Autogaz

Przedmioty:

Zarys ogólny
Regulowane i nieregulowane instalacje LPG
Autogaz i zbiornik na gaz
Połączenie napełniania
Zawór gazu
Zawór odcinający paliwo
Przejście z benzyny na gaz
Działanie parownika
Układ z silnikiem krokowym z wężem gazu suszącego (AMS)
Wtrysk gazu parowego (VSI/EGI)
Działanie parownika EGI
Wtrysk gazu płynnego (LPi)
Blok sprzęgający (LPi)
Wtryskiwacze (LPi)

Ogólne:
Autogaz stosowany jest na małą skalę na całym świecie jako paliwo do silników samochodów osobowych. (stan na 2013 r.) na tym paliwie jeździ około 700.000 40 pojazdów. Liczba ta może się zmniejszyć w związku z zniesieniem ulgi w podatku drogowym dla samochodów zabytkowych poniżej 26 roku życia. Stawka podatku dla starszych samochodów jest taka sama jak stawka dla młodszego samochodu. Po demontażu instalacji LPG (i oczywiście sprawdzeniu) będziesz mógł ponownie skorzystać z ulgi podatkowej, jeśli pojazd będzie miał od 40 do XNUMX lat.

Autogaz jest lepszy dla środowiska niż np. benzyna czy olej napędowy. Spaliny są czystsze. Samo paliwo jest również tańsze w przeliczeniu na litr niż benzyna. Zużycie jest często nieco wyższe w przypadku LPG, ale punkt krytyczny jest niski. Moc silnika na LPG nieznacznie spada w porównaniu do benzyny, za wyjątkiem instalacji LPi. Więcej na ten temat wyjaśniono na dole tej strony.

Istnieją 3 różne typy instalacji LPG. Systemy te są szczegółowo wyjaśnione na tej stronie:

Układ z silnikiem krokowym w wężu gazu suszącego (AMS) (wtrysk jednopunktowy przed zaworem gazowym)
Wtrysk pary gazowej (VSI/EGI) (wtrysk wielopunktowy na zaworze wlotowym)
Wtrysk gazu płynnego (LPi) (wtrysk wielopunktowy na zaworze wlotowym)

Często używany jest termin G2 lub G3:
Instalacje G2 wykorzystują zwężkę gazową lub wtrysk pary gazowej. W samochodzie może znajdować się katalizator z sondą lambda, a wyposażenie może odpowiadać instalacji G3. Mimo to mogą nie być objęte ulgą podatkową instalacji G3, ponieważ pojazd nie spełnia norm emisji ECE94-12 lub ponieważ pojazd nie został przetestowany przez uznaną jednostkę kontrolującą. Instalacje G3 korzystają z czasów zadziałania wtryskiwaczy paliwa obliczonych przez system zarządzania silnikiem. Czasy te przeliczane są na czasy sterowania wtryskiwaczami gazowymi.

Instalacje LPG regulowane i nieregulowane:
W starych samochodach (zabytkowych) bez układu sterowania silnikiem, czyli bez katalizatora i kontroli lambda, stosowana jest nieregulowana instalacja LPG. Ten konwencjonalny system był używany do 1990 roku, ponieważ w tamtym czasie zaostrzyły się wymagania środowiskowe. Było też więcej problemów z błędami w przypadku nieuregulowanego systemu. System sterowany, w nadal stosowanej formie, wyposażony jest w elektroniczną jednostkę sterującą. Za pomocą sondy lambda można wtryskiwać dokładniejszą ilość gazu. Katalizator przekształca szkodliwe gazy spalinowe w mniej szkodliwe.

Autogaz i zbiornik na gaz:
Skład autogazu waha się od 30% propanu do 70% butanu latem i do 70% propanu i 30% butanu zimą. Butan nie opuszcza już zbiornika w temperaturze -10 stopni, ponieważ prężność pary jest zbyt niska, dlatego zimą zawartość procentowa musi być niższa niż latem. Na stacjach benzynowych odbywa się to automatycznie. Jeżeli samochód jeździ bardzo mało istnieje ryzyko, że pojawią się problemy z paliwem, gdyż skład w zbiorniku był jeszcze z cieplejszego okresu.

