Jak zbudowane są samochodowe instalacje LPG?

Producenci instalacji LPG wciąż dostosowują swoje produkty do zmieniających się konstrukcji jednostek napędowych, co pozwala na korzystanie z oszczędności możliwych przy jeździe „na gazie” również w najnowocześniejszych pojazdach. Wraz z wprowadzaniem nowszych rozwiązań zmienia się też budowa instalacji LPG, a w pewnym zakresie także ich działanie. Zalety tankowania autogazu są jednak wciąż takie same, a atrakcyjność tego paliwa pozostaje wysoka.

Dlaczego warto korzystać z LPG w samochodzie?

Używanie gazu LPG do napędzania auta wciąż pozostaje jedną z najtańszych opcji, jakie można znaleźć. Samochody zasilane gazem płynnym są tańsze w zakupie i w eksploatacji niż popularne diesle, zwłaszcza gdy wziąć pod uwagę złożoność silników spalających ropę i koszt usuwania ich ewentualnych awarii. Gaz jest również bezkonkurencyjny w stosunku do modnych, lecz wciąż niezbyt praktycznych aut elektrycznych, które są nie tylko drogie, ale również mają niewielki zasięg. Gaz będzie też alternatywą dla aut hybrydowych typu mild hybrid, czyli pojazdów z odzyskiem energii, ponieważ jest tańszy w eksploatacji. Instalacja gazowa bywa nawet dość często montowana w samochodach tego typu, by zmniejszyć koszty ich użytkowania – zauważa specjalista z firmy Bar-GAZ, będącej dystrybutorem gazu płynnego.

Gaz do zasilania jednostek napędowych wykorzystywanych w autach osobowych i dostawczych gwarantuje duże oszczędności, o ile kierowca pokonuje miesięcznie większą liczbę kilometrów. Częsta eksploatacja auta napędzanego autogazem sprawia, że cała inwestycja zwraca się szybko, a jej montaż, wbrew powtarzanym niekiedy niesprawdzonym opiniom nie przyczynia się do szybszego zużycia silnika, ani do obniżenia osiągów samochodu. W rzeczywistości pojazd na gazie ma niemal taką samą moc, a odstępstwa zdarzające się w różnych zakresach obrotów nie przekraczają 4–5%, co w samochodach z silnikami o większych pojemnościach jest praktycznie nieodczuwalne. Gaz nie wypływa także na żywotność samochodu – oczywiście pod warunkiem terminowego wykonywania niezbędnych przeglądów i czynności serwisowych od wymiany filtrów i zmiany oleju przez sprawdzanie ustawień instalacji czy niezbędne kontrolowanie luzów zaworowych.

Warto podkreślić, że gaz LPG jest paliwem w pełni bezpiecznym, choć tak jak każdy materiał napędowy wymaga odpowiedniego traktowania. Niezbędna jest ostrożność przy tankowaniu – z uwagi na możliwość wystąpienia bardzo niskich temperatur czy reagowania na możliwe wycieki lub nieszczelności, identyczne zasady obowiązują jednak również przy innych paliwach. Zbiornik z gazem nie stanowi też większego zagrożenia niż bak z paliwem. W żadnym z przeprowadzonych testów kolizja czy nawet poważny wypadek nie spowodował wybuchu gazu znajdującego się w instalacji.

Wielkim plusem instalacji gazowych jest fakt, że mogą być montowane w niemal każdym pojeździe i dostosowane do rozmaitych silników. Odpowiednia instalacja może być założona zarówno w starym aucie z jednostką gaźnikową, jak i nowoczesnym pojeździe z wielopunktowym wtryskiem paliwa, choć rodzaj osprzętu i używanych podzespołów będzie w obu przypadkach znacznie się od siebie różnił.

Najważniejsze podzespoły typowej instalacji gazowej

Każda instalacja gazowa jest de facto drugim układem paliwowym montowanym w samochodzie, a celem jej oprzyrządowania, jest takie dopasowanie podawanego gazu, by spalanie w silniku zachodziło w sposób optymalny i nie narażało go na zbyt duże obciążenia. Wspólnym elementem każdej instalacji jest odpowiednio dopasowany zbiornik, przeznaczony do napełniania gazem płynnym na stacji LPG. Może mieć on mieć kształt toroidalny, czyli przypominający obwarzanek, albo walcowy, podobny do dużych zbiorników przydomowych. Każde z dostępnych rozwiązań ma  swoje wady i zalety – w przypadku zbiornika toroidalnego istnieje możliwość montażu we wnęce na koło zapasowe, co sprawia, że nie traci się miejsca w bagażniku auta. Ceną za to jest jednak mniejsza pojemność, a zatem mniejszy zasięg na jednym tankowaniu. Przy zbiornikach walcowych zapas gazu jest większy, jednak możliwości transportowe auta są znacznie ograniczone.

