Instalacja Gazowa w Aucie

SAMOCHODOWE INSTALACJE ZASILANIA GAZEM

Aleksander Sowa

Wszelkie prawa zastrzeone. Kopiowanie i rozpowszechnianie caoci lub fragmentu niniejszej publikacji w jakiejkolwiek postaci jest zabronione. Autor oraz Wydawnictwo Dobry eBook dooyli wszelkich stara, aby zawarte w tej ksice informacje byy kompletne i rzetelne. Nie bior jednak adnej odpowiedzialnoci ani za ich wykorzystanie, ani za zwizane z tym ewentualne naruszenie praw patentowych lub autorskich. Autor i Wydawnictwo Dobry eBook nie ponosz rwnie adnej odpowiedzialnoci za ewentualne szkody wynike z wykorzystania informacji zawartych w niniejszej publikacji. Wszelkie prawa zastrzeone 2007 Aleksander Sowa ISBN: 978-83-60863-30-5 Wydanie I Dobry eBook ul. Grenadierw 5/5, 30-085 Krakw tel./fax (12) 353 04 05 e-mail: [email protected] www.DobryeBook.pl

eBoo

k

Spis treci

1 Wstp

2 Co to jest paliwo gazowe?

3 Historia

4 Zasada dziaania silnika spalinowego zasilanego paliwem gazowym

5 Samochodowe instalacje LPG

6 Samochodowe instalacje CNG

7 Budowa instalacji I generacji

8 Budowa instalacji II generacji

9 Budowa instalacji III generacji

10 Budowa instalacji IV generacji

11 Elementy skadowe instalacji LPG

I. Zbiornik i wielozawr

II. Elektrozawr benzynowy

III. Elektrozawr gazowy

IV. Reduktor

V. Przecznik

VI. Mikser (mieszalnik, mieszacz)

VII. Emulator

VIII. Attuator

IX. Komputer sterujcy

X. Klapa przeciwwybuchowa

XI. Wtryskiwacze

5

613

14

15

1618

1928

2930

3132

3334

3537

38

3843

4344

45

4547

4748

4851

5153

5354

5456

5657

5759

XII. Pozostae

12 Zatankuj LPG za granic

13 Najczciej zadawane pytania

14 Zalecenia eksploatacyjne dla uytkownikw instalacji LPG

15 Regulacja instalacji

16 Typowe niedomagania instalacji, przyczyny i sposoby ich

usunicia

17 Bezpieczestwo

18 Gaz a ekologia

19 Przepisy prawne

20 Gaz w zimie

21 Przyszo

22 Strony internetowe rda

23 rda inne

24 Zakoczenie

5962

63

6467

68

6970

7172

7375

7677

7885

86

8788

8990

91

92

www.DobryeBook.pl

Praktyczny poradnik skierowany do wszystkich, ktrzy chc zaczerpn podstawowych informacji na temat samochodowych instalacji zasilania gazem LPG oraz CNG, zasad dziaania, budowy i najwaniejszych elementw. Publikacja zawiera rwnie zalecenia eksploatacyjne, histori i wybrane zagadnienia. Serdeczne podzikowania dla wszystkich, ktrzy przyczynili si do powstania tej publikacji. W szczeglnoci dla firm: AGADAMPOL, Energy Gaz Polska, IGAZ Sp. z o.o., KME, Polgaz, RWE Transgas, Mazowiecka Spka Gazownictwa o/Gazownia Warszawska, dziki ktrym mogem zamieci w teje publikacji grafik.

Samochodowe instalacje zasilania gazem

Wstp

www.DobryeBook.pl strona 5 z 92

5

1 Wstp

Drogi Czytelniku w Twoje rce oddaj t skromn publikacj, ktra, mam nadziej, przybliy Ci istot i mechanizm dziaania samochodowych instalacji gazowych wszystkich typw, a take wszystko, co jest zwizane z zasilaniem paliwem pynnym. Jestem przekonany, e w dobie rosncych na wiatowych rynkach cen oleju napdowego i benzyny a zarazem w czasach, kiedy wreszcie Ludzko uwiadomia sobie fakt, jak potrzebne s czyste ekologicznie (lub chocia czystsze) rda napdu, paliwo gazowe bdzie z roku na rok coraz bardziej popularne i powszechniejsze w uyciu. Dlatego te publikacja ta powstaa. Moe w Polsce jeszcze nie ale za jaki czas na pewno zacznie si dostrzega kolosaln zalet gazowego paliwa pynnego nad benzynami. Paliwo gazowe jest bowiem bardziej ekologiczne, a to z pewnoci bdzie wkrtce wanym powodem, dla ktrego samochody na gaz stan si popularniejsze. Postawiem sobie ambitne zadanie, gdy temat jest obszerny i trudny. Nie jest to publikacja naukowa, a raczej poradnik, ktry zawiera podstawowe informacje na tytuowy temat, skierowany do posiadaczy samochodw na gaz i dla tych, ktrzy chcieliby si czego na temat takiego systemu zasilania dowiedzie. By moe kto z Was zastanawia si nad zakupem instalacji do wasnego samochodu. Skromn t publikacj kieruj zatem do Czytelnika, ktry chciaby uzyska podstawowe informacje dotyczce instalacji zasilania gazem pynnym w pojazdach samochodowych.


Co to jest paliwo gazowe?


6

2 Co to jest paliwo gazowe?

W Polsce, kiedy mwimy o paliwie gazowym do samochodw, albo te o samochodowych instalacjach gazu mylimy o LPG (z angielskiego Liquified Petroleum Gas)1 lub te o LP Gazie, czyli o paliwie bdcym mieszanin wglowodorw: propanu (C3H8) i n-butanu (C4H10) w rnych proporcjach. Oprcz tego zawiera on czsteczki izobutanu (rwnie C3H8, ale o innej budowie) oraz etan, izomery butanu i inne wysze wglowodory. LPG stosowany jest gwnie jako paliwo opaowe do domowych kuchenek gazowych, ale te jako paliwo silnikowe, czy gaz nony do kosmetykw w aerozolu. Jest wykorzystywany rwnie jako paliwo w wielu procesach przemysowych. Uzyskuje si go, jako produkt uboczny, w procesie rafinacji ropy naftowej, podczas odczenia od gazu naturalnego lub ropy naftowej, z ktrymi jest poczony w pokadach naftowych (okoo 2% surowca). Jest rwnie efektem uwodorowienia wgla2, ropy naftowej i krakowania. LPG w temperaturze pokojowej i przy normalnym cinieniu ma posta gazow. W takiej samej temperaturze ulega on skropleniu ju przy cinieniu ok. 6 atm. Charakteryzuje si on motorow liczb oktanow3, ktra w jego wypadku wynosi 90-120 (minimalnie 89). Motorowa liczba oktanowa, moe by wyznaczana dla poszczeglnych skadnikw i wynosi od 80 (n-buten-1) do 100 (propan). Warto jednak pamita, e rwnoczenie dla benzyn Pb 98 motorowa liczba oktanowa wynosi od 90 do 92, i od 83 do 86 dla Pb 95. Do oceny wasnoci antystukowych LPG stosuje si czciej liczb metanow (podobnie jak przy ON), ktra dla LPG stosowanego do napdu samochodw mieci si w granicach 60-80. Jedn z gwnych cech, ktrymi rni si midzy sob butan i propan, i ktra determinuje ich zastosowanie jest napicie parowe. Odpowiada ono cinieniu w fazie gazowej w rwnowadze z faz pynn. Napicie parowe butanu i propanu zwiksza si 1 Pynne paliwo gazowe, skroplony gaz ropopochodny albo pynny gaz ropopochodny. 2 Produkcja paliw pynnych z wgla kamiennego. 3 Podobnie jak w przypadku benzyn, liczba ta informuje o odpornoci gazu na spalanie stukowe, ktre jest niekorzystnym zjawiskiem z punktu widzenia trwaoci silnika i ekonomiki spalania. Im warto MLO jest wysza, tym paliwo jest lepszej jakoci np. zapewniajc nieco lepsze osigi i nisze zuycie LPG.




7

wraz ze wzrostem temperatury. Przy tak zwanej normalnej temperaturze, cinienie LPG waha si od 2 barw do maks. 8 barw. W stanie gazowym LPG ma mas objtociow wiksz od powietrza, a nisz od wody. Dlatego te woda w zbiorniku zbiera si zawsze na jego dnie. Powikszanie objtoci LPG w stanie pynnym jest znacznie bardziej niebezpieczne ni ten sam proces w stanie gazowym, poniewa przy rwnych czciach powikszania objtoci (grubienia) pyn ma wiksz nono masy. Dla jasnoci, jedna objto pynna (czyli jedna cz pynna LPG) rozwija w rzeczywistoci okoo 270 objtoci pary gazowej (czyli 270 razy wicej ni w pynie). Paliwo LPG do silnika jest pobierane zarwno w fazie ciekej jak i w fazie gazowej, przy czym paliwo bogate w propan (po zatankowaniu zbiornika), zuywane przez silnik stopniowo, uboeje w ten wanie skadnik. Paliwo LPG jest charakteryzowane take gstoci w temperaturze 15C (kg/dm) i informuje o jakoci sprzedawanego paliwa. Warto gstoci w temperaturze 15C w naszych stacjach zawiera si w przedziale 0,500-0,550 kg/dm3. Nie ma normy na gsto w temperaturze 15C. Samochodowy gaz LPG definiuje take taki parametr jak wzgldna prno par w temperaturze 40C, ktry jest bardzo wany ze wzgldu na bezpieczestwo uywania tego paliwa. Liczony jest w kilopaskalach (kPa) i to co tankujemy do zbiornikw naszych samochodw zawiera si w przedziale od 880 do ponad 1400 kPa, przy maksymalnej prnoci normatywnej o wartoci 1550 kPa. Inne cechy LPG to na przykad: rozpuszczanie substancji takich jak tuszcze, oleje, lakiery, powodowanie spuchnicia gumy naturalnej, natomiast nie koroduje on metali i stopw powszechnie uywanych w przemyle. Jego gwne skadniki przy cinieniu atmosferycznym osigaj nastpujce temperatury wrzenia (w C): propan 42, izobutan 11,72 i n-butan 11,75. Warto opaowa tego paliwa wynosi przy skadzie propan/butan na poziomie 30/70 25,15 MJ/dm i dla 70/30 przyjmuje warto 23,75 MJ/dm. Dla porwnania benzyna 95 osiga warto opaow ~32,8 MJ/dm. Podczas spalania LPG dochodzi do zuycia tlenu. Teoretycznie na kad cze gazow spalanych jest 14,7 czci LPG. To mieszanka stechiometryczna, czyli zapotrzebowanie powietrza dla gazu skroplonego (propan/butan: 85/15 i 30/70) w praktyce wynosi ok. 24,2 i 29,3. W stanie pynnym LPG wyglda jak mgieka, ktra opada w d i ktra jest rwnie atwo palna. W powietrzu LPG jest trudno wyczuwalny szczeglnie w steniu




8

pozwalajcym na wybuch. Same skadniki LPG s bezwonne, charakterystyczny odr jest wynikiem celowego dodawania nawodniacza, by stwierdzi jego obecno. Nie jest jednak trujcy i nie mona si nim zagazowa. Posiada on natomiast waciwoci znieczulajce. Naley unika kontaktu z LPG w stanie pynnym, poniewa, ze wzgldu na swoje waciwoci szybkiego wyparowania (typowo wynosi 400 kJ/kg), moe powodowa odmroenia. Dlatego te podczas napeniania zbiornikw samochodw pracownicy stacji zakadaj rkawice ochronne. W praktyce paliwo gazowe LPG jest mieszanin wglowodorw w proporcjach: propan 45-65%; propen 0,5-2%; izobutan (n-butan) 30-50%; buteny 1-20%. Powysze zestawienie powstao na bazie bada przeprowadzonych w drugiej poowie 2005 roku na stacjach tankowania gazu w caej Polsce. Zawarto skadnikw bya bardzo rna. Powodem takiego stanu jest m.in. to, e obecnie w naszym kraju nie istniej normy okrelajce zawarto poszczeglnych skadnikw w sprzedawanym gazie, za istniejcych wytycznych4 nie trzeba przestrzega5, zatem nikt ich nie przestrzega. W sezonie zimowym, kiedy skad gazu jest nieco inny (a wic od 1 listopada do 31 marca), istnieje warunek dodatkowy, tyczcy si jakoci LPG. Jest to temperatura, w ktrej wzrasta prno par (jest nie mniejsza ni 150 kPa) i maksymalnie moe wynie 10C.

