Najgorszy silnik świata miał 5,7 litra, osiem cylindrów i pogrążył diesla na całe dekady. PureTech przy nim to lider niezawodności

Zaczął się od silnika benzynowego

Punktem wyjścia była architektura benzynowego Oldsmobile 350: chodziło między innymi o zachowanie podstawowych wymiarów, rozstawu cylindrów oraz możliwość wykorzystania istniejących obrabiarek i linii technologicznych. Nie oznacza to jednak, że do seryjnego bloku wkręcono jedynie świece żarowe i pompę wtryskową. Blok diesla otrzymał wzmocnione przegrody wewnętrzne, masywniejsze podpory łożysk głównych i grubszą płaszczyznę pod głowicą. Zwiększono też średnicę czopów głównych wału korbowego, wzmocniono korbowody, zastosowano większe sworznie tłokowe oraz zupełnie inne tłoki z wkładkami stalowymi pod górnymi pierścieniami.

Głowice również zaprojektowano od nowa. Silnik miał pośredni wtrysk paliwa, wolnossący układ dolotowy, rozrząd OHV z jednym wałkiem w bloku i dwoma zaworami na cylinder. Za dawkowanie paliwa odpowiadała rotacyjna pompa rozdzielaczowa Roosa Master DB2 firmy Stanadyne, współpracująca z mechaniczną pompą zasilającą i wtryskiwaczami typu Pencil Nozzle. Część elementów zmieniono bardzo poważnie, ale inne pozostawiono zbyt blisko wymagań konstrukcji benzynowej. Powstał silnik wzmocniony tam, gdzie inżynierowie przewidzieli obciążenia, i niedowymiarowany tam, gdzie zadziałała presja kosztów, czasu oraz istniejącego oprzyrządowania produkcyjnego.

Dane techniczne Oldsmobile 5.7 Diesel

Stopień sprężania 22,5:1 i za mały margines docisku głowic

W silniku benzynowym zapłon mieszanki inicjuje iskra, natomiast w dieslu powietrze jest sprężane do znacznie wyższego ciśnienia i temperatury, a paliwo zapala się po wtrysku do komory spalania. Stopień sprężania 22,5:1 oznaczał obciążenia nieporównywalne z typowym amerykańskim silnikiem benzynowym epoki. Siła próbująca unieść głowicę zależy od stopnia sprężania ale także a może i przede wszystkim od maksymalnego ciśnienia spalania, powierzchni cylindra, przebiegu ciśnienia w czasie oraz sztywności całego połączenia blok–uszczelka–głowica. W LF9 głowice mocowano śrubami rozciągliwymi, ale jak to zwykle bywa liczba i rozmieszczenie śrub oraz sztywność połączenia okazały się niewystarczające wobec ciśnień generowanych przez wysokoprężne V8. Śruby mogły się nadmiernie wydłużać albo pękać, ale często pierwsza poddawała się uszczelka pod głowicą a wtedy dochodziło do jej mikroruchów względem bloku, utraty docisku wokół komór spalania i przerwania uszczelnienia pomiędzy cylindrem, kanałami cieczy chłodzącej oraz układem olejowym.

Uszczelka pod głowicą była dopiero początkiem serii awarii

Przedmuch pod głowicą nie zawsze natychmiast kończył jazdę. Nieszczelność mogła rozwijać się stopniowo. Gazy spalinowe zwiększały ciśnienie w układzie chłodzenia, a płyn chłodniczy przedostawał się do cylindra albo skrzyni korbowej. Jeżeli większa ilość cieczy trafiała do cylindra, istniało ryzyko blokady hydraulicznej bo jak dobrze wiemy z zasady działania hydropneumatyki Citroëna ciecz jest praktycznie nieściśliwa, więc tłok próbujący wykonać suw sprężania napotykał barierę mogącą wygiąć korbowód, uszkodzić tłok, rozrusznik albo sam wał korbowy.

Powolny przeciek do oleju był równie groźny. Glikol i woda niszczą właściwości smarne oleju, zaburzają tworzenie filmu hydrodynamicznego i sprzyjają korozji. W pierwszej kolejności zagrożone były panewki wału i korbowodów, krzywki wałka rozrządu, popychacze oraz elementy układu smarowania.

Serwisy ponownie montowały śruby, których nie należało używać drugi raz

Śruby torque-to-yield, stosowane w tym nieudanym silniku, po dokręceniu pracują w obszarze trwałego wydłużenia i powinny być wymieniane po każdym demontażu głowicy. Ponowne użycie elementu, który wcześniej został rozciągnięty, doprowadza zwykle do uzyskania nieprawidłowej siły docisku mimo pozornie właściwego momentu dokręcania. W latach 70. amerykańska sieć dealerska miała niewielkie doświadczenie z samochodowymi silnikami wysokoprężnymi i część mechaników montowała stare śruby ponownie albo dokręcała nowe niewłaściwą procedurą. Skutkiem była powtórna awaria uszczelki, niekiedy krótko po kosztownej naprawie. Bardzo krótko!