Autogaz ciekły magazynowany jest w zbiorniku. Maksymalne ciśnienie robocze gazu wynosi 2500 kPa (25 barów).

Zbiornika z płynnym LPG nigdy nie należy napełniać do 100%, w przeciwnym razie nie będzie wystarczającej przestrzeni, aby gaz pod wpływem ogrzewania mógł się rozszerzyć. Zbiornik gazu jest zaprojektowany w taki sposób, że można go napełnić jedynie w 80%. Autogaz ciekły opuszcza zbiornik poprzez elektromagnetyczny zawór poboru paliwa, który otwiera się w momencie uruchomienia silnika. W takim przypadku autogaz płynny przepływa rurą do zaworu gazowego. Więcej na ten temat w dalszej części tej strony.
Po wyprodukowaniu zbiornika na zbiorniku wybita jest data produkcji. Zbiornik będzie w dobrym stanie przez następne 10 lat. Zbiorniki z gazem są testowane pod ciśnieniem 3000kPa (30 bar). Ciśnienie rozrywające zbiornika gazu wynosi 10.000 100 kPa (XNUMX barów). Wokół przydatków umieszcza się gazoszczelne pudełko, które nazywa się skrzynką przydatkową. Skrzynka przyłączeniowa jest podłączona do powietrza zewnętrznego za pomocą węża wentylacyjnego. Zadaniem skrzynki przyłączeniowej jest odprowadzenie istniejących gazów wyciekających do powietrza zewnętrznego w przypadku wycieku. Gazy wyciekające nie mogą w żadnym wypadku przedostać się do wnętrza.
Zbiorniki gazu mocowane są do stalowej ramy pomocniczej za pomocą pasów napinających. Ta stalowa rama pomocnicza przykręcona jest do nadwozia samochodu. Dla ochrony, pomiędzy zbiornikiem a paskami napinającymi umieszczono plastikowe paski. Zbiornika gazu nie wolno w żaden inny sposób łączyć z zabudową!

Przyłącze napełniania:
W złączu do napełniania znajduje się gwint. Można do niego wkręcić adapter (adapter). Może to być konieczne w przypadku tankowania za granicą. Zewnętrzny zawór napełniania wyposażony jest w zawór zwrotny, który zapobiega cofaniu się gazu po napełnieniu. Pompa na stacji benzynowej będzie przepychać gaz pod ciśnieniem przez to złącze napełniania. Gaz przepływa przez wąż do napełniania do zbiornika gazu poprzez przyłącze do napełniania.

Zawór gazu:
Zawór gazowy montowany jest jak najbliżej parownika. Zawór odcinający gaz jest zasilany po włączeniu zapłonu i wybraniu przełącznika wyboru paliwa na gazie. Jednostka sterująca steruje tym zaworem gazowym. Sterowanie zostaje zatrzymane w momencie wyłączenia silnika.Autogaz wchodzący do zaworu gazowego ze zbiornika gazu przepływa przez filtr. Gdy wężownica nie jest pod napięciem, zawór zamyka kanał do parownika. Następnie LPG wpływa do przestrzeni wokół i nad zaworem przez otwór „A”. Ponieważ LPG naciska na zawór, przejście do parownika jest szczelnie zamknięte. Gdy tylko cewka zostanie zasilona, rdzeń z miękkiego żelaza staje się magnetyczny. Magnetyzm ciągnie zawór do góry. Przejście do parownika jest teraz otwarte i autogaz może dopływać do parownika. Gdy tylko silnik zahamuje, zawór gazowy chwilowo odcina dopływ gazu do czasu, aż kierowca ponownie przyspieszy.

Zawór odcinający paliwo:
Podczas jazdy na gazie dopływ benzyny zostaje wyłączony. W tym momencie cewka nie jest zasilana i zawór zamyka kanał. Po ponownym przełączeniu z gazu na benzynę cewka jest zasilana, a rdzeń z miękkiego żelaza staje się magnetyczny. Spowoduje to podniesienie zaworu do góry, umożliwiając przepływ benzyny.