Cecha charakterystyczna propan butan benzyna

Masa objtoci w 15C (kg/dm) 0,508 0,584 0,73-0,79

Napicie parowe (bar) 12,1 2,6 0,7-0,9

Moc cieplna dolna (MJ/kg) 46,1 45,46 44,03

Moc cieplna dolna (MJ/dm) 23,4 26,5 32,3

Temperatura wrzenia (C) 42 0,5 30

Tabelaryczne porwnanie wybranych cech propanu, butanu i benzyny

4 Norma PN-C-96008 Przetwory naftowe. Gazy wglowodorowe. Gazy skroplone C3 i C4. 5 Z dnia 12 wrzenia 2002 r., ktra wesza w ycie 1 stycznia 2003 r., poniewa zawiera sformuowanie stosowanie [] norm jest dobrowolne!




9

Temperatura wrzenia skadnikw LPG, aby utrzyma go w stanie pynnym, wymusza konieczno poddania go okrelonemu cinieniu w zbiorniku. Paliwo LPG zawiera siark, ktra jest bardzo niekorzystna dla rodowiska naturalnego oraz portfela uytkownika samochodu, bowiem przypiesza korozj i zuycie ukadw wydechowych. Norma mwi o zawartoci maksymalnie 50 mg/kg. W praktyce LPG zawiera mniej siarki ni przewiduje to regulacja. W motoryzacji LPG jest stosowany gwnie jako rdo zasilania silnikw benzynowych. Aktualnie, w wielu krajach wzrasta jego popularno jako paliwa silnikowego, zwaszcza w Europie (gwnie w Holandii, Polsce, Niemczech, Wielkiej Brytanii) oraz w Indiach. LPG, ze wzgldu na korzystny rachunek ekonomiczny, stosuje si we wszystkich typach zasilania spalinowych silnikw benzynowych o zaponie iskrowym. Moe by rwnie stosowany w silnikach wysokoprnych. Gwnym powodem stosowania LPG jako paliwa silnikowego jest oczywicie jego cena, wynoszca w Polsce ok. 50% ceny benzyny bezoowiowej. W krajach o wyszej wiadomoci ekologicznej, takich jak Holandia i Niemcy paliwo to promuje si jako bardziej ekologiczne od benzyny. LPG ma rwnie szereg zastosowa pozamotoryzacyjnych. Jest wykorzystywany jako paliwo do kuchenek domowych (bardzo popularne w wielu krajach III wiata), bo opaca si bardziej ni kuchenki na prd. Dla przykadu w Indiach, w roku 2001 prawie 18% (przeszo 33 miliony) gospodarstw domowych byo zaopatrzonych w kuchenki na LPG. W Polsce kuchenki na LPG byy jeszcze do niedawna bardzo popularne. Obecnie w miastach zostay wyparte przez kuchenki na gaz ziemny, za w maych miejscowociach i wsiach coraz wicej gospodarstw domowych przechodzi na wygodniejsze w uyciu i bezpieczniejsze kuchenki elektryczne.




10

Kilkukilogramowa butla gazowa z LPG (z propano-butanem technicznym)6

LPG jest wykorzystywany rwnie w gospodarce, na przykad w turystyce: gwnie jako rdo energii do kuchenek turystycznych, ale take do lamp gazowych, jak rwnie do ogrzewania wntrz. W Polsce powszechnie stosowany jest do tego celu gaz w stalowych butlach wielokrotnego uytku (o pojemnoci od niespena 1 kg do 10 i wicej nawet 30 kilogramw). Coraz czciej uywa si lejszych i mniejszych naboi jednorazowych z aluminium. W Polsce kraju absurdw i dziww szacuje si, e tylko 5-6% gospodarstw domowych korzysta z kuchenek na LPG, a mimo to butle gazowe ciesz si coraz wikszym powodzeniem. Dlaczego? Powodem jest akcyza. Ot LPG sprzedawany na stacjach benzynowych do napdu samochodw jest oboony zgodnie z ustaw7 akcyz w maksymalnej wysokoci dopuszczonej ustaw czyli 700 z za ton, natomiast LPG do uytku domowego akcyzy nie ma. Wobec tego nieuczciwi sprzedawcy przetaczaj LPG z butli do zbiornikw i tankuj do samochodw, zarabiajc po kilkadziesit groszy na jednym litrze. Konstruowane s nawet specjalne maszyny mogce jednoczenie przetacza gaz z 20 czy 40 butli. Nie trzeba chyba dodawa, e proceder ten nie tylko e jest nielegalny to jeszcze szalenie 6 www.igaz.pl 7 Z dnia 23 stycznia 2004 r. o podatku akcyzowym.




11

niebezpieczny, poniewa podczas przetaczania moe doj do eksplozji i takie przypadki w Polsce miay miejsce. Na przykad w 2005 r. w Radomiu na szczcie nie byo ofiar miertelnych. LPG w butlach jest wykorzystywany wszdzie tam, gdzie trudno dostarczy energi w innej formie np. przy pokrywaniu dachw pap termozgrzewaln, i innych pracach dekarskich; przy wykonywaniu instalacji centralnego ogrzewania, instalacji wodocigowych, itp. Jest paliwem stosowanym do palnikw gazowych. LPG moe by uywany do ogrzewania i suszenia pomieszcze, przy robotach drogowych (topienie asfaltu), w hodowli i rolnictwie (suszenie siana lub zboa, ogrzewanie kurnikw i chlewni), a take w licznych dziedzinach przemysu. Stosowany jest czsto jako paliwo napdowe w przemysowych wzkach podnonikowych (tzw. widlakach). W krajach gdzie uprawiana jest winorol (Niemcy, Francja, Wochy) wczesn wiosn mona spotka piecyki zasilane gazem suce ogrzewaniu wraliwych na niskie temperatury wiosn rolin. Spektrum zastosowa LPG jest ogromne, ograniczone zazwyczaj jedynie kosztami.

Butla gazowa jednorazowego uytku tzw. nabj8

8 pl.wikipedia.org




12

Aby spojrze z szerszej perspektywy na gospodark paliwow, najpierw uczymy mae sprostowanie. Zwyko si utosamia termin pynne paliwo gazowe z LPG, tymczasem mieszanina propanu i butanu, cho oczywicie najpopularniejsza, nie jest dla nas jedyn alternatyw. Istnieje jeszcze CNG (Compressed Natural Gas) czyli sprony gaz ziemny oraz LNG (Liquefied Natural Gas) czyli skroplony gaz ziemny. Do tych dwch anglosaskich skrtw dodajmy jeszcze jeden: NGV (Natural Gas for Vehicles) czyli pojazdy napdzane gazem ziemnym. Paliwo CNG jest jeszcze bardziej atrakcyjne od LPG bowiem ma dwie ogromne zalety, ktre czyni je bardziej konkurencyjnymi. Primo gaz taki kosztuje ok. 1,30 z a nie prawie 2 z9, secundo zoa CNG s praktycznie niewyczerpywalne, czego nie mona powiedzie, niestety o LPG (ropa!). I sprawa najbardziej istotna cho najczciej pomijana CNG jest w tej chwili najczystszym ekologicznie paliwem uywanym masowo. Rozrnia si dwa rodzaje gazu ziemnego: High-gaz, ktry ma wysz warto energetyczn i przez to zapewnia wikszy zasig samochodu i Low-gaz, o niszej wartoci energetycznej, ale za to z reguy taszy. Gaz ten jest paliwem w postaci spronej do cinienia 20-25 MPa. Metan stanowi gwny skadnik gazu ziemnego. Jest lejszy od powietrza. Aby mg by uyty w pojazdach, jest sprany w magazynowych zbiornikach samochodowych do okoo 200 atm (3000 psi). Gaz ziemny, metan (ang. methane, carburetted hydrogen, natural gas) wzr CH4, to gaz mineralny, mieszanina wglowodorw o wysokiej kalorycznoci. Metan jest skadnikiem podstawowym paliwa do samochodw z instalacj CNG. Gaz pali si jasnym niebieskim pomieniem, nie ma zapachu. Metan, znany take jako gaz botny lub gaz kopalniany, to najprostszy wglowodr nasycony (alkan). W temperaturze pokojowej jest bezwonny i bezbarwny. Powstaje w przyrodzie w sposb naturalny w wyniku beztlenowego rozkadu szcztkw rolinnych (np. na bagnach). Warto energetyczna 1 m w warunkach normalnych (Nm) jest w przyblieniu rwna 1 litrowi benzyny. Masa 1 Nm gazu ziemnego wynosi w przyblieniu 0,7 kg, ale jest to uzalenione oczywicie od skadu gazu. 9 Padziernik 2005.




13

Obecnie w Niemczech jedzi ju ok. 30 tys. aut z instalacj CNG, a szacuje si, e do roku 2010 ma ich by 10 razy wicej. Do zalet CNG jeszcze wrcimy, znamy ju paliwo LPG i jego rozliczne zastosowania, a tymczasem wnikliwiej przyjrzyjmy si napdom na gaz.

benzyna CNG LPG ON

Warto energetyczna (MJ/kg) 43,6 55,5 50,4 45,1

Warto opaowa (MJ/m) 3,7 3,4 3,65 3,7

Zuycie powietrza (kg/kg) 15 17,2 15,5 14,5

Liczba oktanowa do 98 110-120 100-115

481 (propan) Temperatura zaponu (C) 220-270 650

430 (butan)

220

2 (propan) Gsto (kg/m) 0,72-0,76* 0,74

2,7 (butan)

0,86*

* kg/dm Tabelaryczne porwnanie wybranych cech charakterystycznych dla podstawowych paliw do

napdu silnikw spalinowych Pojazdy spalinowe s jednym z najwikszych emiterw zanieczyszcze do atmosfery. W duych aglomeracjach ruch uliczny odpowiada za generowanie 99% tlenku wgla, 96% sadzy, 76% tlenkw azotu w zanieczyszczeniach powietrza i stanowi gwne rdo pozostaych niebezpiecznych zwizkw, takich jak benzen, dwutlenek siarki i dwutlenek wgla. Analizy wykazay, e gaz ziemny ju dzi spenia wszystkie obowizujce (i przysze) wiatowe normy emisji substancji toksycznych z silnikw. Przy swoich niekwestionowanych zaletach ekologicznych, gaz ziemny jest rwnie najtaszym z paliw obecnie dostpnych na rynku.


