Wysokie ceny benzyny sprawiają, że wielu kierowców poszukuje paliw tańszych. W silnikach z zapłonem iskrowym alternatywą mogą być LPG i CNG. Oba wymagają wprowadzenia pewnych modyfikacji w układach zasilania silników przeznaczonych do spalania benzyny.
Z racji łatwości transportu, przechowywania i tankowania, bardziej rozpowszechniło się modyfikowanie silników do spalania LPG. Eksploatacja samochodu na paliwie LPG może przynieść bardzo duże oszczędności. Ważne jest jednak, aby przeróbki dokonane zostały w sposób profesjonalny. Jeśli tak się nie stanie, użytkownika czeka mnóstwo kłopotów eksploatacyjnych. Jednym z poważniejszych jest zjawisko zwane w języku angielskim „backfire”.
Tłumacząc na język polski, „backfire” to niekontrolowane wybuchy mieszanki paliwowo-powietrznej w kolektorze ssącym. Wybuch taki może spowodować pęknięcie lub całkowite rozerwanie kolektora ssącego, uszkodzenie przepływomierza powietrza, czujnika MAP, a w skrajnym przypadku – pożar samochodu. Użytkownicy pojazdów (a także wielu montażystów instalacji LPG) winą za to zjawisko obarczają układ zapłonowy, a w szczególności przewody wysokiego napięcia. Jednak w większości przypadków to nie układ zapłonowy jest głównym winowajcą.
Jaki jest mechanizm powstawania tego zjawiska i dlaczego najczęściej występuje ono w pojazdach zasilanych paliwem LPG? Z punktu widzenia sprawności silnika najlepiej byłoby, gdyby proces spalania ładunku w cylindrze zakończył się na krótko przed otwarciem zaworu wydechowego. Jednak nie zawsze tak jest. Zdarza się bowiem, że w pewnych warunkach jakaś część węglowodorów dopala się w kolektorze wydechowym już po otwarciu zaworu wydechowego. Powstaje w ten sposób wysoka temperatura, która w momencie przekrycia zaworów (tzn. jednoczesnego otwarcia zaworu ssącego i wydechowego) powoduje zapłon mieszanki palnej znajdującej się w kolektorze ssącym. Wpływ na to ma jedna z cech fizykochemicznych mieszanki składającej się z powietrza i LPG. Jest to mniejsza o ok. 30% niż w przypadku benzyn prędkość rozprzestrzeniania się czoła płomienia. Może to oznaczać, że węglowodory nie zdążą się spalić w cylindrze i będą się dopalały w kolektorze wydechowym.
Drugim czynnikiem mającym wpływ na szybkość spalania jest skład mieszanki – im jest ona uboższa, tym wolniej się spala. W przypadku zasilania LPG nadmierne zubożenie mieszanki zdarza się znacznie częściej niż w przypadku zasilania benzynowego. Dzieje się tak dlatego, że w systemach wtryskowego zasilania benzyną skład mieszanki jest ściśle nadzorowany przez sterownik, m.in. przy pomocy sondy lambda. Natomiast starsze systemy zasilania (gaźniki, wczesne układy wtryskowe) pracowały na stosunkowo bogatych mieszankach i nie zachodziło w nich niebezpieczeństwo zbyt dużego zubożenia mieszanki. W przypadku zastosowania instalacji LPG z mieszalnikiem (większość montowanych instalacji), czynnikiem decydującym o składzie mieszanki jest podciśnienie w kolektorze ssącym. W takich układach przy gwałtownym uchyleniu przepustnicy następuje znaczne zubożenie mieszanki i rośnie prawdopodobieństwo wystąpienia zjawiska „backfire”.
To, że montażyści instalacji LPG w pewnym stopniu „przewidują” wystąpienie tego niebezpiecznego zjawiska, potwierdza fakt montowania przez nich elementów minimalizujących skutki wybuchu w kolektorze. Są to różnego rodzaju klapy zwrotne, które chronią przepływomierz, czy jednokierunkowe zawory, które mają za zadanie wypuścić zapalone gazy z kolektora. Istotnym czynnikiem mającym wpływ na rozmiary zjawiska „backfire” jest miejsce tworzenia mieszanki palnej. W przypadku wielopunktowych systemów wtrysku benzyny jest ona podawana bezpośrednio przed zaworem ssącym. Po otwarciu tego zaworu krople paliwa dostają się do gorącej komory spalania, odparowują i mieszając się z powietrzem tworzą mieszankę palną.
W mieszalnikowych układach zasilania LPG paliwo w parowniku przechodzi w fazę lotną, a następnie, w mieszalniku, mieszane jest z powietrzem. Można zatem przyjąć, że już za mieszalnikiem znajduje się mieszanka zdolna do zapłonu. Z powodu kształtu kolektora ssącego (zwłaszcza w przypadku wtrysków wielopunktowych) mieszalnik jest montowany stosunkowo daleko od głowicy. Zatem objętość mieszanki palnej znajdującej się między mieszalnikiem, a komorą spalania, jest stosunkowo duża. Zapłon takiej ilości mieszanki w kolektorze powoduje powstanie silnego wybuchu.
Wspomniane wyżej sytuacje prowadzące do powstawania zjawiska „backfire” są najczęściej wynikiem niewłaściwego doboru instalacji do danego silnika, błędów montażowych czy niewłaściwej regulacji instalacji. Podstawowa zasada jest taka, aby do układów wielopunktowego systemu wtrysku benzyny montować układy wtrysku gazu. Z racji miejsca i sposobu tworzenia mieszanki palnej praktycznie nie są one narażone na zjawisko „backfire”.
Ważną cechą fizyczną mieszanki powietrzno-gazowej jest wyższe niż dla benzyny napięcie przebicia iskry. Większe (najczęściej o kilka kV) napięcie przebicia iskry stawia znacznie wyższe wymagania dla układu zapłonowego. Może się zdarzyć, że układ zapłonowy poprawnie pracujący przy zasilaniu benzyną, po przełączeniu na LPG będzie wykazywał pewne niedomagania.
Komentarze (0)