LPG

emner:

generelt
Regulerede og uregulerede LPG-systemer
Autogas og gastank
Påfyldningsforbindelse
Gasventil
Brændstofafspærringsventil
Skift fra benzin til gas
Drift af fordamperen
System med stepmotor med tørregasslange (AMS)
Dampgasinjektion (VSI/EGI)
Drift af EGI-fordamperen
Flydende gasinjektion (LPi)
Koblingsblok (LPi)
Injektorer (LPi)

overordnet:
Autogas bruges i lille skala verden over som brændstof til personbilsmotorer. (fra 2013) kører cirka 700.000 køretøjer på dette brændstof. Dette tal kan falde, fordi vejafgiftsfordelen for veteranbiler under 40 år er afskaffet. Afgiftssatsen for disse ældre biler er den samme som satsen for en yngre bil. Når LPG-anlægget er fjernet (og naturligvis synet), vil du kunne bruge afgiftsgodtgørelsen igen, hvis køretøjet er mellem 26 og 40 år gammelt.

Autogas er bedre for miljøet end for eksempel benzin eller diesel. Udstødningsgasserne er renere. Selve brændstoffet er også billigere per liter end benzin. Forbruget er ofte lidt højere med LPG, men vippepunktet er lavt. Motorkraften falder en smule med LPG sammenlignet med benzin, med undtagelse af LPI-systemet. Mere om dette er forklaret nederst på denne side.

Der findes 3 forskellige typer LPG-anlæg. Disse systemer er forklaret i detaljer på denne side:

System med stepmotor i tørregasslangen (AMS) (Enkeltpunktsindsprøjtning før gasventilen)
Dampgasindsprøjtning (VSI/EGI) (Multipunktindsprøjtning på indløbsventilen)
Flydende gasinjektion (LPi) (Multipoint-injektion på indløbsventilen)

Udtrykket G2 eller G3 bruges ofte:
G2-installationer bruger et gasventuri-system eller dampgasindsprøjtning. En katalysator med en lambdasensor kan være til stede på bilen, og udstyret kan være lig med en G3-installation. På trods af dette falder de muligvis ikke ind under afgiftsfordelen ved en G3-installation, fordi køretøjet ikke opfylder emissionsstandarderne ECE94-12, eller fordi køretøjet ikke er blevet testet af et anerkendt kontrolorgan. G3-installationer bruger brændstofinjektorens aktiveringstider beregnet af motorstyringssystemet. Disse tider omregnes til kontroltider for gasinjektorerne.

Regulerede og uregulerede LPG-systemer:
I gamle biler (vintagebiler) uden motorstyringssystem, dvs. uden katalysator og lambdastyring, anvendes et ureguleret LPG-system. Dette konventionelle system blev brugt indtil 1990, fordi miljøkravene på det tidspunkt blev strengere. Der var også flere problemer med bagslag med det uregulerede system. Et styret system, som det stadig bruges i dag, er udstyret med en elektronisk styreenhed. Ved hjælp af lambdasensoren kan en mere præcis mængde gas sprøjtes ind. Katalysatoren omdanner skadelige udstødningsgasser til mindre skadelige.

Autogas og gastank:
Sammensætningen af autogas varierer mellem 30 % propan og 70 % butan om sommeren og op til 70 % propan og 30 % butan om vinteren. Butan forlader ikke længere tanken ved en temperatur på -10 grader, fordi damptrykket er for lavt, så procentdelen skal være lavere om vinteren end om sommeren. Det sker automatisk på tankstationerne. Hvis bilen køres meget lidt, er der en chance for, at der opstår brændstofproblemer, fordi sammensætningen i tanken stadig var fra en varmere periode.

Den flydende autogas opbevares i tanken. Gassen har et maksimalt arbejdstryk på 2500 kPa (25 bar).

