Instalacja LPG. Jak to działa?

Zasilanie silników paliwem LPG jest w szkołach jazdy dosyć często stosowane. Dlatego postaram się omówić, jak działa instalacja gazowa LPG, jak wybrać właściwą i dbać o to, żeby, przynajmniej teoretycznie, wszystko działało prawidłowo.

LPG (Liquefied Petroleum Gas) to mieszanina propanu i butanu, dwóch ogólnie znanych i szeroko stosowanych gazów. Gaz LPG jest przechowywany w postaci sprężonej, w formie cieczy w specjalnych pojemnikach ciśnieniowych (butlach). Gaz w butli pompowany jest przy ciśnieniu ok. 6 atmosfer. Butle napełnia się maksymalnie w 85 proc., żeby uniknąć niebezpieczeństwa ich rozerwania w przypadku zmian temperatury otoczenia. Zatem w skrócie można przyjąć, że gaz LPG w postaci płynnej (sprężony) musi przejść w fazę lotną i wówczas stosuje się go w konwencjonalnych układach paliwowych LPG. Najnowsze rozwiązania przewidują również stosowanie gazu w fazie płynnej i dostarczanie bezpośrednio do wtryskiwaczy, ale stosowane są dość rzadko.

Jak to działa?

Myślę, że cykl działania benzynowego silnika spalinowego nie wymaga szczegółowych wyjaśnień. Do silnika w trakcie suwu ssania dostarczana jest mieszanina powietrza z paliwem (benzyną lub fazą lotną LPG). Po suwie ssania następuje sprężanie i dalej cykl pracy, poprzedzony zapłonem wywoływanym przez świecę zapłonową. Między procesem spalania mieszaniny benzyny i powietrza a mieszaniny LPG i powietrza widoczne są spore różnice. W procesie spalania gazu w cylindrze panuje wyższa temperatura, inny jest również rozkład płomienia. Tutaj akurat z reguły na korzyść tego procesu. Niestety, wyższa temperatura spalania może mieć m.in. negatywny wpływ na trwałość zaworów silnikowych, stąd konieczność ich częstszej regulacji po wyposażeniu auta w instalację LPG. Trzeba się również spodziewać możliwości wypalenia gniazd zaworowych, co będzie skutkowało koniecznością ich naprawy.

Potrzebujemy więcej powietrza

Silnik spalinowy zasilany benzyną ma przez producenta tak skonstruowany układ doprowadzenia powietrza do kolektora dolotowego, żeby utrzymać spalanie tzw. mieszaniny stechiometrycznej. Do jej wytworzenia potrzebne jest 14,7 kg powietrza na każdy kilogram spalanej benzyny. W przypadku tworzenia mieszaniny powietrzno-gazowej niezbędne jest blisko 16 kg powietrza na każdy 1 kg LPG. Prowadzi to do sytuacji, że po zamontowaniu instalacji LPG należałoby się zastanowić, czy do prawidłowego działania nie jest konieczna modyfikacja układu doprowadzenia powietrza, chociażby poprzez zastosowanie innego filtra powietrza – przeznaczonego dla silników wyposażonych w instalację LPG.

Elektronika i oprogramowanie

Montaż instalacji LPG wymaga doprowadzenia do komputera sterującego LPG kilku sygnałów z instalacji elektrycznej w pojeździe. Oczywiście potrzebne jest zasilanie samej instalacji oraz m.in. sygnały dotyczące uruchomienia układu zapłonowego (np. od cewki zapłonowej). Przy obecnych instalacjach gazowych ich sterowaniem zarządza komputer, który zawsze wyposażony jest w złącze diagnostyczne, pozwalające na jego obsługę. Niezwykle ważne jest to, żeby po zamontowaniu instalacji, w trakcie jej uruchamiania, wykonać prawidłową operację dostosowania wtryskiwaczy instalacji LPG do fabrycznego układu zapłonowego i zasilającego silnika. Rzecz w tym, że z biegiem czasu i wraz z eksploatacją silnika wtryskiwacze benzynowe ulegają zużyciu, zabrudzeniu i, co z tym związane, komputer sterujący czasem ich otwarcia, na podstawie danych m.in. z sondy lambda, zmienia czas otwarcia wtryskiwaczy benzynowych. W przypadku korzystania z LPG konieczne jest również „przyuczenie” zainstalowanych wtryskiwaczy do właściwych czasów otwarcia. Celem jest zapewnienie równej pracy silnika i komfortu użytkowania. Do wykonania regulacji służą odpowiednie programy komputerowe dostarczane przez producentów instalacji. Do połączenia się z instalacją konieczny jest interfejs.

