Polska jest w czołówce krajów wykorzystujących gaz LPG jako paliwo w samochodach benzynowych. Dużo rzadziej spotykamy pojazdy z silnikami wysokoprężnymi, które wykorzystują to paliwo. A szkoda, bo w tych jednostkach gaz przynosi nie tylko oszczędności, ale także poprawę osiągów, co pokazał test instalacji STAG DIESEL w Toyocie Hilux na dystansie 100 000 km.

Różnice i podobieństwa instalacji gazowych dla silników wysokoprężnych i benzynowych

Systemy jednoczesnego zasilania silników wysokoprężnych olejem napędowym oraz LPG, czyli tzw. gazodiesle, podają do układu dolotowego silnika (zwykle za turbiną) niewielką dawkę LPG. W ten sposób wykorzystuje się wysoki współczynnik nadmiaru powietrza w silniku wysokoprężnym, który pozwala na efektywne spalenie się tańszego LPG. Są sytuacje, gdy paliwo gazowe nie jest podawane. Silnik spala tylko olej napędowy na przykład podczas pracy na wolnych obrotach.

Do cylindra dostaje się wymieszane z gazem powietrze, które wraz z olejem napędowym tworzy bardziej jednorodny ładunek paliwa. W efekcie spalanie w silniku o zapłonie samoczynnym jest dokładniejsze, wzrasta sprawność silnika, a tym samym jego moc i moment obrotowy. Dodatkowo dopalane są cząstki stałe, co ogranicza efekt dymienia z rury wydechowej. Mniejsza w porównaniu z silnikiem zasilanym jedynie olejem napędowym jest także emisja tlenków azotu i dwutlenku węgla.

Montaż instalacji gazowej w silniku wysokoprężnym nie wymaga ingerencji w konstrukcję silnika czy układ wtryskowy, jednak ma wiele wspólnych elementów z klasycznymi systemami sekwencyjnego wtrysku gazu, stosowanymi w silnikach benzynowych. Elementami wspólnymi dla obu typów instalacji gazowych są: reduktor-parownik, wtryskiwacze gazu, filtry gazu, czujnik ciśnienia gazu i temperatury, przełącznik LPG – ON+LPG. W samochodach dostawczych i ciężarowych, podobny może być zbiornik LPG wraz z osprzętem, czyli wielozaworem oraz zawór tankowania. Elementami dedykowanymi do silników diesla są: sterownik STAG DIESEL, wiązka elektryczna, sonda lambda, czujnik spalania stukowego, czujnik temperatury spalin (termopara).
– Instalacja STAG Diesel nie ingeruje głęboko w silnik diesla, co wpływa na bezawaryjną pracę sterownika gazowego i sterownika silnika. – mówi Marek Gryko, Menadżer Rozwoju Projektów AC S.A.

Gazodiesle mogą być zasilane olejem napędowym w połączeniu z gazem LPG lub CNG. Różnice w konstrukcji takich instalacji nie są duże.

– Instalacje różnią się od siebie zaworem tankowania, zbiornikiem gazu, manometrem ilości gazu, reduktorem oraz przewodami zasilającymi reduktor. – wyjaśnia przedstawiciel AC S.A.

– STAG Diesel to minimalna ingerencja w silnik, co pozwala w dowolnym momencie wrócić do bazowego paliwa. Instalacja nie zajmuje więcej miejsca w porównaniu z produktami konkurencji. – zapewnia Marek Gryko.

Bezpieczeństwo

Troska o trwałość silnika wysokoprężnego zasilanego LPG jest jednym z najczęściej poruszanych przez przewoźników i kierowców tematów w rozmowach z działem badawczo-rozwojowym firmy AC S.A.

Komponenty instalacji gazowej oraz jej oprogramowanie wyłączają ją, gdy pojawi się nieprawidłowość w jej pracy. Może to być wzrost temperatury spalin (świadczący o zbyt bogatej mieszance), podwyższenie ciśnienia podawanego gazu, niewłaściwa temperatura gazu, spalanie stukowe (wychwytuje je czujnik montowany na bloku silnika). Skład mieszanki kontroluje fabryczna (a jeśli pojazd jej nie posiada – montowana dodatkowo) sonda lambda.

Ryzyko pożaru nie istnieje, gdyż powstająca w kolektorze dolotowym mieszanka jest uboga i zawartość LPG jest poniżej progu palności. W przypadku zderzenia i rozszczelnienia instalacji, zareaguje czujnik ciśnienia gazu PS 02 i przełączy zasilanie na ON, zamykając jednocześnie elektrozawory przy zbiorniku gazu oraz reduktorze, co zapobiega niekontrolowanemu wyciekowi gazu płynnego.

