Karbon: Mor moderních motorů. Víme, jak se ho zbavit!

Jev spojený s výskytem karbonových úsad na mnoha místech ve spalovacích motorech je starý jako motor sám. Nicméně v minulosti se tento problém vyskytoval spíše výjimečně, a to na specifických součástech. V posledních letech se o karbonování motoru mluví stále častěji. Příčin je celá řada. Od stále řidších motorových olejů, které mnohem hůře snášet vysoké teploty, až po přímé vstřikování benzínu. To sice přináší úsporu paliva i snížení emisí, ovšem druhou stranou mince je zhoršení samočistící funkce.

Co to ale je ten karbon? Jedná se organické sloučeniny, jejichž společným základním prvkem je uhlík. Míst, kde se ve zvýšené míře v moderních spalovacích zážehových a vznětových motorech hromadí, je hned několik. Popíšeme si ty nejčastější.

Sací potrubí a ventily – musíme hodně recirkulovat

U starších zážehových motorů se palivo vstřikovalo nepřímo, tedy do sacího potrubí zpravidla na talíře sacích ventilů. A jelikož benzin je současně dobrým rozpouštědlem, bývaly tyto součásti i po letech čisté. Dnes je benzin dopravován přímým vstřikováním do spalovacích prostorů. Tímto zcela odpadla jeho čistící funkce. Výsledkem je s léty výrazné zúžení sání a také nánosy karbonu na ventilech. Stejný problém se týká také vznětových motorů, u nichž situaci zhoršuje fakt, že ke snížení emisí oxidů dusíku si pomáhají systémem recirkulace spalin EGR. Právě jeho netěsností se hromadí karbon v sání a posléze i na ventilech. U zážehových motorů není situace tak zlá, pokud namísto EGR ventilu pracují s takzvaným vnitřním EGR. Specificky nastaveným časováním rozvodu se část spálené směsi vrací zpět do sání, aby ji motor následně opět nasál. A snížil tak teplotu spalování.

Písty, jejich kroužky a ventilová sedla – vysoká teplota, řídký olej

S karbonovými úsadami se setkáváme také na pístech, respektive pístních kroužkách. Zpočátku karbon zúží drážku pro pístní kroužky. Tím, že se kroužky mohou pohybovat jen v omezeném rozsahu, je zhoršena funkce mazání stěn válců. Pokud se kroužky zcela zalepí, dochází k poškození stěn válců. Postupně zmizí přirozené technologické nerovnosti válců po honování, takže válce získají zcela vyleštěný (zrcadlový) povrch. Následně přestanou být kulaté, což znamená vznik ovality. Výsledkem je nadměrná spotřeba oleje, v extrému i ztráta komprese a tedy výkonu. Ten však klesá pozvolna, takže běžný uživatel auta, nemající srovnání, jej zpravidla neodhalí. K hromadění karbonu na pístech dochází zejména vinou vysoké teploty v kombinaci s nízkou viskozitou olejů. Typickým příkladem této závady v praxi je motor Toyota 1ZZ-FE

Karbonové úsady na pístech jsou nebezpečnější u zážehových motorů. Dieselům vadí karbon méně, tedy až do okamžiku, kdy zablokuje zmíněné pístní kroužky. U zážehových motorů může karbon na pístech způsobovat vznik nebezpečného detonačního spalování. Proti němu bojuje elektronika motoru nižším předstihem zážehu. Prostě se směs zapaluje dříve než normálně. V opačném případě by se zapálila nikoliv od svíčky, nýbrž od kompresního tepla ve válci. S tím zároveň klesá výkon motoru. V extrému může detonační spalování třeba ulomit kus pístu, a to je pro motor konečná. Závadu, kdy se to stalo, jsme už v praxi viděli na motoru VW 1.4 TSI Twincharger a PSA 1.6 THP.

Karbon se u přímo vstřikových zážehových motorů usazuje též na ventilových sedlech a stěnách spalovacích prostorů. Podpálení ventilů se projevuje houpavým volnoběhem po zahřátí motoru. Později ztrátou komprese a tedy výkonu. V tomto případě nevzniká z oleje, nýbrž z paliva, pokud někdo používá nekvalitní bez čistících aditiv. Nebo když výrobce předepisuje palivo o oktanovém čísle 98 a někdo jezdí trvale na 95. Typickým příkladem je motor VW/Škoda 1.6/2.0 FSI. V jeho případě je situace dále zhoršena, pokud jde o verzi pracující v režimu částečného zatížení s vrstevnou směsí. Obláček benzinu je pouze v okolí svíčky, dále od ní směs výrazně chudne. Spalování chudých směsí, tedy s výrazným přebytkem vzduchu, vede ke vzniku úsad.

Mazací soustava (sací koš olejového čerpadla) – Hlavně u přeplňovaných motorů

K hromadění karbonových úsad v oleji dochází zejména vinou jeho vysoké teploty. Karbon se sem dostává postupně, zejména od návratové větve z mazání turbodmychadla, kdy má olej značnou teplotu. Nejprve pokryje dno vany. Postupně ale dostoupá až na úroveň sacího koše olejového čerpadla. Jakmile jej začne ucpávat, dochází k poklesu tlaku mazání. Situace může dále zhoršovat nevhodně navržený tvar olejové vany (motor PSA 1.6 HDi řada DV6) či sacího koše (motor VW/Audi 1.8 20V Turbo). A samozřejmě předlouhé lhůty na výměny oleje, který je navíc extrémně řídký a tedy špatně odolávající vysokým teplotám. Kdo u zmíněných motorů mění olej po ujetí 15 000 km a používá kvalitní s dostatečným množstvím aditiv, ten by problém mít neměl. Snížení tlaku mazání se projeví nejprve na opotřebení ventilového mechanismu a hlavy válců (vačkové hřídele, vahadla, hydraulická zdvihátka), protože je prostě od olejového čerpadla nejdále. A také na turbodmychadle, respektive jeho uložení. To je zase na mazání extrémně náročné.