Źle wykonana pierwsza naprawa wzmacniała przekonanie, że silnika nie da się skutecznie naprawić. Z punktu widzenia klienta nie miało znaczenia, czy zawinił projekt, instrukcja serwisowa, dostępność części czy przeszkolenie mechanika. Samochód ponownie trafiał do serwisu.

Za krótkie śruby podpór wału i problemy dolnej części silnika

Wzmocnienie wału korbowego i korbowodów nie rozwiązywało wszystkich problemów dolnej części jednostki. Wczesne silniki miały zbyt krótkie śruby mocujące pokrywy łożysk głównych, a gwinty w bloku nie wykorzystywały wystarczająco dużej głębokości materiału więc przy wysokich obciążeniach mogło dochodzić do utraty stabilności podpór wału, deformacji gniazd łożysk, zużycia panewek, a w skrajnych sytuacjach do poważnego uszkodzenia wału korbowego. Ryzyko rosło, gdy olej był już zanieczyszczony płynem chłodniczym albo sadzą. Pojawiały się też uszkodzenia wałka napędowego pompy oleju – i co ciekawe, nie zawsze był on pierwotną przyczyną zatarcia. Często pracował już w układzie obciążonym gęstym, zanieczyszczonym olejem i zwiększonym oporem pompy a pęknięcie napędu oznaczało natychmiastową utratę ciśnienia smarowania.

Rozciągający się łańcuch zmieniał nie tylko fazy rozrządu

Podwójny łańcuch napędzał w tym silniku zarówno wałek rozrządu, jak i pompę wtryskową. Jego wydłużenie nie musiało kończyć się nagłym zerwaniem. Znacznie częściej prowadziło do stopniowego opóźnienia faz rozrządu oraz początku wtrysku.

W silniku Diesla kąt rozpoczęcia wtrysku ma zasadnicze znaczenie dla ciśnienia maksymalnego, temperatury spalin, hałasu spalania, dymienia i łatwości zimnego rozruchu. Opóźniony wtrysk powodował ospałą pracę, wzrost zużycia paliwa, większe zadymienie oraz podwyższoną temperaturę gazów wylotowych. Opóźnione fazy zaworowe pogarszały z kolei napełnianie cylindrów. Kierowca mocniej naciskał pedał przyspieszenia, pompa podawała większą dawkę paliwa, a silnik generował jeszcze więcej sadzy i ciepła. Wzrastało obciążenie układu chłodzenia i uszczelnień głowic. Niewielkie wydłużenie łańcucha stawało się więc kolejnym elementem sprzężenia zwrotnego, które przyspieszało degradację całego napędu.

Pompa DB2 nie tolerowała wody, a samochód nie miał skutecznego separatora

Drugim zasadniczym obszarem awarii był układ paliwowy. Rotacyjna pompa rozdzielaczowa DB2 była precyzyjnym urządzeniem hydraulicznym a paliwo pełniło w niej nie tylko funkcję nośnika energii, ale także środka smarnego i chłodzącego. Woda obecna w paliwie powodowała korozję elementów pompy i wtryskiwaczy, pogarszała smarowanie oraz mogła doprowadzić do uszkodzenia pierścienia utrzymującego ciężarki regulatora obrotów. Skąd ta woda? Cóż, jakość amerykańskiego oleju napędowego w końcu lat 70. była bardzo nierówna, a obecność wody w zbiornikach stacji paliw nie należała do rzadkości.

General Motors nie wyposażył pierwszych wersji w pełnowartościowy separator wody, czujnik jej obecności ani wygodny spust zanieczyszczeń ze zbiornika. Oszczędność na stosunkowo prostym elemencie ochronnym wystawiono najdroższy i najbardziej precyzyjny fragment układu paliwowego bezpośrednio na działanie zanieczyszczeń. Wiedząc o tym niektórzy właściciele dolewali do paliwa preparaty alkoholowe typu dry gas, stosowane w silnikach benzynowych do wiązania wody. Alkohol niósł za sobą jednak inny problem – mógł uszkadzać elastomerowe uszczelnienia pompy i przewodów paliwowych. Próba usunięcia jednego problemu tworzyła następny.

Olej należało zmieniać co 5000 kilometrów, ale… nie każdy używał oleju do diesla

Silnik wymagał wymiany oleju mniej więcej co 3000 mil, czyli około 5000 km. Krótki interwał był uzasadniony dużą produkcją sadzy, obecnością układu recyrkulacji spalin EGR oraz obciążeniem mechanizmu rozrządu. Wymagany był olej z odpowiednią klasyfikacją dla silników wysokoprężnych. Problem w tym, że wiele amerykańskich stacji i warsztatów było przygotowanych przede wszystkim do obsługi benzynowych V8. Do silników trafiały oleje bez właściwego pakietu detergentów, dyspergatorów i dodatków przeciwzużyciowych.