Historia


14

3 Historia

Ju w 1878 roku powsta, skonstruowany przez Nikolausa A. Otto i Eugena Langena, czterosuwowy silnik zasilany gazem, ale nie by to jeszcze LPG. Dopiero w 1910 r. amerykaskiemu chemikowi, ekspertowi od materiaw wybuchowych dr Walterowi O. Snellingowi udao si wyodrbni mieszank LPG. Efektem prac Snellinga by propan, butan oraz inne hydrogazy. Celem naukowca (pracujcego dla U.S. Bureau of Mines) byo stworzenie paliwa, ktre kosztowaoby poow tego co galon benzyny. Badania byy prowadzone na zlecenie rzdu. Ju dwa lata pniej gaz trafi do sprzeday, jako wygodne i w miar bezpieczne paliwo do przenonych kuchenek gazowych. Nastpnie Snelling prbowa zastosowa swj wynalazek do napdu legendarnego Forda model T, ktry notabene by pierwszym samochodem montowanym na tamie produkcyjnej. Kolejne badania dr Snellinga nad odkrytymi gazami miay na celu wyodrbnienie, poznanie i kontrolowanie poszczeglnych skadnikw, aby znale dla nich odpowiednie zastosowanie. Efektem tego byo np. wykorzystywanie gazw do faszowania dokumentw czy owietlania (lampy), cicia metalu lub gotowania i ogrzewania pomieszcze. Wynalazca, otrzymawszy LPG, po opatentowaniu10 go 25 marca 1913 r. sprzeda swj genialny acz niedoceniany pomys zaoycielowi koncernu Phillips Petroleum Company Frankowi Philipsowi. Zastosowanie wynalazku w sposb, ktry nas interesuje (a wic do napdu samochodu) miao miejsce 3 lata po odkryciu w 1913 roku. Kilka lat pniej obrt tym paliwem w USA przekroczy milion galonw, a po zakoczeniu wojny w kocu lat trzydziestych ponad 15 miliardw galonw. Na pocztku lat trzydziestych dostrzeono ju korzyci wynikajce z bezpieczestwa posugiwania si tym paliwem. Federacja Gazu Spronego (Compressed Gas Association (CGA)) obchodzca w roku 2006 swoje 75-lecie, rekomendowaa to paliwo jako bezpieczne Federacji Ochrony Przeciwpoarowej (National Fire Protection Association (NFPA)). Na pocztku lat 20-tych pojawiay si pierwsze publikacje dotyczce tego paliwa. W chwili, kiedy wynalazca sprzedawa swj patent, jego warto wynosia 50 000 USD, dzisiaj w USA obrt propanu szacuje si na kwot ponad 8 miliardw USD i jego warto systematycznie ronie. 10 www.explorepahistory.com


Zasada dziaania silnika spalinowego zasilanego paliwem gazowym


15

4 Zasada dziaania silnika spalinowego zasilanego paliwem gazowym

Zasada dziaania tokowego silnika spalinowego jest wikszoci z nas znana. Waciwie nie zmienia si ona od pocztkw motoryzacji. Przypomnijmy w najwikszym skrcie: Mieszanka paliwowo-powietrzna, podana do komory cylindra, podlega spreniu, przez przesuwajcy si w trakcie suwu sprania tok. Nastpnie przeskok iskry na wiecy zaponowej wywouje wybuch. Powstae cinienie powoduje przesuw toka, a powizany z nim mechanizm korbowy zamienia posuwisty ruch toka w ruch obrotowy wau korbowego. Ten ruch poprzez pozostae mechanizmy napdza koa samochodu. Zastosowanie LPG czy te CNG jako paliwa nie ingeruje w zasad dziaania silnika. Paliwo zasadnicze zostaje zastpione drugim, tzw. alternatywnym. Benzyna podawana jest do silnika poprzez ganik, wtrysk jedno- lub wielopunktowy lub bezporedni. Paliwo gazowe podawane jest w postaci lotnej i wprowadzane do komory spalania (cylindra) ju w postaci mieszanki. Mieszanka dostaje si do cylindra poprzez zawory ssce. Miejsce podania jest odmienne w zalenoci od systemu, co jest uwarunkowane zaawansowaniem technologicznym silnika. Wyrniamy tak zwane kolejne generacje systemw zasilania paliwem gazowym. W systemach I i II generacji mieszanka gazowo-powietrzna powstaje w mikserze i za jego porednictwem dostaje si centralnie (jeszcze przed przepustnic powietrza), poprzez ganik, a nastpnie kolektor sscy do silnika, skd zostaje zassana do cylindra. W systemach III i IV generacji gaz jest podawany poprzez wtryskiwacz gazu osobno do kadego cylindra. Urzdzenia tego typu umoliwiaj wtrysk gazu porcjami oddzielnie dla kadego cylindra i doprowadzenie przewodami do kolektora sscego w pobliu zaworw sscych (za przepustnic powietrza). Ze szczegow budow poszczeglnych systemw zapoznamy si w dalszej czci tekstu.


Samochodowe instalacje LPG


16

5 Samochodowe instalacje LPG

Samochodowe instalacje gazowe s znane od pocztku motoryzacji. To wanie gaz jako paliwo by stosowany w 1860 roku przez jednego z twrcw silnika spalinowego Joana Lenoira. Wwczas jednak by to tak zwany gaz wietlny. Paliwo LPG zastosowano do napdu dopiero w latach dwudziestych XX wieku w Fordzie T. Wspczenie instalacje gazowe rni si od siebie, czasem nawet bardzo znacznie. Elementem, ktry jest determinantem tego jak instalacj LPG naley zastosowa jest ukad zasilania. W zalenoci od tego czy jest to zasilanie ganikiem, wtryskiem jedno- czy wielopunktowym, czy te bezporednim stosuje si odpowiedni instalacj. Instalacje LPG w autach mona podzieli na:

pierwsz generacj do silnikw ganikowych (inst. podstawowa), drug generacj do silnikw z wtryskiem, elektroniczne sterowanie skadu

mieszanki (CPU sterowany sond Lambda), trzeci generacj i nastpne dla nowoczesnych silnikw z wtryskiem

i plastikowym kolektorem (liniowy i sekwencyjny wtrysk gazu) oraz, rzadko spotykany, sekwencyjny wtrysk gazu w fazie ciekej.

Prosta instalacja (najprostsza przystosowana do samochodw ganikowych) musi skada si z nastpujcych elementw:

Reduktor, parownik (1) Elektrozawr LPG (2)




17

Przecznik (3) Elektrozawr benzynowy (4) Zaworek benzynowy powrotny (5) Przewody wodne (6) Bezpiecznik (7) Regulator podwjny (8) Urzdzenie wielozaworowe z obudow (9) Zbiornik gazu (10)

Zasada dziaania takiej instalacji jest nastpujca: w momencie otwarcia zaworu gazu znajdujcego si w wielozaworze zamontowanym na zbiorniku gazu, umieszczonym najczciej w baganiku (9) gaz w zbiorniku jest sprony pod cinieniem i bdcy w fazie pynnej przedostaje si przewodami wysokocinieniowymi do elektrozaworu gazowego (2). W czasie, gdy silnik nie pracuje np. podczas postoju lub zasilany jest benzyn, elektrozawr gazowy jest zamknity nie pozwalajc na pomieszanie si paliw (mieszanka taka zazwyczaj jest niepalna i po prostu zalewa silnik uniemoliwiajc skutecznie jego uruchomienie). Po przeczeniu na centralce w kabinie kierowcy (przecznik gaz/benzyna, 3) na zasilanie gazowe, gaz nadal w fazie ciekej przedostaje si przewodem wysokocinieniowym do parownika, zwanego te reduktorem (1), gdzie na skutek podgrzania (ciep ciecz z ukadu chodzenia silnika) odparowuje, po czym cinienie gazu obniane jest do cinienia atmosferycznego pozwalajcego ju na dalsz drog i przygotowanie do wytworzenia mieszanki paliwowo-powietrznej. Dalej gaz, ju w fazie lotnej (po odparowaniu w reduktorze), pod niewielkim nadcinieniem dostaje si do mieszalnika (ganika) i po zmieszaniu z powietrzem jest zasysany przez silnik do kolektora oraz komr spalania. W samochodach ganikowych, w trakcie zasilania silnika gazem, elektrozawr magnetyczny (4) odcina dopyw benzyny do silnika. Natomiast w samochodach z wtryskiem paliwa funkcjonowanie ukadu benzynowego zatrzymywane jest poprzez, odpowiednie dla konkretnego typu wtrysku, odczenie elektryczne. Centralka w kabinie kierowcy (przecznik gaz/benzyna, 3) steruje otwarciem wybranych ukadw zasilania gazem lub benzyn, a wic rwnie elektrozaworami.




18

Opisana instalacja jest najprostsz instalacj zasilania gazem przeznaczon do samochodw o prostej konstrukcji. W zwizku z nowymi rozwizaniami konstrukcyjnymi w samochodach zmienia si i wzbogaca o nowe elementy rwnie instalacja zasilania gazem. Sama zasada dziaania jest jednak ta sama co w przypadku dziaania silnikw spalinowych z rnymi ukadami zasilana.

Schemat prostej instalacji gazowej11

11 www.polgas.pl


Samochodowe instalacje CNG


19

6 Samochodowe instalacje CNG

Stosowanie gazu ziemnego jako paliwa dla pojazdw ma swe pocztki w latach 30-tych poprzedniego wieku, czyli mniej wicej rwnolegle do stosowania LPG. Wykorzystywano go m.in. we Woszech, Wielkiej Brytanii, Czechach i w Rosji. W Polsce ju w latach 50-tych jedzio prawie 2 tys. samochodw na gaz CNG byy to gwnie pojazdy sub technicznych.

Prby wykorzystania CNG w samochodzie Wikov 3012 w latach 20-tych ubiegego wieku

Sprony gaz ziemny ma najdusz tradycj stosowania w poudniowej Polsce, gdzie po II wojnie wiatowej w latach 50-tych wybudowano kilka stacji sprania gazu ziemnego do napdu pojazdw samochodowych m.in. w Rzeszowie, Tarnowie, Mysowicach i Kronie. Stacje byy wyposaone w urzdzenia francuskie Lischar oraz czeskie Skoda. W latach 60-tych oraz 70-tych stacje z gazem CNG zniky z Polskiego krajobrazu. Wpyn na to zapewne niski poziom dostpnych wczenie rozwiza technologicznych, a przede wszystkim brak odpowiednich zbiornikw. Gaz CNG powrci do ask w latach 80-tych. Przemysowy Instytut Motoryzacji w Warszawie, przy wsppracy Politechniki Krakowskiej i Politechniki lskiej 12 www.jezdimenaplyn.cz




20

w Gliwicach, rozpocz realizacj specjalnego rzdowego programu wykorzystania gazu ziemnego do napdw samochodowych. Programem tym by zainteresowany Sanocki Zakad Grnictwa Nafty i Gazu.

Pojazdy (taxi) ze zbiornikami na gaz CNG na dachach w latach 40-tych

na ulicach Birmingham w Anglii13 Przypomnijmy, e naturalne zoa metanu w naszym kraju znajduj si wanie na Podkarpaciu, dlatego te byo to w tych latach swoiste zagbie CNG. W 1988 roku uruchomiona zostaa pierwsza stacja tankowania samochodw gazem ziemnym w Kopalni Gazu Ziemnego Przemyl Zachd. uki A-11B wyposaone w armatur zasilajc dostarczon przez PIMOT byy pierwszymi samochodami w tym czasie zasilanymi CNG. Rok pniej na terenie tej samej kopalni zbudowano drug stacj tankowania samochodw, ktra zasilaa kilkanacie pojazdw nalecych do lokalnej firmy transportowej. W tym czasie Rzeszowski MZK 13 www.jezdimenaplyn.cz




21

wyrazi zainteresowanie tym paliwem. Pocztkowo w kilku uywanych autobusach Jelcz, nastpnie w nowych. W sumie byo ich kilkanacie. W pozostaych rejonach kraju byo o wiele gorzej. Sze autobusw byo w Krakowie i kilka w Warszawie. Tak byo w Polsce, a na wiecie? Podobnie, o ile jednak u nas w latach 70-tych o CNG ju byo cicho, to na wiecie, w czasie kryzysu energetycznego rozpocz si prawdziwy boom na alternatywne paliwa. To midzy innymi dlatego jestemy teraz w tyle, za Rosj czy Niemcami i mamy tak sab sie stacji tankowania. Ten krtki rys historyczny powinien nam wystarczy, a teraz zajrzyjmy do wntrza pojazdu.

Schemat instalacji CNG dla autobusu MAN14

Rnica w dziaaniu instalacji CNG (sprony gaz ziemny) polega przede wszystkim na tym, e kady element, przez ktry przepywa gaz, jest przystosowany do utrzymania wysokiego cinienia (250 bar), nie wystpujcego przy instalacjach na paliwo LPG. 14 www.auto-club.pl




22

W przypadku CNG stosuje si przewody polimerowe lub te stalowe. Ilo gazu okrela si na podstawie cinienia na manometrze, podobnie jak w przypadku niektrych zbiornikw LPG. Wtryskiwacze gazu pracuj na wyszym cinieniu, a uyte reduktory (w systemach wtrysku gazu) s w wikszoci dwustopniowe. Ze wzgldu na duo wysze cinienie oraz uycie innego rodzaju paliwa sam zbiornik paliwa rwnie jest inny, inne jest take jego usytuowanie w pojedzie.

Elementy instalacji zasilania gazem CNG s odporne na wysokie cinienie15

Oczywicie instalacja taka jest zasilana nie propanem a gazem ziemnym co jest najwaniejsz rnic w odniesieniu do znacznie popularniejszych w naszym kraju instalacji gazowych LPG. Warto zatem wiedzie, e auto na gaz nie musi bynajmniej oznacza wycznie LPG. I pamitajmy, w najbliszej przyszoci sytuacja moe si zmieni, gaz wci jest paliwem alternatywnym. Jeszcze trzy lata temu nikt nie zaryzykowaby twierdzenia, e bdziemy mogli kupi auto z napdem hybrydowym a dzi? 15 www.elpigaz.com




23

Instalacje CNG maj inne nazewnictwo szczeglnie poza Polsk spotka si mona z nazw NGV czy NGT, a sam gaz to w Niemczech np. Erdgas, czy we Woszech Metano.

