Instalacje LPG w silnikach z bezpośrednim wtryskiem paliwa
| [
]( http://autogaz-journal.pl/ ) |
| --- | Przystosowanie instalacji LPG do jednostek benzynowych z wtryskiem bezpośrednim stanowi nie lada wyzwanie, głównie ze względu na umiejscowienie wtryskiwaczy w kolektorze spalania. Wymagają one chłodzenia poprzez zastosowanie cyklicznego dotrysku benzyny. Innym rozwiązaniem jest skorzystanie z układu wykorzystującego do zasilania silnika LPG w stanie ciekłym.
Zdobywające coraz większą popularność samochody napędzane silnikami benzynowymi z bezpośrednim wtryskiem paliwa (TSI, FSI, TFSI) stanowią wyzwanie dla warsztatów zajmujących się montażem instalacji gazowych. Charakteryzują się one relatywnie małym zużyciem paliwa, sporą mocą i dużym momentem obrotowym, dostępnym już w niskim zakresie obrotów.
W jednostkach TSI, jak sama nazwa wskazuje, wtryskiwacze wkręcone są bezpośrednio do komory spalania. Przez co ich końcówki narażone są na działanie wysokich temperatur. Pracę w takich warunkach umożliwia im benzyna, która spełnia tu rolę chłodziwa. Problem pojawia się przy zasilaniu takiego silnika LPG. Zastępując paliwo gazem pozbawiamy bezczynnych wtryskiwaczy środka chłodzącego, co prowadzi do ich przegrzania. Konstruktorzy znaleźli jednak na to sposób. Co kilka cykli wtrysku gazu następuje dotrysk benzyny. Poprawia on skład mieszanki i chłodzi wtryskiwacze. Problem ten nie istnieje w przypadku normalnych silników (z wtryskiem pośrednim). W takich jednostkach wtryskiwacze benzyny zamontowane są w kolektorze ssącym, a więc w sporej odległości od komór spalania.
Instalacje z parownikiem
Kolejnym ograniczeniem utrudniającym dostosowanie silnika TSI do instalacji LPG jest wysoka precyzja układów z bezpośrednim wtryskiem paliwa. Zastąpienie ich przez wtryskiwacze gazowe zamontowane w kolektorze ssącym, a więc za pomocą wtrysku pośredniego, nie daje odpowiedniego stopnia odwzorowania. Żaden wtryskiwacz gazowy, ze względu na czas reakcji nie jest wstanie dorównać precyzji i szybkości operowania wtryskiwaczy benzyny. Dlatego w autach z bezpośrednim wtryskiem benzyny instalacje ustawia się tak, by jednocześnie spalały gaz i benzynę. Pomimo tych problemów konstruktorom udało się pokonać ograniczenia i zagazować auta z jednostkami TSI. Instalacje LPG w silnikach z bezpośrednim wtryskiem paliwa ma m.in. w swojej ofercie Skoda, Opel, Seat i Volkswagen.
Te w najpopularniejszym wariancie nie różnią się na pierwszy rzut oka od zwykłej sekwencyjnej instalacji LPG wykorzystującej gaz odparowany. W rzeczywistości są to o wiele bardziej skomplikowane układy wymagające wyższej jakości podzespołów oraz oprogramowania, które pisane jest osobno do każdego typu silnika.
By umożliwić chłodzenie wtryskiwaczy benzynowych, co kilka cykli wtrysku gazu następuje dotrysk benzyny. Ilość spalonego paliwa w stosunku do ilości spalonego gazu waha się w granicach od ok. 25 do... 100 proc. Proporcje te mogą być różne w zależności od tego, na ile wtryskiwacz gazowy nadąża z odtwarzaniem cyklu pracy wtryskiwacza benzynowego. Udział benzyny w paliwie 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 niezauważalnie. Instalacja wyposażona jest w klasyczny zbiornik na gaz, parownik, filtry, wtryskiwacze i sterownik. Systemy działające na tej zasadzie oferują m.in. firmy Elpigaz, Landi Renzo i BRC.
(fot. zdjęcie producenta) System firmy Vialle
Inne rozwiązanie na zaadoptowanie instalacji LPG do jednostek TSI zaprezentowała holenderska firma Vialle. Chodzi tu system Vialle LPdi opracowany do zasilania silnika gazem w stanie ciekłym. Wykorzystuje on do tego fabryczne wtryskiwacze benzyny, a więc niezależnie od wybranego paliwa zostaje zachowana zasada wtrysku bezpośredniego. Ze względu na brak potrzeby podgrzewania i rozprężenia gazu układ ten nie posiada parownika. LPG trafia do jednostki napędowej w stanie ciekłym. Dzięki temu silnik może być zasilany gazem już momencie jego uruchamiania. Nie jest to jednak wskazane przy bardzo niskich temperaturach.
