montażu i obsługi instalacji LPG

Współczesne samochody osobowe z uwagi na rosnące koszty eksploatacji wynikające z coraz większych cen klasycznych paliw silnikowych są bardzo często adaptowane do zasilania paliwem gazowym.

Tak częste działanie użytkowników pojazdów stawia nasz kraj w czołówce użytkowników takich pojazdów i konsumentów LPG jako paliwa silnikowego. Związana z tym jest również największa sieć dystrybucji LPG oraz potężna grupa warsztatów montujących i obsługujących instalacje gazowe, które muszą nadążać za szybkim rozwojem techniki silnikowej we współczesnych samochodach. Ze względu na rosnące wymagania ekologiczne układy zasilania silników są coraz bardziej skomplikowane. Wymuszają to rozbudowane układy kontroli czystości spalin, których działanie jest coraz dokładniejsze, a każdy błąd w dawkowaniu paliwa jest odnotowywany i powoduje przejście systemu w stan awaryjny. Stąd precyzja działania układów wtryskowych benzyny staje się coraz większa. Z drugiej strony, rosnące wymagania ekologiczne powodują również konieczność stosowania coraz bardziej skomplikowanych układów zasilania gazem, których działanie zapewnia na tyle dużą precyzję dawkowania paliwa gazowego, że nie zostają naruszone zasady działania układu OBD. Systemy zasilania nowoczesnego pojazdu to teraz wyłącznie układy sekwencyjnego wtrysku gazu odparowanego. Dzięki ich stosowaniu możliwe jest spełnienie obowiązujących norm emisji spalin, chociaż pojawiły się pogłoski o mającym niedługo ujrzeć światło dzienne systemowi mieszalnikowemu firmy Landi Renzo, który pozwala uzyskiwać wyniki emisji zgodne z normą Euro 4. Tak czy inaczej, wtryskowe układy zasilania gazowego stanowią obecnie większość montowanych w warsztatach instalacji gazowych. Pozwalają one na osiągnięcie emisji spalin na poziomie emisji na benzynie lub lepszej zgodnie z obecnie obowiązującymi przepisami, bez konieczności stosowania dodatkowych układów elektronicznych. Ponadto, w celu uproszczenia ich montażu i uruchamiania, a także ograniczania do minimum urządzeń elektronicznych korzystają one z sygnałów sterujących generowanych przez centralę wtryskową układu benzynowego do wysterowania elektrowtryskiwaczy gazowych. Czas i moment wtrysku jest modyfikowany przez elektroniczne urządzenie sterujące układu gazowego, tak aby uzyskać parametry silnika niewiele odbiegające od tych przy zasilaniu benzyną, przy odmiennych właściwościach paliwa gazowego. Korekta dawki gazu jest również realizowana w zależności od obciążenia silnika, w funkcji temperatury i ciśnienia gazu, tak aby bez względu na te parametry paliwa gazowego do komór spalania była dostarczana odpowiednia jego ilość (masa). Stąd po stronie niskiego ciśnienia reduktora (w modułach filtracyjnych fazy gazowej lub listwach wtryskiwaczy) montuje się czujniki ciśnienia i temperatury gazu. Temperatura gazu na wyjściu z reduktora – parownika jest zależna od natężenia przepływu (zapotrzebowania silnika na paliwo). Na biegu jałowym temperatura gazu może dochodzić do 70 stopni C natomiast wraz ze wzrostem prędkości obrotowej (mocy silnika) parametr ten maleje. Zakres typowych temperatur z jakimi występuje paliwo gazowe w układzie gazowym zawiera się od 20 do 70 stopni C. Zgodnie z prawami fizyki, gęstość fazy gazowej rośnie wraz ze zmniejszeniem temperatury. Przykładowo dla temperatur 20 i 60 stopni C gęstość LPG w stanie gazowym różni się o 12 proc. Dla określonego czasu wtrysku objętość podawanego do komór spalania gazu jest praktycznie niezależna od temperatury. Natomiast jego masa maleje w znaczący sposób ze wzrostem temperatury, zatem wprowadzenie korekty uwzględniającej ten fakt jest z punktu widzenia układu OBD niezbędne. To samo dotyczy również ciśnienia pracy reduktora (zasilania listwy wtryskiwaczy). Wartość tego parametru zmienia się nieznacznie w zależności od natężenia przepływu (mocy silnika) na skutek niedoskonałości konstrukcji reduktorów. Także na filtrze paliwa gazowego następuje spadek ciśnienia zależny od stopnia jego zużycia. Wynikające z tych przyczyn zmiany objętości fazy gazowej również wymagają korekty. Ponadto sygnał ciśnienia gazu jest wykorzystywany również jako zabezpieczenie właściwej pracy układu LPG. Jeżeli reduktor nie jest zasilany pod dostatecznie wysokim ciśnieniem (kończące się paliwo w zbiorniku gazu), to układ nie może podać do silnika wystarczającej ilości paliwa, co prowadzi do zubożenia mieszanki. Podobne zjawisko ma miejsce przy skrajnym zanieczyszczeniu filtra fazy gazowej w części niskociśnieniowej układu. Takie sytuacje są oczywiście z punktu widzenia układu OBD niedopuszczalne, powodując kodowanie błędów w sterowniku benzynowym. Dlatego wartość ciśnienia w układzie gazowym jest stale monitorowana przez sterownik układu gazowego z wykorzystaniem czujnika ciśnienia umieszczonego w filtrze lub listwie wtryskiwaczy. Spadek ciśnienia poniżej określonej wartości powoduje przełączenie zasilania silnika na benzynę.

