Klapky v sání: Proč vám chtějí zničit motor?

Pravidelní čtenáři nejen našich článků o ojetinách si jistě všimli, že téměř u každého recenzovaného modelu zmiňujeme v přehledu závad selhávající klapky v sacím potrubí. Bohužel problémy s nimi jsou v posledních letech napříč snad všemi výrobci automobilů tak časté, že to rozhodně vydá na samostatný článek.

Závady související s klapkami jsou různé. Od totálního selhání uložení, které obyčejně vyústí v nasátí klapek motorem, což je konečná, až po hlučnost či závadu v jejich ovládání.

Jsou takřka všude

Klapky v sání najdete u vznětových i zážehových pohonných jednotek. V našem přehledu jsou příklady z obou skupin. V závislosti na tom mají klapky také různé funkce. U vznětových, ale i části zážehových motorů podporují v některých režimech chodu agregátu víření nasávaného vzduchu (diesel), případně směsi (nepřímo vstřikový benzinový motor). I to se odlišuje podle toho, zda je uplatněn takzvaný tumble efekt (vzduch, případně zápalná směs, rotují ve vertikální rovině) nebo swirl efekt (rotují v horizontální rovině). Víření vzduchu při vstupu do válců se uplatní třeba při regeneraci filtru pevných částic (jen u dieselu), při níž jsou tak klapky přivřené. A také při různých provozních stavech agregátu. Jiná je jejich poloha při volnoběžných otáčkách, jiná v režimu částečného zatížení a jiná při požadavku na maximální výkon.

U některých motorů, zejména zážehových, slouží klapky k podpoře takzvaného rezonančního plnění, případně se jimi mění délka sacího potrubí. Posledním případem je uzavírání kanálu k jednomu ze dvou sacích ventilů, což ale používají téměř výhradně zážehové vidlicové šestiválce – třeba Ford Duratec-VE nebo Rover/MG/Land Rover KV6. Ty se pak v nízkých otáčkách chovají jako tříventilové. Teprve od středních „zabere“ všech 24 ventilů.

Klapky dále mohou být uloženy v plastovém sání (Ford Duratec-HE), nebo v sacích kanálech v hlavě válců (Volvo D5 ve verzi se 136 kW a více). Pojďme si tedy představit vybrané aplikace, včetně konkrétních problémů.

Mnozí „rádoby odborníci“ radí klapky ze sání demontovat. Snad v dobré víře, že už s nimi nebude problém. Toto řešení bývá často uváděno tam, kde je riziko nasátí klapek motorem nebo v těch případech, kde je výměna sacího potrubí příliš nákladná. Problém je, že každá taková úprava je výrobcem neschválená. Klapky v motoru mají svůj účel. Demontovat klapky ze sání je podobná hloupost, jako odstranit z auta filtr pevných částic. Když už nic, tak u moderních motorů zná řídicí jednotka polohu klapek. Kdo je jednoduše odstraní, řídicí jednotka to vyhodnotí jako chybu. A jelikož se dnes na STK načítají takzvané readiness kódy, může se stát, že s takovým autem legálně na technické neprojdete.

Audi 2.7 V6 TDI a 3.0 V6 TDI – Dvě řešení, dva problémy

Audi představilo novou generaci šestiválcových dieselů v roce 2005, tedy s příchodem emisní normy Euro4. Nejprve se prezentovala verze o objemu tři litry, později ji doplnila varianta 2,7 litru, čehož bylo dosaženo zkrácením zdvihu z 91,4 mm na 83,1 mm. Vrtání rovných 83 mm zůstalo zachováno. Původní motory vydržely ve výrobě do roku 2010, kdy je nahradily výrazně inovované verze. Smyslem inovace bylo splnění přísnější emisní normy Euro5. Spolu se změnami se podařilo trochu snížit hmotnost, třeba použitím dvou rozvodových řetězů namísto původních čtyř a jednoho krátkého ozubeného řemenu pro pohon vysokotlakého čerpadla common-railu. V rámci modernizace došlo také na plnicí soustavu a tedy sací potrubí. Spolu s tím se změnil také systém klapek.

