REKLAMA
LPG
27.09.2010

Skoda Yeti 1,2 TSI z systemem Diego DI

Obserwując pojawiające się w ostatnim czasie nowe jednostki napędowe należy sądzić, że silniki z bezpośrednim wtryskiem benzyny już niedługo mogą stanowić pokaźną część rynku. Z tego powodu dążenie do opracowania systemów pozwalających na adaptację do zasilania gazowego takich jednostek napędowych jest naturalne. Każdy z producentów chce mieć w ofercie taką instalację. Niektórzy z nich już je oferują, a wiele z firm jest w fazie badań eksploatacyjnych tego typu systemów.

REKLAMA

Firma KME pracuje nad rozwiązaniem gazowego układu zasilania dla silników z bezpośrednim wtryskiem benzyny już od kilku lat. Opracowany w wyniku tych prac system o handlowej nazwie Diego DI przeszedł już badania homologacyjne. Skupiono się na silnikach grupy Volkswagena, która stanowi dość pokaźną część rynku znajdując zastosowanie w samochodach Volkswagen, Skoda, Audi i Seat. Gotowe są także algorytmy pracy dla silników z bezpośrednim wtryskiem benzyny stosowanych w samochodach Toyota.

Stanowisko badawcze wyposażone w silnik VW 1,6 FSI pozwoliło na zapoznanie się ze strategią działania układu wtryskowego benzyny oraz dopracowanie algorytmów działania systemu zasilania gazowego (widoczny niewielki zbiornik LPG). Manometry służą do monitorowania ciśnienia benzynygazeo.plStanowisko badawcze wyposażone w silnik VW 1,6 FSI pozwoliło na zapoznanie się ze strategią działania układu wtryskowego benzyny oraz dopracowanie algorytmów działania systemu zasilania gazowego (widoczny niewielki zbiornik LPG). Manometry służą do monitorowania ciśnienia benzyny

Założenia

Stworzenie instalacji gazowej do silników z bezpośrednim wtryskiem benzyny wymagało poznania strategii działania ich układów zasilania. Nie jest to proste z uwagi na różne algorytmy pracy systemów poszczególnych producentów pojazdów. Brak literatury na ten temat oraz niewielkie doświadczenia z eksploatacji tego typu jednostek napędowych, które są obecne na rynku stosunkowo niedługo wymógł żmudny proces badań mających na celu zapoznanie się z działaniem silników z bezpośrednim wtryskiem benzyny w różnych stanach pracy.
Pierwsze testy KME prowadziło na silniku Volkswagena 1,6 FSI, który zabudowano na specjalnym stanowisku, umożliwiającym monitorowanie zachowania benzynowego układu zasilania, łącznie z ciśnieniami panującymi w układzie paliwowym.

Reduktor-parownik Silver zamontowany na stanowisku badawczym wyposażonym w silnik VW 1,6 FSIgazeo.plReduktor-parownik Silver zamontowany na stanowisku badawczym wyposażonym w silnik VW 1,6 FSI


Wpływ układu zasilania benzyną na dobór komponentów systemu gazowego

W układzie zasilania benzyną stosowane są 2 pompy paliwa (klasyczna w zbiorniku oraz wysokociśnieniowa napędzana od wałka rozrządu - zamontowana przy głowicy wytwarzające ciśnienia wahające się w granicach od 50 do 150 bar (w silnikach grupy VW). Wartość ciśnienia jest monitorowana przez sterownik elektroniczny układu benzynowego. Wysokie ciśnienie paliwa skutkuje bardzo krótkimi czasami wtrysku, które przy wysokich obciążeniach mogą oscylować nawet w granicach 0,5 ms, zatem do adaptacji na zasilanie gazowe niezbędne jest zastosowanie „szybkich” wtryskiwaczy.
Kolejny kłopot przy adaptacji na zasilanie gazowe to wzrastające po wyłączeniu wtryskiwaczy benzynowych ciśnienie paliwa, powodujące korektę dawki. Jest on rozwiązywany poprzez odpowiednią emulację wskazań ciśnienia paliwa.
Najważniejszym jednak pozostaje konieczność zapewnienia chłodzenia wtryskiwaczy benzynowych, których końcówki znajdujące się w komorach spalania są omywane przez gorące gazy spalinowe. Z tego powodu w pewnych zakresach pracy silnik jest zasilany wyłącznie benzyną lub z dodatkiem benzyny.

