autogas

Soggetti:

Generale
Impianti GPL regolamentati e non regolamentati
Autogas e serbatoio del gas
Collegamento di riempimento
Valvola del gas
Valvola di intercettazione del carburante
Passare dalla benzina al gas
Funzionamento dell'evaporatore
Sistema con motore passo-passo con tubo del gas essiccante (AMS)
Iniezione di gas vapore (VSI/EGI)
Funzionamento dell'evaporatore EGI
Iniezione di gas liquido (LPi)
Blocco di accoppiamento (LPi)
Iniettori (LPi)

nel complesso:
Il gas per auto viene utilizzato su piccola scala in tutto il mondo come carburante per i motori delle autovetture. (al 2013) circa 700.000 veicoli funzionano con questo carburante. Questo numero potrebbe diminuire perché è stato abolito il beneficio della tassa di circolazione per le auto d'epoca sotto i 40 anni. L’aliquota fiscale per queste auto più vecchie è la stessa dell’aliquota per un’auto più giovane. Una volta smontato l'impianto GPL (e ovviamente revisionato), potrai usufruire nuovamente del beneficio fiscale se il veicolo ha un'età compresa tra i 26 ed i 40 anni.

Il GPL per auto è migliore per l’ambiente rispetto, ad esempio, alla benzina o ai carburanti diesel. I gas di scarico sono più puliti. Anche il carburante stesso è più economico al litro rispetto alla benzina. Il consumo è spesso leggermente superiore con il GPL, ma il punto critico è basso. La potenza del motore diminuisce leggermente con il GPL rispetto alla benzina, ad eccezione del sistema LPi. Maggiori informazioni su questo argomento sono spiegate in fondo a questa pagina.

Esistono 3 diversi tipi di impianti GPL. Questi sistemi sono spiegati in dettaglio in questa pagina:

Sistema con motore passo-passo nel tubo del gas di essiccazione (AMS) (iniezione a punto singolo prima della valvola del gas)
Iniezione di gas vapore (VSI/EGI) (Iniezione multipoint sulla valvola di ingresso)
Iniezione di gas liquido (LPi) (Iniezione multipoint sulla valvola di ingresso)

Il termine G2 o G3 viene spesso utilizzato:
Le installazioni G2 utilizzano un sistema Venturi di gas o un'iniezione di gas vapore. Sulla vettura può essere presente un catalizzatore con sonda lambda e l'equipaggiamento può essere pari ad un'installazione G3. Nonostante ciò, potrebbero non beneficiare del beneficio fiscale di un'installazione G3, perché il veicolo non soddisfa gli standard sulle emissioni ECE94-12 o perché il veicolo non è stato testato da un organismo di controllo riconosciuto. Le installazioni G3 utilizzano i tempi di attivazione degli iniettori carburante calcolati dal sistema di gestione del motore. Questi tempi vengono convertiti in tempi di controllo degli iniettori gas.

Impianti GPL regolamentati e non regolamentati:
Nelle auto d'epoca (auto d'epoca) senza sistema di gestione del motore, cioè senza catalizzatore e regolazione lambda, viene utilizzato un impianto GPL non regolato. Questo sistema convenzionale è stato utilizzato fino al 1990, poiché in quel periodo i requisiti ambientali erano diventati più severi. Ci sono stati anche più problemi di ritorni di fiamma con il sistema non regolamentato. Un sistema controllato, come viene utilizzato ancora oggi, è dotato di una centralina elettronica. Con l'aiuto del sensore lambda è possibile iniettare una quantità di gas più precisa. Il catalizzatore converte i gas di scarico nocivi in gas meno nocivi.

Gas automatico e serbatoio del gas:
La composizione del gas per auto varia tra il 30% di propano e il 70% di butano in estate e fino al 70% di propano e il 30% di butano in inverno. Il butano non esce più dal serbatoio alla temperatura di -10 gradi perché la pressione del vapore è troppo bassa, quindi la percentuale deve essere inferiore in inverno che in estate. Questo viene fatto automaticamente alle stazioni di servizio. Se l'auto viene guidata molto poco, è possibile che si verifichino problemi di carburante perché la composizione nel serbatoio risale a un periodo più caldo.