První generace využívala celkem šest vířivých kapek. Každá řada válců proto měla tři, včetně vlastního ovládání krokovým motorkem. Klapky jsou v motoru Audi řízeny proudově, takzvaným PWM (Pulse Wide Modulation) signálem. Většina závad má v tomto případě příčinu v opotřebeném uložení klapek v sacím potrubí. Vše je plastové. S rostoucí vůlí v uchycení klapek se zhoršuje jejich funkce. To zaznamená přes zpětnou vazbu v ovládání řídicí jednotka motoru a reaguje rozsvícením kontrolky motoru. Pokud byste ji ignorovali, může dojít k utržení některé z klapek a jejímu nasátí motorem, což má vážné následky. Vždy to odnesou ventily, které se ohnou, jako když se „potká motor“. Dále může dojít k poškození spalovacích prostorů, které jsou u dieselu téměř výhradně ve dnech pístů.

Řešením je koupě opravné sady, dodávané přímo výrobcem klapek pro prvovýrobu motorů Audi, firmou Mann + Hummel. Na internetu vyjde sada obsahující vždy trojici klapek (tedy pro jednu řadu válců), ovládací tyč a plastová uchycení na 3.500 korun. K opravě ovšem musíte mít dvě sady.

Od ledna 2011 mají nové motory namísto šesti vířivých klapek už pouze jednu, která je společná oběma řadám válců. Před touto vířivou klapkou se nachází ještě jedna, takzvaná dieselová škrticí klapka. I tady klapky selhávají, avšak nikoliv jejich uložení, nýbrž obvykle se pokazí servomotor jejich ovládání. V začátcích produkce těchto motorů se to stávalo klidně po ujetí 30 až 50 000 km, přičemž průvodním jevem je svítící „check“. Jedna klapka, respektive její kompletní těleso, vyjde spolu s krokovým motorkem na asi 11.000 korun. Tady už ale k nasátí klapek nedochází.

BMW 20d, 25d a 30d (M47TU, M57TU) – Náhle a bez varování

Vířivé nebo také swirl klapky najdete také na vznětových čtyřválcích a šestiválcích BMW. Konkrétně v motorizacích 20d, 25d a 30d. Jde o motory řady M47 (čtyřválec) a M57 (šestiválec). Ale pozor, ne všechny takto označené motory mají sací potrubí s klapkami!

Pokud zůstaneme u šestiválců 30d, tedy M57, tak ty úplně původní (verze s výkonem 135 kW) mají sací potrubí s klapkami pouze v případě, že máte vůz se samočinnou převodovkou. Varianty s „manuálem“ v této výkonové verzi a emisní třídě klapky nepoužívají.

Šestiválce M57 dostaly ve verzi s manuální převodovkou sací potrubí s vířivými klapkami až v srpnu 2002. Čtyřválec je má od března 2001. Takto „vylepšené“ motory mají označení M47TU, respektive M57TU nebo také M47N a M57N. Posledním agregátem je menší šestiválec 25d. Ten má vířivé klapky od začátku, ale v řadách 3 E46 respektive 5 E39 je nenajdete. Klapky se týkají až řady 5 E60/E61 coby 525d.

Vířivé klapky na motorech BMW celkem pravidelně selhávají. Pokud se blíží meta 200 000 km a nevíte, zda už klapky někdo v minulosti měnil, měli byste zpozornět. Horší je, že tady jsou klapky zrádnější než v jiných motorech. Že už jsou volné, zde neprozradí žádný podivný zvuk. Prostě se to celé tváří jakoby se nic nedělo. Časovaná nálož pod kapotou je však již aktivována, a pokud vybouchne, končí to nasátím klapek a zničeným motorem.