Przejście z benzyny na gaz:
Jeśli zaczniesz na benzynie i przełączysz na gaz, to przełączenie nie nastąpi natychmiast. Silnik chwilowo pracuje na obu paliwach. Zapewnia to płynne przejście z benzyny na gaz. Sytuację tę nazywa się „podwójnym czasem działania”.
Jednostka sterująca określa, jak długo silnik pracuje jednocześnie na obu paliwach. Przy zimnym silniku będzie to dłużej niż przy ciepłym silniku, ponieważ w zimnym powietrzu na zewnątrz odparowanie paliwa jest słabsze. Po kilku minutach (w zależności od układu i temperatury) dopływ paliwa zostaje całkowicie odcięty poprzez zawór odcinający dopływ paliwa.

Działanie parownika:
Aby obsługa parownika była jak najbardziej przejrzysta, parownik na obrazku jest narysowany tak prosto, jak to możliwe. W dalszej części tej strony zostanie podane wyjaśnienie dotyczące prawdziwego parownika (EGI), co jest znacznie trudniejsze. Dlatego najpierw wyjaśniono prosty parownik, aby wyjaśnić podstawy.

Zadaniem parownika jest przekształcenie ciekłego gazu samochodowego w zbiorniku w stan gazowy. Ciekły gaz należy odparować (stąd nazwa parownik). Do odparowania ciekłego gazu potrzebne jest ciepło. Ciepło to jest pobierane z chłodziwa. Jest ona nagrzewana przez silnik i dlatego wynosi około 90 stopni, gdy silnik jest w temperaturze roboczej. Ważne jest, aby parownik nagrzał się jak najszybciej, dlatego płyn chłodzący jest spuszczany przed termostatem. Jest to możliwe również w przypadku obiegu chłodzącego nagrzewnicy, ponieważ ten przewód zasilający jest również podłączony przed termostatem.
Ponieważ parownik wymaga czystego ciepła, logiczne jest, że przed rozpoczęciem procesu parowania należy rozgrzać silnik. Z tego też powodu nie można uruchamiać bezpośrednio na gazie. Podczas zimnego rozruchu silnik przez pierwsze kilka minut będzie pracował na benzynie, po czym układ przełączy się na gaz.

Teoretyczna praca parownika:
Pokój A to pokój pierwszej klatki schodowej, pokój C to pokój drugiej klatki schodowej.
W pomieszczeniach B i D dominuje ciśnienie odniesienia, które w tym przypadku jest ciśnieniem powietrza zewnętrznego.

Zawór gazowy otwarty, silnik nie pracuje:
Płynny LPG przepływa ze zbiornika gazu przez zawór I stopnia do pomieszczenia A. LPG przechodzi ze stanu ciekłego w stan gazowy.
LPG wytwarza w przestrzeni A ciśnienie, które przesuwa membranę I stopnia w lewo. Sprężyna 1 jest ściśnięta, a sprężyna 1 rozluźniona. Gdy ciśnienie w pomieszczeniu A wynosi około 2 kPa, membrana I stopnia zostaje przesunięta tak bardzo w lewo, że zamyka się zawór I stopnia. W tym momencie do przestrzeni A nie dopływa już LPG. Sprężyna 135 zapewnia, że zawór 1. stopnia pozostaje w tym stanie zamknięty.

Zawór gazowy otwarty, silnik pracuje:
Kiedy silnik pracuje, zasysane powietrze wytwarza podciśnienie na otworze wylotowym mieszalnika gaz/powietrze. To podciśnienie przemieszcza się przez wąż gazu suszącego do przestrzeni C (2. stopień) parownika/regulatora ciśnienia. Ciśnienie odniesienia w przestrzeni D powoduje teraz przesunięcie membrany drugiego stopnia w lewo. Sprężyna 3 zostaje ściśnięta i zawór drugiego stopnia otwiera się. Autogaz przepływa teraz z pomieszczenia A do pomieszczenia C, a stamtąd do silnika. Ponieważ LPG przepływa z pomieszczenia A do pomieszczenia C, spada ciśnienie w pomieszczeniu A. Zawór pierwszego stopnia otwiera się, dzięki czemu LPG ponownie przepływa ze zbiornika do pomieszczenia A. LPG przepływający przez zawór drugiego stopnia do przestrzeni C wytwarza ciśnienie w przestrzeni C. W zależności od zapotrzebowania silnika na paliwo, membrana drugiego stopnia przyjmie określone położenie, tak że kanał zaworu drugiego stopnia stanie się większy lub mniejszy. Im większe podciśnienie na otworach wylotowych mieszalnika gaz/powietrze, tym więcej LPG może dopłynąć do silnika. Tworzy się sytuacja równowagi, w której w zależności od podciśnienia na otworach wylotowych mieszalnika gaz/powietrze przez zawory pierwszego i drugiego stopnia przepływa mniej lub bardziej gaz.