En tank med flydende LPG bør aldrig fyldes til 100 %, ellers vil der ikke være tilstrækkelig plads til, at gassen kan udvide sig ved opvarmning. Benzintanken er konstrueret således, at den kun kan fyldes 80 %. Den flydende autogas forlader tanken via den elektromagnetiske udtagsventil, som åbner, når motoren startes. I så fald strømmer den flydende autogas gennem røret til gasventilen. Mere om dette senere på denne side.
Efter at tanken er fremstillet, stemples fremstillingsdatoen ind i tanken. Tanken vil vise sig at være i god stand de næste 10 år. Gastanke testes til et tryk på 3000kPa (30 bar). Sprængtrykket i en gastank er 10.000 kPa (100 bar). En gastæt kasse er placeret rundt om vedhængene, som kaldes vedhængskassen. Vedhængskassen forbindes med udeluften ved hjælp af en ventilationsslange. Formålet med bilagskassen er at dræne de eksisterende lækagegasser til udeluften i tilfælde af lækage. Disse lækagegasser må absolut ikke trænge ind i det indre.
Gastanke er fastgjort til en stålunderramme med spændingsremme. Denne underramme af stål er skruet fast på bilens karrosseri. Plaststrimler er placeret mellem tanken og spændebåndene til beskyttelse. Benzintanken må ikke tilsluttes karrosseriet på anden måde!

Påfyldningsforbindelse:
Der er et gevind i påfyldningsforbindelsen. En adapter (adapter) kan skrues ind i denne. Dette kan være nødvendigt ved tankning i udlandet. Den ydre påfyldningsventil er udstyret med en kontraventil, som forhindrer gas i at strømme tilbage efter påfyldning. Pumpen på tankstationen vil skubbe gassen under tryk gennem denne påfyldningsforbindelse. Gassen strømmer via påfyldningsslangen til gastanken via påfyldningsforbindelsen.

Gasventil:
Gasventilen monteres så tæt på fordamperen som muligt. Gasafspærringsventilen aktiveres, når tændingen slås til, og brændstofvælgerkontakten er valgt på gas. Styreenheden styrer denne gasventil. Styringen stoppes, når motoren stopper.Autogassen, der kommer ind i gasventilen fra gastanken, strømmer gennem filteret. Når spolen ikke er aktiveret, lukker ventilen passagen til fordamperen. LPG'en kommer derefter ind i rummet omkring og over ventilen via boring "A". Fordi LPG'en trykker på ventilen, er passagen til fordamperen tæt lukket. Så snart spolen aktiveres, bliver den bløde jernkerne magnetisk. Magnetismen trækker ventilen opad. Passagen til fordamperen er nu åben, så autogas kan strømme til fordamperen. Så snart motoren bremser, lukker gasventilen midlertidigt for gastilførslen, indtil føreren accelererer igen.

Brændstofafspærringsventil:
Ved kørsel på gas afbrydes benzintilførslen. I det øjeblik er spolen ikke aktiveret, og ventilen lukker passagen. Når du skifter fra gas til benzin igen, får spolen strøm, og den bløde jernkerne bliver magnetisk. Dette trækker ventilen opad, så benzinen kan passere igennem.

Skift fra benzin til gas:
Starter du på benzin og skifter til gas, sker dette skifte ikke med det samme. Motoren kører midlertidigt på begge brændstoffer. Dette sikrer en glidende overgang fra benzin til gas. Denne situation kaldes "dobbelt kørselstid".
Styreenheden bestemmer, hvor længe motoren kører på begge brændstoffer samtidigt. Med en kold motor vil dette være længere end med en varm motor, fordi fordampningen af brændstof er dårligere i kold udeluft. Efter et par minutter (afhængig af system og temperaturer) lukkes brændstoftilførslen helt af via brændstofafspærringsventilen.

Betjening af fordamperen:
For at gøre betjeningen af fordamperen så tydelig som muligt, tegnes fordamperen på billedet så enkelt som muligt. Senere på denne side vil der blive givet en forklaring om en rigtig (EGI) fordamper, hvilket er meget vanskeligere. Derfor forklares den simple fordamper først for at gøre det grundlæggende klart.