Karbon ve výfuku – od turbodmychadla přes snímače až po EGR

Posledním místem, kde se s hromaděním karbonu setkáváme, je výfukové potrubí. U přeplňovaných dieselových motorů s turbodmychadlem s regulací otáček za pomoci naklápěcích lopatek škodí zejména jejich stavěcímu mechanismu. Karbon dále ohrožuje funkci EGR ventilu a samozřejmě snímačů v čele se sondou lambda.

Jak z toho ven?

Existuje v zásadě několik cest, jak se s karbonovými úsadami v motoru vypořádat. Tou nejlepší je starat se o agregát tak, aby ke kartonování pokud možno nedocházelo. Pokud už karbon v motoru je, jsou dvě možnosti, jak jej odstranit. První je mechanická cesta, která ovšem počítá s rozborkou motoru, blízkou procesu generální opravy. Je časově i finančně náročná, takže vlastně v praxi jen obtížně proveditelná.

Lepší řešení ukázala americká firma BG Care, s níž jste se již setkali v souvislosti s filtry pevných částic. Zatímco v jejich případě řeší chemické čištění pouze následky, nikoliv příčinu, v otázce dekarbonizace motoru nabízí chemická cesta dle dosavadních zkušeností samá pozitiva. Stejně jako čištění filtrů pevných částic i dekarbonizaci od BG Care vyzkoušely některé spřátelené servisy. A na rozdíl od DPF, jehož čištění chemickou cestou přineslo v některých případech jen dočasný efekt, v otázce dekarbonizace panovala téměř vždy dlouhodobá spokojenost.

Dekarbonizovat motor bez toho, aniž by bylo nutné jej demontovat, se v minulosti pokoušelo více firem. Běžně se k tomu využívala látka PBA (Polybutene Amine). Karbon sice rozpouští, ovšem má jednu citelnou nevýhodu. Poměrně rychle shoří, takže její čistící efekt netrvá dlouho.

Metoda firmy BG Care počítá se sofistikovanější látkou PEA (Polyether Amine). Jedná se o U.S. patent číslo 5112364, přičemž hlavní předností je fakt, že hoří až při teplotě 900 stupňů. Zásluhou toho tak účinkuje mnohem déle, což je žádoucí. V žádném případě ale nejde o aditivum. Zmíněná látka je však mísitelné s benzinem i naftou, byť se pro obě paliva trochu liší.

Sání i vstřikování

Proces chemické dekarbonizace motoru si popíšeme na zážehovém čtyřválci Renault 1.6 16V (K4M). Dekarbonizace v případě zážehového motoru zahrnuje vstřikovací systém a dále sací trakt.

Pokud začneme čištěním vstřikování, pak je třeba motor nejprve ohřát na provozní teplotu. Posléze jej vypnout. Nejdřív se aplikuje 325 ml přípravku BG 44 K do palivové nádrže, aby se následně odpojilo palivové čerpadlo. Dále se pracuje s přípravkem BG 210 pro čištění palivového vstřikovacího systému. Za tímto účelem se nalije do speciálního zařízení, které je uchyceno na kapotě motoru a k němuž je současně přiveden stlačený vzduch.

Dekarbonizační směs se připojí k palivovému kanálu a současně se zamezí zpětnému vedení paliva do nádrže. Dále se nastaví redukční ventil na předepsaný tlak. Teď už se pouze otevře vypouštěcí ventil z nádoby a natočí motor vozu. Ten tak neběží na palivo, ale na směs BG 210. Motor se nechá běžet na volnoběh, dokud směs v zařízení nedojde. Po skončení se motor vypne, vše odpojí a vrátí do původního stavu. Zapojí se palivové čerpadlo a následně nastartuje motor a vozidlo vyzkouší za jízdy.

Při čištění sacího traktu je proces obdobný. Opět se musí motor ohřát na provozní teplotou a následně zhasnout. Do stejného zařízení jako výše (pouze do paralelní tlakové nádoby) se nalije přípravek BG 206, tedy čistič sání, popřípadě ještě účinnější čistič sání BG 211, takzvaný indukční čistič.

Zařízení je vybaveno tryskou, která směs dopravuje do domečku škrticí klapky. Opět se natočí motor, přičemž redukční ventil tlakové nádoby se nastaví na předepsaný tlak, který se postupně zvýší na dvojnásobek a následně trojnásobek. Motor běží na volnoběh, přičemž každé tři minuty se zvýší jeho otáčky. Po vyčerpání přípravku je třeba u motoru několikrát rychle zvýšit otáčky a poté jej nechat běžet na volnoběh po dobu asi 15 minut. Následuje odpojení systému, natočení motoru a vyzkoušení vozidla za jízdy. V rámci servisu BG care se obě čištění provádějí současně.