Przekręcając kluczyk w stacyjce naszego pojazdu, uruchamiamy silnik, a wraz z nim szereg mechanizmów, które tak sterują pracą pojazdu, by nasza jazda była przyjemna, bezpieczna i ekonomiczna. W zależności od tego, jaki pojazd mamy - te mechanizmy są bardziej lub mniej rozbudowane. Są one jednak tak wykonane, by maksymalnie dostosować pracę wszelkich elementów do aktualnych potrzeb, a te potrzeby są określane m.in. panującym w kolektorze ssącym podciśnieniem.
Konstrukcja i działanie silnika spalinowego wiąże się z zasysaniem mieszanki paliwowo-powietrznej. Ruch tłoków i odpowiednie otwieranie kanałów dolotowych powoduje powstanie podciśnienia, które ma podstawowe znaczenie przy pracy silnika i licznych mechanizmów pomocniczych w samochodzie.
W zaraniu motoryzacji - podciśnienie miało jedynie "wyssać" z gaźnika odpowiednią porcję paliwa porywanego przepływającym przez gaźnik powietrzem. Ta funkcja obowiązuje nadal, lecz rozbudowany gaźnik kolejno "włącza" poszczególne systemy paliwowe, w zależności od przepływu powietrza i podciśnień panujących w jego poszczególnych układach. Kierujący pojazdem jedynie dowolnie naciska pedał gazu - a w zależności od uchylenia przepustnicy oraz panujących w gaźniku podciśnień - kolejne układy paliwowe rozpoczynają lub kończą pracę. Ta subtelna gra podciśnień, a właściwie różnica ciśnień w poszczególnych obszarach gaźnika, ma zasadniczy wpływ na ekonomikę jazdy. Współczesne gaźniki reagują na minimalną zmianę warunków podciśnienia i są tak zbudowane, by podawać w tym czasie optymalną dawkę paliwa. Ogromne znaczenie ma więc każde odstępstwo od zaprojektowanych w danych warunkach pracy wartości podciśnienia w kolektorze ssącym i w poszczególnych rejonach gaźnika. Reguły są następujące:
• Na biegu jałowym sprawny i nagrzany silnik ma stosunkowo wysokie podciśnienie w zakresie od 57 do 75 kPa (od 430 do 570 mm Hg) - ale dla poszczególnych typów samochodów ten zakres jest znacznie wyższy.
• W miarę otwierania przepustnicy podciśnienie maleje do wartości 10 - 30 kPa, a przepływający strumień powietrza zmienia jego rozkład w gaźniku, powodując wypływ paliwa z poszczególnych układów.
• Przy pełnych otwarciach przepustnicy podciśnienie w kolektorze jest bliskie zera, a jednocześnie, ponieważ taki stan położenia przepustnicy odpowiada pełnemu wykorzystaniu mocy silnika - włączane są dodatkowe systemy podające paliwo (tzw. zawory mocy maksymalnej).
• Przy puszczeniu pedału gazu i hamowaniu silnikiem - podciśnienie w kolektorze ssącym osiąga największe wartości (ponad 75 kPa).
Dobrze pracujące mechanizmy gaźnika sterowane podciśnieniem włączają więc i wyłączają poszczególne układy paliwowe. Ale podciśnienie często odbiega od założeń konstrukcyjnych i ta misterna gra ulega gwałtownemu rozstrojeniu. W rezultacie uzyskujemy znaczny wzrost zużycia paliwa.
Dlaczego?
Podciśnienie może ulec zmniejszeniu na skutek licznych awarii zarówno w silniku, jak i w elementach pneumatyki. Podstawową przyczyną jest ogólnie pojęta zła praca rozrządu, źle ustawiony zapłon, niewłaściwe luzy zaworowe, nadmierne opory ruchu silnika, zły stan gaźnika, nierównomierne sprężanie w poszczególnych cylindrach i ogólne tzw. fałszywe powietrze. Pomiar podciśnienia jest więc podstawową czynnością diagnostyczną, którą powinno się wykonywać w warsztatach serwisowych. Niektóre samochody są zresztą wyposażone w mierniki podciśnienia - gdyż z ich odczytu można wnioskować o aktualnym zużyciu paliwa, starając się tak dobrać obciążenie silnika i otwarcie przepustnicy - by zużycie było możliwie małe, a podciśnienie najwyższe. Proste mierniki można również kupić jako wyposażenie dodatkowe; doświadczonemu kierowcy pomagają wtedy nie tylko oszczędzać paliwo, lecz informują o ewentualnych usterkach elementów sterowanych "próżnią". Każda zmiana podciśnienia (a najczęściej jego zmniejszenie) wskazuje, że w systemie podciśnień dzieje się coś złego. Przestaje wtedy dobrze pracować nie tylko uszkodzony element, ale na dodatek pozostałe, dobrze pracujące układy, reagują na zmniejszenie podciśnienia zmieniając parametry pracy silnika, lub np. dając większą, niepotrzebną dawkę paliwa. W wyrafinowanych systemach wielogaźnikowych - ostatnie zestrajanie pracy poszczególnych cylindrów odbywa się przez maksymalnie dokładną symetryzację podciśnień w indywidualnych kolektorach dolotowych i w kanałach biegu jałowego gaźników.
