LPG w GDI

© Raven Media – Maciej Blum

Udostępnij:

Instalacja zasilania gazem LPG silników z wtryskiem bezpośrednim stawia szereg wyzwań. Producenci takich systemów gwarantują ich poprawną pracę, jednak ciągle zdarzają się samochody, w których coś nie działa prawidłowo.

Na stacjach benzynowych paliwo LPG jest średnio 2,5 razy tańsze niż benzyna. Jest to świetny argument, aby zmienić sposób zasilania i taniej użytkować samochód. Zaletą wtórną jest też ekologia: spalająca się mieszanka propanu i butanu generuje czystsze spaliny niż mieszanka paliwowo-powietrzna. Samochody z bezpośrednim wtryskiem benzyny nie są już żadną nowością i praktycznie każdy producent ma je w swojej ofercie. Pojawienie się tych jednostek napędowych rzuciło jednak pewne wyzwanie producentom instalacji LPG. Wyzwaniem tym okazało się umieszczenie wtryskiwacza benzyny w komorze spalania, czyli narażenie go na wysoką temperaturę powstającą podczas spalania paliwa.

Wtryskiwanie paliwa LPG w fazie płynnej do kolektora dolotowego za pomocą instalacji sekwencyjnej ma swoje uzasadnienie, jednak powstaje problem związany z odcięciem zasilania benzyną wtryskiwacza benzyny. Ten bez chłodzenia przepływającym go paliwem ulega zanieczyszczeniu nagarem, co w efekcie skutkuje jego uszkodzeniem i nieprawidłową pracą.

Producenci instalacji LPG radzą sobie z tym problemem w różny sposób. Najczęściej stosowaną metodą jest dotrysk benzyny powodujący oczyszczenie wtryskiwacza. To oznacza też, że w trakcie zasilania gazem LPG silnik zużywa jednak niewielką ilość benzyny, która jest wykorzystywana na oczyszczanie i chłodzenie wtryskiwaczy benzyny. Praca na różnych paliwach jest tutaj naprzemienna. Po przejechaniu pewnego odcinka na zasilaniu LPG sterownik samoczynnie przełącza zasilanie na benzynę. Po przejechaniu kolejnego odcinka drogi znów następuje niezauważalne dla kierowcy przejście na zasilanie LPG. Spalanie benzyny w takim przypadku można zredukować o ok. 75%, jednak należy pamiętać, by zawsze w baku było paliwo.

Drugim rozwiązaniem jest stały dotrysk benzyny w trakcie zasilania paliwem LPG. Silnik wtedy spala około 95% paliwa LPG i 5% benzyny. Ten sposób jest ideowo równoznaczny z opisywanym wcześniej. Chodzi w nim o chłodzenie i oczyszczanie wtryskiwaczy benzyny.


Faza ciekła

Najnowsze rozwiązania w dziedzinie wtrysku gazu LPG polegają na stosowaniu wtrysku w fazie ciekłej. Polega to na wykorzystaniu wtryskiwaczy benzyny równocześnie jako wtryskiwaczy skroplonego gazu. Zaletą tego rozwiązania jest to, że podczas pracy silnika w ogóle nie jest zużywana benzyna, ponieważ wtryskiwacze cały czas pracują i są chłodzone przepływającym przez nie gazem. W układach zasilania LPG w formie gazowej konieczne jest stosowanie „międzywtrysków” benzyny przez wtryskiwacze, aby zapobiec ich zapieczeniu.

W instalacjach wtryskujących gaz w fazie ciekłej jest on magazynowany  w zbiorniku ciśnieniowym, w którym zamontowana jest pompa LPG. W silnikach z wtryskiem bezpośrednim pompa tłoczy ciekły gaz LPG do zespołu zaworów tworzących moduł zmiany paliwa, który płynnie przełącza zasilanie z jednego paliwa na drugie. Moduł kieruje wybrane paliwo (benzynę lub LPG) do pompy wysokiego ciśnienia, skąd podawane jest do oryginalnych wtryskiwaczy benzyny silnika. Część elektroniczna (sterownik gazu) steruje tylko przełączaniem z jednego paliwa na drugie (benzyna/gaz lub gaz/benzyna) i nie bierze udziału w ustalaniu dawki paliwa gazowego do silnika. W instalacjach wtrysku gazu w fazie ciekłej konieczne jest zamontowanie zbiornika LPG z pompą paliwa oraz dodatkowego modułu zmiany paliwa. W tym systemie zasilania nie występuje natomiast reduktor/parownik ani wtryskiwacze gazu umieszczane zazwyczaj w otworach wykonanych w kolektorze dolotowym.  

