Auto szarpie na LPG? Sprawdź układ zapłonowy

Szarpie tylko na gazie. Na benzynie jest dobrze

Któż z branży LPG nie słyszał tego typu zgłoszenia od użytkownika samochodu, który dokonał jego konwersji na zasilanie gazowe. Tego typu problemy związane z poszarpywaniem w czasie jazdy bywają szczególnie dokuczliwe jeśli samochód jest użytkowany w warunkach miejskich. Czy winowajcą jest instalacja gazowa, skoro na benzynie jest OK?

Wbrew pozorom często problem nie jest związany z instalacją LPG. Winny bywa niesprawny układ zapłonowy, którego nawet minimalne nieprawidłowości w działaniu w czasie pracy silnika na LPG dają się zauważyć znacznie wcześniej niż na benzynie. Dlaczego tak się dzieje? Czytajcie dalej.

fot. gazeo.plEfekty niekontrolowanego zapłonu mieszanki w układzie dolotowym bywały kosztowne. Poza nielicznymi wyjątkami, systemy I i II generacji to już historia

"Strzelanie" w dolot

Kiedyś wszelkie niesprawności układu zapłonowego w silnikach zasilanych LPG były w dość spektakularny sposób sygnalizowane użytkownikom. Uszkodzenia w obrębie układu zapłonowego objawiały się głośnymi "wystrzałami" i powodowały kosztowne skutki uboczne związane z uszkodzeniami elementów układu dolotowego. Takie zachowanie silników zasilanych LPG w latach 90 XX wieku wynikało z tego, że na rynku dominowały instalacje podciśnieniowe, których istotą działania było jednopunktowe dawkowanie LPG, przez mieszalnik montowany zwykle na początku układu dolotowego. Powodowało to, że kolektor dolotowy był w całości wypełniony gotową do zapłonu mieszanką gazowo-powietrzną. Jakiekolwiek niedomaganie w układzie zapłonowym, także związane z nie do końca sprawnymi przewodami zapłonowymi powodowały, że zapalała się cała mieszanka wypełniająca układ dolotowy, czemu towarzyszył spektakularny "strzał". Efektem często bywały uszkodzone obudowy filtrów powietrza, uszczelki czy nawet całe kolektory dolotowe.

Sekwencyjne instalacje LPG nie "strzelają"

Obecnie, kiedy na rynku dominują instalacje sekwencyjne dawkujące paliwo gazowe do kanałów dolotowych poszczególnych cylindrów w pobliżu głowicy, przestrzeń wypełniona mieszanką gazowo-powietrzną gotową do spalenia jest minimalna (od dyszy podającej paliwo gazowe do zaworu dolotowego w głowicy). W związku z tym niedomagania układu zapłonowego nie powodują tak spektakularnych efektów jak w przypadku instalacji podciśnieniowych.

Sprawność układu zapłonowego

Niezależnie jednak od generacji zastosowanej instalacji gazowej, układ zapłonowy jest niezwykle istotnym elementem w każdym silniku zasilanym LPG. Na jego sprawność składają się wszystkie jego elementy, czyli cewka lub cewki zapłonowe oraz przewody wysokiego napięcia i świece zapłonowe. Te dwa ostatnie ogniwa układu zapłonowego powinny być w ramach prewencji wymieniane, aby zapewnić w każdej sytuacji pewny zapłon mieszanki gazowo-powietrznej w silniku. Jest to niezwykle istotne, choćby z uwagi na obowiązujące wymagania emisyjne.

fot. Inter CarsZależność odstępu pomiędzy elektrodami świec zapłonowych a napięciem generowanym w układzie zapłonowym na LPG i benzynie

Przewody wysokiego napięcia w silniku zasilanym LPG

Są to jedne z najbardziej wrażliwych na warunki atmosferyczne elementów układu zapłonowego. Z uwagi na ich umieszczenie w komorze silnikowej (często nie są one niczym osłonięte), wszelkie zmiany wilgotności powietrza, z którymi mamy do czynienia w okresie od jesieni do wiosny włącznie, w przypadku gdy przewody zapłonowe nie są do końca sprawne wpływają negatywnie na ich działanie. Jest to szczególnie odczuwalne na LPG.