Fordamperens opgave er at gøre den flydende bilgas i tanken gasformig. Den flydende gas skal fordampes (deraf navnet fordamper). Varme er nødvendig for at fordampe den flydende gas. Denne varme udvindes fra kølevæsken. Denne varmes op af motoren og er derfor omkring 90 grader, når motoren har driftstemperatur. Det er vigtigt, at fordamperen varmes op så hurtigt som muligt, så derfor tappes kølevæsken før termostaten. Dette er også muligt med varmelegemets kølekreds, fordi denne forsyningsledning også er tilsluttet før termostaten.
Fordi fordamperen kræver ren varme, er det logisk, at motoren først skal varmes op, før fordampningsprocessen kan begynde. Det er også grunden til, at du ikke kan starte direkte på gas. Under en koldstart vil motoren køre på benzin de første par minutter, før systemet skifter til gas.

Teoretisk drift af fordamperen:
Rum A er rummet i den første trappe, værelse C er rummet i den anden trappe.
Referencetrykket er gældende i rum B og D, som i dette tilfælde er udelufttrykket.

Gasventil åben, motor kører ikke:
Den flydende LPG strømmer fra gastanken forbi ventilen på 1. trin til rum A. LPG'en skifter fra væskeform til gasform.
LPG'en opbygger et tryk i rum A. Dette tryk skubber membranen på 1. trin til venstre. Fjeder 1 er komprimeret, mens fjeder 2 slapper af. Når trykket i rum A er ca. 135kPa, er membranen på 1. trin flyttet så langt til venstre, at ventilen på 1. trin lukker. Der strømmer nu ikke længere LPG til rum A. Fjeder 3 sikrer, at ventilen på 2. trin forbliver lukket i denne tilstand.

Gasventil åben, motor kører:
Når motoren kører, skaber indsugningsluften et undertryk ved gas/luft-blanderens udløbsåbning. Dette undertryk føres via tørregasslangen til rum C (2. trin) i fordamperen/trykregulatoren. Referencetrykket i rum D får nu membranen på det andet trin til at bevæge sig til venstre. Fjeder 3 komprimeres, og ventilen på andet trin åbner. Autogas strømmer nu fra rum A til rum C og derfra til motoren. Fordi LPG strømmer fra rum A til rum C, falder trykket i rum A. Ventilen på første trin åbner, så LPG strømmer fra tanken til rum A igen. LPG'en, der strømmer forbi ventilen på andet trin til rum C, opbygger et tryk i rum C. Afhængigt af motorens brændstofbehov vil membranen i andet trin indtage en bestemt position, således at passagen af ventilen i andet trin øges eller falder. Jo større undertryk ved gas/luft-blanderens udløbsåbninger, jo mere LPG kan strømme til motoren. Der skabes en ligevægtssituation, hvor der afhængig af undertrykket ved gas/luft-blanderens udløbsåbninger strømmer mere eller mindre gas forbi ventilerne på første og andet trin.

System med stepmotor med tørregasslange (AMS):
Dette er Vialles AMS-system. Tanken indeholder flydende autogas. Fordamperen/trykregulatoren sørger for at gassen fordamper når den kommer ud af tanken og at trykket reduceres. Mængden af gas, der forlader fordamperen, styres af venturien i gas/luft-blanderen, hvilket skaber et undertryk. Jo større undertryk, jo mere LPG suges der ind. Undertrykket afhænger af motorens hastighed og belastning (på grund af lufthastigheden). Så efterhånden som der foretages flere omdrejninger, stiger mængden af suget gas. Dette er dog ikke rigtig præcist. Finjustering er påkrævet for at levere præcis den mængde gas, motoren har brug for. Det korrekte blandingsforhold blev beregnet ved hjælp af lambdasensormålingen.

Hvis der er indsprøjtet for lidt gas, er blandingen mager (lambda > 1). Hvis der er for meget gas, er blandingen for fed (lambda < 1). (Tegnet > betyder større end, og < betyder mindre end). Lambdasonden vil måle dette i udstødningsgasserne. Motorledelsen vil derfor genkende blandingen, der er for rig eller for fattig, og styre stepmotoren. Stepmotoren gør så gaspassagen større eller mindre. Denne stepmotor er normalt placeret på fordamperen. Under en koldstart vil denne stepmotor være i neutral position og ikke fungere endnu. Motoren kører stadig i en "open loop" situation. Det betyder, at lambdasensorsignalet endnu ikke er brugt, fordi koldstartberigelsen stadig er aktiv. Ulempen ved AMS-systemet er, at det er enkeltpunktsindsprøjtning. Gassen sprøjtes ind foran spjældventilen og fordeles med luften over de forskellige cylindre. På grund af den store mængde gas i tilløbsrøret er der stor risiko for tilbageslag.

