TDI (Turbocharged Direct Injection): co to znaczy?
Bohater powiedzonek, memów, miejskich legend, przez lata – święty Graal dla wielu polskich kierowców. Oto krótki przewodnik po silnikach TDI: poznaj zasadę ich działania i sprawdź, które są dziś najpopularniejsze na rynku.
Ta piękna historia zaczęła się niemal 36 lat temu. Oto na IAA we Frankfurcie w 1989 r. Audi przedstawiło model 100 z silnikiem 2.5 TDI. Był to ogólnie jeden z pierwszych samochodów osobowych z dieslem wyposażonym we wtrysk bezpośredni. No i właśnie stąd nazwa – skrót TDI pochodzi bowiem od angielskiego Turbocharged Diesel Injection (dosł. turbodoładowany silnik Diesla z wtryskiem bezpośrednim). Lub, jak kto woli, od Turbocharged Diesel Injection. W każdym razie, w czasach diesli wyposażonych w komorę wstępną, był to przełom. Duży przełom, który mieliśmy dopiero docenić.
W tym miejscu ważne zastrzeżenie. Otóż historię silników TDI podzielimy, z grubsza, na trzy najważniejsze etapy. Po pierwsze, mamy stosowane na początku wersje z pompą rozdzielaczową od Boscha (rotacyjna; VEP – niem. Verteilereinspritzpumpe). Po drugie – odmiany zasilane pompowtryskami (PD, niem. Pumpe-Düse). No i, wreszcie, po trzecie – wersje z wtryskiem common rail (CR). W ramach każdej z podgrup występowało wiele odmian/typów, ale było ich zbyt dużo, by zajmować się wszystkimi po kolei.
Omówimy natomiast te najważniejsze, sprawdzimy też co się najczęściej psuło się w silnikach TDI. I wyjaśnimy, czy wersji zamieszanych w aferę spalinową (Dieselgate) naprawdę trzeba się bać. Ale od początku.
TDI (Turbodiesel Direct Injection) – a co to w ogóle znaczy?
Niezależnie od generacji i typu, silniki TDI mają kilka wspólnych cech. Są to: bezpośredni wtrysk paliwa oraz doładowanie za pomocą turbosprężarki. Zazwyczaj można też liczyć na co najmniej dobry stosunek osiągów do spalania i podatność na zwiększanie mocy. Trwałość? Z tym bywa już różnie – patrz też niżej.
Rodzina silników TDI stosowana jest w pojazdach marek Volkswagen, Audi, Seat, Cupra i Skoda. Ale wykorzystywano je również m.in. w Fordzie Galaxy (techniczny bliźniak Sharana I i Alhambry I) oraz w wybranych starszych modelach Volvo (m.in. 850). Silniki TDI stosowało u siebie też jednak Mitsubishi (Grandis, Outlander, Lancer) oraz Chrysler (m.in. Sebring) i Dodge (Avenger, Caliber).
Najważniejsze różnice między poszczególnymi typami dotyczą typu zasilana/maksymalnego ciśnienia wtrysku (pompa VEP, pompowtryski, common rail), kultury pracy i obecności filtra DPF, wałków wyrównoważających oraz układu selektywnej redukcji katalitycznej (SCR). Napęd rozrządu: w zależności od typu to pasek (np. 1.6, 1.9, 2.0 TDI), koła zębate (2.5 R5, 5.0 V10 TDI) lub łańcuch(y) np. w 2.7/3.0 V6 TDI.
Powstały zarówno odmiany z jedną, jak i z dwiema turbosprężarkami, a zakres pojemności to od 0.8 do… 6.0 l (!). Cylindry? Od dwóch do dwunastu (!). I nawet do 500 KM. Seryjnie, rzecz jasna.
Jakie są najpopularniejsze silniki TDI?
Poniżej (bardzo) skrótowo omówimy trzy generacje jednostek TDI. Opiszemy też wyróżniające się oraz popularne odmiany. Ale uwaga: to tylko wierzchołek góry lodowej, bo o trwałości (lub jej braku) poszczególnych silników TDI można bez problemu napisać pracę doktorską.
Ten krótki przegląd pomoże Wam ukierunkować swoje poszukiwania. Dowiecie się, które wersje są warte zainteresowania, a które – nieco mniej.
Silniki TDI z pompą rotacyjną (rozdzielaczową; VEP) – od 1989 r.
Debiut silnika TDI w aucie osobowym to rok 1989 i Audi 100 2.5 TDI. Pierwsze jednostki TDI były wyposażone w elektronicznie sterowaną pompę wtryskową (rotacyjna) firmy Bosch. Maksymalne ciśnienie paliwa wynosiło do 950 barów przy pełnym obciążeniu. Od 1991 r. dostępne było Audi 80 B4 z czterocylindrowym silnikiem TDI o pojemności 1,9 l. Ten motor rozwijał 90 KM i 182 Nm maksymalnego momentu. Tak, to jest to słynne 1Z z rodziny EA827 – legendarnie oszczędne. No i legendarnie niezawodne.