Il gas automatico liquido viene immagazzinato nel serbatoio. Il gas ha una pressione massima di esercizio di 2500 kPa (25 bar).

Un serbatoio con GPL liquido non deve mai essere riempito al 100%, altrimenti non ci sarà spazio sufficiente per l'espansione del gas quando riscaldato. Il serbatoio del gas è progettato in modo tale da poter essere riempito solo all'80%. Il gas liquido esce dal serbatoio attraverso la valvola di prelievo elettromagnetica, che si apre all'avvio del motore. In tal caso, il gas liquido fluisce attraverso il tubo fino alla valvola del gas. Maggiori informazioni su questo argomento più avanti in questa pagina.
Dopo che il serbatoio è stato prodotto, la data di produzione viene stampigliata sul serbatoio. Il serbatoio risulterà in buone condizioni per i prossimi 10 anni. I serbatoi del gas sono testati ad una pressione di 3000 kPa (30 bar). La pressione di scoppio di un serbatoio di gas è di 10.000 kPa (100 bar). Attorno alle appendici è posizionata una scatola a tenuta di gas, chiamata scatola delle appendici. La scatola appendice è collegata all'aria esterna tramite un tubo di ventilazione. Lo scopo della scatola appendice è quello di scaricare i gas di perdita esistenti nell'aria esterna in caso di perdita. Questi gas di fuga non devono assolutamente penetrare all'interno.
I serbatoi del gas sono fissati ad un sottotelaio in acciaio con cinghie di tensione. Questo telaio ausiliario in acciaio è avvitato alla carrozzeria dell'auto. Tra il serbatoio e le cinghie di tensione sono state posizionate strisce di plastica per protezione. Il serbatoio del gas non può essere collegato in nessun altro modo alla carrozzeria!

Collegamento di riempimento:
C'è una filettatura nel collegamento di riempimento. In questo può essere avvitato un adattatore (adattatore). Ciò potrebbe essere necessario in caso di rifornimento all'estero. La valvola di riempimento esterna è dotata di una valvola di non ritorno che impedisce il riflusso del gas dopo il riempimento. La pompa della stazione di servizio spingerà il gas sotto pressione attraverso questo collegamento di riempimento. Il gas scorre attraverso il tubo di riempimento fino al serbatoio del gas tramite il raccordo di riempimento.

Valvola del gas:
La valvola del gas è montata il più vicino possibile all'evaporatore. La valvola di intercettazione del gas viene eccitata quando viene inserita l'accensione e il selettore del carburante viene selezionato su gas. L'unità di controllo controlla questa valvola del gas. Il controllo viene interrotto quando il motore si spegne. Il gas automatico che entra nella valvola del gas dal serbatoio del gas scorre attraverso il filtro. Quando la bobina non è alimentata la valvola chiude il passaggio verso l'evaporatore. Il GPL entra quindi nello spazio intorno e sopra la valvola attraverso il foro “A”. Poiché il GPL preme sulla valvola, il passaggio verso l'evaporatore è saldamente chiuso. Non appena la bobina viene energizzata, il nucleo di ferro dolce diventa magnetico. Il magnetismo tira la valvola verso l'alto. Il passaggio verso l'evaporatore è ora aperto, in modo che il gas auto possa fluire verso l'evaporatore. Non appena il motore frena, la valvola del gas interrompe temporaneamente l'alimentazione del gas finché il conducente non accelera nuovamente.

Valvola di intercettazione del carburante:
Durante la guida a gas l'erogazione della benzina viene interrotta. In quel momento la bobina non è alimentata e la valvola chiude il passaggio. Quando si passa nuovamente da gas a benzina, la bobina si eccita e il nucleo di ferro dolce diventa magnetico. Questo tira la valvola verso l'alto, consentendo il passaggio della benzina.