Dampgasinjektion (VSI/EGI):
Dette er Vapor Sequential Injection (VSI) eller Electronic Vapor Gas Injection (EGI). For nemheds skyld hedder det nu bare EGI. Dampgasindsprøjtningssystemet er et flerpunktsindsprøjtningssystem, der styres ved hjælp af en styreenhed. Indsprøjtning kan nu finde sted pr. cylinder i stedet for centralt foran spjældventilen. Dette kan være med en 4 cylinder motor, men også nemt med en 6 eller 8 cylinder. Gassen indsprøjtes lige før indløbsventilen. Chancen for et bagslag er nu meget mindre sammenlignet med AMS-systemet. Ved denne type gasinstallation skal der altid bruges benzin til at starte motoren. Efter kort tid tændes gassystemet automatisk.

Operation:
LPG'en kommer fra fordamperen i en gasformig tilstand. Trykket er blevet reduceret af trykregulatoren i fordamperen. Gassen strømmer derefter til distributionshuset. Fordelingshuset doserer mængden af gas og fordeler den over injektorerne ved hjælp af kontrolspalterne. Injektorerne sprøjter den dampformige gas ind i indsugningsmanifolden, lige før indsugningsventilen.

Betjening af EGI-fordamperen:
Den følgende tekst relaterer til billedet nedenfor.

Operation i første trin:
I trykløs tilstand, fjeder 6 mod membran 7 håndtaget mod fjederen 8 skub ned og udløs 1. trins ventilen 3 er åben.
Når gassen ved indløbsgennemføringen 1 kommer ind, vil gassen bryde membranen 7 mod foråret 6 skub op. Hæverten 4 er nu frigivet, og fjer 8 skubber håndtaget op. Dette får 1. trins ventil til at lukke 3.
I toppen af membranen 7 der er vakuum i motoren, hvilket gør at trykket i 1. trin også bliver afhængig af motorens vakuum. Trykket i 1. trin kan justeres med justeringsbolt 5. Tryk 1. trin = Justeret tryk 1. trin – motorvakuum.
Andet fase operation:
Gassen i det første trin kan indledningsvis passere gennem den frigjorte åbning gennem ventilen i det andet trin 13. Gassen presser derefter mod fjederen 11 og membran 10, hvilket forårsager 2. trins ventilen 13 til foråret 14 lukker.
På undersiden af membranen 10 der er vakuum i motoren, hvilket betyder at trykket i 2. trin afhænger af motorens vakuum. Trykket i 2. trin kan justeres med justeringsbolt 12.
Tryk 2. trin = Justeret tryk 2. trin – motorvakuum.

Overtrykssikring 1. trin:
Når trykket i 1. trin bliver for højt, vil membranen 7 sammen med membranplade 19 rykke op.
Når diafragmaaksen 18 mod justeringsbolt 17 kommer til hvile, diafragmaaksen 18 ikke længere oppe.
Membran 7 bevæger sig med membranplade 19 længere oppe, hvilket forårsager en membranplade 19 ved den smallere del af membranaksen 18 vil lægge sig ned. Her skabes en åbning, hvorigennem gassen fra 1. trin passerer gennem rummet 16, kanal 20 og manifoldtryktylle 15 til motorens indsugningsmanifold.

Feedback:
Gastrykket fra 1. trin kan tilføres via en kanal 22 under stemplet 23 at komme.
Dette gastryk virker derfor på stemplet i bunden 23, modsat gastrykket fra 1. trin på 2. trins ventil 21.
Nu vil gastrykket i 1. trin være på 2. trins ventil 21 ikke længere påvirke åbningen af 2. trins ventilen 21, fordi gastrykket i 1. trin er under stemplet 23 er i den modsatte retning.