Sterownik elektroniczny systemu Diego DI wykorzystuje zupełnie inne algorytmy działania w stosunku do zwykłej instalacji IV generacji. Z uwagi na konieczność rejestracji i przetwarzania szybkozmiennych parametrów ma on również odmienną budowęgazeo.plSterownik elektroniczny systemu Diego DI wykorzystuje zupełnie inne algorytmy działania w stosunku do zwykłej instalacji IV generacji. Z uwagi na konieczność rejestracji i przetwarzania szybkozmiennych parametrów ma on również odmienną budowę

Sterownik elektroniczny

Krótkie czasy wtrysku i konieczność śledzenia szybkozmiennych parametrów stawiają również wysokie wymagania przed sterownikiem gazowego układu zasilania przeznaczonego do silników z bezpośrednim wtryskiem benzyny. Sterownik układu Diego DI jest zbudowany na zupełnie innej platformie elektronicznej w stosunku do stosowanych w „klasycznych” systemach IV generacji. Jest zintegrowany z systemem EOBD, dzięki czemu Diego DI jest w stanie odczytywać korekty benzynowego układu paliwowego online i dostosowywać dawkę paliwa gazowego w sposób nie zmieniający ich wartości. Wymaganą w tych systemach szybkość działania, niezbędną do obróbki danych ze sterownika bezpośredniego wtrysku benzyny uzyskano dzięki zastosowaniu dwurdzeniowego, bardzo szybkiego procesora.

Strategia działania sterownika Diego DI firmy KME, który korzysta z sygnałów sterujących wtryskiwaczami benzynowymi polega na takim dawkowaniu paliwa gazowego aby nie powodować błędów zapisywanych w centrali benzynowego układu paliwowego i dodatkowo chronić elementy układu benzynowego przed uszkodzeniem. Algorytm pracy sterownika jest dobrany indywidualnie do każdego typu jednostki napędowej. W każdym przypadku uwzględnia on pracę silnika w pewnych zakresach na benzynie lub z dotryskiem benzyny tak, aby zapewnić chłodzenie wtryskiwaczy benzynowych. Tak dzieje się, np. na biegu jałowym i w zakresie wysokich obciążeń silnika, choć nie jest to regułą dla wszystkich silników. Z tego powodu zużycie benzyny dla różnych jednostek napędowych kształtuje się w dość szerokich granicach od 5 do 30%. Jest to zależne od strategii sterowników benzynowych jak również od stylu jazdy kierowcy i charakteru eksploatacji samochodu.

Skoda Yeti 1,2 TSI z systemem gazowym Diego DIgazeo.plSkoda Yeti 1,2 TSI z systemem gazowym Diego DI

Czas na TSI

W ostatnim okresie KME pracuje nad aplikacją systemu Diego DI do turbodoładowanych silników z wtryskiem bezpośrednim stosowanych w grupie VW. Prezentowany pojazd, Skoda Yeti 1,2 TSI jest właśnie badany w dziale rozwoju firmy KME.
Zastosowany w tym pojeździe silnik TSI o pojemności skokowej 1197 cm3 osiąga moc 77 kW (105 KM) przy 5000 obr./min. i maksymalną wartość momentu obrotowego 175 Nm już od 1550 obr./min.

Komora silnikowa z zamontowanym systemem Diego DIgazeo.plKomora silnikowa z zamontowanym systemem Diego DI

Wartość ta utrzymuje się do 4100 obr./min. Tak znakomite parametry trakcyjne silnika przy bardzo niskiej emisji CO2na poziomie 153 g/km (masa własna samochodu 1360 kg) uzyskano dzięki zastosowaniu bezpośredniego wtrysku benzyny i turbodoładowania.

Elementy składowe systemu Diego DI: 1- reduktor-parownik Silver z elektrozaworem gazowym, 2- filtr gazu w fazie lotnej, 3- czujnik temperatury i ciśnienia gazu, 4- wtryskiwacze gazu Horizon, 5- sterownik elektroniczny. Cyframi 6 i 7 oznaczono elementy silnika. Są to odpowiednio: cewka zapłonowa i mocowana na głowicy, napędzana od wałka rozrządu, pompa wysokociśnieniowa układu benzynowegogazeo.plElementy składowe systemu Diego DI: 1- reduktor-parownik Silver z elektrozaworem gazowym, 2- filtr gazu w fazie lotnej, 3- czujnik temperatury i ciśnienia gazu, 4- wtryskiwacze gazu Horizon, 5- sterownik elektroniczny. Cyframi 6 i 7 oznaczono elementy silnika. Są to odpowiednio: cewka zapłonowa i mocowana na głowicy, napędzana od wałka rozrządu, pompa wysokociśnieniowa układu benzynowego