Passaggio da benzina a gas:
Se si parte a benzina e si passa a gas, questo passaggio non avviene immediatamente. Il motore funziona temporaneamente con entrambi i carburanti. Ciò garantisce una transizione graduale dalla benzina al gas. Questa situazione è chiamata “doppio tempo di esecuzione”.
L'unità di controllo determina per quanto tempo il motore funziona con entrambi i carburanti contemporaneamente. Con un motore freddo questo sarà più lungo che con un motore caldo, perché l'evaporazione del carburante è più scarsa con l'aria esterna fredda. Dopo alcuni minuti (a seconda dell'impianto e della temperatura), l'alimentazione del carburante viene completamente interrotta tramite la valvola di intercettazione del carburante.

Funzionamento dell'evaporatore:
Per rendere il più chiaro possibile il funzionamento dell'evaporatore, l'evaporatore nell'immagine è disegnato nel modo più semplice possibile. Più avanti in questa pagina verrà fornita una spiegazione su un evaporatore reale (EGI), che è molto più difficile. Ecco perché per prima cosa viene spiegato il semplice evaporatore per chiarirne le nozioni di base.

Il compito dell'evaporatore è quello di rendere gassoso il gas liquido dell'auto presente nel serbatoio. Il gas liquido deve essere evaporato (da qui il nome evaporatore). Il calore è necessario per far evaporare il gas liquido. Questo calore viene estratto dal liquido di raffreddamento. Questo viene riscaldato dal motore e quindi è di circa 90 gradi quando il motore è alla temperatura di esercizio. È importante che l'evaporatore si riscaldi il più rapidamente possibile, ecco perché il liquido di raffreddamento viene scaricato prima del termostato. Ciò è possibile anche con il circuito di raffreddamento del riscaldatore, poiché anche questa linea di alimentazione è collegata prima del termostato.
Poiché l'evaporatore richiede calore puro, è logico che il motore debba essere prima riscaldato prima che possa iniziare il processo di evaporazione. Questo è anche il motivo per cui non è possibile avviare direttamente a gas. Durante l'avviamento a freddo il motore funzionerà a benzina per i primi minuti prima di passare a gas.

Funzionamento teorico dell'evaporatore:
La stanza A è la stanza della prima scala, la stanza C è la stanza della seconda scala.
Nei locali B e D prevale la pressione di riferimento che in questo caso è la pressione dell'aria esterna.

Valvola del gas aperta, motore non funzionante:
Il GPL liquido fluisce dal serbatoio del gas oltre la valvola del 1° stadio fino al locale A. Il GPL passa dalla forma liquida allo stato gassoso.
Il GPL crea pressione nello spazio A. Questa pressione spinge verso sinistra la membrana del 1° stadio. La molla 1 viene compressa, mentre la molla 2 si rilassa. Quando la pressione nel locale A è di circa 135kPa, la membrana del 1° stadio è stata spostata talmente a sinistra che la valvola del 1° stadio si chiude. Ora non scorre più GPL nel vano A. La molla 3 fa sì che in questa condizione la valvola del 2° stadio rimanga chiusa.

Valvola del gas aperta, motore acceso:
Quando il motore è in funzione, l'aria aspirata crea una pressione negativa sull'apertura di deflusso del miscelatore gas/aria. Questa pressione negativa viaggia attraverso il tubo del gas di essiccazione fino allo spazio C (il 2° stadio) dell'evaporatore/regolatore di pressione. La pressione di riferimento nello spazio D provoca ora lo spostamento verso sinistra della membrana del secondo stadio. La molla 3 viene compressa e la valvola del secondo stadio si apre. Il gas automatico ora fluisce dalla stanza A alla stanza C e da lì al motore. Poiché il GPL fluisce dal locale A al locale C, la pressione nel locale A diminuisce. La valvola del primo stadio si aprirà, in modo che il GPL fluisca nuovamente dal serbatoio al locale A. Il GPL che scorre attraverso la valvola del secondo stadio verso lo spazio C crea pressione nello spazio C. A seconda del fabbisogno di carburante del motore, la membrana del secondo stadio assumerà una certa posizione, in modo che il passaggio della valvola del secondo stadio diventi più grande o più piccolo. Maggiore è la pressione negativa sulle aperture di scarico del miscelatore gas/aria, maggiore sarà la quantità di GPL che potrà fluire al motore. Si crea una situazione di equilibrio in cui, a seconda della pressione negativa sulle aperture di deflusso del miscelatore gas/aria, attraverso le valvole del primo e del secondo stadio scorre più o meno gas.