Oprócz tej niezmiernie subtelnej gry podciśnień (różnice podciśnień wzbudzające do pracy poszczególne układy w gaźniku wynoszą kilka mm słupa wody) - podciśnienie jest wykorzystywane jako "źródło napędu" wielu mechanizmów, których kilka wypada wymienić:
• Nie stosowanym już mechanizmem jest podciśnieniowy napęd silnika wycieraczek.
• Wspomaganie układu hamulcowego: podciśnienie doprowadzone do ogromnego siłownika zwiększa skuteczność hamowania.
• Podciśnieniowy regulator zapłonu: podciśnienie zmieniane położeniem przepustnicy i przepływem ładunku przez gaźnik, precyzyjnie steruje wyprzedzeniem i opóźnieniem zapłonu według ściśle dobranych charakterystyk.
• Korektory ssania: po uruchomieniu następuje automatyczne zmniejszenie dawki paliwa i dostrojenie ssania do potrzeb silnika.
• Siłownik II przelotu: po osiągnięciu odpowiedniego stanu, podciśnienie otwiera drugi przelot dwu-gardzielowego gaźnika.
• Recyrkulacja spalin: podciśnieniowy siłownik w odpowiednim momencie otwiera kanały pomiędzy kolektorem ssącym a wydechowym.
• Dopowietrzanie katalizatora: podciśnieniowy siłownik otwiera kanały dopowietrzające układ wydechowy z katalizatorem.
• Ustalenie położenia przepustnicy: podciśnieniowy siłownik utrzymuje przepustnicę w odpowiednim uchyleniu na biegu jałowym; w szczególnych przypadkach siłownik skokowo zmienia położenie przepustnicy, by zapewnić stabilny bieg jałowy po włączeniu dużych odbiorników mocy (sprężarka klimatyzacji, wentylator, alternator), lub otwiera (unosi) po wyłączeniu silnika.
• Podciśnieniowa pompka przyspieszająca: zmniejszenie podciśnienia spowodowane gwałtownym naciśnięciem pedału gazu powoduje wtrysk dodatkowego paliwa do gardzieli gaźnika.
• Sterowanie wlotem powietrza: podciśnieniowy siłownik w filtrze powietrza steruje klapką zasysanego ciepłego lub zimnego powietrza.
• Sterownik klimatyzacji: system dystrybucji podciśnienia doprowadza je do siłowników sterujących nawiewami w poszczególnych punktach samochodu.
• Sterowanie ciśnieniem pompy paliwowej: podciśnieniowy siłownik zmienia ciśnienie paliwa dochodzącego do gaźnika w zależności od jego temperatury, a w systemach z turbodoładowaniem - od ciśnienia w gaźniku wytworzonym przez sprężarkę.
• Sterowanie obiegiem par benzyny do i z aktywnego filtru węglowego.
• Sterowanie automatyczną skrzynią biegów w zależności od obciążenia silnika.
• Sterowanie reduktorem gazu przy zasilaniu propanem-butanem.
• Sterowanie jednostką centralną przy elektronicznych systemach wtrysku paliwa.
Sądzę, że tych kilkanaście przykładów wystarczy, by przekonać użytkownika, że podciśnienie stanowi swoisty "układ nerwowy" samochodu i należy szczególnie o nie dbać. Siłowniki są bowiem dość delikatne. Gumowane membrany pracując w niekorzystnych warunkach temperatury i parach węglowodorów często ulegają pęknięciom. Wyłączony układ przestaje wtedy pracować i jest to groźne, jeśli "fałszywe powietrze" obniża np. sprawność układu hamulcowego, a "fałszywe paliwo" jest bezpośrednio zasysane do kolektora dolotowego. Również przewody podciśnieniowe ulegają czasem spękaniu, wyłączając z pracy całe grupy siłowników. Ale najgorsze są pomyłki przy podłączeniach instalacji podciśnieniowej. W niektórych autach można więc znaleźć przyklejony pod maską schemat instalacji podciśnieniowej zainstalowanej w tym modelu. Fabryka broni się w ten sposób przed nieumiejętnym lub pomyłkowym podłączeniem tej plątaniny rurek w czasie obsługi bieżącej samochodu lub demontażu osprzętu, proponując zerkanie na tak przyklejoną ściągawkę. Bowiem pomyłka w podłączeniu np. podciśnieniowego przyspieszacza i opóźniacza zapłonu radykalnie psuje pracę i ekonomikę silnika. A jednocześnie odmian instalacji podciśnieniowej nawet w jednym modelu samochodu może być wiele. Niektóre z układów bywają, moim zdaniem, zbyt rozbudowane: miałem niedawno w naprawie Hondę (w wersji amerykańskiej) z połowy lat 80-tych, gdzie układ był zbudowany z wzajemnie sterujących się zaworów podciśnieniowych, a z gaźnika wyprowadzonych było 36 wyjść próżniowych. W kolejnych modelach ten układ sterujący został zastąpiony elektroniką.
Reasumując: podciśnienie panujące w kolektorze ssącym i rozprowadzone instalacją próżniową ma ogromne znaczenie przy diagnozowaniu pracy silnika i osprzętu. Jest to jeden z delikatniejszych układów wymagający częstej kontroli. Dobrze pracujący układ gwarantuje silnikowi optymalne warunki pracy i minimalne zużycie paliwa. Każde uszkodzenie zwiększa zużycie paliwa. Warto wyposażyć samochód w dodatkowy wakuometr, by na bieżąco znać wartości podciśnienia i dostrzegać każdą jego zmianę.