Warunki pracy przewodów wysokiego napięcia w silnikach zasilanych LPG

Przewody wysokiego napięcia są narażone na wiele niekorzystnych czynników oddziałujących na nie w komorze silnikowej. Przede wszystkim jest to wilgoć. Duże różnice temperatur, pomiędzy wnętrzem komory silnikowej a temperaturą powietrza na zewnątrz powodują, że może pojawiać się tam zawilgocenie. Wilgoć w komorze silnikowej może pochodzić także z otoczenia, w którym pracuje czy też jest przechowywany samochód.

Jeśli do tego dodamy zasolenie pochodzące z dróg w okresie zimowym, olej mogący pojawiać się w wyniku wycieków z silnika to mamy prawie komplet warunków na jakie wystawiane są pracujące w komorze silnikowej przewody wysokiego napięcia. Prawie, bo jeszcze trzeba do tego dodać zaniedbania obsługowe, czyli np. nieterminową wymiana świec zapłonowych czy tez samych przewodów zapłonowych. To jednak jeszcze nie wszystko. Do tego dochodzi jeszcze...

... trudniejszy zapłon mieszanki gazowo-powietrznej.

Jest ona trudniejsza do zapalenia niż mieszanka benzynowo-powietrzna. Ma wyższą rezystancję (opór elektryczny), co powoduje, że do zjonizowania mieszanki pomiędzy elektrodami świec zapłonowych (jest to warunek wytworzenia iskry), konieczne jest wyższe napięcie (około 10-15%).

Z tego faktu wynika nieco wyższe obciążenie elektryczne cewek zapłonowych i przewodów wysokiego napięcia. Nie jest to jednak wzrost krytyczny dla ograniczenia ich żywotności. Można temu zjawisku (wzrostowi napięcia zapłonowego) przeciwdziałać. Można np. zastosować świece zapłonowe dedykowane do silników zasilanych LPG, które dzięki zastosowanym materiałom i rozwiązaniom konstrukcyjnym ograniczają wzrost napięcia w układzie zapłonowym. Można także nieznacznie zmniejszyć odstęp pomiędzy elektrodami w tradycyjnych świecach zapłonowych. Nie są to jednak zabiegi niezbędne dla prawidłowego funkcjonowania silnika na gazie.

fot. gazeo.plDemontaż przewodów zapłonowych często wymaga zastosowania specyficznych narzędzi. Dlatego czasami warto wymienić je w doświadczonym serwisie

Wysoka temperatura

Wysoka temperatura w komorach silnikowych oraz przepływający przez przewody wysokiego napięcia prąd powodują ich silne nagrzewanie. Temperatura degraduje i zmienia materiał izolacji na tyle, że możliwe jest tworzenie kanałów przewodzących napięcie elektryczne, które przebija się przez nią, upływając do masy.

Prewencyjna wymiana przewodów wysokiego napięcia

Producenci samochodów niezbyt często podają przebiegi czy też terminy wymiany przewodów zapłonowych, co nie oznacza jednak, że są one wieczne. Na przykład Bosch zaleca ich wymianę co około 60-80 tys. km. Niezależnie od pilnowania terminu wymiany, należy także kontrolować stan przewodów wysokiego napięcia. Głównie chodzi o stan izolacji, czy nie ma ona uszkodzeń mechanicznych oraz czy nie jest zanieczyszczona.

Dbałość o stan izolacji

Większość użytkowników nie przykłada do tego większej wagi ale izolacja przewodów zapłonowych nie powinna mieć żadnych uszkodzeń izolacji. Dotyczy to w takim samym stopniu izolacji przewodów jak i osłon świec zapłonowych. Jest to bardzo ważne ponieważ nawet niewielkie, często niewidoczne uszkodzenia izolacji przewodów wysokiego napięcia mogą powodować upływ do masy ("przebicie"), czego konsekwencją jest tzw. "wypadanie zapłonu".

Przewody wysokiego napięcia należy także chronić przed zaolejeniem, ponieważ olej ma na nie niekorzystny wpływ, szczególnie na gumowe osłony świec. W przypadku wycieków z silnika olej czasami zbiera się w gniazdach świec zapłonowych, co często bywa przyczyną uszkodzeń ich osłon.

