Instalacja gazowa a wtrysk bezpośredni? To możliwe!

Od wielu już lat w naszym kraju niezwykle popularną formą przeróbki samochodu jest montaż instalacji zasilania alternatywnym paliwem jakim jest gaz skroplony. Decyduje o tym bez wątpienia łatwość adaptacji pojazdu do zasilania takim paliwem i korzyści ekonomiczne, wynikające z eksploatacji tak wyposażonego auta. Boom na montaż instalacji gazowych nie słabnie i z roku na rok przybywa na naszych drogach takich aut.

 

Do zasilania stosuje się dwa typy gazu: sprężony gaz ziemny oznaczony w skrócie CNG oraz mieszankę gazów propan-butan LPG. Ze względu na sposób przechowywania gazu w zbiornikach samochodowych oraz bardzo rozwiniętą infrastrukturę stacji tankowania gazem, instalacje LPG dominują na naszym rynku.

Instalacje gazowe  są  używane do zasilania praktycznie wszystkich  typów silników spalinowych, począwszy od silników o zapłonie samoczynnym w autobusach, dużych samochodach ciężarowych, jednostkach pływających czy maszynach, a skończywszy na popularniejszych silnikach o zapłonie  iskrowym stosowanych w motorowerach, samochodach osobowych, dostawczych, ciężarowych, wózkach widłowych.

Ze względu na rosnące ceny paliw - zarówno benzyny bezołowiowej jak oleju napędowego - perspektywa zasilania samochodów paliwem gazowym, które może być ponad dwa razy tańsze niż paliwo pierwotne, jest bardzo zachęcająca.

Instalacje zasilania samochodu gazem LPG rozwijały się wraz z ewolucją układów zasilania silników o zapłonie iskrowym. W zależności od rodzaju doprowadzenia gazu do silnika, na dzień dzisiejszy istnieje pięć podstawowych typów/generacji instalacji LPG.

Najpopularniejszym obecnie rodzajem instalacji montowanych w autach są instalacje tzw. „sekwencyjne” IV generacji. W instalacjach tych zastosowano wtryskiwacze elektromagnetyczne (po jednym na każdy cylinder) oraz nowoczesny sposób sterowania. Sterownik systemu wtrysku gazu bazuje na czasach otwarcia wtryskiwaczy benzynowych. Takie rozwiązanie  zwiększa jego precyzję działania oraz ekonomikę pracy na gazie. W instalacjach bazujących na tym rozwiązaniu, możliwe jest zastąpienie benzyny paliwem gazowym z zachowaniem wszystkich funkcji nowoczesnego samochodu, zwłaszcza autodiagnostyki silnika w układzie OBD.

Najnowocześniejszą obecnie propozycją przygotowaną dla użytkowników instalacji LPG są systemy V generacji, wyznaczające zupełnie nowy standard w dziedzinie LPG. Gaz wtryskiwany jest w nich do silnika w postaci ciekłej, a nie jak we wszystkich wcześniejszych generacjach - w fazie lotnej. W zbiorniku gazu znajduje się pompa, tłocząca płynny gaz aż do cylindrów. Dopiero tam następuje samoistne rozprężenie gazu i jego przejście do stanu lotnego. Zjawisku temu towarzyszy wytwarzanie się niskiej temperatury, co w połączeniu z wtryskiem ciekłego, a nie lotnego paliwa, pozwala uzyskać znacznie lepsze wypełnienie cylindrów i w rezultacie efektywniejsze spalanie.  Jednak z powodu wysokiej ceny, nawet trzykrotnie wyższej w porównaniu z instalacjami IV generacji, instalacje V generacji są na naszym rynku niezbyt rozpowszechnione.