Oszczędności

Największe oszczędności zaobserwować można w transporcie międzynarodowym, agregatach prądotwórczych, maszynach budowlanych czy rolniczych. W takim przypadku oszczędności, dzięki instalacji STAG DIESEL sięgnąć mogą nawet 35 proc. W mieście, charakter pracy silnika (zatrzymywanie się i ruszanie) powoduje, że oszczędności są niższe. Dodatkową korzyścią jest jednak wzrost mocy silnika, sięgający nawet 30 proc.

– Zużycie oleju napędowego można zredukować nawet o 60 proc., a oszczędności mogą sięgać nawet 35 proc. W samochodach ciężarowych koszt inwestycji instalacji gazowej może zwrócić się nawet w przeciągu 5 miesięcy. Zależy to od ilości pokonywanych kilometrów i ilości zużywanego oleju napędowego. Reguła jest taka, że im więcej się jeździ i im więcej silnik spala oleju napędowego, tym szybciej inwestycja w instalację gazową się nam zwróci. – przekonuje Menadżer Rozwoju Projektów AC S.A.

Oszczędności

Źródło: AC S.A.

STAG DIESEL

Instalację STAG DIESEL, przeznaczoną do montowania w pojazdach z silnikami wysokoprężnymi zamontowano m.in. w: czołgu T-55 AM Merida, kamperze na bazie Mercedesa, BMW 530d, Mitsubishi Pajero 3,2, sieczkarni John Deere 7200, traktorze New Holland T7060, przemysłowych agregatach prądotwórczych.

Sterownik STAG DIESEL 4 jest dedykowany do silników diesla od 2 do 16 cylindrów, z wtryskiem mechanicznym, pompowtryskiwaczami czy Common Rail. Na podstawie danych z wtryskiwaczy oleju napędowego, czujnika położenia pedału gazu, sondy lambda, czujnika temperatury spalin i czujnika spalania stukowego oblicza aktualne zapotrzebowanie na LPG. Przy obliczaniu dawki brane są także pod uwagę informacje m.in. o temperaturze silnika oraz temperatury i ciśnienia w układzie gazowym.

Test STAG DIESEL na dystansie 100 000 km

Instalację STAG zamontowaną w Toyocie Hilux poddano testowi wytrzymałościowemu na dystansie 100 000 km. Całość odbyła się pod nadzorem niezależnego rzeczoznawcy i przy udziale Politechniki Białostockiej.

Co 15 tys. km wykonywano pomiary ciśnienia sprężania, mocy i momentu obrotowego, pomiar endoskopowy tulei cylindrowych, a także pomiary stabilności pracy reduktora i wtryskiwaczy gazowych.

Test wykazał, że w trakcie eksploatacji nie doszło do ponadnormatywnego zużycia silnika. Parametry jednostki napędowej i elementów instalacji STAG DIESEL pozostały na niezmienionym poziomie.

W trakcie testu, Hilux wykazał się oszczędnościami na poziomie 15-20 proc. na dystansie 100 tys. km, zamieniając średnie spalanie samego oleju napędowego na poziomie 10,5 l/100 km na zużycie 6,1 l ON i 6 l LPG na 100 km.

Osiągi samochodu przy zasilaniu ON / ON + LPG

Porównanie parametrów silnika na ON i ON+LPG w Toyocie Hilux.

Dane uzyskane w wyniku pomiaru parametrów mocy i momentu obrotowego na hamowni podwoziowej w dniu. 02.01.2017.
Linie cienkie – zasilanie ON
Linie pogrubione – zasilanie ON+LPG

Wyniki pomiarów samochodu testowego z instalacją STAG DIESEL

* ON – 4,62 zł/l. LPG – 2,27 zł/l. ceny średnie z dnia 28.12.2016.
Obecnie cena LPG stanowi 49 proc. ceny ON.
Źródło: E-petrol.pl
** zbiornik LPG o pojemności użytkowej 67 litrów, wyczerpie się po przejechaniu ok. 1760 km. Po wyczerpaniu oleju napędowego, w zbiorniku LPG zostanie gazu na ok. 500 km.

Badania

Metodologia badania:

• Test drogowy w cyklu mieszanym (miasto – 20%, trasa – 80%).
• Pomiary cykliczne (co 15tys. km.) z udziałem rzeczoznawcy:
  • pomiar ciśnienia sprężania,
  • pomiar endoskopowy tulei cylindrowej,
  • pomiar mocy i momentu silnika,
  • pomiar wydajności wtryskiwacza gazowego AC W01,
  • pomiar stabilności pracy reduktora AC R01,
  • pomiar spalania ON i LPG.

Wynik testu

• brak śladów zużycia elementów silnika,
• brak zmiany ciśnienia sprężania,
• poprawa elastyczności pracy silnika,
• przyrost momentu obrotowego,
• oszczędności spalania na poziomie 15-20%
• korzyści dla środowiska – niższa emisja cząstek stałych,
• reduktor AC R01 i wtryskiwacze AC W01 – potwierdzono stabilność i trwałość.