Diesel + Gaz = ekonomia i ekologia

LPG

Badania nad systemem podwójnego zasilania silnika wysokoprężnego firma Elpigaz prowadzi już od pewnego czasu. Prace nad zasilaniem silników Diesla prowadziło już wiele firm starając się uzyskać jak najbardziej optymalne warunki dla zainicjowania zapłonu mieszanki paliwowo-powietrznej. Silniki Diesla nie potrzebują iskry do zapłonu mieszanki. Wtryskiwany pod dużym ciśnieniem ON do komory spalania silnika w połączeniu ze sprężonym wcześniej powietrzem wywołuje zapłon tejże mieszanki.

Elpigaz wraz z jedną z australijskich firm opracowuje i testuje systemy dodania LPG do oleju napędowego. Jak to działa, kiedy diesla dodamy LPG? Otóż w opisywanym rozwiązaniu, LPG jest tylko dodatkiem, gdzie rozkład udziału przedstawia się około 80% ON i 20% LPG. Należy jednak wspomnieć również o tym, że dodanie LPG nie występuje kiedy silnik pracuje na biegu jałowym.

Dzięki takiemu rozwiązaniu otrzymuje się kilka ważnych zdaniem konstruktorów korzyści. Jedną z nich jest wzrost mocy i momentu obrotowego silnika. Dla VW Transportera 1.9 TD na którym przeprowadzaliśmy badania moc wzrosła z 68 do 75 KM, czyli o ok. 10%, a moment aż o 17 Nm. Są to dane fizycznie zmierzone na hamowni podwoziowej i również wyraźnie odczuwalne podczas jazdy. Auto stało się „żwawsze" i bardziej elastyczne. Podobnie przedstawia się sprawa w przypadku Fiata Ducato 2,8 TDJ.

Po dodaniu LPG oprócz wzrostu mocy otrzymujemy również mniejsze zużycie oleju napędowego. A więc posługując się znów przykładem:

- VW uzyskano wynik spalania na 100 km na poziomie 7 litrów ON i 2 litrów LPG. Porównując do kosztów przejazdu 100 km (około 11 litrów na 100km) bez instalacji LPG otrzymujemy oszczędność około 15-20% w zależności czy pokonywany dystans był w ruchu miejskim czy poza miejskim.

Efektywność systemu jest największa wtedy kiedy pokonujemy długie dystanse i wtedy kiedy silnik Diesla jest dobrze obciążony. System ten najlepiej sprawuje się w pojazdach ciężarowych, dużych maszynach rolniczych, traktorach, generatorach prądu i innych urządzeniach zasilanych silnikami Diesla. Wiele osób może powiedzieć co to za oszczędność? Jednak kiedy policzymy ilość pokonywanych kilometrów przez auto rocznie, otrzymamy wiele korzyści nie tylko finansowych.

Należy powiedzieć również o korzyściach dla samego silnika. Mam tu na myśli głównie silniki z systemem common rail. Przez dodanie LPG i ograniczeniu dawki ON w znaczący sposób przyczyniamy się do zwiększenia żywotności silnika poprzez niższe ciśnienia w elementach zasilania przy tej samej pozycji pedału gazu. Jest to bardzo ważny aspekt w pojazdach ciężarowych, które pokonują znaczne dystanse a naprawy systemów common rail nie należą do tanich.

Konstrukcja instalacji dodającej LPG w silnikach wysokoprężnych jest zbliżona do tradycyjnej instalacji LPG dla silnika benzynowego. Składa się ze zbiornika LPG wraz wyposażeniem ( zaworów lub wielozaworu umieszczonych na butli), reduktora parownika, zespołu wtryskiwacza gazu, czujników (map sensora, czujnika prędkości obrotowej silnika, czujników temperatury), przełącznika LPG oraz elektronicznej jednostki sterującej (ECU GAZ). Sterownik LPG jest odpowiedzialny za poprawne podanie gazu jak i kontrolę całego układu. W przypadku uszkodzenia jakiegoś z elementów bądź przekroczenia granicznej temperatury sterownik automatycznie wyłączy instalację. Silnik Diesla będzie wtedy pracował tylko na jednym rodzaju zasilania, czyli na ON. Rozwiązanie to w żaden sposób nie naraża silnika na jakiekolwiek uszkodzenie. Silnik bez załączonej instalacji, funkcjonuje jak typowy diesel, czyli jakby jej nie miał.

Bardzo ważną zaletą podwójnego systemu zasilania silnika Diesla - ON + LPG, jest znacznie niższa emisja składników toksycznych i sadzy niż w przypadku tylko ON. Jak wiadomo w komorze spalania wolnossącej jednostki Diesla nie dopalają się do końca składniki paliwa i powstają zanieczyszczenia takie, jak: CO (tlenek węgla), HC (węglowodory) i cząstki stałe. Oznacza to, że nawet w procesie spalania silnika z wtryskiem bezpośrednim, ale bez systemu common rail, zaledwie 75-80 proc. wtryskiwanego paliwa ulega fizykochemicznej przemianie, a produktami ubocznymi są składniki szkodliwe przedostające się do atmosfery. Z zamontowaną instalacją aż 95 proc. dostarczonego paliwa ulega dopaleniu, a udział składników toksycznych ulega dużemu obniżeniu. W dobie pogoni za rozwiązaniami ekologicznymi i ograniczającymi koszty eksploatacji - system podwójnego zasilania – ON + LPG - z pewnością znajdzie zainteresowanie wśród użytkowników pojazdów z silnikami Diesla.

Zasilanie silników Diesla LPG

Silniki Diesla można zasilać LPG w różny sposób.Jednym z nich jest przeróbka silnika Diesla z zapłonem samoczynnym (ZS) na silnik z zapłonem iskrowym (ZI) - MONO FUEL. Wiąże się to z całkowitą przebudową silnika. Następuje całkowity demontaż aparatury wtryskowej, należy zmodyfikować konstrukcję głowicy i dna tłoka, co wiąże się z rozbiórką całego silnika. Kolejnym elementem jest uzbrojenie silnika we wszystkie elementy układu zapłonowego silnika o zapłonie iskrowym ZI. A więc trzeba wyposażyć silnik w: świece zapłonowe, cewkę zapłonową, czujnik położenia wału korbowego no i sterownik do zarządzania całym układem. Dodatkowo silnik należy uzbroić w wtryskiwacz gazu, zespól przepustnicy powietrza oraz element sprawdzający mieszankę, czyli sondę Lambda jak i katalizator.

Innymi sposobem jest gazodiesel – gdzie zasilanie silnika Diesla następuje poprzez ograniczenie oleju napędowego o 80% i zastąpienie go LPG. System ten bywa jednak dość skomplikowany z uwagi na występowanie efektu spalania detonacyjnego. Każda tego typu instalacja musi być dedykowana dla konkretnego typu silnika.

Kolejny sposób, to opisywany powyżej. Układ działa na zasadzie elektronicznego podania dawki gazu w stosunku około 20 % całkowitego zapotrzebowania na paliwo. Mieszankę ustawia się zazwyczaj według obliczonych statystyk. W standardowych silnikach dla pojazdów dawka gazu wynosi 20 %, w ciągnikach siodłowych 16 %, a w silnikach stacjonarnych 30 %.