Generacje gazowych układów zasilania

    
Jeszcze do niedawna nikt w Polsce nie stosował podziału instalacji gazowych na generacje. Powód był bardzo prozaiczny - na rynku krajowym oferowano tylko urządzenia tradycyjne, więc nie było potrzeby ich podziału. Dziś sytuacja wygląda inaczej. W Polsce stosujemy wszystkie rodzaje instalacji. Ponieważ coraz częściej pojawia się określenie generacji urządzeń gazowych, należy wyjaśnić, czym różnią się one między sobą.

Doboru typu instalacji gazowej do danego samochodu dokonuje się na podstawie rodzaju układu zasilania paliwem, występującego w danym pojeździe.

Układy zasilania paliwem dzieli się na:
- gaźnikowe
- wtryskowe

Wtryskowe układy paliwowe dzieli się na:
- wtryski jednopunktowe - z jednym (centralnym) wtryskiwaczem
- wtryski wielopunktowe - z oddzielnym wtryskiwaczem na każdy cylinder

Obecnie wszystkie produkowane samochody w Europie są wyposażane we wtryski wielopunktowe paliwa. Podstawową różnicą między wtryskami wielopunktowymi jest sposób sterowania wtryskiwaczami benzyny.

Wtryski wielopunktowe dzieli się na:
- wtryski wielopunktowe ,,full groupÓ - jednoczesne otwieranie wszystkich wtryskiwaczy
- wtryski wielopunktowe ,,semisekwencyjneÓ - sterowanie wtryskiwaczy grupami (parami, stronami); wtryskiwacze połączone są w dwie różne grupy, np. pary (w silnikach rzędowych), lub jako strony (w silnikach V lub Boxer)
- wtryski wielopunktowe sekwencyjne - wtryskiwacz paliwa dla każdego cylindra jest sterowany oddzielnie

Każdy układ zasilania może być wyposażony w dodatkowe elementy służące do ograniczenia emisji spalin.

Ze względu na elementy ograniczające emisję spalin, można dodatkowo wyróżnić wyposażenie silników:
- bez elementów kontrolujących emisję spalin
- w sondę lambda
- w katalizator spalin
- w system diagnostyki pokładowej EOBD - zawsze zawiera katalizator i co najmniej 2 sondy lambda (jedna przed i jedna za katalizatorem)

Jak z powyższego wynika podział układów zasilania jest zagadnieniem złożonym, ale jest on podstawą do zrozumienia podziału gazowych układów zasilania na generacje.

Dla poszczególnych rodzajów układów zasilania benzyną dobiera się odpowiedniej generacji instalację gazową.
Wyróżniamy następujące generacje urządzeń gazowych:
- I generacji - tradycyjne urządzenia z mikserem gazu
- II generacji - tradycyjne urządzenia z mikserem gazu, wyposażone dodatkowo w elektronikę sterującą ilością gazu podawanego do silnika i współpracującą z sondą lambda
- III generacji - indywidualne doprowadzenie gazu do poszczególnych cylindrów (jednomiejscowe sterowanie dawką gazu - sterowanie jednopunktowe, centralne)
- IV generacji - sekwencyjny wtrysk gazu, oddzielne sterowanie podaniem gazu (wtryskiwaczami gazu) dla każdego cylindra

Różnica między poszczególnymi generacjami urządzeń gazowych występuje w elementach montowanych w komorze silnika. Części instalacji montowane poza komorą silnika, takie jak: wlew gazu, zbiornik na gaz, wyposażenie zbiornika (wielozawór, obudowa wielozaworu) oraz przewody, są takie same dla wszystkich generacji. W celu wyjaśnienia różnic występujących między poszczególnymi generacjami zostaną opisane tylko elementy montowane w komorze silnika Motor kit.

Dobór generacji instalacji gazowej do samochodu, w zależności od rodzaju układu paliwa występującego w pojeździe, przedstawia tabela.
Instalacja gazowa I generacji należy do najprostszych rozwiązań - nie wymaga żadnej elektroniki, poza przełącznikiem wyboru paliwa. Jest to instalacja tradycyjna. Charakterystycznymi elementami są tu reduktor-parownik i mikser gazu. Reduktor-parownik może być podciśnieniowy lub elektroniczny. Ten ostatni zapewnia wysoki poziom bezpieczeństwa oraz spełnia aktualne wymagania stawiane przez przepisy.