Sterowaniem silnikiem zajmuje się fabryczny, benzynowy komputer auta, a brak np. parownika (stosowanego nawet w instalacji LPG IV generacji) powoduje, że silnik może pracować na gazie od samego początku. Poza tym ciśnienie gazu jest zawsze takie samo, niezależnie od temperatury zewnętrznej. Nie ma potrzeby cyklicznego strojenia komputera (jak w innych instalacjach), bowiem komputer gazowy wykorzystuje dane komputera benzynowego. Pełne rozprężenie gazu następuje dopiero w cylindrze, co owocuje pełniejszym wypełnieniem cylindra gazem i lepszym spalaniem mieszanki paliwowo-powietrznej.

W przypadku wtrysku fazy ciekłej przez wtryskiwacze znajdujące się bezpośrednio przed zaworami dolotowymi mamy do czynienia ze znacznym spadkiem temperatury. Gaz skierowany na zawory ssące zmienia stan skupienia z ciekłego na lotny przed zaworami, jednak skutkuje to schłodzeniem zaworów, ponieważ wtryskiwane i rozprężające się paliwo LPG może mieć temperaturę nawet -45°C. Takie schłodzenie powietrza sprawia, że do cylindra dostaje się go więcej, co zwiększa ilość mieszanki biorącej udział w procesie spalania. Najważniejszą zaletą wtrysku fazy ciekłej LPG jest więc zachowanie tej samej mocy co podczas pracy silnika na benzynie. Następnym zjawiskiem towarzyszącym jest dodatkowe schłodzenie samych zaworów oraz przylgni i gniazd zaworowych.

Schemat instalacji wtrysku bezpośredniego gazu LPG – Prins Direct LiquiMax.


TOP w kategorii


#Technika motoryzacyjna

Paliwa alternatywne LPG gaz instalacja gazowa GDi



LPG w systemach start-stop

Początkowe próby zastosowania instalacji gazowych w pojazdach z systemem start-stop nie przynosiły zadowalającego efektu. Silnik rozgrzany do odpowiedniej temperatury i zatrzymany w celu ograniczenia zużycia paliwa startował ponownie na benzynie zamiast na gazie. Zanim zdołał powrócić do zasilania gazowego, upływało kilka cennych sekund oraz – niestety – gramów benzyny. Jednak producenci instalacji gazowych bardzo szybko poradzili sobie z tym problemem. Wymagało to wprowadzenia poprawek zarówno w sterowaniu wtryskiem gazu, jak i oprogramowaniu oraz sposobie podłączenia sterownika gazu (ECU GAZ).

Różnica w podłączeniu sterownika gazu (ECU GAZ) w autach z systemem oraz bez systemu start-stop polega na odpowiednim pobraniu zasilania 12 V „po kluczyku” z instalacji elektrycznej pojazdu. W autach niewyposażonych w to rozwiązanie zasilanie 12 V pojawiające się po przekręceniu stacyjki pobierane jest standardowo z jednego z wtryskiwaczy benzyny. Niestety, w pojazdach wyposażonych w technologię start-stop wraz z wyłączeniem silnika na wtryskiwaczach benzyny zanika zasilanie 12 V. To jedna z przyczyn problemu ze startem silnika bezpośrednio na gazie. Wyeliminowano ją, pobierając zasilanie 12 V „po kluczyku”. Zasilanie to pojawia się w momencie włączenia zapłonu, ale nie zanika z chwilą, gdy system start-stop wyłączy silnik.

Udostępnij:

Drukuj





Maciej Blum



Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również