Analizując rozwój techniki i zmian na rynku samochodowych instalacji LPG, przyjęto podział instalacji gazowych na tzw. generacje. Rozpoczynając cykl artykułów dotyczących problematyki instalacji LPG, przyjrzyjmy się najpierw instalacjom najstarszym – I i II generacji. Większość problemów, z którymi spotykają się warsztaty samochodowe dotyczy instalacji I i II generacji. Instalacje te, zwane również instalacjami mieszalnikowymi lub mikserowymi, są do siebie bardzo podobne, a najważniejszym elementem rozróżniającym je jest odmienny sposób regulacji składu mieszanki. Dodatkowo, w drugiej generacji zastosowany został elektroniczny układ zmieniający przekrój dyszy podającej gaz, tzw. silnik krokowy. Zasada działania instalacji mikserowych jest taka sama jak gaźnika. Paliwo jest zasysane i powstaje różnica ciśnień na „zwężce”. Jest to jednak niedoskonały sposób dawkowania mieszanki powietrzno-paliwowej. Aby wyjaśnić dokładnie problem dawkowania paliwa wyjaśnimy najpierw, czego potrzebuje silnik do prawidłowego funkcjonowania.

Wyróżnić można trzy rodzaje mieszanek powietrzno-paliwowych: ekonomiczna, normalna i optymalna dla mocy. Różnią się one zawartością paliwa w powietrzu. Normalna to mieszanka w proporcji ok. 13 do 1, ekonomiczna to mieszanka w proporcji ok. 14 do 1, zaś optymalna ma proporcje ok. 12 do 1. Różnice między poszczególnymi mieszankami są takie, że silnik na mieszance ubogiej wydziela największą moc w stosunku do spalania paliwa, jednak ta moc jest mniejsza od maksymalnej nawet o 30 procent. Mieszanka optymalna wydziela największą moc (od 5 do 8 procent więcej niż na normalnej), jednak spala przy tym około 30 procent więcej paliwa niż przy mieszance normalnej. Mieszanka normalna to taka, przy której silnik wydziela moc w miarę doskonałą i nie spala bardzo dużo. Faktem jest, że w użytkowaniu auta rzadko wykorzystuje się maksymalne moce. W każdym pojeździe układ wtryskowy czy gaźnikowy dąży do tego, aby mieszanka paliwowo-powietrzna była normalna, ale w rzeczywistości nigdy nie jest. W większości przypadków, gdy samochód pracuje bez obciążenia, to skład mieszanki oscyluje w proporcji blisko 12 do 1. W momencie zaś obciążenia, w pewnym zakresie obrotów mamy proporcję ok. 14 do 1. W podobny sposób możemy interpretować pracę silnika na gazie, którą opisujemy w niniejszym artykule. W tym miejscu pojawia się pytanie, dlaczego potrzebujemy cały czas idealnej mieszanki, skoro nie zawsze wykorzystujemy pełną moc silnika? Zaraz później możemy zadać pytanie jak określić obciążenie silnika? W większości aut znajdują się przepustnice z potencjometrem TPS. Dzięki temu można spróbować określić z dużym błędem stopień obciążenia silnika na podstawie jej uchylenia, z tym że im wyższe obroty przy tym samym otwarciu, tym mniejsze obciążenie. Inaczej jest w autach mających czujnik MAP, który określa stan obciążenia silnika. Jak powszechnie wiadomo, systemy wtryskowe gazu posiadają taki czujnik.