Jedinou možností, jak zjistit opravdu spolehlivě jejich stav, je demontovat sání a vizuálně je prověřit. Klapky se tady dost zanášejí karbonem. Jeho množství je v sacím potrubí po ujetí zmíněné vzdálenosti takové, že jej musíte vyndávat lopatkou. Klapky lze od karbonu vyčistit, ale tato procedura zabere týden - sací potrubí je totiž nutné „koupat“ v rozpouštědle.

Demontované klapky se na bavorských motorech projevují hlavně zvýšenou spotřebou paliva. Navíc pokud je motor vybaven filtrem pevných částic, bude obtížně probíhat jeho regenerace. Kompletní sání s klapkami a ovládáním vyjde na šestiválec na 16.041 korun.

Opel Twinport a Opel/Fiat 1.9 16V CDTi/Multijet – Motor běžně nezničí

Nejen v předminulé generaci Astry (řada H) najdete zážehovou šestnáctistovku pojmenovanou Twinport. Její interní označení je Z16XEP. Sací potrubí se před sacími ventily rozdvojuje, takže každý z ventilů sání má vlastní kanál. Vstřikovací ventil nepřímého vstřikování benzínu dodává palivo ve dvou směrech, takže na kanál a tedy i ventil připadá vždy vlastní dávka paliva.

Zatímco kanál k jednomu z ventilů je volný, do druhého je vložena klapka. Twinport tedy pracuje se čtyřmi klapkami. Je-li klapka otevřená, proudí vzduch kanálem přímo. Pokud je přivřená, vzniká horizontální víření vzduchu/směsi (v rovině kolmé na podélnou osu kanálu), tedy swirl efekt.

Klapky ovládá podtlakový člen, nikoliv servomotor, jak se lze někde dočíst. Součástí podtlakového ovladače je snímač polohy klapek a právě ten často zlobí. Pokud selže, vyhodí řídicí jednotka chybu. Samotné klapky občas chrastí, avšak k jejich utržení zde nedochází.

Vířivé klapky mají svůj účel rovněž na motoru Fiat/Opel 1.9 Multijet/CDTi 16V. Jde o známý čtyřválec o objemu 1910 cm³ o výkonu 110 kW. V tomto případě klapky nechrastí, občas se však přidřou ve svých uloženích. To zaregistruje řídicí jednotka a vyhodí chybové hlášení „nalezen únik vzduchu“. Že je (byť jen jedna klapka) vadná, poznají specialisté na Opely a Fiaty také vizuálně. Klapky tady stojí 10.000 korun.

Problém s nimi ovšem může mít na motoru Multijet/CDTi 16V mnohem rozsáhlejší důsledky. Vzhledem k tomu, že hrají důležitou roli při regeneraci filtru pevných částic, ta obvykle neproběhne, jak by měla, takže se filtr brzy ucpe. Toto platí obecně u všech dieselů s DPF a vířivými klapkami. V některých případech lze částicový filtr vyčistit nucenou regenerací. Někdy to však již nejde a nový filtr, ač dnes již dostupný v náhradách (pro vybrané motory a modely aut) může být stále dost drahý.

Volvo D5 – Motor v nouzovém režimu

Už v článku o ojetém Volvu XC90 jsme psali, že přeplňovaný vznětový pětiválec D5 je asi nejlepším motorem pro toto mimořádně úspěšné SUV. Motor D5 je považovaný za spolehlivý a odolný, nějaké chyby ale také má.

Pokud mluvíme o D5 v souvislosti s vířivými klapkami, pak máme na mysli pozdější varianty. Původní verze se 120 kW klapky nepoužívala. Najdete je až ve variantě, splňující přísnější emisní normu Euro4. Blok sdílí tato verze až na detaily s předchozí generací, avšak hlava válců je zcela nová.