Diego DI

System zasilania gazowego zastosowany w silniku 1,2 TSI jest obecnie na etapie badań i opracowywania strategii funkcjonowania. Działanie układu benzynowego w tym silniku jest zupełnie inne niż w przypadku klasycznych systemów FSI. Początkowe obserwacje zachowania się instalacji gazowej wskazują, że silnik powinien zużywać niewielkie ilości benzyny, ponieważ może być z powodzeniem zasilany gazem nawet w zakresie obrotów biegu jałowego, co szczególnie w warunkach eksploatacji miejskiej pozwoli na ograniczenie zużycia benzyny.

Gazowy układ paliwowy korzysta z walcowego zbiornika, wyposażonego w osprzęt rozdzielonygazeo.plGazowy układ paliwowy korzysta z walcowego zbiornika, wyposażonego w osprzęt rozdzielony


Kompletacja Diego DI

W prezentowanym samochodzie zastosowano system zasilania gazowego z reduktorem-parownikiem Silver, którego wydajność pozwala na zasilanie silników o mocy do 150 kW, przy zachowaniu stabilnego ciśnienia zasilania wtryskiwaczy na poziomie 1 bara. Elementy reduktora są anodowane, co zapobiega utlenianiu stopu aluminium i powstawaniu ewentualnych rozszczelnień w czasie eksploatacji w silnie korozyjnych warunkach, np. zimą kiedy na drogach jest obecna sól. Reduktor-parownik współpracuje z elektrozaworem zintegrowanym z filtrem fazy ciekłej.

Rozmieszczenie elementów sterowania na tablicy rozdzielczej jest bardzo ergonomiczne. Przełącznik rodzaju zasilania jest umieszczony w miejscu ułatwiającym jego obserwacjęgazeo.plRozmieszczenie elementów sterowania na tablicy rozdzielczej jest bardzo ergonomiczne. Przełącznik rodzaju zasilania jest umieszczony w miejscu ułatwiającym jego obserwację

Odparowany gaz z reduktora trafia do filtra fazy gazowej. Jego wymienny wkład wykonano na bazie włókna szklanego pokrytego dwoma warstwami poliestru, co zapewnia największą skuteczność filtracji.

Przełącznik rodzaju zasilania o dość nietypowym układzie jest bardzo czytelnygazeo.plPrzełącznik rodzaju zasilania o dość nietypowym układzie jest bardzo czytelny


Podwójne wyjście z filtra fazy gazowej zasila wtryskiwacze Horizon IG3 połączone po dwie sekcje. Są to produkty włoskiej firmy Rail, w których wykonany z polimerów korpus poprawia (wg danych wytwórcy) wytrzymałość mechaniczną i odporność na wysokie temperatury występujące w komorach silnikowych. W prezentowanym samochodzie wtryskiwacze pracują z ciśnieniem roboczym 1 bar. Minimalny czas wtrysku możliwy do zrealizowania za pomocą wtryskiwaczy Horizon wynosi 2,3 ms, maksymalny czas otwarcia wtryskiwacza w silniku TSI wynosi około 10-12 ms.

Nad pracą systemu gazowego czuwa sterownik elektroniczny Diego DI, zbudowany na bazie dwurdzeniowego procesora dla zastosowań w branży automotive.

Badania emisyjne

Tak skonfigurowany pojazd w niedługim okresie trafi na badania poziomu emisji szkodliwych składników spalin, które będą przeprowadzone w Instytucie Transportu Samochodowego. Ich wykonanie potwierdzi założenia strategii zasilania gazem silnika TSI, ewentualnie określi zakresy pracy silnika, w których niezbędne będzie wprowadzenie korekt tak, aby spełnić wymagania emisyjne.

Obecnie trwają ostatnie próby eksploatacyjne przed wprowadzeniem systemu Diego DI do handlu. Z technicznego punktu widzenia system jest dopracowany, natomiast wprowadzenie go do sprzedaży wiąże się z wieloma dodatkowymi działaniami, m.in. z koniecznością przeprowadzenia szkoleń w zakresie jego montażu.




Newsletter


  • 7 tys. czytelników
  • Auta na LPG
  • Testy i relacje wideo
  • Nowości i porady

Piotr Złoty
źródło: KME



gazeo.pl 2007-2017 Wszelkie prawa zastrzeżone. Korzystanie z portalu oznacza akceptację Regulaminu.