Sistema con motore passo-passo con tubo del gas di essiccazione (AMS):
Questo è il sistema AMS di Vialle. Il serbatoio contiene gas liquido. L'evaporatore/regolatore di pressione garantisce che il gas evapori quando esce dal serbatoio e che la pressione venga ridotta. La quantità di gas in uscita dall'evaporatore è controllata dal venturi nel miscelatore gas/aria, che crea una pressione negativa. Maggiore è la pressione negativa, maggiore sarà la quantità di GPL aspirato. La pressione negativa dipende dalla velocità e dal carico del motore (a causa della velocità dell'aria). Quindi man mano che si effettuano più giri, la quantità di gas aspirata aumenta. Tuttavia, questo non è del tutto accurato. È necessaria una regolazione fine per fornire esattamente la quantità di gas di cui il motore ha bisogno. Il corretto rapporto di miscelazione è stato calcolato utilizzando la misurazione della sonda lambda.

Se è stato iniettato troppo poco gas la miscela è magra (lambda > 1). Se c'è troppo gas la miscela è troppo ricca (lambda < 1). (Il segno > significa maggiore di e < significa minore di). La sonda lambda lo misurerà nei gas di scarico. La gestione del motore riconoscerà quindi la miscela troppo ricca o troppo povera e comanderà il motorino passo-passo. Il motore passo-passo rende quindi il passaggio del gas più grande o più piccolo. Questo motore passo-passo è solitamente posizionato sull'evaporatore. Durante un avvio a freddo, questo motore passo-passo sarà in posizione neutra e non funzionerà ancora. Il motore funziona ancora in una situazione di “anello aperto”. Ciò significa che il segnale della sonda lambda non è ancora utilizzato perché l'arricchimento con avviamento a freddo è ancora attivo. Lo svantaggio del sistema AMS è che si tratta di un'iniezione a punto singolo. Il gas viene iniettato davanti alla valvola a farfalla e viene distribuito insieme all'aria sui vari cilindri. A causa della grande quantità di gas nel tubo di ingresso esiste il forte rischio di ritorno di fiamma.

Iniezione di gas vapore (VSI/EGI):
Si tratta della Vapor Sequential Injection (VSI) o della Electronic Vapor Gas Injection (EGI). Per comodità, ora si chiama semplicemente EGI. Il sistema di iniezione del gas vapore è un sistema di iniezione multipunto controllato tramite un'unità di controllo. Ora l'iniezione può avvenire per cilindro invece che centralmente davanti alla valvola a farfalla. Questo può avvenire con un motore a 4 cilindri, ma facilmente anche con un 6 o 8 cilindri. Il gas viene iniettato appena prima della valvola di ingresso. La possibilità di un ritorno di fiamma è ora molto inferiore rispetto al sistema AMS. Con questo tipo di impianto a gas, per avviare il motore è necessario utilizzare sempre benzina. Dopo un breve periodo l'impianto del gas si accenderà automaticamente.

Operazione:
Il GPL esce dall'evaporatore allo stato gassoso. La pressione è stata ridotta dal regolatore di pressione nell'evaporatore. Il gas fluisce quindi alla casa di distribuzione. L'alloggiamento di distribuzione dosa la quantità di gas e la distribuisce sugli iniettori tramite le feritoie di controllo. Gli iniettori spruzzano il gas vaporoso nel collettore di aspirazione, subito prima della valvola di aspirazione.