Sadza zwiększała lepkość i tworzyła osady. Niewłaściwy olej pogarszał ochronę krzywek oraz popychaczy. Płyn chłodniczy przedostający się przez nieszczelną uszczelkę jeszcze szybciej niszczył film olejowy. Wałki rozrządu zaczynały się wycierać, a popychacze przestawały prawidłowo odwzorowywać profil krzywki. Spadał wznios zaworów, pogarszała się wymiana ładunku i rosło zadymienie. Kierowca ponownie wciskał gaz mocniej, zwiększając obciążenie cieplne jednostki.

To kolejny przykład awarii o charakterze systemowym. Silnik wymagał bardzo rygorystycznej obsługi, lecz trafił do klientów i sieci serwisowej, które nie otrzymały wystarczającego przygotowania do tak odmiennej technologii.

5,7 litra, osiem cylindrów i osiągi dzisiejszego małego auta miejskiego

Pierwsza wersja osiągała około 120–125 KM oraz około 305 Nm. Później moc ograniczono do około 105 KM, a moment obrotowy wynosił około 278 Nm. W dużych sedanach i kombi, ważących często 1700–2000 kg, nie dawało to, delikatnie mówiąc, zbyt imponujących osiągów, bo przyspieszenie do 100 km/h  zajmowało takiemu autu nawet 20 sekund. Silnik miał jednak jedną autentyczną zaletę: bardzo niskie zużycie paliwa. W czasach ogromnych benzynowych V8 potrafił wyraźnie ograniczyć spalanie i to właśnie dlatego klienci początkowo chcieli go kupować. Dostawali duży, komfortowy samochód, który nie opróżniał zbiornika w tempie typowym dla amerykańskiej limuzyny. Gdyby konstrukcja była niezawodna, Oldsmobile mógł wyprzedzić epokę i zbudować w USA segment dużych, oszczędnych aut z dieslem. Zamiast tego stworzył argument, który przeciwnicy silników wysokoprężnych przywoływali jeszcze przez następne dekady.

Jednostkę w samochodach Oldsmobile, Cadillac, Chevrolet, Buick i Pontiac, a przez pewien czas dawano ją również do lekkich pickupów Chevrolet i GMC. Można ją było znaleźć w luksusowym Cadillacu Eldorado, rodzinnym Oldsmobile Delta 88, wielkim kombi Custom Cruiser, Chevrolecie Caprice i szeregu innych samochodów. W 1981 roku General Motors sprzedał około 310.000 osobowych samochodów z silnikami Diesla. Stanowiło to około 60% amerykańskiego rynku diesli osobowych. Masa wkurzonych klientów.

Producent w końcu naprawił większość wad, ale było już za późno

General Motors nie pozostawił silnika bez zmian. Wprowadzona na początku lat 80. wersja 350 DX otrzymała mocniejsze śruby głowic wkręcane głębiej w blok, ulepszone uszczelki, poprawione śruby podpór wału, zmieniony napęd pompy oleju, nowy wałek rozrządu i rolkowe popychacze. Pojawił się także czujnik wody w paliwie, a później właściwszy filtr z funkcją separacji. Zmieniono konstrukcję wtryskiwaczy. Moc obniżono, redukując obciążenia cieplne i mechaniczne. Późne silniki były znacznie lepsze od pierwszych odmian. Paradoks polega na tym, że GM w końcu zbudował jednostkę bliższą tej, którą powinien był wprowadzić od początku. Klienci nie chcieli jednak dłużej uczestniczyć w eksperymencie.

Produkcję zakończono po roku modelowym 1985. Amerykański rynek osobowych diesli załamał się, a General Motors przez wiele lat nie potrafił odbudować wiarygodności w tym segmencie.

Przeczytaj także na Francuskie.pl

• Awarie 1.2 PureTech i łuszczący się pasek rozrządu – stanowisko producenta
• Silniki Renault 1.2 TCe, 1.3 TCe i nowe 1.2 Eco-G – różnice techniczne
• Benzynowy silnik 1.6 THP – czy to dobry wybór?
• 1.5 BlueHDi i łańcuch 7 mm – techniczna analiza problemu
• 2.0 HDi – prawdopodobnie najlepszy silnik świata wciąż godny uwagi

Źródła

• SAE Technical Paper 780412: Development of a 5.7 Litre V8 Automotive Diesel Engine
• Federal Trade Commission, Annual Report 1980
• Federal Trade Commission Decisions, General Motors Corporation, 1983
• Diesel World: Oldsmobile 350 V8 – analiza konstrukcji i zmian technicznych
• Diesel Hub: Oldsmobile 5.7 Diesel – dane techniczne i opis usterek