Co dla nas pracuje?

Elementy instalacji gazowej pod maską

gazeo.plInstalacja gazowa IV generacji

Kompletacje instalacji gazowych różnią się w zależności od generacji systemu, lecz zasadnicze elementy występują praktycznie we wszystkich generacjach. Poniżej zawarliśmy podstawowe opisy poszczególnych elementów z podaniem generacji systemu, w której znajdują one zastosowanie.

Do komory silnikowej gaz w fazie ciekłej trafia wprost ze zbiornika montowanego w tylnej części pojazdu (najczęściej w bagażniku). Tutaj następuje jego filtrowanie i odparowanie lub utrzymanie w stanie ciekłym przed dostarczeniem do silnika.

gazeo.plInstalacja podciśnieniowa z elektroniczną regulacją (elektrozawór gazowy)

Sterowanie przepływem gazu

Pierwszym elementem, na który gaz trafia w komorze silnikowej, jest elektrozawór gazowy, obecny we wszystkich generacjach systemów zasilania gazem (I, II, III, IV i V). Jest on umieszczony przed reduktorem-parownikiem, w bezpośrednim jego sąsiedztwie lub jest z nim zintegrowany i steruje przepływem paliwa do dalszej części instalacji. Zasilany napięciem z układu elektrycznego pojazdu, zostaje otwarty po wykryciu sygnału pracującej cewki zapłonowej.

gazeo.plInstalacja podciśnieniowa z ręczną regulacją (elektrozawór benzynowy - niebieska cewka - widoczna radełkowana śruba do awaryjnego ręcznego otwarcia i elektrozawór gazowy)

W ten sposób uzyskuje się zabezpieczenie instalacji przed niekontrolowanym wypływem LPG, jeśli silnik zostanie unieruchomiony, a kluczyk w stacyjce znajduje się w pozycji „zapłon”. Może to mieć miejsce np. w czasie wypadku drogowego. W ten sam sposób zabezpieczone są również pozostałe elektrozawory w instalacji gazowej (na wielozaworze montowanym w zbiorniku oraz w reduktorze). W elektrozaworze gazowym znajduje się również wymienny wkład filtra ciekłego gazu, którego wymianę zaleca się zwykle co 20 tys. km.

Wyłączenie zasilania benzyną

gazeo.plInstalacja podciśnieniowa z elektroniczną regulacją (emulator wtryskiwaczy i sterownik elektroniczny)

Elektrozawór benzynowy (wykorzystywany wyłącznie w systemach gazowych I generacji) służy do wyłączenia z pracy benzynowego układu zasilania silnika gaźnikowego, poprzez mechaniczne odcięcie dopływu paliwa do gaźnika. Jest montowany na przewodzie paliwowym, doprowadzającym benzynę do gaźnika. W pozycji otwartej zawór jest utrzymywany przez elektromagnes zasilany napięciem z instalacji elektrycznej. W przypadku jego zaniku (brak zasilania elektromagnesu) jest on automatycznie zamykany (siłą znajdującej się wewnątrz sprężyny). Aby kontynuować jazdę z wykorzystaniem benzyny, należy otworzyć go mechanicznie przez przestawienie widocznej na zewnątrz dźwigienki lub śruby.

Emulator wtryskiwaczy jest urządzeniem odcinającym dopływ benzyny (przy pracy na gazie) w silnikach z wtryskiem paliwa. Odbywa się to poprzez odłączenie zasilania wtryskiwaczy benzynowych. Dodatkowo emulator wysyła do centrali układu benzynowego sygnał symulujący ich pracę. Jest stosowany w układach II i III generacji. W układach IV i V generacji jest on zintegrowany ze sterownikiem instalacji gazowej, choć takie rozwiązania spotykane są również w systemach II generacji.

gazeo.plInstalacja podciśnieniowa z elektroniczną regulacją (reduktor-parownik)

