Tym razem postanowiliśmy przyjrzeć się bliżej podwójnemu układowi wtryskowemu, systemowi odłączania cylindrów oraz turbosprężarce typu Twin Scroll.

Jednym z najciekawszych rozwiązań stosowanych na przykład przez niemiecki koncern Volkswagen AG jest podwójny układ wtryskowy. Takie rozwiązanie było dostępne między innymi w silniku benzynowym EA888 trzeciej generacji, szerzej znanym jako 2.0 TSI. Rozwiązanie to występowało w latach 2011-2015.

Jaka jest zasada działania tego systemu i w jakim celu się go stosuje? To rozwiązanie polega na zastosowaniu wtrysku bezpośredniego z wtryskiwaczami umieszczonymi w głowicy oraz drugiego zestawu wtryskiwaczy zamontowanego przy kolektorze ssącym. Ten pierwszy – bezpośredni – służy do zasilania jednostki napędowej paliwem.

Drugi – pośredni – zastosowano po to, aby cyklicznie dawkował paliwo do kolektora ssącego i go obmywał przy okazji zasilając też motor paliwem. Po co wtryskiwacze mają oczyszczać kolektor ssący? Z bardzo prostej przyczyny. W silnikach z wtryskiem bezpośrednim, gdzie paliwo jest podawane wprost do komory spalania, w kolektorze ssącym gromadzi się nagar.

Nagar to niedopalone cząstki paliwa i oleju silnikowego, które dostają się do kolektora ssącego w trakcie pracy silnika. Często osadzają się również na kanałach dolotowych i zaworach. Czym to grozi? Nieprawidłową pracą silnika. Może powodować m.in. problem z poprawnym domykaniem się zaworów. Poza tym przez nagar do jednostki napędowej dostaje się też zbyt mało powietrza.

Im więcej nagaru, tym miej powietrza, a co za tym idzie spadek mocy. Właśnie po to stosuje się zdublowane wtryskiwacze. Dzięki temu problem odkładających się cząsteczek paliwa i oleju silnikowego zostaje wyeliminowany. W autach, które nie mają tego rozwiązania często trzeba mechanicznie czyścić kolektor ssący, zawory i kanały dolotowe z nagaru już po przejechaniu 50 000 km.

Co to jest? To system, który działa, gdy silnik nie wykorzystuje swojej pełnej mocy, a kierowca jedzie wolno lub przemieszcza się ze stałą prędkością. Odłącza na przykład 2 z 4 cylindrów i tym samym obniża zużycie paliwa. Jak dokładnie działa ten system? Najłatwiej będzie to wytłumaczyć na konkretnym przykładzie. W tym celu przyjrzyjmy się systemowi z Volkswagena Golfa siódmej generacji.

System odłączania cylindrów występuje w jednostkach benzynowych 1.4 TSI (z fabrycznym numerem EA211) oraz w motorach 1.5 TSI (EA211 evo) z dodatkowym oznaczeniem ACT. Rozwinięcie tego skrótu to Active Cylinder Technology, czyli technologia aktywnego cylindra.

Jak wygląda budowa tego systemu i jak on funkcjonuje? Na wałkach rozrządu, zarówno ssącym, jak i wydechowym, umieszczono specjalne dodatkowy krzywki, które znajdują się na wysokości wyłączanych cylindrów. W sytuacji, gdy komputer zbierając dane z czujników silnika uzna, że w danym momencie wystarczy praca dwóch cylindrów, wysyła sygnał do znajdujących się w głowicy silniczków elektrycznych z wbudowanymi trzpieniami. Trzpienie wysuwają się rozpinając elementy wałków rozrządu, na których znajdują się krzywki naciskające na popychacze zaworów. Tłok na wale nadal się porusza, ale nie działają odłączone zawory, a komputer wyłącza również wtryskiwacze na wybranych cylindrach.

Dzięki temu komputer może wyłączać 2 z 4 cylindrów w silniku TSI ACT oszczędzając w ten sposób paliwo. Zalety? Kierowca nie musi tak często tankować. Oszczędzane są też zaworu oraz ich popychacze.

Niestety to rozwiązanie ma też swoje wady. W przypadku awarii silniczków z wysuwającymi się trzpieniami, użytkownik będzie musiał ponieść dodatkowe koszty w serwisie. Z czasem może dojść też do wyrobienia się gwintów znajdujących się na wałku rozrządu, które odpowiadają za odłączanie poszczególnych jego części. Jednak póki co system ten nie sprawia poważnych problemów w eksploatacji.

Turbosprężarka typu Twin Scroll jest stosowana między innymi w silnikach BMW. Na przykład w 2-litrowej jednostce wysokoprężnej N47D20. Silnik ten można spotkać w takich modelach jak Seria 3 F30 (2011-2019) czy Seria 5 F10 (2010-2017). Były też w silnikach benzynowych tej marki. Obecnie tego typu turbosprężarki to u większości producentów standard.

Aby jednak zrozumieć zasadę działania turbosprężarki Twin Scroll trzeba porównać ją do tradycyjnej. W przypadku tej drugiej sprężone powietrze jest dmuchane przez intercooler do układu dolotowego przy pomocy wirnika sprężarki znajdującego się po tak zwanej stronie zimnej. Ten jest napędzany przez wirnik turbiny (od strony gorącej), która jest połączona z wirnikiem sprężarki za pośrednictwem wałka. Z kolei wirnik turbiny napędzany jest spalinami z układu wydechowego.

Jaka jest więc różnica między tradycyjną turbosprężarką a taką typu Twin Scroll? Polega ona na tym, że w przypadku tej drugiej zastosowano oddzielne kanały dolotowe dla cylindrów znajdujących się w środku silnika i osobne dla tych na zewnątrz. W turbosprężarce tradycyjnej kolektor wydechowy nie jest podzielony i spaliny podczas przepływu się mieszają. Przez to doładowanie jest mniej efektywne. Auto wolniej reaguje na wciśnięcie gazu. W przypadku turbosprężarki Twin Scroll, silnik szybciej oddaje moc i jest mniejszy efekt tak zwanej turbodziury.

Turbodziura to zjawisko, które objawia się tym, że przy niskich obrotach silnika turbosprężarka nie wytwarza wystarczająco dużego ciśnienia, żeby nastąpił wzrost mocy. W rezultacie po wciśnięciu gazu trzeba chwilę odczekać zanim poczujemy, że auto wyraźnie się rozpędza.

Zdjęcia: Volkswagen, BMW