Systemy zasilania gazem silników spalinowych są obecnie bardzo popularne. Niska cena gazu zmniejsza koszt eksploatacji samochodu. Paliwa gazowe charakteryzują się niższą emisją toksycznych składników spalin. Gazowa instalacja zasilająca zapewnia także większy komfort jazdy.

1. Właściwości paliw gazowych i silników zasilanych gazem
Ze względu na sposób magazynowania rozróżnia się dwa rodzaje paliw gazowych: gazy skroplone i gazy sprężone. Dla paliw płynnych uzyskuje się dużą koncentrację energii, dlatego korzystnym rozwiązaniem może być skroplenie gazu. Jeżeli gaz występuje w postaci lotnej, to po sprężeniu otrzymuje się wystarczającą ilość energii w małej objętości.
Po uwzględnieniu właściwości paliw gazowych, łatwości ich otrzymywania i możliwości prawidłowego spalania w silniku, tylko niektóre z nich stosuje się jako paliwa silnikowe. Za alternatywne dla benzyny i oleju napędowego uznaje się następujące paliwa gazowe:
- z gazów skroplonych – mieszaninę propanu i butanu (LPG) oraz skroplony metan (LNG) i skroplony wodór (zakres stosowania ograniczony);
- z gazów sprężonych – metan (CNG) i wodór.


Porównanie wybranych właściwości paliw alternatywnych do benzyny [3]

Spośród wymienionych paliw gazowych do zasilania silników spalinowych najczęściej wykorzystuje się mieszaninę propanu i butanu (LPG) oraz rzadziej metan (CNG i LNG).
Propan i butan są gazami, które jest łatwo skraplać. W temperaturze otoczenia i przy ciśnieniu atmosferycznym znajdują się w stanie gazowym. Niewielkie zwiększenie ciśnienia powoduje ich przejście w stan ciekły. LPG jest cięższy od powietrza i gromadzi się przy podłożu. Należy unikać jego wdychania z powodu właściwości znieczulających. W kontakcie ze skórą może powodować odmrożenia (ze względu na dużą szybkość parowania). W razie wycieku tworzy łatwopalną i nietrującą mgiełkę. Charakterystyczną cechą LPG jest duży współczynnik rozszerzalności cieplnej. Dlatego zbiornik można napełniać płynną mieszaniną tylko do 80% jego objętości.
Gaz ziemny sprężony CNG charakteryzuje się małą gęstością energii w jednostce objętości (pomimo sprężenia do ciśnienia ok. 20 MPa), co wymusza stosowanie zbiorników o dużej objętości i masie. Do pozytywnych cech metanu należy wysoka liczba oktanowa, szeroki zakres zapalności i wysoka temperatura samozapłonu, a także mała emisja związków toksycznych w spalinach silnika zasilanego tym gazem. Gaz ziemny jest lżejszy od powietrza i nie zalega przy podłożu (możliwość parkowania pojazdu w garażach podziemnych).
Podczas skraplania gaz ziemny jest oziębiany do temperatury ok. -162oC, a jego objętość zmniejsza się prawie 630 razy. Dzięki temu gęstość energii gazu skroplonego LNG jest bardzo wysoka. Ujemną cechą tego paliwa jest utrudnione przechowywanie (specjalne i drogie zbiorniki kriogeniczne).
Do oceny właściwości fizykochemicznych paliw gazowych stosuje się niżej wymienione parametry:
- wartość opałowa mieszanki paliwowo- -powietrznej – ilość energii chemicznej zawarta w jednostce objętości mieszaniny gazu i powietrza o składzie stechiometrycznym;
- współczynnik nadmiaru powietrza λ – określa ilość rzeczywistego powietrza do ilości teoretycznie potrzebnej do całkowitego i zupełnego spalania;
- liczba oktanowa – określa odporność paliwa na detonację i spalanie stukowe;
- szybkość spalania laminarnego mieszaniny o określonym składzie (λ);
- temperatura zapłonu;
- granica zapalności i granica wybuchowości, które są związane z wcześniej wymienionymi parametrami.

Duży wpływ na moc silnika ma wartość opałowa mieszanki paliwa i powietrza o składzie stechiometrycznym (λ=1). Mniejsza wartość opałowa mieszanki powoduje spadek mocy silnika zasilanego gazem.
Zaletą paliw gazowych jest wysoka liczba oktanowa (powyżej 100). Pozwala to na zwiększenie stopnia sprężania i mocy silnika. Pełne wykorzystanie właściwości tego paliwa możliwe jest w silnikach zaprojektowanych tylko do zasilania gazem (wyższy stopień sprężania, zmieniona konstrukcja układu dolotowego). W praktyce rezygnuje się z wykorzystania pełnych zalet paliwa gazowego w silnikach spalinowych zaprojektowanych do zasilania benzyną. Takie rozwiązanie powoduje straty mocy silnika benzynowego zasilanego gazem i zwiększa zużycie gazu.
Paliwa gazowe (LPG i CNG) charakteryzuje większa efektywność procesu spalania, wolniejsze spalanie (wzrost temperatury spalin, możliwość cofania się płomienia) oraz wyższa energia zapłonu.
Pełne wykorzystanie zalet paliwa gazowego umożliwiają nowoczesne układy zasilania, w których wykorzystuje się wtrysk paliwa (analogicznie do wtrysku benzyny). Takie rozwiązanie umożliwia optymalizację zarówno położenia wału korbowego (otwarcia i zamknięcia wtryskiwacza), jak i zapłonu mieszanki.
Podstawowymi zaletami pojazdu zasilanego gazem są: niższy koszt paliwa gazowego, mniejsza emisja toksycznych składników spalin, wydłużenie czasu eksploatacji oleju silnikowego (brak rozcieńczania) i większa trwałość silnika (brak osadów, brak zmywania oleju ze ścianek cylindra).
Do głównych wad należą: koszt zakupu i zabudowy instalacji zasilania gazem, możliwy niewielki spadek mocy silnika i prędkości maksymalnej (nie dot. wtrysku ciekłego gazu) oraz niewielki wzrost zużycia gazu w porównaniu do benzyny.