Flydende gasinjektion (LPi)
LPi betyder: Injektion af flydende propan). Ved indsprøjtning af flydende gas indsprøjtes autogas som væske. Så der er ingen fordamper i dette system.
Fordi den flydende gas ikke skal fordampes, kan du blot starte på gas. Benzinindsprøjtningssystemet er derfor reelt sat ud af drift. Dette har den ulempe, at benzinindsprøjtningssystemet kan blive forurenet på grund af sjælden brug. Det er derfor tilrådeligt af og til at køre på benzin i et stykke tid. LPi-systemet forsøger at tilnærme benzinindsprøjtningssystemet så meget som muligt. Den flydende autogas indsprøjtes gennem injektorerne på indsugningsventilen (præcis som indirekte indsprøjtede benzinmotorer).

Fordamperen og gas/luft-blanderen er blevet erstattet af koblingsblokken og injektorerne. En pumpe er installeret i tanken til at pumpe den flydende autogas. Væskeindsprøjtningen styres fra det eksisterende motorstyringssystem, som fuldt ud bevarer og udnytter sine selvlærende egenskaber. LPi-systemet bruger kun signalet fra benzininjektorens åbningstid og oversætter det til LPG. Flydende LPG kan doseres meget nøjagtigt. Bedre end gas i dampform.
LPi-systemet følger benzinkontrolenhedens indsprøjtningsstrategi. Alle muligheder som brændstofstop ved deceleration, hastighedsbegrænsning, fuldlastberigelse og lambada-kontrol køres også på LPG. Med LPi har motoren ingen effekttab. Dette skyldes fraværet af luftfortrængningseffekten, som forbliver ved dampdosering. På grund af luftfortrængningseffekten falder motorens fyldningsniveau med ca. 6%. Væskeindsprøjtningen giver også en kølende effekt til fordampningen af gassen i cylinderen. Dette vil resultere i et bedre fyldningsniveau. Dette resulterer også i bedre motorydelse. Brændstofforbruget er stadig højere end ved samme motor på benzin, fordi der er mindre forbrændingsenergi pr. kg gas end i et kg benzin.

Der kræves et højt systemtryk for at indsprøjte LPG'en i flydende form. Systemtrykket leveres af membranpumpen i tanken. Dette pumper LPG'en via koblingsblokken til LPG-injektorerne. Systemtrykket justeres af trykregulatoren til 5 bar over tanktrykket.
Opvarmning kan forårsage, at der dannes dampbobler i rørene. Dampen er komprimerbar og kan derfor ikke indsprøjtes nøjagtigt. Ved at pumpe den flydende LPG rundt under tryk forhindres opvarmning, og derfor forhindres eventuel damp i røret. Rørene er desuden lavet af plast og varmeisoleret.
Der er også monteret et filter på returrøret, som skal tilbageholde eventuelle forureninger og metalpartikler.

Koblingsblok (LPi):
Koblingsblokken danner forbindelsen mellem tanken og injektorerne (se billedet nedenfor). Der medfølger en elektromagnetisk ventil i koblingsblokken, som åbner og lukker samtidigt med udtræksventilen på tanken. Trykregulatoren (som normalt fulgte med fordamperen) og tryksensoren er også monteret i koblingsblokken. Der er 4 tilslutninger på koblingsblokken. De fleksible højtryksrør er fastgjort til koblingsblokken med en banjobolt. Tilslutningerne må ikke ombyttes på grund af strømmen af LPG. Ved defekt skal koblingsblokken udskiftes helt, for den må bestemt ikke skilles ad.

Injektorer (LPi):
"Bundtilførselsinjektorer" bruges til at indsprøjte den flydende autogas. Denne type injektor har den fordel (i modsætning til top-feed injektorer), at varmen fra injektorspolen ikke får autogassen til at varme op. Der er også næsten ingen forsyning af LPG tilbage i injektoren. Injektorspolen har en modstand på 1,8 Ohm. Et filter er monteret foran gasindtaget på bundtilførselsinjektoren for at forhindre groft monteringssnavs i at trænge ind i injektoren.

Injektorerne placeres i en universal injektorholder. Tætningerne leveres af O-ringe. Injektoren holdes på plads af en skruet ring. Afhængig af placeringen på manifolden ledes gassen gennem udløbsrørene (se del 9 i figuren).