Przyrząd Carmanscan do czytania kodów usterek, diagnozowania sterowników.

Odparowany gaz jest podawany do wtryskiwaczy, skąd jest kierowany bezpośrednio do kanałów dolotowych w pobliże zaworów ssących. Zasada działania wtryskiwaczy LPG jest taka sama jak benzynowych, tzn. określoną dawkę paliwa uzyskuje się przez odpowiednią regulację czasu otwarcia wtryskiwacza. Z uwagi na gazowy stan fizyczny paliwa konstrukcja wtryskiwacza LPG jest nieco inna niż wtryskiwacza do benzyny czy ciekłego LPG. Uwzględnia ona to, że ta sama masa paliwa gazowego w stanie ciekłym i gazowym różni się objętościowo około 120 razy. Zatem, dla zapewnienia odpowiedniej ilości podawanego paliwa wtryskiwacze gazowe mają większe wymiary. Duże wymiary wiążą się również z dużymi masami elementów wykonawczych i dużymi siłami bezwładności przez nie generowanymi. Zatem otwieranie takiego wtryskiwacza wymaga stosowania większych sił niż w przypadku wtryskiwaczy paliw ciekłych. Stąd też do otwarcia wtryskiwacza niezbędny jest duży prąd, który gwarantuje szybkość tego procesu. W drugiej fazie otwarcia do podtrzymania wtrysku prąd jest ograniczany, aby zmniejszyć nagrzewnie się wtryskiwaczy. Sterowanie pracą wtryskiwaczy gazowych jest realizowane z wykorzystaniem sygnałów sterujących wtryskiwaczami benzynowymi. Duża bezwładność części wtryskiwacza LPG oraz bardzo częste połączenie go z kolektorem dolotowym za pomocą
długich przewodów elastycznych powodują, że wypływ paliwa gazowego z dyszy do kolektora jest opóźniony w stosunku do wystąpienia impulsu elektrycznego otwierającego wtryskiwacz. Dlatego dla odpowiedniej synchronizacji wtrysku obu paliw, wtryskiwacz LPG otrzymuje sygnał otwarcia przed wystąpieniem sygnału dla wtryskiwacza benzynowego. Czas otwarcia jest wyznaczany na podstawie czasu otwarcia wtryskiwacza benzynowego i poprawek: wyznaczonej w czasie kalibracji układu i uwzględniającej ciśnienie i temperaturę paliwa gazowego w układzie niskiego ciśnienia (za reduktorem).

Oscyloskop do pomiarów np. czasu wtrysku i innych wartości, poszukiwania usterek, diagnozowania podzespołów, układów zapłonowych.