Schemat rozmieszczenia elementw instalacji CNG w autobusie16

Wracajc do tematu w przypadku CNG zbiornik najczciej jest umieszczony pod podog pojazdu albo na dachu. Korzystniejsze dla warunkw trakcyjnych pojazdu jest umieszczenie zbiornika pod podog, bo nie zmniejsza przestrzeni bagaowej. Wybr podogi, jako miejsca montau zbiornika zwiksza rwnie bezpieczestwo pasaerw przy ewentualnym rozszczelnieniu. Umieszczenie butli pod podog, wykonan z jednego arkusza blachy, prawie cakowicie uniemoliwia przeniknicie gazu do przestrzeni pasaerskiej. Takie usytuowanie uatwia take ich demonta w celu przeprowadzenia okresowej kontroli zbiornika, gdy demonta butli umocowanej pod podog moliwy jest dziki uyciu podnonika, bd najazdu i moe by dokonany mimo umieszczonego w samochodzie adunku, bez koniecznoci demontau specjalistycznej zabudowy. 16 bank.muratordom.pl




24

Schemat rozmieszczenia elementw instalacji CNG w samochodzie Volvo S8017

Zbiorniki umieszcza si na dachach w przypadku, kiedy takie usytuowanie nie ma wikszego znaczenia dla pogorszenia warunkw trakcyjnych (podwyszenie rodka cikoci pojazdu). Dlatego te stosuje si takie rozwizanie np. w autobusach komunikacji miejskiej. Ukady zasilania LPG maj zbiorniki wykonane ze stali, przy systemach CNG rwnie, ale jest to stal pokryta polimerami zbrojonymi, zbiorniki kompozytowe (Liner + kompozyt dugowknisty) lub te cakowicie kompozytowe. 17 Na podstawie www.erdgasmobil.org




25

Schemat fabrycznej instalacji CNG w Oplu Astra 1.6 CNG18

Odporno takich zbiornikw waha si od 450 barw (stal) do 730 barw (kompozyty). Samochody zasilane spronym gazem ziemnym obecnie s produkowane na caym wiecie. Wymiemy tylko wiodce koncerny samochodowe: Mercedes, Volvo, Ford, Fiat, Volkswagen, Honda czy Opel. Samych modeli nie ma a tak wiele, s to: Opel Zafira 1.6 CNG, Opel Astra 1.6 CNG, Opel Combo 1.6 CNG, Mercedes E200 Kompressor NGT, VW Touran CNG, Ford C-Max CNG, Ford Focus CNG, Fiat Doblo Cargo CNG, Fiat Ducato CNG, Fiat Multipla BiFuel, Fiat Punto 1.2 CNG, Volvo S80 BiFuel, Volvo S60 BiFuel, Volvo V70 BiFuel, VW Golf Variant 2.0 CNG, Citron Berlingo 1.4 L CNG, Citron Jumper 2.0 L Bivalent, Peugeot Partner Bivalent, itp. Prawie wszyscy producenci autobusw maj w swojej ofercie jednostki zasilane tym paliwem. 18 www.jezdimenaplyn.cz




26

Autobus IVECO zasilany gazem CNG na ulicach Barcelony19

Czas pokaza, e ukady zasilania alternatywnego s tak samo niezawodne jak te tradycyjne, na paliwa pynne i waciwie tak samo bezpieczne, dlatego znajduj coraz szersze zastosowania. Aktualnie w Polsce eksploatuje si ok. 160 pojazdw samochodowych zasilanych spronym gazem ziemnym. W liczbie tej mieci si 38 autobusw, a reszt stanowi samochody osobowe i dostawcze. Naley przypuszcza, e ze wzgldu na poziom cen benzyny, a take paliwa LPG, paliwo CNG bdzie nadal alternatywnym paliwem, a sie stacji tankowania bdzie si nadal rozwija. Zainteresowani znajd adresy stacji tankowania CNG tutaj: http://www.elpigaz.com/cng_stacje.htm 19 www.cng.cz




27

Cena montau instalacji CNG nie odbiega od ceny montau LPG. Cena jednego litra jest nisza obecnie o prawie 50% od ceny litra gazu LPG. Natomiast problemem w naszym kraju jest niewielka sie stacji, w ktrych mona napeni zbiornik z CNG oraz oczywicie brak rozbudowanej sieci serwisowej. Sytuacja ta bdzie jednak ulega stopniowej poprawie. W Stanach Zjednoczonych, gdzie takie instalacje s o wiele bardziej popularne, jest moliwe napenianie zbiornika samochodu w domu. Dlaczego nie przecie to ten sam gaz, na ktrym w kuchni gotuje si ros czy piecze sernik. Na koniec proste obliczenie: Samochd wyposaony w instalacj gazow LPG jest duo taszy w eksploatacji od pojazdu z silnikiem benzynowym czy silnikiem Diesla. Eksploatacja samochodu napdzanego gazem CNG jest jednak jeszcze tasza. Koszt przejechania 100 km w polskich realiach to zaledwie kilka zotych. Zalet spronego gazu ziemnego jest bardzo wiele: ma np. wysz liczb oktanow (ok. 130), wydua ywotno silnika, sam gaz nie wybucha, ale si unosi, jako lejszy od powietrza, a zuycie gazu wynosi od 10 do 20% wicej tego, ile zuyby silnik zasilany benzyn i mona kupi uywany samochd z t instalacj. Dodajmy, e ten gaz mona wytworzy z kompostu. Dlatego nazywany jest on biogazem. Kto wie, moe to wanie jest przyszo motoryzacji.




28

Stacje tankowania CNG w Polsce20

20 www.elpigaz.com


Budowa instalacji I generacji


29

7 Budowa instalacji I generacji

Instalacja LPG do samochodw zasilanych przez ganik jest najprostsza z moliwych. Jej budowa waciwie pokrywa si z treci rozdziau Samochodowe instalacje LPG, na tym wanie przykadzie przedstawilimy zasad dziaania instalacji LPG. Przypomnijmy: gaz w fazie ciekej ze zbiornika gazu, poprzez wielozawr, dostaje si do reduktora parownika. Po odparowaniu (przejciu z fazy pynnej do fazy lotnej) gaz dostaje si do miksera nad ganikiem.

Schematyczny rysunek instalacji LPG I generacji21

Powstaa w mikserze mieszanka powietrzno-paliwowa (cilej powietrzno-gazowa w skadzie ok. 14,7 czci powietrza do jednej czci paliwa) przechodzi do kolektora sscego, skd poprzez zawory ssce dostaje si do cylindrw, do komr spalania, gdzie zapala si od iskry wytworzonej na elektrodach wiecy zaponowej. Opisan instalacj stosuje si w starszych modelach o prostym ukadzie zasilania np. w samochodach typu Fiat 125p, Polonez 1,5, VW Golf I i II (wyprodukowanych przed 1989 r.), Skoda 105, 120, Favorit (do 1993 r.), Fiat UNO (przed 1992 r.), Ford Escort (do roku 1992), Nissan Sunny i w wielu innych. 21 www.auto-gaz-mechanika-dudaczyk.pl


Budowa instalacji I generacji


30

Mona wic zgoa powiedzie, e gaz pasuje do wikszoci samochodw wyprodukowanych przed 1992 rokiem. Koszt montau instalacji wynosi ok. 1400 z. Jeli instalacja jest zamontowana poprawnie, a silnik jest jeszcze w dobrej formie, to doskonale wsppracuje z takimi instalacjami. Oczywicie pod warunkiem, e samochd utrzymywany jest w naleytym stanie technicznym.


Budowa instalacji II generacji


31

8 Budowa instalacji II generacji

W systemach II generacji gaz w fazie ciekej ze zbiornika gazu, poprzez wielozawr, dostaje si do reduktora (parownika), podobnie jak w systemach I generacji. Po odparowaniu (przejciu do fazy lotnej), pod wpywem ogrzania ciecz, z ukadu chodzenia gaz dostaje si poprzez regulator dawki gazu (attuator, register) do miksera. Sterowanie iloci podawanego gazu odbywa si za pomoc elektronicznego ukadu sterujcego, ktry decyduje o skadzie mieszanki powietrzno-gazowej na podstawie odczytu wskaza specjalnych czujnikw znajdujcych si na silniku, monitorujcych jego prac. Tego nie byo w instalacji do samochodw z ganikiem. Regulacj iloci gazu zajmuje si silniczek krokowy sterowany mikroprocesorowym sterownikiem gazu, inaczej zwanym systemem lambda, bd te po prostu lambd. Taki ukad pozwala na precyzyjne przygotowanie mieszanki gazowo-powietrznej, o takim skadzie jakiego wymaga silnik w danej chwili, pozwalajc na ekonomiczne wykorzystanie energii spalania paliwa. Ukad ten nie dopuszcza rwnie do przegrzania katalizatora. Gazowy system lambda dziaa dziki sygnaom dostarczanym z sondy lambda umieszczonej w ukadzie wydechowym, z czujnika pooenia przepustnicy oraz sygnau o aktualnej prdkoci obrotowej silnika.

Schematyczny rysunek instalacji LPG II generacji22

22 www.auto-gaz-mechanika-dudaczyk.pl


Budowa instalacji II generacji


32

Powstaa w mikserze mieszanka powietrzno-gazowa dostaje si do kolektora sscego, skd poprzez zawory ssce dostaje si do cylindra i komory spalania. Jak nie trudno si domyli, systemy te s stosowane w pojazdach wyposaonych w sond lambda i katalizator, a wic duo nowoczeniejszych ni opisywane poprzednio. Generalnie auta takie to konstrukcje nie starsze ni wyprodukowane w latach 1993-94. Zasadnicz rnic w stosunku do prostszych instalacji jest obecno elementw, ktre oszukuj do zaawansowan ju elektronik samochodu w porwnaniu do systemw ganikowych. Mam tu na myli tzw. komputer. Podzespoy te nie dopuszczaj do powstawania komunikatw o bdach, ktre musiayby wystpi podczas pracy na paliwie gazowym w centrali sterowania benzyn. Jest to zabezpieczenie przepywomierza powietrza przed jego uszkodzeniem na skutek powrotu pomienia do ukadu dolotowego. System taki jest montowany w samochodach wyposaonych w pierwsze konstrukcje wtrysku paliwa, tzw. jednopunktowe wtryski paliwa. Koszt zaoenia takiej instalacji to minimum 2200 z. Pamitajmy jednak, e oszczdno polegajca na tym, e mechanik namwi nas do rezygnacji z komputera jest pozorna, bo prdzej czy pniej doprowadzi do kopotw z samochodem i przedwczesnym zuyciem niektrych elementw, szczeglnie silnika.


Budowa instalacji III generacji


33

9 Budowa instalacji III generacji

Czyli po prostu wtrysk gazu, tyle e brakuje sowa peny. Instalacji takich ju si nie stosuje. Zostay wyparte przez nowoczeniejsze systemy IV generacji. Systemy III i IV generacji mona montowa do tych samych modeli samochodw (ale instalacje I i II generacji nie). Jednak systemy IV generacji, powstae jako techniczna ewolucja systemw wczeniejszych, s cakowicie odmienne od swoich poprzednikw. Takie systemy wtrysku gazu zapewniaj doprowadzenie gazu do kadego cylindra oddzielnie, w bezporednie poblie zaworu. Przy czym nowoczesne silniki posiadaj gowice wielozaworowe z dwoma a nawet trzema zaworami sscymi (zamiast jednego), wic gaz doprowadza si do kadego zaworu oddzielnie. Przeznaczone s do samochodw z wielopunktowym wtryskiem paliwa (multipoinct injektion) oraz kolektorem z tworzywa sztucznego (tzw. plastikowym). Od kilkunastu lat normy emisji spalin dopuszczajce auto do produkcji (a wic nowe) stale s zaostrzane co jest w moim odczuciu zjawiskiem wielce pozytywnym. Tym samym producenci samochodw stawiani s nieustannie przed koniecznoci produkcji aut o niszej emisji spalin. Nastpstwem tego s samochody wyposaone w nowoczesne systemy elektroniczne, odpowiedzialne za utrzymanie spalin na poziomie nie przekraczajcym obowizujcych norm. Od 2000 roku w Europie obowizuje system diagnostyki silnika nazwany EOBD, a w USA i Kanadzie OBD2. Systemy te wyrniaj si przede wszystkim zastosowaniem drugiej (dodatkowej) sondy lambda umieszczonej za katalizatorem. Centrala ECU monitoruje sygnay pracy obydwu sond i w przypadku wystpienia odchyu sygnau natychmiast raportuje bd. Takie rozwizanie zapewnia precyzyjniejszy monitoring pracy silnika. Sygnaem stanu zagroenia (awarii, niesprawnoci lub zwikszonej tolerancji ponad dopuszczon norm) jest wywietlenie si lampki Check Engine23 na konsoli kierowcy. Cofnicie pomienia (czyli tzw. popularny strza) moe doprowadzi do uszkodzenia delikatnego kolektora z tworzywa sztucznego i kontynuowanie dalszej jazdy stanie pod znakiem zapytania. Zatem jedynym, gwarantujcym bezawaryjn prac silnika na gazie, rozwizaniem jest monta urzdzenia gazowego czwartej generacji, czyli systemu sekwencyjnego wtrysku gazu, ktry wykluczy takie problemy dlatego te system III generacji jest ju w zasadzie nie stosowany. 23 Sprawd silnik (z ang.)