Przygotowanie paliwa do zasilania silnika

Z reguły największym elementem instalacji gazowej widocznym pod maską, występującym we wszystkich generacjach, prócz V, jest reduktor-parownik. Przygotowanie paliwa gazowego do zasilania silnika w systemach I, II, III i IV generacji polega na odparowaniu ciekłego gazu. Jest to właśnie najważniejsze zadanie reduktora-parownika, który dodatkowo redukuje ciśnienie do wartości wymaganej w danym systemie oraz zapewnia odpowiednią ilość paliwa, niezbędną do aktualnego zapotrzebowania silnika. W zależności od konstrukcji, reduktory mogą być jedno- lub dwustopniowe. Do odparowania gazu wymagane jest dostarczenie pewnej ilości ciepła, dlatego też reduktory są włączane w układ chłodzenia silnika. W zależności od generacji systemu gazowego, pełnią one rolę regulacyjną - mają zmienną wydajność oraz ciśnienie na wyjściu w funkcji obciążenia silnika (instalacje podciśnieniowe - I, II generacji) lub zapewniają stałą wartość ciśnienia na wyjściu (instalacje wtryskowe - III i IV generacji). W zależności od sposobu zabezpieczenia przed niekontrolowanym wypływem gazu, rozróżniamy reduktory pneumatyczne i elektroniczne. W pierwszym wypływ gazu z reduktora wymaga doprowadzenia do niego podciśnienia z układu dolotowego, w drugim wykorzystuje się sygnał pracującej cewki zapłonowej, który jest warunkiem otwarcia elektrozaworu. Podobnie jak we wcześniej opisywanym elektrozaworze gazowym, sygnał pracującej cewki zapłonowej lub podciśnienie w układzie dolotowym świadczą o tym, że silnik pracuje. Stanowi to zabezpieczenie przed niekontrolowanym wypływem gazu z reduktora przy włączonym zapłonie i niepracującym silniku.

Coraz częściej spotyka się również reduktory zintegrowane z elektrozaworem gazowym. W ten sposób redukuje się liczbę elementów instalacji gazowej, a tym samym liczbę połączeń w układzie wysokiego ciśnienia i, co nie jest bez znaczenia, zmniejsza się obciążenie instalacji elektrycznej pojazdu. Zamiast trzech elektrozaworów w instalacji, stosowane są tylko dwa - jeden w wielozaworze zbiornika i drugi w reduktorze, spełniający jednocześnie funkcje elektrozaworu gazowego i zaworu zabezpieczającego przed niekontrolowanym wypływem gazu.

gazeo.plSekwencyjny wtrysk gazu w fazie ciekłej (regulator ciśnienia systemu Vialle LPi)

Na zupełnie innej zasadzie działają systemy V generacji. W odróżnieniu od wcześniejszych generacji, przygotowanie paliwa gazowego nie polega na jego odparowaniu. Wręcz przeciwnie - warunkiem prawidłowego działania jest utrzymanie gazu w stanie ciekłym w całym układzie. Warunek ten jest spełniony dzięki utrzymywaniu w całej instalacji ciekłego gazu pod ciśnieniem wyższym od panującego w zbiorniku. Odpowiada za to pompa montowana w zbiorniku gazu. Tłoczy ona paliwo gazowe do zamontowanego w komorze silnikowej regulatora ciśnienia, którego zadaniem jest utrzymanie wytworzonego przez pompę ciśnienia. Ma to na celu zapobieżenie lokalnemu odparowywaniu gazu w przewodach, co mogłoby być przyczyną zakłóceń w pracy systemu V generacji.

gazeo.plSekwencyjny wtrysk gazu (filtr fazy gazowej z zamontowanym w czujnikiem temperatury i ciśnienia gazu)

Bardzo ważnym etapem przygotowania paliwa jest również jego filtracja, szczególnie istotna w układach sekwencyjnego wtrysku gazu (IV generacji). Filtr fazy gazowej, znajdujący się za reduktorem, jest bardzo ważną częścią instalacji gazowej, która zabezpiecza precyzyjny element, jakim jest listwa wtryskowa. Obok zanieczyszczeń stałych, w filtrze fazy gazowej odkłada się również kondensat - oleiste zanieczyszczenia wytrącające się przy zmianie stanu skupienia gazu. Jego terminowa wymiana (zwykle co 20 tys. km) zapewnia długotrwałą i bezawaryjną eksploatację listwy wtryskiwaczy. Przekroczenie terminu wymiany może spowodować zawilgocenie materiału filtracyjnego kondensatem, który - porywany przez przepływający gaz -przedostaje się do listwy i jest powodem nieprawidłowości w jej działaniu.

gazeo.plInstalacja podciśnieniowa z ręczną regulacją (zawór regulacyjny)