Silniki z pompą rotacyjną trafiły na przełomie lat 80. i 90. pod maski aut niemal wszystkich możliwych segmentów, w których obecna była Grupa Volkswagen. I to właśnie dzięki nim skrót „TDI” tak szybko przebił się do świadomości wielu kierowców. Dziś zakup takiego starszego TDI to już często (spore) wyzwanie – wiele aut ma za sobą ogromne przebiegi, silniki często są wyeksploatowane.
Trudno też dziś mówić o typowych awariach, bo po tylu latach może w zasadzie zdarzyć się wszystko. Ogólnie uwaga jednak m.in. na pompy wtryskowe, turbo i sterowanie ciśnieniem doładowania, pilnować trzeba też terminów wymiany paska. Z kolei w 2.5 V6 TDI z pierwszych lat produkcji nagminne było m.in. wycieranie się wałków rozrządu. Natomiast dziś wiele silników V6 z VEP albo już padło, albo jest już po naprawie.
Na plus: część wersji 1.9 TDI ma turbo bez zmiennej geometrii łopatek, względnie łatwo trafić na odmianę bez koła dwumasowego. Ogólnie konstrukcja tych jednostek na tle nowszych TDI jest zazwyczaj prosta, jak budowa cepa. A naprawy – wciąż często dość tanie.
Silniki TDI z pompowtryskiwaczami (PD) – od 1998 r.
Pierwsza generacja TDI z VEP to była jednak dopiero rozgrzewka. Bo prawdziwą furorę zrobiły dopiero odmiany zasilane pompowtryskami. PD to pomysł tyleż prosty, co genialny: mamy tu element tłoczący połączony z wtryskiwaczem w jeden zespół. Wałek rozrządu naciska na pompowtryskiwacz za pomocą dodatkowej krzywki, a maksymalne ciśnienie wtrysku to nawet ponad 2000 barów. Świetny wynik, jak na tamte czasy.
Silniki z PD mają specyficzną kulturę pracy, ale są lubiane, bo w wielu przypadkach znakomicie łączą dobre osiągi z niskim spalaniem. Początkowo stosowano głównie pojemność 1.9, ale od 2003 r. dostępny był już motor 2.0 TDI. Największy silnik TDI z PD miał pojemność niemal 5 litrów oraz 10 cylindrów w układzie widlastym. I rozrząd realizowany za pomocą kół zębatych.
Problem w tym, że silniki TDI PD wsławiły się długą listą problemów. W zależności od rocznika, wersji i typu powtarzały się m.in.: usterki pompowtryskiwaczy, pękające głowice (zwłaszcza pierwsze roczniki 2.0 TDI), obrócone panewki (głównie 1.9 TDI BXE, czasem też BLS). Problemy sprawia osprzęt (EGR), sterowanie ciśnieniem doładowania. Mocno kłopotliwa była też pierwsza generacja filtrów DPF.
Odmiany z zasilaniem common rail (CR) – od 1999 r.
Ogólnie przyjęło się, że Grupa Volkswagen postawiła na zasilanie common rail dość późno, bo taki np. Passat B6 dostał silnik 2.0 TDI CR dopiero w 2008 r. Tymczasem jednostki tego typu pojawiły się w Audi już w 1999 r. No dobrze, a czemu dwa systemy równolegle? To proste – ktoś, kto kupował Audi A8, zazwyczaj wymagał wysokiego komfortu akustycznego. A że silniki z PD zazwyczaj klekotały jak mocno wygłodzony bocian, to miejsca w takim aucie jak A8 dla nich nie było. Inna sprawa, że silnik 5.0 V10 TDI z PD trafił np. do VW Phaetona. No tak, ale Audi to Audi.
Ale wróćmy do TDI zasilanych common railem. Ostatecznie technologia CR – wprowadzona po raz pierwszy przez Grupę Fiata w 1997 r. w Alfie Romeo 156 – okazała się tańsza, bardziej komfortowa akustycznie i pod wieloma względami lepsza niż PD. Pierwsze czterocylindrowe silniki common rail w samochodach osobowych koncernu VW pojawiły się w 2007 r. (Audi A4 i VW Tiguan). Z kolei np. Audi A6, Phaeton i Touareg już od 2004 r. Korzystały z jednostek 2.7/3.0 V6 z CR. Ciekawostka: także dostawczy VW LT był oferowany z silnikiem CR już od 2002 r.
Popularne silniki TDI: wersja 1.6 16V z common railem (CR). Rodziny EA189 i EA288
Przegląd jednostek zaczynamy od 1.6 TDI z CR. Choćby z tego względu, że wśród najbardziej popularnych silników TDI ma ona najmniejszą pojemność. Pierwszy raz motor 1.6 TDI pojawił się w 2009 r. jako następca powszechnie uwielbianego 1.9 TDI PD (patrz niżej).