Budowa instalacji III generacji


34

W niektrych przypadkach istnieje moliwo wymiany kolektora z tworzyw sztucznych na metalowy zamiennik. Jest to kompromis pomidzy instalacj II generacji a wtryskiem gazu, ale takie rozwizanie nie powinno by polecane. Na dusz met jest to szkodliwe dla silnika, i dla bezpieczestwa.


Budowa instalacji IV generacji


35

10 Budowa instalacji IV generacji

Czyli innymi sowy peny wtrysk gazu. Wtrysk sekwencyjny (VSI) tzn. osobno do kadego cylindra. Jest to w tej chwili optymalne rozwizanie, biorc pod uwag korzyci i koszty montau. W tych systemach LPG w fazie ciekej ze zbiornika gazu poprzez wielozawr i przewody gazowe dostaje si do jednostopniowego reduktora (parownika). Po odparowaniu (przejciu do fazy lotnej) podobnie jak we wszystkich systemach pod wpywem ciepa cieczy chodzcej z ukadu chodzenia, gaz dostaje si do wtryskiwaczy gazu. Te wtryskuj sekwencyjnie (czyli wczeniej zapamitan) odpowiedni ilo gazu (dawk) do cylindrw w okolice zaworw sscych w odpowiednim momencie cyklu pracy silnika. Sterowanie iloci podawanego gazu (czyli dawk) odbywa si za pomoc zaawansowanego, elektronicznego ukadu sterujcego (komputera), ktry decyduje o czasie trwania i momencie wtrysku gazu. Ustalenie dawki gazu oraz momentu wtrysku odbywa si z wykorzystaniem obrobionych przez komputer benzyny informacji zebranych wczeniej przez systemy elektroniczne monitorujce stan silnika i jego prac. Na uwag zasuguje fakt, e dawka gazu dla kadego cylindra determinowana jest przez kontroler wtrysku benzynowego.

Schematyczny rysunek instalacji gazowej IV generacji24

24 www.auto-gaz-mechanika-dudaczyk.pl




36

Dlatego te nie ma potrzeby stosowania emulatorw systemu OBD (oszukujcych elektronik, jak w przypadku np. II generacji), a parametry pracy silnika s bardzo zblione do zasilania benzynowego w caym zakresie prdkoci obrotowych silnika. Koszt montau instalacji IV generacji to ok. 3500-5000 z, jednak spadek mocy powinien by niezauwaalny, a instalacja powinna wsppracowa z samochodem bezproblemowo. Warto doda, e istniej jeszcze systemy V generacji. Jest to take system wtrysku gazu podobnie jak IV generacja z t jednak rnic, e tutaj wtrysk gazu odbywa si nie w fazie lotnej a ciekej. Jak dotd wszystkie systemy zasilania paliwem gazowym czyli: I, II, nieszczsna III oraz nowoczesna IV generacja, doprowadzay LPG do cylindrw w fazie gazowej a w przypadku generacji kolejnej omawianej wanie gaz jest do cylindra doprowadzony w fazie ciekej (pynnej).

Instalacja sekwencyjnego wtrysku gazu25

25 Fot. Tomasz Twardowski.




37

Dziki temu wykorzystywany jest efekt chodzcy rozpranego gazu26, co daje w efekcie wyszy stopie napenienia cylindrw, a co za tym idzie wzrost mocy silnika i jeszcze lepsze wykorzystanie wtrynitego paliwa. Dziaanie systemu V generacji moe by porwnane jedynie do dziaania systemu bezporedniego wtrysku benzyny. Sprony (cieky) gaz jest doprowadzony do wtryskiwaczy ze zbiornika. Ukad zawiera zbiornik zintegrowany z pomp. Pompa podwysza cinienie w przewodach (w ktrych LPG jest ju pod niewielkim nadcinieniem) i pompuje cieky LPG do regulatora cinienia. Regulator cinienia monitoruje na bieco nadcinienie panujce w przewodach i w razie koniecznoci reguluje jego warto. Paliwo pynie do wtryskiwaczy zamontowanych w kolektorze dolotowym. Nadmiar gazu pynnego (nie wykorzystanego nie wtrynitego) jest zawracany do zbiornika przewodem zwrotnym poprzez regulator cinienia. Wtryskiwacze LPG wykorzystuj system monitorowania wtryskiwaczy benzynowych wic odpada konieczno podwjnego montau systemw monitorowania wtrysku, osobnego dla benzyny i gazu. Sygnay pochodz z systemu zarzdzajcego wtryskiem benzynowym i s przetwarzane na sygnay wtryskiwaczy gazowych. Ze wzgldu na wysokie koszty (nawet 9-10 tys. z) instalacje takie s stosowane bardzo rzadko. Naley jednak przypuszcza, e to wanie takie rozwizanie w przyszoci bdzie stosowane powszechnie jako najbardziej optymalne. Chyba e, powstanie konstrukcja jeszcze bardziej nowoczesna, a tego wykluczy nie mona. 26 Gaz przy rozpraniu znacznie ozibia si.


Elementy skadowe instalacji LPG


38

11 Elementy skadowe instalacji LPG

W tym rozdziale postaram si przybliy budow i zadania poszczeglnych elementw wystpujcych w instalacjach LPG wszystkich typw. Wybrane elementy, jak np. zbiornik, wystpuj we wszystkich typach, jednak cz z nich jest dedykowana do poszczeglnych generacji, a nawet instalacji wybranego producenta. Spord grupy producentw samochodowych instalacji w Polsce popularnoci ciesz si woskie i holenderskie konstrukcje. Nie chciabym by podejrzewany o sprzyjanie ktrejkolwiek z nich dlatego te bd si stara unika jakichkolwiek skojarze z mark czy producentem. Jeli wic bdzie mowa o np. parowniku, to celem bdzie przedstawienie opisu tego elementu, a nie zareklamowanie parownikw firmy Kogucik. I. Zbiornik i wielozawr Zbiornik gazu suy oczywicie do magazynowania paliwa gazowego. Wykonany jest z wysokojakociowej stali gruboci minimum 3 mm, o wysokiej odpornoci na uszkodzenia mechaniczne i chemiczne. Dla porwnania grubo blachy zbiornika benzyny to zwykle okoo 0,75 mm. Kady zbiornik LPG poddawany jest testom wytrzymaociowym i zaopatrzony jest w certyfikat wanoci na 10 lat. Zbiornik standardowo jest rwnie wyposaony w konierz, do ktrego mocowany jest osprzt (wielozawr lub wielozawr z obudow). Zbiorniki wykonuje si w klasie 1. Cinienie obliczeniowe i prbne to 3000 kPa. Cinienie robocze: maks. 2000 kPa. Najpopularniejsze i najtasze s zbiorniki walcowe. Co zrozumiae, zwykle te posiadaj najwiksz pojemno. Mog wystpowa w rnych kombinacjach, ksztatach i pojemnociach, w zalenoci czy s zintegrowane z wielozaworem, czy nie. Montowane s najczciej w baganiku nad osi k, prostopadle lub te rwnolegle do kierunku poruszania si pojazdu. Mocuje si je do samochodu za pomoc specjalnie przystosowanych obejm, pozwalajcych na stabilne przymocowanie do samochodu (najczciej do podogi baganika).




39

Wielozawr gwarantuje bezpieczestwo uytkowania27

Wielozawr zintegrowany ze zbiornikiem walcowym schemat28

Zbiorniki ze wzgldu na bezpieczestwo s wypeniane gazem maksymalnie w 80%. Do samochodw typu kombi lub hatchback wykorzystuje si czsto tzw. zbiorniki toroidalne (zewntrzne lub wewntrzne). 27 Fot. Tomasz Twardowski. 28 www.egp.pl




40

Poniej, na zdjciu przykadowe zbiorniki walcowe.

Typowe zbiorniki walcowe29

Zbiorniki takie montowane s w miejscu koa zapasowego, co wyranie moe poprawi walory przewozowe samochodu, kosztem oczywicie wymiany koa zapasowego na dojazdowe lub rezygnacj z zapasu na rzecz preparatw uszczelniajcych. 29 Fot. Tomasz Twardowski.




41

Zbiornik toroidalny jest montowany w miejscu koa zapasowego30

Trwaj jednak prace nad opon, po przebiciu ktrej samochd bdzie mg dalej jecha nawet do 100 km (opony takie stosowane s od dawna przez wojsko). Moemy wic przypuszcza, e w przyszoci dojdzie do zupenej eliminacji instytucji koa zapasowego, a co za tym idzie, wanie zbiorniki toroidalne wypr zbiorniki walcowe.

Zbiornik toroidalny z wielozaworem na zewntrz31

30 Fot. Tomasz Twardowski. 31 Fot. Tomasz Twardowski.




42

Obecnie wszystkie produkowane zbiorniki przed wprowadzaniem do sprzeday przechodz zgodnie z przepisami prb cinieniow 45 barw. Z kadej partii wyprodukowanych 100 zbiornikw jeden, wybrany losowo, jest poddawany prbie rozerwania, ktr musi przej przy cinieniu ponad 10 barw, w przeciwnym razie caa partia jest wycofywana.

Zbiornik toroidalny z wielozaworem wewntrz32

Jeeli zostanie rozerwany caa partia zbiornikw zostaje odrzucona, mimo i cinienie normalnie wytwarzane przez LPG nie jest a tak wysokie, bo rzdu kilku barw. Prby te wykonywane s przez niezaleny Urzd Motoryzacji Publicznej, a ich surowo jest powszechnie znana. Zatem mona powiedzie, e stosowane obecnie zbiorniki na LPG to elementy samochodu znacznie przewyszajce normy bezpieczestwa ni inne czci. Wielozawr jest czci zintegrowan najczciej ze zbiornikiem i posiada kilka funkcji: 1) Napenianie, przez wielozawr przechodni LPG z dystrybutora w fazie tankowania. 2) Ograniczenie tankowania, zgodnie z przepisami i warunkami bezpieczestwa (patrz rozdzia: Przepisy prawne). Zbiornik nie powinien w adnym wypadku by napeniony wicej ni w 80% pojemnoci cakowitej zbiornika. Pozostae 20% wypeniaj opary LPG, co umoliwia pynnemu LPG, w razie koniecznoci, rozszerzy si przy wzrocie 32 Fot. Tomasz Twardowski.