Dozowanie gazu i jego dostarczanie do silnika

Za regulację ilości gazu dostarczanego do silnika w układach I i II generacji odpowiada reduktor oraz montowany przed mieszalanikiem zawór regulacyjny bądź silnik krokowy. Oba mają za zadanie dostosowanie ilości gazu, która będzie dostarczona do silnika. W przypadku zaworu regulacyjnego, stosowanego w instalacjach I generacji, nastawy są stałe (regulowane przy uruchomieniu systemu i później w czasie obsługi). Bardziej zaawansowane instalacje mieszalnikowe (II generacji) wykorzystują sterowany elektronicznie silnik krokowy, który w zależności od warunków pracy dostosowuje ilość gazu dostarczanego do silnika.

gazeo.plInstalacja podciśnieniowa z elektroniczną regulacją (silnik krokowy)

W systemach III generacji za regulację ilości gazu odpowiada bardziej rozbudowany regulator przepływu (zwany w zależności od producenta instalacji dozatorem lub rozdzielaczem), wyposażony najczęściej w dwa silniki krokowe, sterujące przepływem gazu w zależności od obciążenia i prędkości obrotowej silnika.

Z urządzeń dozujących gaz trafia do elementów wykonawczych, mających na celu dostarczenie paliwa do silnika: mieszalnika (I i II generacja) lub kalibrowanych dysz będących namiastką wtryskiwaczy gazu w układach III generacji.

Mieszalnik jest montowany w układzie dolotowym silnika. Przepływające przez niego powietrze wytwarza podciśnienie, które wysysa gaz tworząc w kolektorze dolotowym gotową do spalenia mieszankę gazowo-powietrzną.

gazeo.plSekwencyjny wtrysk gazu (listwa wtryskiwaczy)

W kolejnych generacjach instalacji pojawił się inny sposób na dostarczanie paliwa gazowego do silnika. Na zasadzie analogii do benzynowych układów wtryskowych, zaczęto wykorzystywać wtryskiwacze gazu. Najpierw były to proste dysze wkręcane w kolektor dolotowy (w III generacji), z których gaz był wysysany przez panujące w jego wnętrzu podciśnienie. W następnych generacjach zastąpiono je wtryskiwaczami elektromagnetycznymi(w IV i V generacji), pracującymi sekwencyjnie, tzn. gaz jest podawany w momencie otwierania zaworu dolotowego. Wszystkie rozwiązania wykorzystujące wtrysk gazu (III, IV i V generacja) poprawiają równomierność rozkładu mieszanki pomiędzy poszczególne cylindry, ograniczając do minimum objętość kolektora dolotowego wypełnioną gotową do spalenia mieszanką gazowo-powietrzną.

gazeo.plSekwencyjny wtrysk gazu w fazie ciekłej (wtryskiwacze systemu Vialle LPi)

Wtryskiwacze elektromagnetyczne mogą być bardzo zbliżone w działaniu do benzynowych - otwarcie następuje po podniesieniu przez elektromagnes iglicy (IV i V generacja). Istnieją także wtryskiwacze klapkowe (wyłącznie IV generacja), w których przepływem gazu sterują specjalne blaszki. Z uwagi na mniejszą masę elementu ruchomego, często wtryskiwacze klapkowe charakteryzują się większą szybkością działania. Wtryskiwacze w układach IV generacji, poprzez regulację czasu otwarcia, stanowią również element regulujący ilość paliwa dostarczanego do silnika.

gazeo.plInstalacja podciśnieniowa z elektroniczną regulacją (sterownik elektroniczny)

Sterowanie

Pracę wszystkich elementów instalacji gazowej nadzoruje sterownik elektroniczny, który na przestrzeni wielu lat rozwoju samochodowych systemów zasilania gazowego zmienił zasadniczo swoją rolę w systemie, od prostego urządzenia zbierającego sygnały z czujników silnika (II i III generacja) i sterującego urządzeniem dozującym gaz, do rozbudowanego komputera z bardzo szybkim procesorem (IV i V generacja), który musi praktycznie w czasie rzeczywistym odczytywać sygnały sterujące wtryskiwaczy benzynowych, modyfikować je uwzględniając właściwości paliwa gazowego i skierować do wtryskiwaczy gazowych. Moce obliczeniowe sterowników gazowych zwiększają się z uwagi na zwiększającą się precyzję działania systemów EOBD oraz prędkości, z jakimi wprowadzane są korekty dawki w układzie wtrysku benzyny.

