Diesel: zalety, ale i wady

Dyskusje na temat przewagi silników wysokoprężnych nad benzynowymi i odwrotnie przechodzą przez środowiska motoryzacyjne falami. Ponad 20 lat temu właściwie wszyscy wiedzieli – diesle są dobre, a nawet bezkonkurencyjne, ale tylko w ciężarówkach, autobusach i dużych samochodach dostawczych. Można je tolerować także w dużych samochodach terenowych. Tak naprawdę zalety diesla przeważały we wszelkiego rodzaju samochodach użytkowych (także w taksówkach), zaś w autach osobowych to źródło napędu zdecydowanie przegrywało z silnikami benzynowymi. Słaba kultura pracy i brak osiągów (przy dużej masie jednostki napędowej) były tak poważnymi minusami, że lepsza ekonomia użytkowania pojazdu i – w domniemaniu – większa trwałość bardzo słabego silnika nie były wystarczającymi argumentami za dieslem w osobówce.

Technologia w służbie diesla

Potem jednak wszystko zaczęło się zmieniać, głównie za sprawą postępu technicznego. Najpierw do „osobowych” diesli trafiło turbodoładowanie (a więc moce zaczęły rosnąć), potem zaś rozpoczęły się próby z bezpośrednim wtryskiem paliwa. Tu potrzebny jest krótki komentarz: silnik wysokoprężny narodził się z bezpośrednim wtryskiem, zatem takie rozwiązanie nie było pod koniec XX wieku żadną rewolucją. Stosowano je ciągle w dużych silnikach, także w ciężarówkach. Jednak wszędzie tam, gdzie istotny był komfort podróżowania, stosowano bardziej skomplikowane rozwiązanie w postaci pośredniego wtrysku paliwa. Nie wdając się w techniczne rozważania – wtrysk pośredni powoduje, że paliwo podane do cylindra (a właściwie do komory spalania) silnika wysokoprężnego zapala się wolniej i spala się stopniowo, mniej gwałtownie niż w przypadku wtrysku bezpośredniego. W efekcie silnik pracuje ciszej oraz płynniej, i tylko o to chodzi. Minusy są jednak wyraźne: nieoptymalny proces spalania, kłopoty z rozruchem, a także tendencja do miejscowego przegrzewania głowicy silnika i jej uszkodzeń. To właśnie dlatego samochodowe silniki wysokoprężne generacji „przed bezpośrednim wtryskiem” były dość słabe w stosunku do ich masy, nawet gdy zastosowano w nich turbosprężarkę.

A więc gdy rozważaliśmy diesla do samochodu osobowego jeszcze 20 lat temu, mówiliśmy – zdecydowanie nie, chyba, że ma to być ledwo turlająca się taksówka. No bo jednak koszty paliwa były zdecydowanie mniejsze i taksówkarze chcieli z tego korzystać.

W tamtym czasie konstruktorzy rozpoczęli jednak powrót do bezpośredniego wtrysku w osobowych dieslach. Liczyli przy tym całkiem słusznie na skokową wręcz (dalszą) poprawę ekonomiki jazdy, uzyskanie rzeczywiście dużej trwałości jednostki napędowej (lepsze chłodzenie głowicy) i wzrost mocy, a dokładniej mówiąc poprawę stosunku mocy silnika do jego masy. I w żadnym z tych punktów nie oszukali się.

A kultura pracy silnika, który stał się po prostu głośniejszy, tak jak głośne były silniki w ciężarówkach? Początkowo liczono na poprawę aktywnego wygłuszenia hałasu, ale tu efekty były mierne. Pojawiły się jednak nowe drogi rozwiązania problemu: znaczne podwyższenie ciśnienia wtrysku oraz precyzyjne sterowanie tego wtrysku. Wzrost ciśnienia wtrysku paliwa daje w dieslu dość oczywiste korzyści: jeżeli na jeden suw pracy silnika należy wtrysnąć określoną dawkę oleju napędowego (np. ¼ cm3), to gdy zrobimy to pod większym ciśnieniem, to proces wtrysku będzie trwał krócej. A jeżeli krócej, to moment wtrysku będzie dokładniej określony – to tak, jakby w silniku benzynowym wreszcie ustawić dobrze zapłon, a nie polegać na tym, że luźno przymocowany aparat zapłonowy „jakoś tam” trafi z iskrą.