43

temperatury, nie osigajc nigdy caej wewntrznej pojemnoci zbiornika. Do czasu, kiedy w zbiorniku jest jeszcze miejsce dla nawet niewielkiej iloci pary, nie ma moliwoci powstania niebezpiecznego cinienia. Aby otrzyma waciwy limit napeniania, wielozawr wyposaony jest w urzdzenie, ktre blokuje dalszy dopyw LPG przy dojciu do 80% napenienia. 3) Wskazanie poziomu gazu w zbiorniku, dziki parze magnesw, z ktrych jeden jest umieszczony wewntrz zbiornika (i sztywno zespolony z urzdzeniem zwizanym z pywakiem), a drugi umieszczony na zewntrz i poczony ze wskanikiem zegarowym. Tarcza zazwyczaj podzielona jest na cztery czci plus jedna dla rezerwy. Czasami wielozawr moe by wyposaony w odpowiednie przetworniki elektroniczne, ktre poczone z odpowiednimi obwodami, pokazuj prowadzcemu pojazd poziom paliwa przy pomocy wieccej diody lub te innego, analogicznego systemu nawet w kabinie kierowcy. 4) Pobieranie LPG ze zbiornika przez rur nurkujc zwrcon w kierunku dna zbiornika. 5) Przechwytywanie, czyli przejmowanie; na wielozaworze znajduj si dwa kraniki przeznaczone do przejmowania odpowiednio rury napeniania i rury pobrania w razie powstania koniecznoci usunicia gazu (np. w czasie naprawy czy konserwacji). 6) System zdolny do zamknicia skokowego przepywu, kiedy nono okae si wysza od wartoci wytarowanej (urzdzenie zwane zaworem nadmiernego przepywu). Zawr nadmiernego przepywu ma za zadanie blokowanie ucieczki gazu, kiedy, na skutek uderzenia (np. wypadku), nastpio przerwanie (zamanie) rury doprowadzajcej do silnika. Przy czym jego zamknicie nie moe by hermetyczne, poniewa spowodowaoby to moliwo ponownego uzbrojenia. II. Elektrozawr benzynowy Jest to element wystpujcy przy najprostszych instalacjach mieszalnikowych, takich np. jak w moim poczciwym Fiacie 125p. Elektrozawr ten odcina dopyw benzyny podczas zasilania silnika gazem.




44

Przykadowy elektrozawr benzynowy wraz z kompletem montaowym33

Zwykle posiada moliwo rcznego otwarcia dopywu benzyny. Umieszczony jest najczciej pomidzy ganikiem a pomp paliwa (benzyny) i nawet dla nieobeznanego w konstrukcjach automobilowych uytkownika, bdzie atwy w odszukaniu w przedziale silnikowym samochodu. Elektrozawory benzynowe rnych producentw rni si przede wszystkim rodzajem zastosowanego materiau, wielkoci i powierzchni filtracyjn. Zasada dziaania i konstrukcja pozostaje zasadniczo niezmienna. Zwykle do tego elementu mona dokupi zestaw naprawczy skadajcy si z wkadu (filtra) oraz uszczelek. Uwaga, filtr jest po to, aby go wymienia w czasie przegldw, a nie po to, aby by, i aby mona go byo wymieni. Ta moe kolokwialna uwaga, powinna zapa wszystkim w pami jeli nie teraz, to koniecznie podczas lektury rozdziau pt. Zalecenia eksploatacyjne. 33 Fot. Tomasz Twardowski.




45

III. Elektrozawr gazowy Urzdzenie to (analogicznie do czci opisywanej wczeniej) znajduje si pomidzy zbiornikiem gazu a reduktorem i podobnie do elektrozaworu benzynowego odcina tym razem dopyw LPG przy zgaszonym silniku lub podczas pracy silnika na benzynie. Takie elektrozawory dostpne s w rnych gabarytach, wyposaone s w wymienny filtr zatrzymujcy wszelkie ewentualne zanieczyszczenia mogce wystpowa w LPG podobnie jak elektrozawory benzynowe.

Elektrozawr gazowy34

IV. Reduktor Reduktor czciej zwany parownikiem jest elementem instalacji samochodw ganikowych i z wtryskiem paliwa. Zastosowanie odpowiedniego reduktora jest uzalenione od pojemnoci skokowej silnika i mocy przez niego osiganej. W konstrukcjach najnowoczeniejszych nie wystpuje. 34 Fot. Tomasz Twardowski.




46

Reduktory (parowniki) rnych typw35

Najwaniejszym zadaniem reduktora jest wymiana cieplna i zmniejszenie cinienia do wartoci zblionej cinieniu atmosferycznemu, innymi sowy redukcja. Parownik (reduktor) tworzy paliwo gotowe do wchonicia przez silnik dla instalacji I-IV generacji. Wystpuje w rnych wersjach (patrz zdjcia) i moe mie nieco odmienn konstrukcj np. pneumatyczny dla samochodw ganikowych, elektryczno-wspomagajcy dla samochodw z zaponem elektronicznym lub turbo dla samochodw z doadowaniem. Reduktor koniecznie musi by zainstalowany pionowo i rwnolegle do ruchu pojazdu. Zasada ta ma swoje uzasadnianie w prawach fizyki, bowiem przypieszanie czy hamowanie zgodnie z fizyczn bezwadnoci cia (pynw) powodowaoby zakcenia jego pracy. Reduktor musi by umieszczony w miejscu atwo dostpnym, umoliwiajcym jego regulacj i konserwacj. Jest to element instalacji, ktry dosy czsto ulega uszkodzeniu przy niewaciwym uytkowaniu. Najczciej zewntrznym tego objawem 35 www.czakram.pl




47

jest oszronienie (zamroenie), mogce doprowadzi do uszkodzenia membrany znajdujcej si wewntrz. To pociga za sob konieczno wymiany reduktora na nowy, bd te jego regeneracji, co i tak jest kosztowne. Oszronienie wystpi, jeli bdziemy uruchamiali samochd na gazie przy zimnym silniku, albo te jeli w ukadzie chodzenia bdzie wyciek, a wic zbyt maa ilo pynu chodzcego, albo sam system chodzenia bdzie uszkodzony (np. termostat). LPG trafiajc ze zbiornika do reduktora gwatownie si rozpra, a gazy jak wiadomo przy rozpraniu pochaniaj znaczne iloci ciepa (patrz opis dziaania instalacji IV generacji). Zewntrznym objawem oszronienia tego elementu bdzie biay nalot na reduktorze podobny do szronu w zamraarce i zimno odczuwalne na doni po dotkniciu. Reduktor jest poczony z ukadem chodzenia samochodu przewodami gumowymi. Jest to element podlegajcy regeneracji (niestety, nie zawsze opacalnej i skutecznej), a jej koszt to 200-400 z. V. Przecznik Waciwie to modu sterowania elektronicznego albo te centralka. Jest to element instalacji gazowej, z ktrym kierowca ma chyba najczciej kontakt. Zwykle bowiem umieszczony jest w pobliu deski rozdzielczej po lewej (rzadziej prawej) stronie kierownicy, pozwala kierowcy wybiera czy bdzie jecha na benzynie, czy na gazie.




48

Przeczniki benzyna/gaz36

Poza normaln sygnalizacj wietln (dioda37 czerwona to benzyna, dioda zielona gaz) moe informowa kierowc o poszczeglnych stanach funkcjonowania systemu rwnie przy pomocy sygnalizacji dwikowej. Centralka taka zewntrznie bdzie nieco inna przy zasilaniu ganikiem a inna przy wtrysku. Moe wskazywa poziom gazu i sygnalizowa rezerw. VI. Mikser (mieszalnik, mieszacz) Mikser to urzdzenie, w ktrym tworzy si mieszanka paliwowa powietrze-gaz, podobnie jak w ganiku przy zasilaniu benzyn. (Zreszt w przypadku instalacji I generacji umieszczony jest na jego gardzieli poniej filtra powietrza.) Miksery projektowane s indywidualnie do kadego typu samochodu w zwizku z koniecznoci dopasowania. Gwarantuj wysok sprawno i dynamik samochodu na gazie, nie pogarszajc jego zalet na benzynie. Mikser ma zasadniczy wpyw na zuycie gazu, elastyczno jazdy na 36 www.elpigaz.com 37 LED.




49

gazie i na benzynie oraz na osigi pojazdu. W mikserze nastpuje wymieszanie powietrza zasysanego przez silnik z odpowiedni iloci gazu (w fazie lotnej) pobranego z reduktora parownika. Mikser jest zatem odpowiednikiem ganika w ukadzie zasilania benzyn. Podczas pracy silnika (podczas suwu ssania), nastpuje napenienie cylindrw powietrzem niezbdnym do procesu spalania w wyniku podcinienia wytworzonego cofajcym si tokiem. W zalenoci od iloci zasysanego powietrza, do cylindra powinna si dosta odpowiednia ilo gazu mniej wicej pitnacie razy mniej ni powietrza. Dla prawidowej pracy silnika i maksymalnego wykorzystania energii zawartej w paliwie, najkorzystniejsze jest przygotowanie takiej mieszanki powietrzno-paliwowej, po spaleniu ktrej w spalinach nie pozostanie nie spalone paliwo (mieszanka zbyt bogata), lub po spaleniu ktrej nie zostanie w spalinach tlen (mieszanka zbyt uboga). Mikser musi zapewni dostarczenie odpowiedniej iloci gazu proporcjonalnie do iloci przepywajcego powietrza w caym zakresie pracy silnika (pomimo zmieniajcych si prdkoci obrotowych i obcie). Zatem dobr miksera do silnika musi by bardzo precyzyjny, co jest warunkiem poprawnoci dziaania instalacji. Budowa miksera jest zalena od tego w jakiej instalacji gazowej bdzie zastosowany. W samochodach zasilanych ganikiem mikser moe by mocowany na ganiku lub od ganika niezalenie za filtrem powietrza. Do pierwszego rodzaju, czyli mocowanych na ganiku, nale wic:

system mieszalny (dysza lub sprzgo), zawarty jest w pierwszej rurze wstawionej przez wykonany otwr w ganiku,

system widekowy (widekowa), zawarty jest w jednej lub dwch rurach wczonych do ganika bez wykonania otworw,

system centrujcy. Do drugiego rodzaju, mocowanych niezalenie, nale:

mieszacze klasyczne, zainstalowane s na szczycie Venturi, a ktrych umiejscowienie jest rne w zalenoci od pojazdu,

mieszacze pytowe, ktre instalowane s nad korpusem (trzonem) motylkowym pod obudow filtra powietrza.




50

Miksery rnych typw38

System mieszania, jeeli jest dobrze wykonany, przynosi znakomite wyniki, ale niestety, nie mona go zastosowa we wszystkich rodzajach ganikw. System widekowy jest prostszy od systemu mieszania. Jedyn adaptacj bdzie lekkie przeprofilowanie skrzydeek startera, aby funkcjonoway prawidowo. Take w tym wypadku podobnie jak w systemie mieszania, naley zwrci uwag na to, e wideki musz doj 2-3 mm niej od odcinka cinitego rury Venturiego. System centrujcy mieszacz centratorowy opiera si na podstawie systemu widekowego. Jest zazwyczaj mniej ekonomiczny, poniewa jest montowany w celu zaspokojenia pewnych specyficznych wymaga pojazdu. W tym przypadku istnieje moliwo uniknicia przeprofilowania skrzydeek startera. Mieszacze klasyczne pozwalaj na szybki monta. Zazwyczaj s instalowane na tulei powietrznej. Mog by zarwno ze sprzgem jak rwnie typu uzupeniajcego. 38 www.elpigaz.com




51

Miksery paskie s instalowane na korpusie motylkowym, zazwyczaj niezbdne jest podniesienie obudowy filtra powietrza i umocowanie mieszacza na korpusie motylkowym rubami doczanymi do miksera. W samochodach z wtryskiem elektronicznym MPI (wtrysk wielopunktowy) i SPI (wtrysk jednopunktowy) stosuje si miksery klasyczne (sprzgowe lub uzupeniajce) oraz paskie, szczeglnie do wtrysku mono. VII. Emulator Emulator (oszust wtrysku) wtryskiwaczy, ma za zadanie oszukiwanie jednostki sterujcej samochodu ECU39 udajc prawidow prac wtryskiwaczy benzyny, w czasie gdy s one odczone, podczas pracy na gazie. Dziki temu w ECU nie pojawiaj si komunikaty o uszkodzeniu wtryskiwaczy. Dziaa tak, aby sterownik benzyny nie wykry bdu.