Wracając do zasilania samochodów gazem, przedstawimy sposób ustawienia i regulacji oraz montażu instalacji gazowej, opierając się na sterowniku Autronic Al 700. Na początek zacznijmy od pytania, kiedy powinno nastąpić przełączenie auta z benzyny na zasilanie gazowe? Jak ustawić dane w centralce: obroty przełączania „w dół” czy „w górę”? Mając emulator wtrysków najlepiej byłoby ustawić przełączenie na gaz w momencie rosnących obrotów (kiedy obroty jeszcze nie zaczynają spadać), z tym że jest to bardzo trudne do ustawienia w taki sposób, aby zlikwidować szarpnięcia oraz „strzelanie”, co jest bardzo częstym zdarzeniem w starszych pojazdach. Podpięcie reduktora w układ chłodzenia jest stosunkowo proste. Większość mechaników instaluje reduktor na trójnikach, ponieważ jest to sposób łatwiejszy niż wpięcie się z reduktorem tam, gdzie najszybciej płynie gorący płyn. W każdej instalacji powinno być zastosowane odcięcie, żeby nie uszkodzić silnika. W większości przypadków ustawia się na obroty odcięcia fabrycznego, jednak do jazdy sportowej można ustawić plus 20 procent. Bardzo dużo słyszy się o walorach i zaletach Blosa. Podkreśla się fakt, że reaguje on szybciej niż inne silniki krokowe. Warto zadać sobie pytanie, co by było, gdyby silnik krokowy pod obciążeniem pracował w 100 krokach? Większość programów ustawi wolne obroty na poziomie 90, w związku z tym przy każdym dodaniu gazu musi się on otworzyć i przez chwilę zuboży mieszankę, skoro na wolnych obrotach 90 to optimum. A gdyby na wolnych obrotach ustawić 110? Wtedy każde przyspieszenie wzbogaci mieszankę i doda jej mocy, a silnik krokowy stopniowo się zamknie, optymalizując mieszankę. Zniknie tym samym problem zarzucany zwykłym instalacjom, co jest zaletą, ponieważ Blos „zubaża” w tym zakresie. Kolejny problem dotyczy sondy lambda. Przyjęło się ustawiać ją w programie na 0,43 wolta. A gdyby ustawić na poziomie 0,65? Warto zadać sobie pytanie czy stosunek mieszanki podczas obciążenia silnika przesunie się w kierunku 12? Czy potrzebujemy takiego stosunku mieszanki bez gwałtownego obciążania silnika? Oczywiste jest, że nie potrzeba takiej mocnej mieszanki cały czas. Tu właśnie należy wykorzystać opcję „cut off”, żeby silnik krokowy ustawił się około 10 do 15 procent poniżej kroków mieszanki normalnej. Do granicy szarpania i braku mocy, przy spokojnej jeździe, jest to nieszkodliwe dla zaworów, gdyż przy małym obciążeniu ostygną i przekażą temperaturę.

W tym miejscu pojawia się problem TPS. Większość mechaników ustawia poziom TPS metodą „prób i błędów” w taki sposób, aby samochód jechał około 140 km/h na 5 biegu na płaskim terenie na granicy tego progu, a jednocześnie wyłączenie powinno nastąpić w okolicach 1200 obrotów dla monowtrysku i 1800 dla wielopunktu. Bardzo podobne zasady dotyczą wtrysków wielopunktowych. Powoduje to, że silnik krokowy po sekundzie „przymyka się”, robiąc mieszankę o składzie w proporcji około 14 do 1, przez co auto jest bardziej ekonomiczne. W sytuacji zaś gwałtownego dodania gazu zaczyna się regulować skład mieszanki wokół progu ustawionego na poziom 0,65 i skład mieszanki zostaje przesunięty w kierunku 12 do 1. Emulację w VW bez problemu można ustawić na otwartą, gdyż nie wpływa to w żaden sposób na regulacje mieszanki (adaptację), w odróżnieniu od ustawień emulacji. W zakresie regulacji elektroniki jedyne co możemy ustawić to prędkość silnika krokowego na biegu jałowym, gdzie powinny być powolne kroki. Jest to ważne, ponieważ przepływ gazu jest mały i nie ma potrzeby ustawiania silnika krokowego w sposób, który umożliwia jego uszkodzenie. W takiej sytuacji mieszanka będzie przeważnie daleka od ideału, a im mniejsze zmiany, tym lepiej. Na maksymalnym obciążeniu (w sterowniku wysokie obroty) prędkość powinna być stosunkowa duża, czyli zakres regulacji na biegu jałowym plus 25, minus 15. Na wysokich obrotach plus 50, minus 35 procent. Z mechanicznego punktu widzenia dobrze jest jak silnik „zasysa” chłodne powietrze – z kilku powodów. Pierwszy to masa, która przy tej samej objętości jest tym większa, im zimniejsza jest mieszanka, zatem silnik wydzieli większą moc. Druga sprawa – zmienna mieszanka ma większą masę, a tym samym większą bezwładność, więc do tego polepsza się napełnianie cylindrów w średnich obrotach. Następny powód dotyczy tylko gazu. Podczas zmiany temperatury zmienia się jeszcze jeden parametr, który ma wpływ na mieszankę – przekroje i długości kanałów doprowadzających powietrze do filtra. Powoduje to nieokreślone zmiany w dolocie, na które wpływu on nie ma i lepiej doprowadzić tylko chłodne powietrze do filtra i nie patrzeć na mniejsze spalania (w teorii) benzyny. Z gazem jest zupełnie odwrotnie, im wyższa temperatura gazu, tym więcej wydzielanej energii.

Łukasz Brzezowski
specjalista ds. technicznych Auto-Gaz Centrum