Elementy składowe instalacji

Każda instalacja LPG składa się z kilku standardowych elementów. Jeden z nich to zbiornik, w którym magazynuje się gaz w postaci sprężonej (ciecz). Trzeba pamiętać, że zbiorniki mają homologację ważną maksymalnie dziesięć lat od daty zamontowania. Po tym terminie trzeba poddać ją badaniu i ocenie lub wymienić na nową. Kolejny element to elektrozawory w zbiorniku oraz przy filtrze fazy płynnej. Otwierają one i zamykają wypływ gazu ze zbiornika wtedy, gdy to konieczne. Trzeba pamiętać, że filtr fazy lotnej podlega okresowej wymianie. Kosztuje z reguły około kilkunastu złotych, więc warto to robić często.

Kolejny ważny element to parownik (reduktor). Następuje w nim przemiana fazy ciekłej na lotną. Warto zwrócić uwagę na to, że ten element jest podłączony m.in. do układu chłodzenia w samochodzie. Temperatura oddawana przez płyn chłodzący od nagrzanego silnika niezbędna jest do podgrzania gazu w parowniku i jego odparowania (przemiana na fazę gazową). Przy montażu instalacji trzeba dobrze dobrać wydajność parownika do pojemności skokowej silnika i zapotrzebowania na gaz. Konieczność podgrzania gazu jest przyczyną, dla której zimny silnik uruchamia się przy użyciu instalacji fabrycznej – benzynowej. Zasilanie LPG można włączyć dopiero po uzyskaniu właściwej temperatury płynu chłodzącego, zapewniającej właściwe podgrzanie gazu.

Są jeszcze wtryskiwacze LPG. To elementy, które w odpowiedniej kolejności wykonują wtryskiwanie gazu do kolektora dolotowego. Obserwując historię instalacji gazowych można stwierdzić, że najwięcej zmian dotyczyło właśnie sposobu i miejsca dostarczania fazy lotnej gazu do silnika. Obecnie najczęściej stosuje się wtryskiwacze o różnej wydajności. Najważniejsze jest, żeby utrzymywać je w czystości – wtedy będą służyły długo i niezawodnie. Częste mycie w myjce utradźwiękowej sprzyja ich kondycji.

Najważniejsze zasady

Mam nadzieję, że udało mi się przybliżyć podstawowe elementy instalacji LPG. Z punktu widzenia użytkownika najważniejsze zasady to:

– utrzymywanie układu zapłonowego silnika (świece, przewody, cewki) w idealnej kondycji. Każda usterka w tym zakresie powoduje wadliwe działanie instalacji LPG

– częsta wymiana filtrów fazy ciekłej i lotnej. Nawet jeżeli tankujemy doskonały gaz, zanieczyszczenia pojawiają się m.in. na skutek wewnętrznej korozji zbiornika LPG

– okresowe sprawdzanie czasów otwarcia wtryskiwaczy gazowych w odniesieniu do czasu otwarcia wtryskiwaczy benzynowych

– okresowe regulacje luzów zaworów silnikowych.

mgr inż. Marcin Kukawka, instruktor techniki jazdy, rzeczoznawca samochodowy

Fot. Kreuzschnabel/Wikimedia Commons