Emulator wtrysku do silnika 4-cylindrowego40

39 Silniki z wtryskiem sterowane s komputerem, ktry odczytujc dane z wielu czujnikw dopasowuje parametry jego pracy. Jest to na tyle inteligentne urzdzenie, e dostraja si na bieco, (np. warto obrotw odcicia w zalenoci midzy innymi od temperatury silnika) i gromadzi dane w swojej pamici. 40 www.kme.com.pl




52

Emulator zmniejsza wic ryzyko awarii, gdy obcia tranzystory sterujce wtryskiwaczami. Odcina prd od wtryskiwaczy dla kadego osobno. Jednoczenie wysya do ukadu sterujcego impulsy symulujce dalsz prac wtryskiwacza. Centralka alarmowa nie zapamituje bdw odczenia wtryskiwaczy w czasie pracy na gazie. Emulator posiada rwnie funkcj automatycznego wczenia ukadu wtrysku benzyny, dziki czemu nawet w razie awarii elektryki ukadu zasilania systemu gazowego, silnik nadal bdzie pracowa, znowu na benzynie. My za nie zatrzymamy si na rodku drogi z wyczonym silnikiem.

Przewody i wtyki emulatora do silnika 6-cylindrowego, widlastego41

Wiele warsztatw instalujcych LPG, aby obniy koszty, nie montowao emulatorw, czego co teraz wyranie wida pochwala nie naley. W skad osprztowania emulatora wchodz odpowiednie przewody i wtyczki. 41 www.kme.com.pl




53

Budowa caego ukadu jest zalena od przeznaczenia odpowiednio do liczby cylindrw, ukadu silnika (rzdowy, widlasty itp.). VIII. Attuator Attuator to najprociej mwic regulator przepywu gazu, czyli element wykonawczy ukadu sterujcego iloci gazu podawanego do silnika. Jego nadrzdnym zadaniem jest sterowanie iloci gazu zasysanego przez mikser.

Attuatory o rnych ksztatach42, 43

Jeli mieszanka spalana w cylindrze jest zbyt bogata attuator zmniejsza dopyw gazu do miksera przez zmniejszenie przekroju przepywu (wiata na zasadzie przesony w obiektywach fotograficznych); jeli mieszanka jest zbyt uboga attuator zwiksza dopyw gazu do miksera, analogicznie przez zwikszenie przekroju przepywu. Attuator zazwyczaj skada si z korpusu poczonego z przewodami gazowymi oraz z silnika krokowego, ktry sterowany jest za pomoc sygnaw z elektronicznego ukadu sterujcego. Ukad ten na podstawie danych pochodzcych z sondy lambda analizuje biec sytuacj i generuje odpowiednie sterowanie. Silnik krokowy moe zajmowa dowoln pozycj w przedziale od 0 (cakowicie zamknity) do 250 krokw (cakowicie otwarty). 42 www.ekoalma.pop.pl 43 www.platformakociewie.pl




54

Silnik krokowy

Silnik krokowy jest urzdzeniem elektromechanicznym, ktre przeksztaca impulsy elektryczne w ruchy mechaniczne. Ukad na podstawie analizy danych pochodzcych z sondy lambda, analizuje biec sytuacj i generuje sterowanie attuatorem. To tutaj istnieje moliwo regulowania skadu mieszanki, jak instalacja dostarcza do cylindrw, jednak do jej wykonania potrzebna jest odpowiednia wiedza z zakresu budowy i eksploatacji instalacji LPG. Attuator moe by wkrcony bezporednio na wejciu reduktora, albo zamontowany na wu gazowym, ktry idzie w kierunku miksera. Naley jednak sprawdzi, czy ciar attuatora nie obcia go zanadto. Nie jest istotne natomiast, czy attuator jest pooony poziomo, czy ukonie. IX. Komputer sterujcy W nowoczesnych instalacjach jest niezbdny. Nazywany fachowo jednostk centraln. Nie warto z jednostki centralnej rezygnowa, nawet przy namowach fachowca z warsztatu, nawet jeli mona, bo na szczcie mona rzadko. Taka oszczdno jest




55

bowiem krtkoterminowa i bdzie generowa procenty w postaci czstszych wizyt w warsztacie, wikszego zuycia paliwa, wreszcie zuycia silnika. To nieprawda, e gaz niszczy silnik, to raczej nasza krtkowzroczno. Po przekroczeniu okrelonej prdkoci obrotowej, bd osigniciu odpowiedniej temperatury, silnik dziki obecnoci komputera automatycznie zostaje przeczony na zasilanie benzyn, czy te odwrotnie na gaz. Kolejn zalet posiadania komputera sterujcego w samochodzie moe by funkcja autodiagnozy, pozwalajcej na kontrolowanie najwaniejszych sygnaw z ukadu sterujcego i zapamitanie ich w centralce. Wszelkie nieprawidowoci w dziaaniu ukadu zasilania silnika gazem bd przekazywane w formie wizualnej kierowcy, poprzez zmian stanu sygnalizatorw LED44. To pozwoli na biecy monitoring pracy naszej instalacji.

Komputer sterujcy (jednostka sterujca)45

44 Diod. 45 www.egp.pl




56

Pozwala rwnie na ochron przed nieprzewidzianymi komplikacjami, daje bowiem moliwo natychmiastowej reakcji na powsta usterk i nie dopuszczenie do powstania kolejnych uszkodze. Komputer wsppracuje z czujnikiem temperatury zamontowanym w reduktorze (parowniku), automatycznie przeczajc zasilanie silnika z benzyny na gaz w momencie uzyskania najkorzystniejszej do pracy temperatury, co oznacza zwykle kilka minut po rozruchu. Jest to duo wygodniejsze ni przeczenie rczne i niesie ze sob szereg zalet. Pozwala w prosty sposb programowa testerem prdkoci obrotowej automatyczne przeczenia z benzyny na gaz i pozwala wybra sposb realizacji przecze TPS (czujnik pooenia przepustnicy) lub wykorzystanie obrotw. Wyklucza niejako dziaanie kierowcy (dziaajc poza jego wiadomoci) jako najbardziej niedoskonaego elementu samochodu. W momencie zmniejszenia iloci gazu w zbiorniku, system pozwala na automatyczne przeczenie si zasilania z powrotem na benzyn. Jako dodatek istnieje rwnie moliwo wywietlenia poziomu gazu na wywietlaczu sucym do wskazywania poziomu benzyny. Komputer sterujcy kontroluje poziom emisji szkodliwych gazw, dziki czemu spaliny s czystsze. X. Klapa przeciwwybuchowa Klapa przeciwwybuchowa zapobiega uszkodzeniom czci kanau dolotowego i obudowy filtra, spowodowanym przez ewentualne wybuchy powrotne tzw. strzay. Umieszczona jest na kanale dolotowym powietrza do silnika (midzy przepustnic a obudow filtra powietrza) lub w obudowie filtra powietrza. Kiedy w kolektorze sscym wystpi wybuch powrotny, nastpuje nagy wzrost cinienia, ktre powinno zosta czym zdekompresowane. Tu dziaa wanie klapa przeciwwybuchowa. Zmniejszenie cinienia uzyskuje si poprzez chwilowe rozszczelnienie kanau dolotowego, co jest moliwe dziki specjalnej konstrukcji tej klapy. Pozwala ona na wyrwnanie si cinie zapobiegajc strzaom. Po upuszczeniu nadmiaru cinienia nastpuje samoczynny powrt klapy przeciwwybuchowej do pozycji wyjciowej.




57

Klapa przeciwwybuchowa

XI. Wtryskiwacze Umieszczone na listwie wtryskiwaczy. W przypadku instalacji zasilania paliwem gazowym nie wystpuj w samochodach ganikowych. Gaz LPG zasila wtryskiwacze i, dozowany w odpowiedni sposb, wydobywa si z nich docierajc do kolektora sscego i silnika, bd te w bezporedni okolic zaworw dolotowych (sscych). Wtryskiwacze s sterowane z komputera ECU gazu. Na listwie wtryskiwaczy pobierane s sygnay cinienia i temperatury gazu. S charakterystyczne dla instalacji nowoczeniejszych i wystpuj w kadym aucie z wtryskiem.




58

Wtryskiwacze przed zamontowaniem46

Dostpne obecnie na rynku wielopunktowe wtryski gazu rni si zastosowanymi rozwizaniami technicznymi, jakoci funkcjonowania oraz oczywicie cen. Mona podzieli wtryski na: wtryski gazu w fazie lotnej oraz wtryski gazu w fazie pynnej (V generacja). Ten podzia uwzgldnia form (stan skupienia), w jakiej paliwo przepywa przez wtryskiwacz:

wtrysk gazu z jednomiejscowym centralnym sterowaniem elektrycznym, wtrysk z oddzielnym wtryskiwaczem na kady cylinder, III generacja, sekwencyjne wtryski gazu, IV i V generacja.

46 www.egp.pl




59

Wtryskiwacze widoczne po zamontowaniu w jednostce napdowej47

XII. Pozostae Wlew gazu suy do uzupeniania iloci paliwa. Jest zaworem kulowym jednokierunkowym. Po zamocowaniu specjalnego pistoletu do tankowania (ktry szczelnie przylega do gniazda wlewu), pod wpywem cinienia, z dystrybutora gaz jest uzupeniany w zbiorniku. 47 www.egp.pl




60

Wlew paliwa i wlew gazu LPG ukryty pod klapk

Po odczeniu pistoletu odcity zostaje powrt gazu ze zbiornika poprzez zawr zwrotny (stalow kulk) znajdujc si we wlewie. Celem zabezpieczenia wlewu gazu przed zanieczyszczeniami stosuje si wkrcany, plastikowy korek wlewu gazu, ktry znajduje si na pasku przykrconym do wlewu uniemoliwiajcym jego przypadkowe zgubienie. Praktycznie nic nie stoi na przeszkodzie, aby wlew gazu mona byo ukry pod klapk, obok wlewu benzyny, moe jedynie oprcz niechci instalatorw, ktrzy maj wicej pracy.




61

Typowe usytuowanie wlewu gazu48

Pewnie dlatego czasem usyszymy stwierdzenia, e usytuowanie takie powoduje rdzewienie samochodu. Rozwizanie to, chocia bardziej pracochonne przeklina mnie bd montayci jest o wiele bardziej estetyczne. Wyjedajc za granic pamitajmy, e w Europie stosuje si trzy rodzaje zczek LPG. W Niemczech, Belgii i Holandii moemy mie kopot z zatankowaniem, gdy stosuje si tam zczki typu Dutch bayonet oraz ACME threa. Natomiast w krajach takich jak: Wochy, Francja, Szwajcaria, Polska, Czechy, Sowacja i czciowo Niemcy stosuje si zczk typu Italian dish. Pewnym rozwizaniem zawsze moe by zastosowanie odpowiedniej przejciwki, zwanej take redukcj49. 48 www.egp.pl 49 www.allegro.pl




62

Przejciwka z cza holenderskiego na polskie

Kolejnym elementem jest pojemnik czciowo hermetyczny komora szczelna wewntrz systemu zasilania LPG, ze wzgldu na bezpieczestwo. W sytuacji ulatniania si gazu wane jest, aby LPG mia moliwo wypynicia na zewntrz samochodu, unikajc w ten sposb znalezienia si w rodowisku sprzyjajcym eksplozji. Moe on by skonstruowany z rnych materiaw (ABS, aluminium), ale jego dziaanie zawsze bazuje na perfekcyjnej szczelnoci, ktra umoliwia zachowanie czystego rodowiska oraz powietrza w jego wntrzu. Gaz ze zbiornika do silnika samochodu musi przeby drog kilkuset centymetrw i nie stosuje si w tym celu przewodw gumowych, ale rur wysokocinieniow. Rura ta wykonana jest z miedzi wyarzonej i jest przystosowana do cinienia roboczego 45 barw. Moe by zginana przy uyciu odpowiednich przyrzdw zgodnie z potrzebami montaowymi. czy ona zbiornik z elektrozaworem a nastpnie z reduktorem. Jest poczona z urzdzeniami poprzez odpowiednie zczki. Rura powinna by zamocowana na spodniej czci samochodu, w bezpiecznej odlegoci od rury wydechowej i punktw wzmocnienia samochodu, w regularnych odstpach, za pomoc odpowiednich opasek. Poczenia w miejscach podatnych na wibracje, musz by wykonane z wownic lub ze spiral elastycznych, zapewniajc dug i bezpieczn eksploatacj.