Ponadto wszelkie zabrudzenia występujące na izolacji przewodów wysokiego napięcia, także pochodzące od oleju czy smaru, przyczyniają się do zwiększenia pojemności elektrostatycznej układu zapłonowego. Powoduje to obniżenie napięcia zapłonu, co szczególnie w silnikach dostosowanych do zasilania LPG może być przyczyną utrudnionego przeskoku iskry na świecach zapłonowych.

Terminowa wymiana świec zapłonowych = dobra kondycja przewodów wysokiego napięcia

Zjawisko degradacji materiału izolacyjnego przewodów wysokiego napięcia nasila się także w wyniku zaniedbań obsługi układu zapłonowego. Trzeba zatem przestrzegać terminów wymiany świec zapłonowych, ponieważ wraz z przebiegiem, na skutek zużycia elektroerozyjnego świec, następuje zwiększanie odstępu pomiędzy elektrodami. To z kolei generuje większe napięcie zapłonowe niezbędne do przeskoku iskry, które w większym stopniu obciąża przewody zapłonowe i ich izolację (elektrycznie i termicznie).

Ekspert STAG na temat przewodów wysokiego napięcia w silnikach z LPG

fot. BoschPrzewody Bosch Silicone-Power (ferrytowe lub reaktancyjne) mają rdzeń wykonany z impregnowanego węglem włókna szklanego. Przewody reaktancyjne ze spiralnie nawiniętym na rdzeniu ferrytowym drutem stalowym generują większą energię wyładowania oraz dłuższy impuls zapłonowy (magazynują i oddają energię dzięki zjawisku indukcji elektromagnetycznej). Tego typu przewody są szczególnie polecane do silników zasilanych LPG. Przewody Silicone-Copper mają rdzenie z ocynowanych skręcanych drutów miedzianych o znakomitych własnościach przewodzących. Wszystkie przewody zapłonowe Bosch mają podwójną izolację silikonową, zapewniającą bardzo dobre właściwości izolacyjne oraz wysoką odporność na temperatury i czynniki chemiczne. Powłoka silikonowa wspomaga tłumienie zakłóceń, co zapewnia sprawne funkcjonowanie systemów elektronicznych w pojeździe

Rodzaje przewodów zapłonowych

Przewody wysokiego napięcia stosowane w układach zapłonowych nie różnią się zasadniczo budową od przewodów na niższe napięcia. Mają one znacznie grubszą izolację wykonywaną z wysoko specjalizowanych tworzyw oraz wykorzystują inne materiały przewodzące na rdzenie.

Rdzenie przewodów wysokiego napięcia wykonuje się z:

• miedzi - linka miedziana zapewnia bardzo niski opór elektryczny lecz nie ma zdolności do tłumienia zakłóceń. Konieczne jest stosowanie oporników przeciwzakłóceniowych.
• grafitu - przewody z rdzeniem węglowym mają stosunkowo duży opór elektryczny, który zwiększa się w czasie eksploatacji.
• stali - przewody reaktancyjne z rdzeniem ferromagnetycznym w formie cienkiego stalowego drutu gęsto nawiniętego na rdzeniu mają bardzo niski opór elektryczny i zachowują zdolność do magazynowania energii, co skutkuje wydłużeniem impulsu zapłonowego.

Izolacja

Obecnie jednym z najlepszych materiałów izolacyjnych jest silikon. Służy on jako materiał izolacyjny przewodów oraz osłon zacisków i świec. Oprócz doskonałych własności izolacyjnych silikon charakteryzuje się bardzo dużą odpornością na wysokie temperatury (do 250ºC). Zachowuje on w takich warunkach swoje doskonałe własności izolacyjne. Silikon zachowuje elastyczność, także w niskich temperaturach oraz zapewnia tłumienie fal elektromagnetycznych, co jest szczególnie istotne we współczesnych samochodach naszpikowanych elektroniką.

Przewody zapłonowe do silników zasilanych LPG

W układach zapłonowych silników samochodów, w których zastosowano alternatywny układ zasilania LPG powinno się stosować wysokiej jakości przewody zapłonowe z silikonową izolacją, co wynika z warunków spalania mieszanki gazowo-powietrznej, które generują nieco wyższe napięcia zapłonowe w stosunku do silników zasilanych wyłącznie benzyną. Najlepiej jeśli są to przewody reaktancyjne, które wzmacniają i wydłużają impuls zapłonowy.