Układ z silnikiem krokowym z wężem gazu suszącego (AMS):
To jest system AMS firmy Vialle. W zbiorniku znajduje się autogaz płynny. Parownik/regulator ciśnienia zapewnia odparowanie gazu wychodzącego ze zbiornika i obniżenie ciśnienia. Ilość gazu opuszczającego parownik jest kontrolowana przez zwężkę Venturiego w mieszalniku gaz/powietrze, która wytwarza podciśnienie. Im większe podciśnienie, tym więcej LPG jest zasysane. Podciśnienie zależy od prędkości i obciążenia silnika (ze względu na prędkość powietrza). Zatem w miarę wykonywania kolejnych obrotów zwiększa się ilość zasysanego gazu. Jednak nie jest to do końca dokładne. Aby dostarczyć dokładnie taką ilość gazu, jakiej potrzebuje silnik, wymagana jest precyzyjna regulacja. Prawidłowy stosunek mieszania obliczono na podstawie pomiaru sondą lambda.

Jeśli wstrzyknięto zbyt mało gazu, mieszanka jest uboga (lambda > 1). Jeśli jest za dużo gazu, mieszanka jest zbyt bogata (lambda < 1). (Znak > oznacza większy niż, a < oznacza mniejszy niż). Sonda lambda zmierzy to w spalinach. Sterowanie silnikiem rozpozna zatem, że mieszanka jest za bogata lub za uboga i steruje silnikiem krokowym. Silnik krokowy zwiększa lub zmniejsza przepływ gazu. Ten silnik krokowy jest zwykle umieszczany na parowniku. Podczas zimnego startu ten silnik krokowy będzie w położeniu neutralnym i jeszcze nie będzie działał. Silnik nadal pracuje w sytuacji „pętli otwartej”. Oznacza to, że sygnał sondy lambda nie jest jeszcze wykorzystany, ponieważ wzbogacanie przy rozruchu na zimno jest nadal aktywne. Wadą układu AMS jest to, że jest to wtrysk jednopunktowy. Gaz wtryskiwany jest przed przepustnicą i wraz z powietrzem rozprowadzany jest po różnych cylindrach. Ze względu na dużą ilość gazu w rurze wlotowej istnieje duże ryzyko zapłonu wstecznego.

Wtrysk pary gazowej (VSI/EGI):
Jest to sekwencyjny wtrysk pary (VSI) lub elektroniczny wtrysk gazu (EGI). Dla wygody nazywa się to teraz po prostu EGI. Układ wtrysku pary gazowej jest systemem wtrysku wielopunktowego sterowanym za pomocą jednostki sterującej. Wtrysk może teraz odbywać się na cylinder zamiast centralnie przed przepustnicą. Może to dotyczyć silnika 4-cylindrowego, ale także z łatwością 6- lub 8-cylindrowego. Gaz wtryskiwany jest tuż przed zaworem wlotowym. Szansa na odwrotny skutek jest teraz znacznie mniejsza w porównaniu z systemem AMS. Przy tego typu instalacji gazowej do uruchomienia silnika należy zawsze używać benzyny. Po krótkim czasie instalacja gazowa zostanie włączona automatycznie.

Operacja:
LPG pochodzi z parownika w stanie gazowym. Ciśnienie zostało obniżone przez regulator ciśnienia w parowniku. Następnie gaz przepływa do rozdzielni. Obudowa rozdzielcza dozuje odpowiednią ilość gazu i rozdziela go na wtryskiwacze za pomocą szczelin sterujących. Wtryskiwacze wtryskują gaz w postaci oparów do kolektora dolotowego, tuż przed zaworem dolotowym.