Funzionamento dell'evaporatore EGI:
Il testo seguente si riferisce all'immagine qui sotto.

Operazione della prima fase:
In uno stato depressurizzato, primavera 6 contro la membrana 7 la leva contro la molla 8 spingere verso il basso, rilasciando la valvola del 1° stadio 3 è aperto.
Quando il gas all'anello di tenuta dell'ingresso 1 entra, il gas romperà la membrana 7 contro la primavera 6 Flessioni. Il sifone 4 è ora rilasciato e piuma 8 spinge la leva verso l'alto. Ciò provoca la chiusura della valvola del 1° stadio 3.
Nella parte superiore della membrana 7 c'è una depressione nel motore, il che significa che anche la pressione nel 1° stadio dipende dalla depressione del motore. La pressione nel 1° stadio può essere regolata mediante il bullone di regolazione 5. Pressione 1° stadio = Pressione regolata 1° stadio – depressione del motore.
Operazione di seconda fase:
Il gas del primo stadio può inizialmente passare attraverso l'apertura rilasciata attraverso la valvola del secondo stadio 13. Il gas quindi preme contro la molla 11 e membrana 10, causando la valvola del 2° stadio 13 entro la primavera 14 vicino.
Sul lato inferiore della membrana 10 c'è una depressione nel motore, il che significa che la pressione nel 2° stadio dipende dalla depressione del motore. La pressione nel 2° stadio può essere regolata regolando il bullone 12.
Pressione 2° stadio = Pressione regolata 2° stadio – depressione del motore.

Protezione da sovrapressione 1° stadio:
Quando la pressione nel 1° stadio diventa troppo alta, la membrana lo farà 7 insieme alla piastra della membrana 19 andare avanti.
Quando l'asse del diaframma 18 contro il bullone di regolazione 17 si ferma, l'asse del diaframma 18 non più in alto.
Membrana 7 si muove con la piastra della membrana 19 più in alto, creando una placca di membrana 19 nella parte più stretta dell'asse della membrana 18 si sdraierà. Qui viene creata un'apertura attraverso la quale il gas del 1° stadio passa attraverso lo spazio 16, canale 20 e anello di tenuta della pressione del collettore 15 al collettore di aspirazione del motore.

Feedback:
La pressione del gas del 1° stadio può essere fornita tramite un canale 22 sotto lo stantuffo 23 venire.
Questa pressione del gas agisce quindi sullo stantuffo in basso 23, opposta alla pressione del gas proveniente dal 1° stadio sulla valvola del 2° stadio 21.
Ora la pressione del gas del 1° stadio sarà sulla valvola del 2° stadio 21 non influenza più l'apertura della valvola del 2° stadio 21, perché la pressione del gas del 1° stadio è inferiore al pistone 23 è orientato in modo opposto.

Iniezione di gas liquido (LPi)
LPi significa: iniezione di propano liquido). Con l'iniezione di gas liquido, il gas auto viene iniettato come liquido. Quindi non c'è evaporatore in questo sistema.
Poiché il gas liquido non deve essere evaporato, puoi semplicemente iniziare a gas. Il sistema di iniezione della benzina viene quindi effettivamente messo fuori servizio. Ciò ha lo svantaggio che il sistema di iniezione della benzina può sporcarsi a causa dell'uso poco frequente. Si consiglia quindi di guidare occasionalmente per un po' a benzina. Il sistema LPi cerca di avvicinarsi il più possibile al sistema di iniezione benzina. Il GPL liquido viene iniettato attraverso gli iniettori posti sulla valvola di aspirazione (esattamente come nei motori a benzina a iniezione indiretta).