Ciśnienie i elektronika

W praktyce, o ile 25 lat temu ciśnienie wtrysku w dieslu wynosiło ok. 300 barów, to dziś często przekracza 2000 barów. Ponadto punkt wtrysku nie jest określany mechanicznie-hydraulicznie, ale rządzi nim bardzo wyrafinowana elektronika. Aby opanować te procesy firmy produkujące systemy wtryskowe opanowały budowę wysokociśnieniowych, zelektronizowanych układów wtryskowych różnych typów. Początkowo próbowano usprawniać klasyczne pompy wtryskowe sterowane elektronicznie, potem jeden z ważnych europejskich producentów zakochał się w tzw. pompowtryskiwaczach (w ciężarówkach stosowanych powszechnie), aż wreszcie praktycznie 100 proc. rynku małych i średnich układów wtryskowych przejęły tzw. układy zasobnikowe, zwane z angielska „common rail”, co tłumaczymy na polskie „wspólna szyna”.

Common rail ma niezaprzeczalne zalety: po pierwsze potrafi sterować wtryskiem precyzyjnie i pod wielkimi ciśnieniami (najnowsze generacje już nawet ponad 2000 barów), co pozwala względnie łatwo dobrać optymalne punkty wtrysku dla każdego stanu pracy silnika. Po drugie, co może ważniejsze, są to układy elastyczne, czyli łatwe do zaadoptowania do każdego nowego silnika, którego zwykle nie trzeba w sposób istotny przekonstruowywać. Dzięki temu common rail jest względnie tani. I tu właśnie doszliśmy do istotnego problemu. Względnie...

Spójrzmy bowiem, jakiego diesla mamy w samochodzie osobowym dzisiaj: turbodoładowane jednostki często przerastają mocami jednostkowymi benzynowe silniki wolnossące. Samochody w nie wyposażone są bardzo dynamiczne, czasami nawet tak dynamiczne, że producenci czują się w obowiązku sztucznie ograniczać moment obrotowy na niskich biegach. Poza tym z takim silnikiem można przez setki kilometrów podróżować autostradą z pedałem gazu wciśniętym w podłogę i nic złego się nie dzieje. A zużycie paliwa – nadal (przy rozsądnej eksploatacji) – bardzo niskie. Czyżby więc diesel wreszcie wyparł jednostki benzynowe?

Największy kłopot - ekologia

Tak to może wyglądać z europejskiego punktu widzenia, ale rzeczywistość jest bardziej skomplikowana. Diesel od zawsze miał jeszcze jedną wadę, o której na razie nie wspomnieliśmy – specyficzną emisję niechcianych składników spalin, w tym szczególnie sadzy i tlenków azotu. Tak jak ze wszystkim, tak i z tym nowoczesne technologie sobie radzą, ale nie za darmo. Układy oczyszczania spalin są drogie i potrafią być kłopotliwe w użyciu. Na przykład filtry cząstek stałych (sadzy) dość często wymagają, by samochodem jeździć dynamicznie, bo w przeciwnym razie (w mieście) filtr się samoczynnie nie oczyszcza. Inne rozwiązania wymagają dolewania okresowo specjalnych, drogich płynów, które wspomagają oczyszczanie takiego filtra. Zresztą cała konstrukcja osprzętu współczesnego silnika wynika w znacznej części z uwarunkowań ekologicznych: ów superwysokociśnieniowy wtrysk, wysokociśnieniowe turbodoładowanie, wysoka moc jednostkowa silnika o małej pojemności... To są sukcesy technologii, ale okupione kosztami. Samochód z nowoczesnym silnikiem diesla zazwyczaj kosztuje co najmniej kilkanaście procent więcej, niż jego benzynowy odpowiednik – różnice są tym większe, im mniejsze auto. Jeżeli jeździmy dużo i często na długich trasach, może się to mimo wszystko opłacać, wszak rachunki na stacjach benzynowych będą jednak niższe. Ale uważajmy. W razie defektu – a one się jednak zdarzają – wymiana tych supernowoczesnych i precyzyjnych części osprzętu jakimi dziś jest obwieszony silnik Diesla, może nas zaskoczyć przy kasie. Tak na przykład jak zaskoczony był w zeszłym roku jeden z najbardziej zasłużonych producentów silników wysokoprężnych, który zdecydował się użyć w nowej rodzinie swych silników wtryskiwaczy najnowszej generacji. Rzeczywiście, silniki były (i są) doskonałe, ale okazało się, że w realnej eksploatacji wszystkie wtryskiwacze (zresztą także od dostawcy wysokiej klasy), ulegają uszkodzeniu. Proszę sobie wyobrazić co czuli właściciele tysięcy nowych aut segmentu premium, których limuzyny czekały po garażach na dostawy nowych, przekonstruowanych wtryskiwaczy? A gdyby to się stało po gwarancji?