Postępujący rozwój jednostek napędowych oraz zaostrzanie norm spalin, wymusiły pojawienie się na rynku motoryzacyjnym silników zasilanych bezpośrednim wtryskiem benzyny. Zasadniczą różnicą pomiędzy bezpośrednim wtryskiem benzyny (np. silniki GDI Hyundaia oraz Kia, czy FSI, TSI, TFSI grupy Volkswagena) a rozwiązaniem klasycznym - pośrednim wielopunktowym wtryskiem (MPI – Multi Point Injection) - jest wtryskiwanie benzyny pod wysokim ciśnieniem od 50 do 200 barów oraz zamontowanie wtryskiwaczy benzynowych bezpośrednio w głowicy, dzięki czemu mieszanka paliwowo-powietrzna tworzy się bezpośrednio w komorze spalania .  W rozwiązaniach wtrysku pośredniego benzyny, paliwo wtryskiwane było pod niskim ciśnieniem (do 5 barów) a  wtryskiwacze były zamontowane w kolektorze ssącym, zatem do komory spalania trafiały już wymieszane powietrze i paliwo.

Dzięki takim zmianom konstrukcyjnym silników udało się zbudować bardzo efektywne jednostki napędowe w których z pojemności 1400 cm3 (1,4 TSI) udało się uzyskać moc 160 KM a z pojemności 2000 cm3 ( 2,0 TSI) nawet 230KM. Wysilenie silników i zastosowanie nowoczesnych technologii w ich budowie, nie pozostaje niestety bez wpływu na ich docelową trwałość ale też np. na łatwość w dostosowaniu do instalacji LPG. Zabudowanie instalacji gazowej w silnikach zasilanych bezpośrednim wtryskiem benzyny było nie lada wyzwaniem dla producentów instalacji gazowych LPG i CNG. Na swej drodze napotkali wiele problemów, które musieli rozwiązać. Na dzień dzisiejszy jednak, dostępne są instalacje dedykowane do montażu w samochodach wyposażonych w takie jednostki napędowe. Jednym z największych problemów z punktu widzenia stworzenia instalacji LPG na potrzeby silnika benzynowego z wtryskiem bezpośrednim, jest żywotność wtryskiwaczy benzynowych zamontowanych w głowicy. Pracują one w ekstremalnych warunkach, końcówka wtryskiwacza znajduje się w komorze spalania i narażona jest na działanie bardzo wysokiej temperatury.  Podczas zasilania benzyną są one smarowane i chłodzone benzyną. Przy pracy na gazie są narażone na uszkodzenia z uwagi na brak przepływu benzyny, a w konsekwencji – brak chłodzenia. Aby rozwiązać ten problem, producenci instalacji przy zasilaniu silnika gazem LPG, zastosowali cykliczny dotrysk benzyny, celem chłodzenia i smarowania wtryskiwaczy.

Instalacje do zasilania silnika z wtryskiem bezpośrednim różnią się zasadniczo od instalacji przeznaczonych do współpracy z wtryskiem pośrednim, z uwagi na konieczność ich dużej indywidualizacji - dopasowaniem do konkretnego samochodu. Instalacja jest dedykowana dla konkretnego producenta, modelu i typu samochodu o konkretnej pojemności skokowej, mocy, kodzie silnika oraz rodzaju zastosowanej skrzyni biegów (manualna lub automatyczna). Do poprawnego montażu i późniejszego dobrego działania takiej instalacji, konieczne jest rygorystyczne spełnienie wszystkich wytycznych producenta instalacji gazowych, co dla wielu zakładów montażowych wydaje się być niewykonalne ale nie jest przecież niemożliwe!

Dobrym przykładem jest tu montaż instalacji gazowej Lovato „EasyFast Direct Injection”, wykonany w samochodzie Skoda Octavia II z silnikiem 1,4  TSI  przez firmę AUTO-DINO. Firma AUTO-DINO, działająca w Warszawie przy ulicy Modlińskiej 60, jest autoryzowanym serwisem firmy Landi Renzo Polska, zajmującym się montażem i serwisowaniem instalacji gazowych renomowanej włoskiej firmy Landi Renzo i Lovato. Na potrzeby wykonania wzorcowego montażu, specjaliści z AUTO-DINO posłużyli się samochodem Skoda Octavia, wyprodukowanym w 2011 roku, wyposażonym w jednostkę napędową oznaczoną kodem silnika CAXA, o mocy znamionowej 122 KM i przebiegu 31000 km spełniającą normę spalin Euro 5.