L'evaporatore ed il miscelatore gas/aria sono stati sostituiti dal blocco di accoppiamento e dagli iniettori. Nel serbatoio è installata una pompa per pompare il gas liquido. L'iniezione del fluido è controllata dal sistema di gestione del motore esistente, che conserva e utilizza pienamente le sue proprietà di autoapprendimento. Il sistema LPi utilizza esclusivamente il segnale del tempo di apertura dell'iniettore benzina e lo traduce in GPL. Il GPL liquido può essere dosato in modo molto accurato. Meglio del gas sotto forma di vapore.
Il sistema LPi segue la strategia di iniezione della centralina benzina. Anche tutte le opzioni, come l'arresto del carburante in decelerazione, la limitazione della velocità, l'arricchimento a pieno carico e il controllo della lambada, funzionano a GPL. Con LPi il motore non ha perdite di potenza. Ciò è dovuto all'assenza dell'effetto di spostamento d'aria, che permane con il dosaggio del vapore. A causa dell'effetto di spostamento dell'aria, il livello di riempimento del motore diminuisce di circa il 6%. L'iniezione di liquido fornisce anche un effetto di raffreddamento per l'evaporazione del gas nel cilindro. Ciò si tradurrà in un livello di riempimento migliore. Ciò si traduce anche in migliori prestazioni del motore. Il consumo di carburante è ancora più elevato rispetto a quando si guida lo stesso motore a benzina, perché l'energia di combustione per kg di gas è inferiore rispetto a quella per un kg di benzina.

Per iniettare il GPL in forma liquida è necessaria un'elevata pressione del sistema. La pressione del sistema è fornita dalla pompa a membrana nel serbatoio. Questo pompa il GPL attraverso il blocco di accoppiamento agli iniettori GPL. La pressione del sistema viene regolata dal regolatore di pressione a 5 bar sopra la pressione del serbatoio.
Il riscaldamento potrebbe causare la formazione di bolle di vapore nei tubi. Il vapore è comprimibile e pertanto non può essere iniettato con precisione. Pompando il GPL liquido sotto pressione, si evita il riscaldamento e quindi si impedisce la formazione di vapore nel tubo. Anche i tubi sono in plastica e isolati dal calore.
Sul tubo di ritorno è montato anche un filtro che deve trattenere eventuali contaminanti e particelle metalliche.

Blocco di accoppiamento (LPi):
Il blocco di accoppiamento costituisce il collegamento tra il serbatoio e gli iniettori (vedi immagine sotto). Nel blocco di accoppiamento è inclusa una valvola elettromagnetica che si apre e si chiude contemporaneamente alla valvola di prelievo sul serbatoio. Nel blocco di accoppiamento sono montati anche il regolatore di pressione (che normalmente era compreso nell'evaporatore) e il sensore di pressione. Ci sono 4 connessioni sul blocco di accoppiamento. I tubi flessibili ad alta pressione sono fissati al blocco di accoppiamento con una vite cava. I collegamenti non devono essere invertiti a causa del flusso del GPL. In caso di difetto il blocco di accoppiamento deve essere completamente sostituito perché non deve assolutamente essere smontato.

Iniettori (LPi):
Gli “iniettori dal basso” vengono utilizzati per iniettare il gas auto liquido. Questo tipo di iniettore ha il vantaggio (a differenza degli iniettori con alimentazione dall'alto) che il calore proveniente dalla bobina dell'iniettore non provoca il riscaldamento del gas automatico. Inoltre, nell'iniettore non è rimasta quasi più alcuna riserva di GPL. La bobina dell'iniettore ha una resistenza di 1,8 Ohm. Un filtro è montato davanti all'ingresso del gas dell'iniettore con alimentazione dal basso per impedire l'ingresso di sporco grossolano nell'iniettore.

Gli iniettori sono posizionati in un portainiettore universale. Le guarnizioni sono fornite da O-ring. L'iniettore è tenuto in posizione da un anello avvitato. A seconda del posizionamento sul collettore, il gas viene guidato attraverso i tubi di scarico (vedi parte 9 della figura).