Działanie parownika EGI:
Poniższy tekst odnosi się do poniższego obrazu.

Pierwszy etap operacji:
W stanie rozprężonym, wiosna 6 przeciwko membranie 7 dźwignię do sprężyny 8 wciśnij, zwalniając zawór 1. stopnia 3 jest otwarte.
Kiedy gaz jest na wlocie przelotki 1 dostanie się, gaz rozerwie membranę 7 przeciwko wiośnie 6 podnieś. Syfon 4 jest teraz zwolniony i pióro 8 popycha dźwignię do góry. Powoduje to zamknięcie zaworu I stopnia 3.
Na górze membrany 7 w silniku panuje podciśnienie, co oznacza, że ciśnienie w 1. stopniu jest również zależne od podciśnienia w silniku. Ciśnienie w pierwszym stopniu można regulować za pomocą śruby regulacyjnej 5. Ciśnienie 1. stopień = Wyregulowane ciśnienie 1. stopień – podciśnienie silnika.
Drugi etap operacji:
Gaz z pierwszego stopnia może początkowo przejść przez uwolniony otwór przez zawór drugiego stopnia 13. Następnie gaz naciska na sprężynę 11 i membrana 10, powodując zawór drugiego stopnia 13 wiosną 14 zamyka się.
Na spodniej stronie membrany 10 w silniku panuje podciśnienie, co oznacza, że ciśnienie w II stopniu zależy od podciśnienia w silniku. Ciśnienie w drugim stopniu można regulować za pomocą śruby regulacyjnej 12.
Ciśnienie 2. stopień = Ustawione ciśnienie 2. stopień – podciśnienie silnika.

Zabezpieczenie nadciśnieniowe I stopień:
Gdy ciśnienie w pierwszym stopniu stanie się zbyt wysokie, membrana to zrobi 7 wraz z płytą membranową 19 podnieść.
Gdy oś membrany 18 względem śruby regulacyjnej 17 zatrzymuje się, oś membrany 18 nie dalej w górę.
Membrana 7 porusza się wraz z płytą membranową 19 dalej w górę, tworząc płytę membranową 19 w węższej części osi membrany 18 położę się. Tworzy się tu otwór, przez który gaz z I etapu przechodzi przez przestrzeń 16, kanał 20 i przelotka ciśnieniowa kolektora 15 do kolektora dolotowego silnika.

Informacja zwrotna:
Ciśnienie gazu z pierwszego stopnia może być dostarczane kanałem 22 pod tłokiem 23 przyjść.
Dlatego ciśnienie gazu oddziałuje na tłok znajdujący się na dole 23, przeciwnie do ciśnienia gazu z I stopnia na zaworze II stopnia 21.
Teraz ciśnienie gazu pierwszego stopnia będzie na zaworze drugiego stopnia 21 nie mają już wpływu na otwarcie zaworu 2. stopnia 21, ponieważ ciśnienie gazu pierwszego stopnia znajduje się poniżej tłoka 23 jest w przeciwnym kierunku.

Wtrysk gazu płynnego (LPi)
LPi oznacza: wtrysk ciekłego propanu). W przypadku wtrysku gazu płynnego autogaz wtryskiwany jest w postaci cieczy. Zatem w tym systemie nie ma parownika.
Ponieważ ciekły gaz nie musi odparowywać, można po prostu zacząć od gazu. W związku z tym układ wtrysku benzyny jest w rzeczywistości wyłączony. Ma to tę wadę, że układ wtrysku benzyny może zostać zanieczyszczony w wyniku rzadkiego użytkowania. Dlatego też zaleca się okazjonalną jazdę na benzynie przez jakiś czas. Układ LPi stara się jak najbardziej zbliżyć do układu wtrysku benzyny. Wtrysk ciekłego autogazu odbywa się poprzez wtryskiwacze znajdujące się na zaworze dolotowym (podobnie jak w silnikach benzynowych z wtryskiem pośrednim).

