gazem i olejem napędowym – Bosch DG Flex

Firma Bosch jest od wielu lat znana z konstruowania i produkcji kompletnych systemów zasilania dla silników spalinowych o zapłonie samoczynnym i iskrowym. Jest również producentem układów zasilania silników gazowych, które pozwalają na spełnienie wymagań EEV i są stosowane przez wielu producentów silników. W ostatnim czasie Bosch opracował i wdrożył do produkcji system jednoczesnego zasilania silnika za pomocą dwóch paliw: oleju napędowego i sprężonego gazu ziemnego (CNG). Taka koncepcja zasilania silnika nie jest nowa i wypada w tym miejscu podkreślić, że układ zasilania wykorzystujący tę zasadę został opracowany i wdrożony do eksploatacji przez zespół naukowców Politechniki Śląskiej już w latach 80. ubiegłego wieku. Był on z powodzeniem eksploatowany na jednej z linii autobusowych na Śląsku. Na jednej z poprzednich edycji Forum Gazowego koncepcja ta wróciła za sprawą firmy Lovato, która zaprezentowała układ działający na tej zasadzie o nazwie Dual Fast. Był on dedykowany do jednego z silników Iveco Daily.



Schemat układu DG Flex: 1-elektroniczne urządzenie sterujące (ECU), 2-turbosprężarka, 3-przepustnica powietrza, 4-czujnik temperatury i ciśnienia powietrza, 5-czujnik położenia pedału przyspiesznika, 6-silnik krokowy pompy wtryskowej, 7-czujnik temperatury i ciśnienia gazu, 8-zawór gazowy, 9-czujnik spalania stukowego, 10-czujnik fazy silnika, 11-czujnik temperatury cieczy chłodzącej, 12-czujnik prędkości obrotowej wału korbowego, 13-regulator ciśnienia gazu.

Układ firmowany przez Boscha o nazwie DG Flex został opracowany we współpracy z nowozelandzkim przedsiębiorstwem DieselGas International Company, które zajmuje się systemami zasilania od 25 lat. W powstawaniu układu swój udział miał również brazylijski oddział Bosch Automotive Aftermarket. Został on stworzony specjalnie dla silników samochodów używanych w dużych brazylijskich miastach, które są wyposażone w mechaniczne układy wtryskowe i osiągają normy emisji spalin na poziomie Euro 2. Układ został opracowany w celu poprawy emisji tych silników, ograniczenia ich dymienia, które przy stosowaniu klasycznej aparatury paliwowej jest trudne do całkowitego wyeliminowania. Dzięki zastosowaniu tego systemu można znacznie obniżyć poziom emisji nawet do poziomu poniżej wymagań Euro3. Układ o handlowej nazwie DG Flex został zaprezentowany pod koniec 2006 roku.



Części składowe nowozelandzkiego układu Dual Fuel, będącego protoplastą systemu DG Flex.

System służy do adaptacji silników pojazdów miejskich: autobusów i lekkich samochodów użytkowych, wyposażonych w mechaniczny układ wtrysku oleju napędowego. Dzięki temu ogranicza się koszty eksploatacji i emisję spalin przy zachowaniu nominalnych parametrów trakcyjnych silnika. Nie występuje tutaj ograniczenie mocy wynikające z niższych parametrów energetycznych gazu. Bardzo ważne jest również ograniczenie kosztów zużycia paliwa, które może dochodzić do 30 proc. Proporcje paliw zmieniają się w zależności od warunków pracy silnika. Maksymalnie podawane jest 85 proc. gazu ziemnego. W warunkach, gdy zasilanie gazem jest nieekonomiczne lub podnosi wartość emisji szkodliwych składników stosunek paliw zmienia się z możliwością zasilania wyłącznie olejem napędowym. Niewielka dawka oleju napędowego jest podawana zawsze, ponieważ jest potrzebna do zainicjowania procesu spalania. Podawany za pomocą mieszalnika do przewodów dolotowych gaz ziemny miesza się z przepływającym powietrzem, tworząc mieszankę palną. Olej napędowy wtryskiwany za pomocą klasycznej aparatury paliwowej do cylindrów w końcu suwu sprężania zapala się od rozgrzanej w procesie sprężania mieszanki gazowo-powietrznej. Dzięki temu silnik działa bez układu zapłonowego.






Przykłady zastosowań układu DG Flex w pojazdach miejskich.

System DG Flex jest opracowany w taki sposób, aby przy jego montażu nie ingerować w oryginalne rozwiązania silnika. Dzięki temu montaż jest ułatwiony. Dla poprawnego działania układ jest wyposażony w szereg czujników monitorujących pracę silnika i elementów wykonawczych (silników krokowych), odpowiedzialnych za dawkowanie poszczególnych paliw. Jeden z nich odpowiada za ilość doprowadzanego do silnika oleju napędowego, przepustnica montowana w układzie dolotowym reguluje ilość powietrza dostarczanego do silnika, a zawór gazowy dozuje ilość CNG doprowadzanego do zespołu mieszającego. Całość układu jest nadzorowana przez elektroniczne urządzenie sterujące (ECU), które czuwa nad oboma układami zasilania i ich wzajemnym uzupełnianiem się, tak aby silnik pracował jak zwykły diesel. Do elektronicznego urządzenia sterującego doprowadzane są następujące sygnały, które są odczytem z zamontowanych na silniku czujników: temperatury i ciśnienia powietrza, pozwalające na określenie masy powietrza dostarczanego do silnika, temperatury i ciśnienia gazu, położenia pedału przyspiesznika, temperatury cieczy chłodzącej, prędkości obrotowej wału korbowego, fazy silnika (jest to czujnik montowany na wałku rozrządu) oraz spalania stukowego. Na podstawie danych z czujników ECU oblicza żądaną moc silnika i niezbędne do jej uzyskania zapotrzebowanie na oba rodzaje paliw. Wartości ciśnienia i temperatury oraz sygnały z czujnika spalania stukowego służą do wprowadzania korekty dawki paliwa, która jest realizowana za pomocą silników krokowych nastawiających ilość dostarczanego paliwa (gazu i oleju napędowego).