Instalacja nie posiada normalnego zbiornika na gaz. Nie jest więc wpięta w układ chłodzenia silnika, nie ma też wymiennych filtrów. Zbiornik z gazem wyposażony jest w pompę łopatkową, która pod ciśnieniem dostarcza gaz w stanie ciekłym do rozdzielacza paliwa (element instalacji gazowej odpowiedzialny za odcinanie i otwieraniu dopływu gazu i benzyny). Stąd, za pośrednictwem pompy wysokiego ciśnienia trafia on do fabrycznych wtryskiwaczy paliwa. Do rozdzielacza paliwa podłączony jest też przewód z benzyną, który normalnie prowadzi do fabrycznej pompy wysokiego ciśnienia w silniku. Wykorzystanie tego samego przewodu i wtryskiwaczy do zasilania gazem lub benzyną niesie za sobą określone skutki. Wyłączony przy zasilaniu LPG silnik musi odpalić ponownie na gazie, który pozostał w przewodach doprowadzających paliwo do wtryskiwaczy.
Tradycyjne instalacje LPG (wykorzystujące gaz odparowany) przystosowane do silników z bezpośrednim wtryskiem nie należą do tanich. Koszt takiego układu waha się w granicach 4,5-6 tys. zł. Auto z taką instalacją zużywa zarówno LPG jak i benzynę, która stanowi co najmniej 25 proc. spalonego paliwa. Często powyżej pewnej prędkości obrotowej, a także na wolnych obrotach silnik zasilany jest wyłącznie benzyną. Takiej konieczności nie ma w przypadku instalacji Vialle LPdi, pozwalającej na wykorzystanie gazu w 100 proc. Koszt takiego układu sięga 8 tys. zł. Warto dodać, że tego typu systemy funkcjonują w samochodach fabrycznie przystosowanych do zasilania wyłącznie gazem, a więc nieposiadających układu benzynowego.
Tego typu instalacje można zakładać do samochodów koncernu VAG:
- Audi - modele z silnikami: 1.2 TFSI 85 KM; 1.2 TSI 105 KM; 1.4 TFSI 125 KM; 1.8 TFSI 120 KM i 160 KM;
- Seat - modele z silnikami: 1.2 TSI 105 KM; 1.4 TSI 125 KM; 1.8 TSI 120 KM i 160 KM;
- Skoda - modele z silnikami: 1.2 TSI 85 KM i 105 KM; 1.4 TSI 122 KM, 125 KM i 180 KM; 1.8 TSI 160 KM;
- Volkswagen - modele z silnikami: 1.2 TSI 85 KM i 104 KM; 1.4 TSI 122 KM, 140 KM i 150 KM; 1.8 TSI 160 KM.
- Obecnie nie posiadamy w ofercie instalacji LPG do silników z bezpośrednim wtryskiem paliwa (TSI) - informuje Michał Cabaj z polskiego oddziału Skody. - Do tej pory stosowaliśmy taki system w Octavii II 1,4 TSI. W rozwiązaniu tym LPG dostarczane jest w postaci gazowej do wtryskiwacza gazowego zamontowanego w kolektorze ssącym. Do cylindra równocześnie trafiają dwa paliwa, gaz i benzyna w różnych proporcjach. Na biegu jałowym silnik pracuje na benzynie. Z uwagi na dużą złożoność techniczną instalacja LPG oferowana do Octavii II z silnikiem 1,4 TSI miała dość wysoką cenę co powodowało, że zainteresowanie tym rozwiązaniem technicznym nie było znaczące. Producent samochodu wprowadził nową generację silników TSI co wymaga sprawdzenia w jaki sposób zasilanie gazem wpływać będzie na jakość pracy silnika i jego trwałość. Silnik w Octavii III 1,4 TSI jest innym silnikiem niż ten, który wcześniej występował w Octavii II 1,4 TSI. Ze względu na koszt zakupu samochodu oraz koszt montażu instalacji LPG dominuje
zainteresowanie samochodami wyposażonymi w silniki z wtryskiem pośrednim. Montażem i obsługą gazowych systemów zasilania zajmuje się obecnie 90 serwisów w sieci Skoda.
sibi
sj