Powie ktoś, że przecież silnik benzynowy też może się zepsuć. To prawda, ale ponieważ w jednostkach benzynowych nie zachodzą tak ekstremalne procesy, a technologie nie są w większości przypadków aż tak nowe, owo prawdopodobieństwo jest mniejsze. A poza tym koszty napraw niższe.

Innym przykładem na to, że dieslowskie „lepsze” potrafi być wrogiem „dobrego”, niech będą niesławne dwumasowe koła zamachowe. To genialne wydawałoby się rozwiązanie z bezwładnościowym tłumikiem drgań wału korbowego zabudowanym w kole zamachowym, rzeczywiście skokowo poprawiło komfort jazdy dieslem. Jednak nie przewidziano, że skoro jest to rozwiązanie stosowane razem ze skrzyniami manualnymi, biegi będą w tych samochodach zmieniać zwykli ludzie, a nie profesjonalni kierowcy testowi. W efekcie wytworzyć się musiał prawie nowy przemysł produkcji zastępczych sprzęgieł i kół dwumasowych (albo już nie dwumasowych) bo ceny oryginalnych części są naprawdę wysokie, a rzeczywiste poprawa konstrukcji mogła nastąpić dopiero w następnej generacji silników i samochodów.

Wybór silnika – z kalkulatorem

Jaka jest zatem konkluzja? Czy nowoczesne turbodiesle nadają się do samochodów osobowych? Odpowiedź jest złożona. Diesle najnowszych generacji są na pewno „słuszniejsze” w dużych samochodach, nawet w tych luksusowych. Konstruktorzy silników wielocylindrowych potrafią do tego stopnia wytłumić ich drgania i hałasy, że trudno się zorientować czy to diesel czy silnik benzynowy. Co więcej, auta te mają zazwyczaj skrzynie automatyczne, a to jeszcze bardziej łagodzi „twardą” charakterystykę i styl pracy diesla. I trzecia sprawa – im większy i bardziej luksusowy samochód, tym cena (nieuchronnie wyższa) silnika mniej waży w cenie auta. Także w dużych SUV-ach i pojazdach terenowych diesel sprawdzi się bez zastrzeżeń, dając znaczny spadek kosztów eksploatacji.

Natomiast w samochodach klasy średniej i niższej? Za każdym razem należy przeprowadzić kalkulację. Czy na pewno będziemy jeździć aż tyle, że wyższy koszt zakupu zwróci się w niższych kosztach paliwa (które cenę za litr ma już taką, jak benzyna)? Co prawda współczesny diesel nie wymaga dziś częstszych przeglądów i wymian oleju, ale mimo wszystko warto porównać koszty serwisu modelu z silnikiem takim i takim. Warto też rozważyć, co się stanie w razie awarii. Jeżeli dużo jeździmy i być może pozbędziemy się auta przy końcu gwarancji, to diesel jest na miejscu. A jeżeli nie? Co więcej, jeżeli rzadko wyjeżdżamy z miasta, może okazać się, że diesel jest po prostu bez sensu. Proszę też zwrócić uwagę, że także współczesne silniki benzynowe robią się coraz ekonomiczniejsze, a komfort jazdy z taką jednostką jest zawsze wyższy – właśnie w średnich i małych samochodach jest to wyraźnie zauważalne. A więc radzimy, i użytkownikowi indywidualnemu i zarządzającemu flotą, przede wszystkim wziąć kalkulator, cennik samochodów i cennik napraw, a następnie policzyć. Osobiście, gdyby wynik obliczenia bliski był remisu, wybralibyśmy silnik benzynowy.