Silnik 1.6 TDI to głównie dwie rodziny: EA189 (popularne wersje: 75 KM – CAYA, 90 KM – CAYB, 105 KM – CAYC) oraz EA288 (od 2012 r.; 80-120 KM). Wspólną cechą jednostek 1.6 TDI jest (zazwyczaj) niskie spalanie, dodatkowo w autach z segmentów B i C oraz w niewielkich crossoverach – także dobre osiągi.
Nowsza wersja EA288 – poza tym, że spełnia także normę Euro 6 – dostała np. chłodnicę powietrza doładowującego (intercooler) zintegrowaną z kolektorem ssącym. Silniki EA288 mają też bardziej rozbudowany układ chłodzenia (pompa wody napędzana paskiem i nawet dwie elektryczne), za to chyba nieco rzadziej problemy sprawia w nich układ recyrkulacji spalin (EGR).
Żywotność? Całkiem dobra, uwaga natomiast na przeciętną trwałość piezoelektrycznych wtryskiwaczy (zwłaszcza EA189), kłopoty sprawia osprzęt (recyrkulacja spalin), czyszczenia dość często wymaga kolektor ssący. W EA288 uwaga m.in. na problemy z układem chłodzenia.
Popularne silniki TDI: wersja 1.9 8V z pompowtryskami (PD)
Klasyka klasyki, czyli 1.9 w „tedeiku”. Ten motor – gdy jest poprawnie serwisowany – potrafi zrobić i pół miliona kilometrów bez większej awarii. Silnik 1.9 TDI zaczął karierę jako jednostka zasilana pompą rotacyjną (VEP), jednak większą popularność zdobyły odmiany z pompowtryskami (PD).
Zalety tej wersji to: dobra lub bardzo dobra dynamika plus względnie niskie spalanie. Oraz podatność na zwiększanie mocy i względnie niskie ceny wielu części. To także jeden z tych silników, które wprawny mechanik będzie potrafił naprawić jedną ręką. I z zawiązanymi oczami. Popularne wersje mocy: 90, 105, 115, 130 i 160 KM.
Wady? Ze względu na wysokie przebiegi wielu aut często ingerencji wymaga osprzęt (EGR, sterowanie ciśnieniem doładowania i zmienną geometrią, łożyskowanie turbo), w określonych wersjach (np. 105 KM ozn. BXE, zdarza się i w BLS) nagminne były przypadki obróconych panewek.
Ze względu na spore wibracje względnie szybko zużywają się koła dwumasowe. Żywotność pompowtryskiwaczy to zazwyczaj 200-300 tys. km. Wyjątkowo kłopotliwe są wersje z DPF, inna sprawa, że w wielu autach filtry zostały już dawno wycięte.
Popularne wersje: 2.0 8V i 16V z z pompowtryskami (PD)
Następca 1.9 TDI pojawił się w 2003 r. i był dostępny w odmianie 8- i 16-zaworowej. I z DPF-em, i bez filtra. Względem 1.9 poczyniono sporo ulepszeń (np. wałki wyrównoważające w większości wersji, piezoelektryczne pompowtryski w 170 KM), ale pojawiło się też sporo nowych problemów.
I tak, początkowo nagminnie pękały głowice (głównie – w 16V), natomiast w autach z późniejszych lat produkcji ryzyko jest niższe. Drugi słynny problem to wadliwy napęd pompy oleju – wiele silników 2.0 TDI PD zakończyło swój żywot właśnie ze względu na zatarcie. Partia jednostek dostała wadliwe wtryski (wymieniano je na gwarancji), nadal problemy sprawia m.in. recyrkulacja spalin. W odmianach 8V może dojść do przedwczesnego zużycia wałków rozrządu (tak jak i w 1.9 TDI), znamy kilka przypadków pękniętych wałów korbowych.
Pod względem trwałości (zazwyczaj) dużo lepiej wypadają silniki 2.0 z zasilaniem common rail.
Silniki TDI a afera spalinowa (Dieselgate)
Silniki z rodziny EA189 (ale wiele wskazuje na to, że i EA288) dostały oszukane oprogramowanie sterujące. Ogólnie chodzi o to, że podczas "normalnej" eksploatacji silnik emituje do atmosfery znacznie więcej tlenków azotu niż w trakcie pomiarów na stanowisku homologacyjnym.
Grupa Volkswagen została więc zmuszona do tego, by przeprowadzić ogólnoświatową akcję przywoławczą. Polegała ona, z grubsza, na wgraniu nowego software’u, w wybranych wersjach (np. 1.6 TDI) montowano też dodatkowy element („sitko”) w układzie dolotowym (przed przepływomierzem).
Szybko miało się jednak okazać, że po tym zabiegu wiele aut zaczyna dużo więcej palić. I że zawory EGR zaczynają w nich padać jak muchy. No i w związku z tym wiele pojazdów trafiło potem do... tunerów, którzy ów problem eliminowali. Takie auta jeździły po "kuracji" znów jak należy, ale zazwyczaj (znów) nie spełniały też norm emisji NOx.