Parownik i mieszalnik gazowo-powietrzny zastąpiono sprzęgłem i wtryskiwaczami. W zbiorniku zainstalowana jest pompa służąca do pompowania autogazu płynnego. Wtrysk płynu sterowany jest z istniejącego systemu zarządzania silnikiem, który w pełni zachowuje i wykorzystuje swoje właściwości samouczące się. Układ LPi wykorzystuje jedynie sygnał czasu otwarcia wtryskiwacza benzynowego i przekłada go na gaz. Płynny LPG można dozować bardzo dokładnie. Lepsze niż gaz w postaci pary.
Układ LPi podąża za strategią wtrysku sterownika benzynowego. Wszystkie opcje, takie jak odcięcie paliwa podczas zwalniania, ograniczenie prędkości, wzbogacenie przy pełnym obciążeniu i kontrola lambady, działają również na LPG. Dzięki LPi silnik nie traci mocy. Wynika to z braku efektu wyporu powietrza, który występuje przy dozowaniu pary. Ze względu na efekt wyporu powietrza poziom napełnienia silnika zmniejsza się o około 6%. Wtrysk cieczy zapewnia również efekt chłodzenia odparowania gazu w cylindrze. Dzięki temu poziom napełnienia będzie lepszy. Przekłada się to również na lepszą wydajność silnika. Zużycie paliwa jest w dalszym ciągu wyższe niż przy jeździe tym samym silnikiem na benzynie, gdyż na kilogram gazu przypada mniejsza energia spalania niż na kilogram benzyny.

Aby wtryskiwać LPG w postaci płynnej, wymagane jest wysokie ciśnienie w układzie. Ciśnienie w układzie zapewnia pompa membranowa znajdująca się w zbiorniku. Powoduje to pompowanie LPG przez blok sprzęgający do wtryskiwaczy LPG. Ciśnienie w układzie jest regulowane za pomocą regulatora ciśnienia do wartości 5 barów powyżej ciśnienia w zbiorniku.
Ogrzanie może spowodować powstawanie pęcherzyków pary w rurach. Para jest ściśliwa i dlatego nie można jej dokładnie wstrzyknąć. Pompowanie ciekłego LPG pod ciśnieniem zapobiega nagrzewaniu się, a co za tym idzie zapobiega powstawaniu oparów w rurze. Rury są również wykonane z tworzywa sztucznego i izolowane przed ciepłem.
Na rurze powrotnej montowany jest również filtr, który musi zatrzymywać wszelkie zanieczyszczenia i cząsteczki metalu.

Blok sprzęgający (LPi):
Blok sprzęgający stanowi połączenie pomiędzy zbiornikiem a wtryskiwaczami (patrz ilustracja poniżej). W bloku sprzęgającym znajduje się zawór elektromagnetyczny, który otwiera się i zamyka jednocześnie z zaworem poboru na zbiorniku. Regulator ciśnienia (który zwykle był dołączony do parownika) i czujnik ciśnienia są również zamontowane w bloku sprzęgającym. Na bloku sprzęgającym znajdują się 4 przyłącza. Elastyczne przewody wysokociśnieniowe mocuje się do bloku sprzęgającego za pomocą śruby banjo. Nie wolno zamieniać przyłączy ze względu na przepływ gazu LPG. W przypadku usterki należy całkowicie wymienić blok sprzęgający, ponieważ z pewnością nie wolno go rozbierać.

Wtryskiwacze (LPi):
Do wtrysku ciekłego autogazu służą „wtryskiwacze dolne”. Wtryskiwacze tego typu mają tę zaletę (w odróżnieniu od wtryskiwaczy zasilanych od góry), że ciepło wydobywające się z cewki wtryskiwacza nie powoduje nagrzewania się autogazu. We wtryskiwaczach prawie nie ma już zapasu LPG. Cewka wtryskiwacza ma rezystancję 1,8 oma. Przed wlotem gazu wtryskiwacza zasilanego od dołu zamontowany jest filtr, który zapobiega przedostawaniu się większych zanieczyszczeń montażowych do wtryskiwacza.

Wtryskiwacze umieszczone są w uniwersalnym uchwycie wtryskiwaczy. Uszczelnienia zapewniają O-ringi. Wtryskiwacz jest utrzymywany na miejscu za pomocą przykręconego pierścienia. W zależności od umiejscowienia na kolektorze gaz prowadzony jest rurami wylotowymi (patrz część 9 na rysunku).