Wyjaśniamy, dlaczego benzyna E10 jednym silnikom szkodzi, a innym nie

Kilku producentów samochodów, którzy od roku 2000 raczkowali w temacie wtrysku bezpośredniego, zabrania tankowania wchodzącej już niebawem na polski rynek benzyny E10. Jednocześnie pozwalają oni tankować benzynę E5 i zezwalają na stosowanie E10 do silników z wtryskiem pośrednim. Rodzi się słuszne pytanie: dlaczego dla bezpośredniego wtrysku miałoby to być problemem?

Oczywiście pytanie tytułowe jest dość ogólne, bo nie do wszystkich silników z wtryskiem bezpośrednim nie można tankować benzyny E10, a i nie do wszystkich z wtryskiem pośrednim można. Chodzi zasadniczo o pierwszą generację jednostek z bezpośrednim wtryskiem (zwane dalej ogólnie GDI).

Pierwszą współczesną generację wtrysku bezpośredniego GDI wdrożyła firma Mitsubishi, jeszcze w połowie lat 90. Potem rozwiązanie to kupił koncern PSA i wprowadził do kilku modeli pod nazwą HPI. W 2000 roku kolejne firmy samochodowe, bazując na doświadczeniach Mitsubishi, wprowadzały podobne rozwiązania na próbę. Było to Renault (IDE) oraz Toyota (D-4). Rok później Volkswagen (FSI). Następnie były Alfa Romeo (JTS) i Ford (SCI).

Można powiedzieć, że początki wtrysku bezpośredniego to przełom lat 90. i 2000., a do roku 2005 czołowi producenci pokazali swoje rozwiązania. Jedni rozwijali koncepcję GDI, inni się wycofali, jeszcze inni podchodzili sceptycznie, a niektórzy dopiero wprowadzali swoje rozwiązania (np. Mazda z silnikami DISI).

Problemem dla niektórych były małe korzyści ze stosowania tego rozwiązania oraz wysokie wymagania co do jakości paliwa (w tym tekście nie będę wnikał w aspekty techniczne odnośnie problematyki pracy układu wtryskowego czy procesu spalania).

Choć nie wszyscy producenci zalecali stosowanie benzyn 98-oktanowych, bo to zupełnie przekreśliłoby szanse na zainteresowanie klientów, to systemy paliwowe musiały dostawać benzynę wysokiej jakości, czystości i o rzeczywistej liczbie oktanowej minimum 95.

W praktyce, w zależności od rynku, wymagania powinny być nieco odmienne. Przykładowo, polska benzyna 95 kompletnie nie nadawała się do tych silników, a niekiedy nawet 98-oktanowa miała niewystarczającą jakość. Tymczasem niemieckie Super 95 było w porządku, a paliwa premium idealne. U nas takich paliw na początku lat dwutysięcznych praktycznie nie było.

To m.in. dlatego auta przyjeżdżające do nas z Niemiec z silnikami GDI czy FSI miały po 200-300 tys. km przebiegu, a jednostki te pracowały niemal wzorowo, kiedy podobne, użytkowane w Polsce były przekleństwem ich właścicieli. Dopiero rozwój tych silników sprawił, że stały się mniej problematyczne, ale rozwój ten miał też istotny wpływ na to, dlaczego niektóre nadają się do tankowania benzyną E10, a inne nie.

"Ogólnie rzecz biorąc, wszystkie pojazdy benzynowe oferowane w sprzedaży w Niemczech od 2012 roku tolerują E10" - taką informację znajdziemy w niemieckim dokumencie wydanym przez DAT. Data ta ma związek z tym, że od stycznia 2011 roku w Niemczech sprzedaje się benzynę E10, która zaczęła się też pojawiać w innych krajach Europy.

Kilka lat wcześniej prowadzono rozmowy na ten temat. Mniej więcej w okresie 2004-2006 producenci aut dostosowywali układy paliwowe do wyższej zawartości bioetanolu zdając sobie sprawę z tego, że benzyna E10 zostanie wdrożona. Norma DIN na benzynę E10 pojawiła się w 2008 roku.