W samochodzie została zamontowana instalacja gazowa sekwencyjnego wtrysku gazu IV generacji Lovato Easy Fast Direct Injection dedykowana konkretnie do samochodów grupy VW z silnikami z bezpośrednim wtryskiem benzyny 1,4 TSI 122 KM (o kodzie silnika CAXA), z manualną 6 stopniową skrzynią biegów. Przedmiotowa instalacja została zamontowana zgodnie z wytycznymi  producenta. Zgodnie z zaleceniami dokumentacji, miejsce mieszania się gazu LPG z powietrzem (miejsce montażu wkrętek gazowych i doprowadzenie gazu do kolektora) zostało zlokalizowane jak najbliżej głowicy, a same wkrętki, zamontowano pod odpowiednim (zgodnym z zaleceniami) kątem.

Mapa instalacji gazowej została opracowana według najdokładniejszej dostępnej obecnie metody, czyli w oparciu o wykorzystanie hamowni podwoziowej obciążeniowej i na podstawie analizy pracy korektorów krótko i długoterminowych mapy benzynowej oraz parametrów pracy sondy lambda.

Po dokładnej i zajmującej sporo czasu regulacji instalacji gazowej na hamowni podwoziowej, silnik pracuje znakomicie na obydwu układach zasilania.

 Po montażu instalacji LPG, w związku z problematycznymi wtryskiwaczami benzynowymi, silnik może pracować w trzech trybach zasilania:

• na samej benzynie
• na samym gazie LPG
• na gazie  LPG i na benzynie

Udział benzyny w zasilaniu silnika rośnie wraz ze wzrostem obciążenia oraz wtedy gdy silnik pracuje na wolnych obrotach, np. podczas postoju przed skrzyżowaniem lub w korku. Zmiany paliwa odbywają się płynie i niezauważalnie.

Podstawowym celem montażu instalacji LPG, jest uzyskanie oszczędności poprzez zastosowanie znacznie tańszego paliwa. W przypadku naszej „wzorcowej” Skody, pierwotne średnie zużycie benzyny wynosiło w trybie miejskim około 8,5 l / 100 km, poza miastem około 6,3 l/100 km.

Po adaptacji samochodu do zasilania gazem LPG spalanie w trybie jazdy miejskiej kształtuje się średnio na poziomie 8l gazu LPG oraz 0,9 do 1,4 l/100 km benzyny na każde przejechane 100 km.

Cały czas należy pamiętać, że benzyna bezołowiowa jest obecnie ponad dwukrotnie droższa, niż gaz LPG, oszczędność związana z montażem instalacji jest więc zauważalna! Za kilka lat większość silników o zapłonie iskrowym wyposażona będzie w układy bezpośredniego wtrysku benzyny. Wysokie koszty eksploatacji pojazdu, a w szczególności koszty paliwa, skłaniają i skłaniać będą użytkowników pojazdów do adaptacji swoich samochodów na zasilanie ciekłym gazem  LPG.

Na chwilę obecną, większość użytkowników takich pojazdów obawia się montażu w swoich autach instalacji LPG lub wręcz nie ma świadomości, że istnieją rozwiązania dedykowane dla silników benzynowych z wtryskiem bezpośrednim. Na powyższym przykładzie pokazujemy, że takowe instalacje są i działają! Cała sztuka polega tylko i wyłącznie na skorzystaniu z usług specjalistów przy ich montażu i późniejszej dbałości o ich poprawne funkcjonowanie. Pomimo dłuższego zwrotu inwestycji w adaptację pojazdu do zasilania gazem LPG, wynikającego ze znacznie wyższej ceny tej instalacji (na tą chwilę jest droższa o  60% w porównaniu do instalacji IV generacji wtrysku pośredniego) oraz  zużywanie  benzyny podczas pracy na gazie, to nadal się opłaca!

• Poprzedni artykuł
• Następny artykuł