Gazodiesel inaczej

Aby wyeliminować niedoskonałości stosowanych obecnie systemów gazowych do silników Diesla, w których gaz jest podawany do układu dolotowego silnika, należy zmienić miejsce dawkowania paliwa, tak jak zrobił to kanadyjski Westport, którego dwupaliwowy wtryskiwacz wtryskuje do komory spalania oba paliwa. Dawka oleju napędowego służy jedynie do zainicjowania procesu spalania i stanowi tylko kilka procent dawki paliwa doprowadzanego do komór spalania. Reszta to gaz ziemny. Tylko taki sposób podawania gazu daje możliwość znacznego zwiększenia udziału paliwa gazowego w ogólnej dawce paliwa i opanowaniu procesu spalania przy zachowaniu niskiej emisji toksycznych składników spalin.

fot. Politechnika LubelskaKomora spalania w silniku jenocześnie zasilanym olejem napędowym i paliwem gazowym przy zastowaniu pośredniego i bezpośredniego wtrysku gazu ziemnego. Szare strugi to wtryskiwany olej napędowy. U góry wtrysk pośredni gazu ziemnego (do kolektora dolotowego). Widać, że gaz znajduje się  także poza komorą spalania, co może utrudniać jego całkowite spalenie i powodować zwiększoną emisję węglowodorów (m.in. z tego powodu nie można stosować zbyt dużego udziału gazu w sumarycznej dawce paliwa). Poniżej wtrysk bezpośredni gazu ziemnego (do komory spalania). Cała dawka gazu znajduje się w komorze spalania, co ułatwia jej zapłon (udział gazu w sumarycznej dawce paliwa może być znacznie większy)

Obecnie oferowane na polskim rynku systemy, w których gaz jest podawany do układu dolotowego silnika, powodują, że mieszanka gazowo-powietrzna wypełnia całą objętość cylindrów, nie tylko objętość komór spalania. Ogranicza to możliwość zwiększenia udziału gazu w dawce paliwa z uwagi na występowanie zjawiska spalania stukowego oraz zwiększoną emisję niespalonych węglowodorów. To drugie jest związane z faktem, że fazy rozrządu silników o zapłonie samoczynnym są ustawione tak, aby cylindry przed suwem dolotu były przepłukiwane powietrzem. Jeśli gaz jest podawany do układu dolotowego są one przepłukiwane mieszanką gazowo-powietrzną, co generuje straty paliwa gazowego i powoduje zwiększoną emisję węglowodorów.

Jedyną drogą wyeliminowania tych mankamentów, które nie pozwalają zwiększyć udziału paliwa gazowego w sumarycznej dawce paliwa jest wtrysk gazu wprost do komór spalania. Opracowanie dwupaliwowego wtryskiwacza jakiego np. używa Westport jest bardzo kosztowne. Wprowadzenie kolejnego wtryskiwacza do komory spalania jest niemożliwe z uwagi na skomplikowaną konstrukcję głowic silników skutkującą brakiem miejsca na kolejny otwór, w którym można osadzić wtryskiwacz gazowy. Ponadto takie rozwiązanie, przy założeniu, że system ma być montowany w warunkach warsztatowych nie wchodzi w grę.

Jak zatem podać paliwo gazowe? Rozwiązanie jest tak proste, że aż genialne. Miejscem podawania paliwa gazowego w nowym systemie będą istniejące w każdej głowicy silnika o ZS otwory, w których osadzane są świece żarowe. Świece żarowe (innego typu) można z powodzeniem zamontować w układzie dolotowym silnika. Nie jest to może z technicznego punktu widzenia najlepsze rozwiązanie, lecz z pewnością ułatwi prawidłowy rozruch silnika w niskich temperaturach otoczenia.

Cały projekt jest podzielony na kilka etapów. Pierwszy z nich rusza po wakacjach i będzie obejmował obliczenia i symulacje zasilania silników o zapłonie samoczynnym dwoma paliwami. Drugi etap to badania opracowanych wcześniej rozwiązań na hamowni silnikowej. Ostatni etap to próby drogowe układu zasilania w samochodzie. Zakończenie całego programu jest przewidziane pod koniec 2014 r., kiedy zespół badawczy przedstawi rozwiązanie gotowe do produkcji seryjnej.

Kibicujemy naukowcom z Lublina i będziemy sukcesywnie relacjonować postępy w pracach badawczo-rozwojowych.