To był też okres, w którym niemal wszyscy producenci, którzy wcześniej podjęli się wyzwania wprowadzenia na rynek silników z bezpośrednim wtryskiem paliwa mieli podjąć decyzję, co dalej. Tymczasem producenci układów paliwowych i wtryskowych wprowadzali nowe rozwiązania do wtrysku GDI, bo było kilka firm samochodowych, które już wcześniej dały pełną akceptację tej koncepcji. Jak dodamy te składniki do siebie, to mamy jasną odpowiedź na pytanie: dlaczego w tym właśnie okresie nawet wtrysk bezpośredni zaczął akceptować benzynę E10?

Tak naprawdę benzyna E10 jest szkodliwa głównie dla aluminium (stosowanego w pompie wysokiego ciśnienia i głowicy) i dla niektórych elastomerów do produkcji przewodów oraz uszczelek w układzie paliwowym. Doskonale wiedzieli to producenci układów paliwowych, więc we wspomnianym okresie wymieniali części wykonane z aluminium i nieodpowiednich elastomerów na wykonane z innych stopów i mieszanek tworzyw.

Jak przyjrzymy się wszystkim silnikom z wtryskiem bezpośrednim, to łatwo zauważyć zależność, że te wdrażane do sprzedaży przed rokiem 2005-2006 (wtedy już wiedziano, że paliwo E10 będzie sprzedawane w Europie) nie akceptują benzyny E10, ale te, które wprowadzono w okolicach 2005-2006 już akceptują. To nie tak, że nagle zmieniono konstrukcję całych silników, lecz zastosowano inne materiały do produkcji tylko niektórych elementów, które mają bezpośredni kontakt z benzyną. I tu wystarczy przyjrzeć się silnikom FSI, w których zmieniano materiały w latach 2004-2005. Jedne akceptują paliwo E10 od rocznika 2005, inne dopiero od 2006.

Silniki z wtryskiem pośrednim też są zbudowane z elementów, które są podatne na działanie etanolu. Różnica jest jednak taka, że w silnikach z bezpośrednim wtryskiem stosuje się układ wysokociśnieniowy (podobny do tego, jakim jest Common Rail w Dieslu), w którym benzyna jest pompowana pod wysokim ciśnieniem, umożliwiającym realizację wtrysku.

Wysokie ciśnienie benzyny nie jest problemem, ale etanolu już tak. Zimny etanol mając kontakt z aluminium nie wyrządzi mu większej szkody, ale kiedy jest gorący, a do tego działa na aluminium i gumę pod ciśnieniem, to jest dla tych materiałów szkodliwy. Powoduje korozję aluminium, a elementy gumowe puchną i tracą szczelność. I to dlatego, w podobnych silnikach z wtryskiem pośrednim benzynę E10 można tankować, a z bezpośrednim stosowanie paliwa E10 jest niewskazane. W układach GDI drugiej generacji, czyli projektowanej już z myślą o E10, można stosować tę benzynę,

Trudno to jednoznacznie określić, bo albo nie zostało to zbadane albo do takich badań raczej nie dotrzemy. O ile jednak niemal we wszystkich autach z wtryskiem pośrednim można w miarę bezpiecznie stosować benzynę E10, o tyle byłbym bardzo ostrożny w autach z wtryskiem bezpośrednim (oczywiście w przypadku tych, które nie są kompatybilne z E10). Dlaczego?

Otóż nawet paliwo E5, czyli 5-procentowa domieszka alkoholu, nie do końca nadaje się do wczesnych układów GDI, ale producenci zaakceptowali jego stosowanie. To coś jak z piciem alkoholu, którego prawie każda porcja jest szkodliwa dla naszego organizmu, ale im jest go więcej, tym szkodliwość jest większa. Nie ma dokładnej granicy dla ludzkiego organizmu, tak jak nie ma dokładnej granicy dla elementów silnika. Uznaje się więc, że 5 procent jest jeszcze w miarę neutralne (nigdy w pełni), ale już 10 procent niekoniecznie.