Tak więc wiedza i doświadczenie w obsłudze benzynowych układów zasilania są niezbędne do poprawnego zamontowania, a przede wszystkim serwisowania współcześnie stosowanych układów zasilania gazowego. Pozwala to na eliminowanie przed etapem montażu samochodów z uszkodzonymi układami zasilania, których niesprawności po zamontowaniu instalacji gazowej byłyby z pewnością jeszcze bardziej odczuwalne. Możliwe jest również eliminowanie przypadków w okresie eksploatacji pojazdów, w których przyczyną niedomagań układu zasilania gazem jest uszkodzenie układu wtrysku benzyny lub jego sterowania. Bardzo często jest to przyczyną wadliwego działania instalacji gazowych w nowoczesnych pojazdach. Układy benzynowe są dosyć odporne na swoje niedomagania. Nieprawidłowe działania (w pewnym niewielkim zakresie) elementów układu wtrysku benzyny są kompensowane w ramach możliwości autoadaptacyjnych centrali wtryskowej. Ponadto poznanie charakterystyk pracy układu wtryskowego benzyny pozwala na uniknięcie błędów przy uruchamianiu instalacji. Dlatego szanujące się warsztaty montujące instalacje gazowe mają w wyposażeniu urządzenia diagnostyczne umożliwiające sprawdzanie układów benzynowych pod kątem poprawności ich działania. Najbardziej popularnymi urządzeniami tego typu są wszelkie diagnoskopy umożliwiające odczyt i kasowanie kodów usterek. Umożliwiają one pełną diagnostykę samochodu, w tym również układu zasilania. Czasami konieczne jest również wykasowanie błędów zakodowanych w układach elektronicznych samochodu przed montażem lub będących wynikiem samego montażu, konieczność odłączenia czujników, itp. To samo dotyczy również kalibracji układu gazowego na hamowni, kiedy to w urządzeniach elektronicznych samochodu kodują się różne błędy wynikające z samej procedury pomiarowej, np. badanie samochodu z napędem przedniej osi, powoduje zaświecenie się lampki kontrolnej ABS z uwagi na brak ruchu kół tylnej osi.

Podłączenie testera do złącza OBD.

Samo mocowanie poszczególnych elementów systemu gazowego nie stanowi problemu, chyba że ilość miejsca w komorze silnikowej jest mocno ograniczona, natomiast wiedza montażysty lub przynajmniej osoby odpowiedzialnej za uruchamianie zamontowanych systemów gazowych w zakresie działania elektronicznych układów sterujących silnikiem musi być bardzo rozległa. Już w przypadku układów drugiej generacji każdy szanujący się zakład montażu sprawdzał sondę lambda, której prawidłowe działanie jest warunkiem poprawności działania każdego układu gazowego. W przypadku stwierdzenia nieprawidłowości lub nie działania tego elementu, użytkownik pojazdu jest o tym fakcie powiadamiany oraz informowany o konsekwencjach eksploatacji silnika w takim stanie. Oczywiście, najlepszym rozwiązaniem jest wymiana sondy przed montażem i dobrze by było, gdyby każdy dobry warsztat, dbając o interesy swoich klientów i oczywiście swoje (dodatkowa usługa oraz marża za sprzedaż sondy), miał w ofercie pełną paletę sond do różnych typów samochodów.

Tester OBD włoskiej firmy AEB (produkującej między innymi elektronikę do układów gazowych) – proste i tanie urządzenie, niezbędne w każdym zakładzie montażu. Można przy jego pomocy czytać kody błędów, kasować je, a co najważniejsze śledzić parametry autoadaptacyjne, które mówią o poprawności pracy systemu benzynowego (wartość korekt podczas pracy na gazie powinna być podobna jak na benzynie – wtedy mamy pewność, że sterownik nie zmieni swoich nastaw podczas pracy na paliwie bazowym).

Montaż instalacji gazowych we współczesnych pojazdach staje się coraz bardziej skomplikowanym procesem, do którego warsztat musi być przygotowany pod względem merytorycznym, jak również pod kątem odpowiedniego wyposażenia. Naturalnie, można montować nowoczesne systemy w oparciu tylko o urządzenia diagnostyczne dostosowane do kalibracji danych układów i funkcje autoadaptacyjne ich sterowników. Jeżeli wszystko odbywa się bez problemów, jest to możliwe. Natomiast w sytuacji, gdy zaczyna się coś dziać, niezbędne jest zaplecze diagnostyczne w postaci odpowiednich przyrządów a posiadanie opisywanej w jednym z poprzednich artykułów hamowni podwoziowej także staje się coraz bardziej potrzebne.

Zdjęcia wykonano dzięki firmie NAGAZ Stefanowski z Łodzi.