenku węgla (CO2). Nowoczesne jednostki GDI potrafią działać z bardzo ubogą mieszanką, osiągając wysoką sprawność przy mniejszym zużyciu paliwa.

Nagar – cichy wróg nowoczesnych silników

Największą wadą technologii GDI jest brak opłukiwania zaworów dolotowych paliwem. W starszych silnikach z pośrednim wtryskiem benzyna przepływała przez kanały dolotowe i omywała zawory, skutecznie usuwając wszelkie zanieczyszczenia. W GDI ten mechanizm nie występuje – paliwo trafia prosto do cylindra, a zawory pozostają narażone na kontakt z oparami oleju i sadzą z układu recyrkulacji spalin oraz odmy.

W rezultacie już po przebiegu 40-60 tys. km na zaworach dolotowych może zacząć osadzać się twardy nagar. Proces ten postępuje stopniowo, pogarszając przepływ powietrza i zaburzając pracę silnika. Objawy to m.in.:

• spadek mocy i dynamiki,
• nierówna praca na biegu jałowym,
• trudności z odpalaniem na zimno,
• zwiększone zużycie paliwa,
• wyświetlanie błędów silnika (np. zbyt uboga mieszanka).

Jednym z mniej oczywistych, ale charakterystycznych sygnałów, które mogą świadczyć o konieczności wyczyszczenia układu dolotowego, jest słyszalne stukanie podczas jazdy na rozgrzanym silniku, przy całkowicie otwartej przepustnicy. Pod pełnym obciążeniem, szczególnie przy przyspieszaniu na niskich obrotach, do uszu kierowcy może dochodzić niepokojący metaliczny dźwięk. Jest to efekt detonacyjnego spalania spowodowanego przez niewłaściwy przepływ powietrza, zakłóconego przez nagar zalegający w kolektorze i na zaworach.

Czyszczenie zaworów i kolektora – kosztowny obowiązek

Usunięcie nagaru nie należy do prostych ani tanich zabiegów. Najczęściej stosuje się czyszczenie mechaniczno-chemiczne. Zabieg ten wymaga jednak demontażu kolektora dolotowego oraz wyczyszczenia kanałów dolotowych w głowicy, co czyni go pracochłonnym.

Warto dodać, że nagar osadza się nie tylko na samych zaworach, ale również wewnątrz kolektora dolotowego. Dlatego skuteczne czyszczenie zazwyczaj obejmuje również sam kolektor, zwłaszcza jeśli jego wnętrze pokryte jest lepką mieszanką sadzy, oleju i pyłu z dolotu powietrza.

Stopień trudności takiej operacji zależy w dużej mierze od lokalizacji kolektora dolotowego. W silnikach, gdzie kolektor znajduje się od strony grodzi (ściany grodziowej przegrody silnika), demontaż staje się znacznie trudniejszy, a przez to droższy. Konieczność odkręcania wielu elementów pomocniczych i ograniczony dostęp to czynniki, które wydłużają czas pracy i podnoszą koszty usługi.

Dual injection – skuteczne połączenie dwóch światów

Odpowiedzią na problem nagaru w silnikach GDI jest technologia dual injection, czyli połączenie bezpośredniego i pośredniego wtrysku paliwa. W tym rozwiązaniu silnik posiada dwa układy wtryskowe:

• wtrysk bezpośredni – działający w większości trybów pracy,
• wtrysk pośredni – aktywowany okresowo w celu opłukiwania zaworów, obniżenia temperatury w dolocie i wspomagania pracy przy niskim i średnim obciążeniu.

Taki system pozwala połączyć zalety GDI z zaletami klasycznych układów MPI (Multi Point Injection), skutecznie zapobiegając tworzeniu się nagaru. System dual injection stosowany jest m.in. w silnikach Toyoty (np. Dynamic Force), Mazdy (Skyactiv-G), Hyundaia i Kii.

Dlaczego warto zwracać uwagę na rodzaj wtrysku?

Dla przeciętnego użytkownika różnica między GDI a MPI może wydawać się czysto techniczna. Jednak w praktyce oznacza ona większe lub mniejsze ryzyko kosztownych napraw. Silniki z dual injection są z reguły droższe w produkcji i konstrukcyjnie bardziej złożone, ale w dłuższej perspektywie okazują się trwalsze i mniej kłopotliwe.

Bezpośredni wtrysk paliwa to przełomowa technologia, która znacząco wpłynęła na rozwój silników benzynowych. Niestety, ma też swoje ciemne strony, przede wszystkim podatność na osadzanie się nagaru na zaworach dolotowych i wewnątrz kolektora. Objawy problemów mogą być subtelne, ale niepokojące dźwięki pod obciążeniem czy spadek osiągów powinny skłonić do kontroli stanu dolotu. Dual injection łączy wydajność GDI z trwałością klasycznego wtrysku i właśnie w tym kierunku zmierza rozwój nowoczesnych jednostek napędowych.