Hlavním důvodem je právě zavedení vířivých klapek, které jsou vloženy do sacích kanálů hlavy válců. Samotné klapky jsou zde sice plastové, avšak ty jako takové neselhávají. Naprostá většina problémů, týkajících se swirl klapek na motorech Volvo D5, má příčinu v opotřebených plastových kloubech ovládacího mechanismu. To se pak klapky zcela nedovřou, případně úplně neotevřou, na což reaguje řídicí jednotka motoru přechodem do nouzového režimu. Nejdůležitější je, že klapky motor nenasaje. V praxi se mění spolu s klapkami rovněž jejich ovládací táhlo a také těsnění ventilového víka. To vše vyjde zhruba na 8.500 korun.

Ford Duratec-HE – Chrastění neberte na lehkou váhu

Motor Duratec-HE se poprvé objevil v roce 2000 v souvislosti s uvedením nové generace mondea. Servisně se jedná o agregáty MI5. Ford je vyvíjel ve spolupráci s Mazdou, takže o necelá dva roky později uvedená první generace Mazdy6 používá tyto motory také. Tady se obchodně jmenují MZR, přesněji jde o sérii L. Zajímavé je, že o kolabujících vířivých klapkách vědí pouze majitelé fordů. Mazda totiž používá shodný motor pouze v základu. To znamená, že stejný je blok a hlava. Vše ostatní se může lišit. To platí také o řešení sacího potrubí.

Vířivé klapky v sání velmi ohrožovaly spolehlivost motoru Ford Duratec-HE hlavně u vozů vyrobených do roku 2003. Problém byl dost masivní, takže mnozí klapky ze sání odstranili. U těchto prvních verzí, koncipovaných pro splnění normy Euro3, ještě řídicí jednotka motoru neznala jejich polohu, takže demontáž byla možná, aniž se to projevilo na diagnostice závad. Od uvedeného data bylo změněno uložení klapek, takže problém s nimi ustal.

Bohužel, aby staré motory plnily stále přísnější emisní normy, musejí být doplněny o další emisní regulační systémy. Třeba EGR efekt. Mastné výfukové plyny, zde navíc podpořené spalováním oleje, který tyto motory v jisté míře konzumují, však opět ohrožují uložení klapek (nyní již modifikované). Problém s nimi se tak opakuje i na pozdějších vydáních těchto agregátů. Třeba v minulé generaci Mondea/S-Maxu/Galaxy. Pravdou je, že se to děje při větším proběhu než u prvních motorů z let 2000 až 2003.

U novějších verzí „durateků“ navíc řídicí jednotka zná polohu klapek, neboť jsou ovládány sice stále podtlakem, ale se zpětnou vazbou ECU motoru. Za uvolněním klapek mohou jejich ocelové tyčky v plastových pouzdrech v kombinaci s přítomností karbonových úsad. U novějších motorů se mění celé sací potrubí za asi 14.000 korun. Pro srovnání - na starších agregátech, řekněme pro Euro3, stály jen klapky samotné 5.000 korun. Kompletní sání vyšlo na sedm tisíc korun.

Jak to bude dál

Motory, které popisujeme patří dnes již spíše ke starším agregátům. Nabízí se tedy otázka. Co lze v této souvislosti očekávat od novějších agregátů. I dnešní některé motory používají vířivé klapky, byť jak se zdá už ne v takové míře, jako tomu bylo dříve. Vzhledem k ještě výraznější recirkulací výfukových plynů ve snaze dále snížit emise oxidů dusíku je jisté, že swirl klapky budou i nadále jednou z těch problematičtějších součástí nových motor. Jedině, že by se podařilo lépe vyřešit uložení klapek, což asi nelze vyloučit. Jenže potom je ti ještě nezbytné ovládání včetně elektroniky případně podtlaku a i to dokáže selhat. Následky však nejsou takové, jako v případě, že se “vymele” uložení klapek a motor je následně nasaje. Jsme na to sami zvědaví.