Zatankuj LPG za granic


63

12 Zatankuj LPG za granic

Oto adresy internetowe, pod ktrymi uzyskasz informacje na temat moliwoci zatankowania LPG poza granicami naszego kraju. http://www.primagaz.be/site.html http://www.efir.bg/ http://www.kalvacha.bg/ http://www.primaplyn.cz/1250/primaplyn/index.htm http://www.bp.com/modularhome.do?categoryId=4000&contentId=7001991 http://www.reolagaas.ee/ http://www.ilpga.com/ http://stations.gpl.online.fr/index.html http://www.autogas.nl/ http://www.primagaz.es/ http://finnstru.tripod.com/lpg.htm http://home.arcor.de/lpg_gas/ http://www.gas-tankstellen.de/index.php http://www.fordonsgas.se/


Najczciej zadawane pytania


64

13 Najczciej zadawane pytania

Ile samochd pali gazu? Na og zuywa 10-20% gazu wicej ni benzyny. Spowodowane jest to nieco mniejsz wartoci energetyczn paliwa gazowego. Czy to prawda, e auto bdzie o wiele sabsze na gazie ni na benzynie? Niezupenie. W przypadku prostych instalacji I generacji rnica bdzie odczuwalna. Spadek mocy to okoo kilka procent. W nowoczeniejszych instalacjach nie powinno takie zjawisko by odczuwalne. Czy to prawda, e gaz niszczy silnik? Badania nad tym zagadnieniem prowadzono ju w latach 30 ubiegego stulecia. Istnieje wiele opracowa na ten temat. Prawd jest, e szybciej zuywaj si silniki, ktre s zasilane benzyn; z gazem jest wprost przeciwnie moe nawet wyduy ywotno silnika. Jest to spowodowane przede wszystkim skadem chemicznym paliwa, co widoczne jest podczas spalania czystsze spaliny mniej zanieczyszcze. Najwiksze znaczenie ma jednak prawidowe dobranie instalacji oraz jej bezawaryjna eksploatacja. W przypadku wadliwego dobrania czy montau, odpowied na to pytanie bdzie twierdzca gaz niszczy silnik. W jednym z opracowa na ten temat czytamy: Zalet silnikw gazowych jest brak zjawiska rozrzedzania oleju i [] zmniejsza si zuycie czci ukadu korbowego. Charakterystycznym zjawiskiem dla tych silnikw, w przeciwiestwie do pracujcych na paliwie pynnym, jest stopniowy wzrost lepkoci oleju. Zmniejsza si rwnie osadzanie nagaru na tokach, zaworach i ciankach gowicy, a gazy spalinowe, wskutek peniejszego spalania, powoduj mniejsze niszczenie stykajcych si z nimi czci. Wymienione [] zjawiska, przeduaj ywotno silnika, okresy midzyremontowe i tym samym ekonomiczno eksploatacji.50 Czy instalacj gazow mona zamontowa w kadym aucie? Niestety, nie. Wyklucza si w zasadzie samochody z silnikami dwusuwowymi, tam gdzie silnik chodzony jest powietrzem (Garbus, Maluch, Zaporoec itp.) oraz z wtryskiem 50 K. Niewiaromski, Silniki Spalinowe, s. 383.




65

bezporednim (Unijet Common Rail) np. wybrane silniki FIAT-a. Chocia warto wspomnie e, (teoretycznie) instalacj gazow mona montowa w kadym samochodzie, take z silnikiem wysokoprnym. Sens jednak dyktuj m.in. koszty. Dlatego te jest to opacalne jedynie w silnikach benzynowych, chodzonych ciecz, z silnikiem umieszczonym z przodu. Jak rozwizane s instalacje w autach z silnikami chodzonymi powietrzem? Instalacja LPG w samochodach chodzonych powietrzem nastrcza wiele trudnoci, m.in. prawne. Kiedy nie ma cieczy chodzcej problemem jest dostarczenie niezbdnego ciepa do parownika. I tutaj rozwizania s dwa, przy czym z punktu widzenia bezpieczestwa waciwie jedno, bo ogrzewanie parownika ciepem od kolektora wydechowego jest niebezpieczne. Moe te sprawi kopot przy przegldzie, dlatego waciwszym wydaje si i takie rozwizania s stosowane podczenie parownika do ukadu smarowania i ogrzewanie go ciepem oleju. Zaznaczam jednak, e jest to kopotliwe i kosztowne. Nie kady warsztat podejmie si montau takiej instalacji. Czy mona jedzi tylko na gazie? Zaleca si rozruch silnika na benzynie i przejcie na gaz w momencie osignicia odpowiedniej temperatury reduktora lub przekroczenia odpowiednich obrotw. Jazda wycznie na samym gazie, oznacza przypieszone zuycie reduktora. Wtrysk i ganik musz od czasu do czasu popracowa na benzynie. Jest ona rwnie potrzebna pompie paliwowej, ktra zazwyczaj pracuje podczas jazdy na gazie. Przy braku benzyny pompa ulega zatarciu i nadaje si do wymiany. Raczej nie polecabym jazdy bez benzyny w zbiorniku. Czy musz zakada instalacj z komputerem? Tak, jeli auto ma katalizator i sond lambda musi posiada komputerowe sterowanie gazu, jest to wymg ustawowy. Poza tym montujc instalacj bez komputera naraamy si na koszty zwizane z wymian uszkodzonych elementw (katalizator, sonda). Jakie dokumenty dostaj z warsztatu po zaoeniu instalacji? Po zamontowaniu instalacji gazowej powinnimy otrzyma:

ksik gwarancyjn instalacji gazowej, informacj o produkcie,




66

certyfikat instalacji gazowej, faktur za monta.

Czy mam jakie dodatkowe obowizki, jako uytkownik instalacji? Tak. Po zamontowaniu instalacji w cigu 30 dni naley si zgosi do wydziau komunikacji z certyfikatem i faktur, aby uzyska wpis w dowodzie rejestracyjnym. Instalacja bez wpisania do dowodu rejestracyjnego jest niewana. Po zbyciu pojazdu, kupujcemu naley przekaza wszystkie dokumenty, w przeciwnym razie auto nie przejdzie przegldu technicznego. Czy prawd jest, e w Polsce jest najwicej aut z LPG? To nieprawda. Czasem syszy si, e to wanie w Polsce jedzi ok. 2 milionw aut z gazem (na 12 milionw zarejestrowanych), ale jest ich najwicej w Korei. LPG jest nadal paliwem alternatywnym naley o tym pamita. Wedug szacunkw na wiecie jest 4-5 milionw aut z gazem. Przy czym LPG jest najbardziej znaczcy. W niektrych duych miastach wiata, takich jak Tokio czy Barcelona, wszystkie takswki miejskie s zasilane wycznie tym paliwem. Gwnym powodem upowszechnienia si gazu jest ochrona czystoci powietrza. Odpowiednia polityka ekonomiczna niektrych pastw skania cz uytkownikw pojazdw do stosowania gazu zamiast benzyny. Znacznie nisze ceny gazu i inne ulgi podatkowe rekompensuj wacicielom samochodw koszty poniesione na instalacj gazow. Obecnie w Polsce zaistniay podobne okolicznoci sprzyjajce rozwojowi tego sposobu zasilania samochodw. Czy auto z instalacj moe by poddane tuningowi? Oczywicie, w przypadku tuningu zewntrznego i wewntrznego nic nie stoi na przeszkodzie. W przypadku tuningu mechanicznego rwnie. Jeli mwimy wycznie o tuningu jednostki napdowej to mona samochd z LPG podda podrasowaniu jednak zalecabym umiar. Zwikszenie mocy, czy wartoci momentu obrotowego o nie wicej ni 20% (w stosunku do wartoci wyjciowej) w takim aucie nie powinno by przeszkod.




67

Jak sprawdzi, czy w moim aucie mona zamontowa instalacj? Na przykad: mam poloneza do polonezw przecie montuje si gaz i zazwyczaj jest dobrze. Czy to aby na pewno prawda? Niestety nie. Kady szanujcy si zakad, zanim zamontuje instalacj LPG, powinien wykona diagnostyk spalin i oceni, czy silnik jeszcze si do tego nadaje oraz czy spenia odpowiednie normy okrelone przepisami. Bo auto, ktre nie spenia odpowiednich norm na benzynie, na gazie te ich nie speni.


Zalecenia eksploatacyjne dla uytkownikw instalacji LPG


68

14 Zalecenia eksploatacyjne dla uytkownikw instalacji LPG

Przede wszystkim naley pamita, e jedynie prawidowa eksploatacja samochodu zapewni nam dugotrwae korzyci pynce z posiadania instalacji gazowej. Podstawowa zasada (dotyczy oglnie ekonomicznej eksploatacji pojazdw) to dbanie o stan techniczny samochodu, a przede wszystkim o ukad zaponowy (czyli cewka, kopuka, palec rozdzielacza, wiece i przewody wysokiego napicia). Ukad zaponowy jest w instalacji gazowej bardzo newralgicznym elementem najczciej bowiem przyczynia si do zego jej funkcjonowania i co najgorsze, moe doprowadzi do jej uszkodzenia i uszkodzenia samego silnika. Kierowcy jedcy na benzynie raczej rzadko zwracali uwag na ten punkt, gdy tutaj problemw nie ma i np. przebicia nie s tak dokuczliwe. W przypadku instalacji gazowej wystarczy lekkie przebicie i dochodzi do strzau. Nastpn wan kwesti jest regularne i prawidowe serwisowanie instalacji gazowej i wymiana filtrw (elektrozaworu gazowego lub filtra fazy lotnej). Naley rwnie pamita o uruchamianiu samochodu na benzynie i, dopiero gdy silnik si zagrzeje, przeczeniu na gaz takie postpowanie wyduy ywot reduktora, czy pompy paliwa. Skoro ju jestemy przy pompie paliwa, to jest to podzesp, ktry dosy czsto ulega awariom. Dlaczego? Bo pracuje cay czas nawet jeli auto jedzi tylko na gazie. Wyjcia s dwa: albo odczy pomp (nie polecane), albo zawsze wozi przynajmniej p baku paliwa. Czsto bywa, e kierowca samochodu z instalacj jedzi prawie wycznie na gazie i w zwizku z tym w zbiorniku paliwa wozi zwykle kilka, kilkanacie litrw benzyny przez duszy czas. Takie postpowanie nie jest prawidowe. Zwykle benzyna po jakim czasie jest zawodniona, a sam zbiornik zaczyna korodowa. Moe dochodzi do zatykania ukadu paliwowego albo problemw z rozruchem. Warto te pamita o czstszej, ni w przypadku auta ze standartowym ukadem zasilania, wymianie wiec zaponowych. Przestrzeganie tych kilku zasad powinno zaowocowa brakiem problemw z rozruchem i dug eksploatacj samochodu.


Regulacja instalacji


69

15 Regulacja instalacji

Przed przystpieniem do czynnoci regulacyjnych naley odpowiedzie sobie na kilka bardzo wanych pyta. Czy silnik pracuje prawidowo przy zasilaniu benzyn, czy ma dobrze ustawione obroty biegu jaowego, sprawny ukad zaponowy, czysty filtr powietrza i czy nie ma adnych nieszczelnoci w kolektorze sscym? Regulacji mona dokona wycznie przy czystym filtrze powietrza, bowiem jego stan ma ogromny wpyw na dziaanie instalacji (ywotno takiego filtra to maksymalnie 20 tys. km). Jeli wszystko jest w porzdku, moemy przystpi do regulacji jeli nie, powinnimy doprowadzi wszystko do takiego stanu jak by powinno. Regulacja instalacji gazowej przy nieprawidowo wyregulowanym zasilaniu benzyn jest bezcelowa. Kolejne wane pytanie. Bez obrazy, ale jeli nie miae wiele do czynienia z mechanik, jeli wedug Ciebie wyczynem jest wymiana koa zapasowego, moe warto zastanowi si, czy w ogle jeste w stanie wykona tak regulacj? Skromny autor tego opracowania, cho co nieco na ten temat wie i lizn wiadomoci o mechanice oraz potrafi poradzi sobie z kilkoma do prostymi naprawami (dla przykadu z wymian klockw hamulcowych, czy innymi banaami), woli, aby regulacj wykona fachowiec. Po pierwsze, zrobi to szybciej, po drugie lepiej (bo si na tym zna to jego zawd), a po trzecie zrobi to taniej, bo jak zabierze si za to amator, to z pewnoci co zepsuje i bdzie trzeba dopaci. Dlatego te poniszy opis jest dla tych, ktrzy naprawd wiedz co na ten temat. Dobrze jest po prostu zobaczy tak operacj praktyka czsto mija si z teori,

Instalacja Gazowa w Aucie

Documents

Transcript of Instalacja Gazowa w Aucie