gazeo.plSekwencyjny wtrysk gazu (przełącznik rodzaju zasilania z przyciskiem)

Elementy instalacji gazowej w kabinie

Kierowca w kabinie dysponuje możliwością zmiany rodzaju zasilania za pomocą specjalnego przełącznika. Wszystkie generacje instalacji oprócz pierwszej, przeznaczonej do silników gaźnikowych, wykorzystują dwupozycyjne (benzyna-gaz) przełączniki rodzaju zasilania. W pierwszej generacji stosowane są przełączniki trójpozycyjne (benzyna-zero-gaz). W zależności od producenta instalacji, stosowane są przełączniki z klawiszem (przestawienie go w inną pozycję zmienia rodzaj zasilania) lub przyciskiem (kolejne naciśnięcie powoduje zmianę rodzaju zasilania). Stan pracy silnika (rodzaj aktualnie używanego paliwa) jest sygnalizowany odpowiednią diodą. Często, obok sygnalizacji rodzaju zasilania, przełącznik ma wskaźnik poziomu gazu w zbiorniku.

gazeo.plZbiornik walcowy zamontowany w bagażniku wzdłuż osi pojazdu, uwagę zwraca zastosowanie pionowego wielozaworu, dzięki czemu jego obudowa w nie ogranicza szerokości przestrzeni bagażowej

Elementy instalacji gazowej w bagażniku

W przestrzeni bagażowej montowany jest zbiornik gazu, który przechowuje skroploną mieszaninę propanu i butanu. Zbiornik może znajdować się we wnętrzu bagażnika (walcowy) - zajmuje wtedy przestrzeń użytkową przeznaczoną na bagaż - lub we wnęce koła zapasowego (toroidalny) - wtedy koło zapasowe zajmuje użytkową przestrzeń bagażnika (lecz daje się przemieszczać w zależności od potrzeb). Każdy zbiornik gazu płynnego jest wyposażony w wielozawór(osprzęt zespolony typu włoskiego), w którego skład wchodzi szereg elementów (różnego rodzaju zawory i elektrozawór) lub osprzęt rozdzielony typu holenderskiego.

GazeoRozdzielony osprzęt zbiornika (typu holenderskiego)

 
Oba rodzaje osprzętu różnią się budową. Wielozawór integruje w jednym korpusie wszystkie urządzenia i jest mocowany na niewielkim kołnierzu w zbiorniku, w osprzęcie typu holenderskiego poszczególne zawory są osobnymi elementami i montuje się je na specjalnej płycie armaturowej, stanowiącej część zbiornika. Wielozawór ma znacznie bardziej zwartą konstrukcję i zajmuje znacznie mniej miejsca, co pozwala zajmowaną przez zbiornik przestrzeń w większym stopniu wykorzystać do magazynowania gazu.

Oba rodzaje osprzętu odpowiadają za prawidłowe i bezpieczne funkcjonowanie zbiornika paliwa: zatankowanie odpowiedniej ilości gazu (zawór ograniczający napełnienie zbiornika do 80% objętości geometrycznej), zabezpieczenie przed nadmiernym wzrostem ciśnienia (zawór bezpieczeństwa), uszkodzeniem przewodu wysokociśnieniowego pod samochodem (zawór nadmiernego wypływu), pożarem zbiornika (zawór ogniowy). Zbiornik zgodnie z przepisami musi być odpowiednio zamocowany i wytrzymywać przyspieszenie min. 20 g, działające wzdłuż osi samochodu i 8 g w kierunku poprzecznym, co zapewnia odpowiednią wytrzymałość połączeń w trakcie normalnej eksploatacji, jak również w czasie kolizji drogowych. Wszystkie wymienione elementy powodują, że eksploatacja samochodu wyposażonego w gazowy system zasilania jest w pełni bezpieczna, nawet w ekstremalnych warunkach.

Cała instalacja, składająca się z wymienionych zespołów, tworzy właśnie ten wymierny efekt ekonomiczny, którego działanie obserwujemy we własnych portfelach jeżdżąc na gazie. Jeśli zaś gazowy system zasilający zamontujemy w niewielkim samochodzie, wyposażonym w małą jednostkę napędową, efekt w postaci zwiększonej zasobności portfela będzie widoczny w dwójnasób.