Gaz ze zbiornika musi być przesłany do dalszej części systemu. Do tego celu wykorzystywany jest tzw. wielozawór, czyli urządzenie współpracujące z pompą gazu, które podaje płynny LPG o określonym ciśnieniu, a także zamyka jego dopływ w przypadku uszkodzenia instalacji czy jej wadliwego działania. Zanim gaz trafi dalej, przepływa przez filtr fazy ciekłej, który pozwala na usunięcie znacznej części znajdujących się w nim zanieczyszczeń. Właściwa filtracja jest bardzo ważna, ponieważ przedostające się dalej zanieczyszczenia mogą wpływać na awaryjność instalacji, a jednocześnie prowadzić do nieprawidłowego spalania.

Po przejściu przez filtr gaz trafia do reduktora, w którym dochodzi do zmiany fazy z ciekłej do lotnej. Następuje to dzięki zmianie ciśnienia z około od 8–12 barów do około 1 bara. Ponieważ towarzyszy temu znaczna zmiana temperatury do reduktora doprowadzany jest rozgrzany płyn chłodniczy z silnika, który przepływając przez kanaliki znajdujące się w jego obudowie, zapobiega zamarznięciu podzespołu i uszkodzeniu membrany regulującej poziom ciśnienia we współpracy ze sprężyną dobierającą siłę jej napięcia.

Gaz w fazie lotnej jest przekazywany do filtra fazy lotnej, a następnie trafia do układu sekwencyjnego wtrysku, który dobiera odpowiednią ilość LPG i kieruje go do właściwego kolektora dolotowego współpracującego z konkretnym cylindrem. Po zmieszaniu z powietrzem LPG tworzy mieszankę, która może ulec zapłonowi w cylindrze. W bardziej zaawansowanych instalacjach spalanie odbywa się z dotryskiem benzyny, co zapobiega nadmiernemu rozgrzewaniu się wtryskiwaczy.

Sterowanie instalacja gazową i najnowocześniejsze rozwiązania konstrukcyjne

Instalacja gazowa musi być dostosowana do tego, że w nowoczesnych autach pracą jednostki napędowej steruje komputer. Nieodłączną częścią całego systemu jest więc właściwy sterownik, który współpracuje z elektroniką silnika, dobierając odpowiednie dawki paliwa. Zbiera on dane wysyłane przez komputer samochodu, które normalnie zarządzają pracą wtryskiwaczy benzynowych i na tej podstawie dobiera odpowiednią ilość gazu, jaka powinna być podana do silnika. Jednocześnie pełni funkcję emulatora, który „udaje” system wtrysku benzyny, podając odpowiednio zmodyfikowane informacje, umożliwiające poprawne działanie elektroniki auta. Sterownik instalacji gazowej zawiaduje też pracą pompy gazu oraz wielozaworu.

Dla nowoczesnych silników, wyposażonych w układ EOBD (European On Board Diagnostic), który na bieżąco otrzymuje dane z sondy lambda oraz wtrysku paliwa, sprawdzając emisję spalin i weryfikując stan jednostki napędowej, przeznaczone są systemy sekwencyjnego wtrysku gazu w fazie ciekłej. W takich instalacjach gazowych zbędne jest używanie reduktora, nie ma też filtra fazy ciekłej, ponieważ gaz zmienia stan skupienia, odparowując dopiero w kolektorach dolotowych silnika.

Jeszcze inaczej pracuje instalacja z bezpośrednim wtryskiem paliwa. W tym przypadku do cylindrów trafia gaz płynny, który w dodatku jest podawany przez wtryski oryginalne benzynowe. Takie rozwiązanie znacznie upraszcza instalację, ponieważ zbędny staje się zarówno oddzielny wtrysk gazu, jak i reduktor. LPG jest nadal podawany przez specjalną pompę gazu montowaną w zbiorniku, będącej jednak podłączoną do pompy benzynowej, która w związku z tym musi zostać odpowiednio zmodyfikowana, ponieważ musi pracować z dwoma rodzajami paliwa o nieco innej specyfice. Przy takim rozwiązaniu pracą silnika steruje jego „oryginalny” komputer. Sterownik instalacji gazowej zapewnia dopasowanie czasu otwarcia wtryskiwaczy benzynowych do charakterystyki LPG, a także zmusza pompę wysokociśnieniową do podawania zwiększonych dawek paliwa. Ze względu na wykorzystywanie oryginalnych wtryskiwaczy, przez które przepływa ciekły gaz, w takich silnikach nie ma potrzeby dotrysku benzyny.