Regulacja ilości gazu podawanego do silnika dokonywana jest tylko na postoju - przez montażystę - za pomocą specjalnej śruby regulacyjnej (registra gazu) i nie podlega zmianom w trakcie jazdy. Instalacja I generacji może być stosowana tylko do samochodów z gaźnikowym układem zasilania benzyną (lub z wtryskiem paliwa), ale tylko wtedy, gdy w pojeździe nie występuje sonda lambda i katalizator. Są to najtańsze rozwiązania, jednak coraz rzadziej możliwe do zastosowania ze względu na niewielki udział samochodów bez sondy lambda i katalizatora na rynku polskim. Są to instalacje najtańsze, ponieważ ich kompletacja jest najuboższa - ze względu na niewielkie wymagania technologiczne pojazdu.

Instalacja gazowa II generacji jest przeznaczona dla samochodów wyposażonych w sondę lambda i katalizator. Jest to też instalacja tradycyjna, w skład której wchodzą te same elementy jak w urządzeniach I generacji - reduktor-parownik i mikser gazu (reduktor zawsze musi być elektroniczny). Dodatkowo są wyposażone w elektronikę współpracującą z sondą lambda. Elektronika to układy sterujące ilością gazu. Najczęściej stosowanym rozwiązaniem dla sterowania ilością gazu podawanego do silnika jest attuator, montowany na przewodzie gazowym doprowadzającym gaz z reduktora-parownika do miksera gazu. Attuator reguluje dopływem gazu podczas pracy silnika w całym zakresie na podstawie sygnału z sondy lambda tak, aby mieszanka gazowo-powietrzna dopływająca do silnika miała skład okołostechiometryczny (współczynnik lambda ok. 1). Takie rozwiązanie zapewnia prawidłową i długotrwałą pracę katalizatora i gwarantuje spełnienie wymagań emisji spalin na poziomie wymaganym przy zasilaniu benzyną dla danego silnika. Ten typ urządzeń sprawdza się bardzo dobrze we wtryskach jednopunktowych, jednak stwarza pewne problemy we wtryskach wielopunktowych benzyny, a mianowicie problem wybuchów powrotnych przy zasilaniu gazem. Istnieją rozwiązania zmniejszające prawdopodobieństwo jego wystąpienia, takie jak: wysoko zaawansowana elektronika (Nicolaus, Leonardo), klapy przeciwwybuchowe, precyzyjny dobór mikserów (za pomocą testera-programatora AE 215), wariatory wyprzedzenia zapłonu, emulatory temperatury, emulatory liczby oktanowej, emulatory MAP-sensora, ale niestety nie można rozwiązać tego problemu w 100%. Problem występowania wybuchów powrotnych wynika z różnicy miejsca powstawania mieszanki powietrzno-paliwowej:
- na benzynie - w kolektorze przed zaworem ssącym - oddzielnie dla każdego cylindra
- na gazie - w mikserze już przed przepustnicą powietrza - jednomiejscowo wspólnie dla wszystkich cylindrów; powoduje to wypełnienie całej objętości kolektora ssącego gazem i detonacje (wybuch) w przypadku zapłonu mieszanki wewnątrz kolektora

Wybuchy powrotne są szczególnie niebezpieczne dla silników wyposażonych w kolektory z tworzyw sztucznych, ponieważ powodują ich trwałe uszkodzenia (pęknięcia, rozerwania), możliwe do usunięcia tylko przez wymianę uszkodzonych części.

Ze względu na zastosowanie elektroniki (układy sterujące ilością gazu) cena tych urządzeń jest wyższa niż urządzeń I generacji. Zależy ona także od poziomu zastosowanych urządzeń - liczby pobieranych z silnika sygnałów (lambda, RPM, TPS, temperatura), liczby wykonywanych funkcji (strategia pracy attuatora, przyspieszanie, cut-off) oraz możliwości zastosowania testera-programatora (ocena pracy miksera, możliwość zmian konfiguracji podczas testów drogowych).

Instalacje gazowe III generacji zostały obecnie wyparte z rynku i zastąpione przez urządzenia IV generacji, nieporównywalnie lepsze jakościowo i funkcjonalnie - aczkolwiek nieco droższe. Niższa cena tych urządzeń w żadnym stopniu nie koresponduje z wadami i problemami, z jakimi przyjdzie się spotkać użytkownikom większości urządzeń tej generacji występujących na rynku. Największym niebezpieczeństwem dla klienta jest częste stosowanie przez usługodawców (zakłady montażu) nazwy ,,wtrysk gazuÓ dla wielu urządzeń z tej generacji, co jest nieporozumieniem i nadużyciem, wziąwszy pod uwagę oczekiwane funkcje związane z tą nazwą.

Instalacje gazowe IV generacji to sekwencyjne wtryski gazu - najnowsze i najlepsze obecnie znane rozwiązanie. Gaz podawany jest do silnika przez elektrycznie sterowane wtryskiwacze gazu, oddzielnie dla każdego cylindra (montowane w pobliżu wtryskiwaczy benzyny). Wtryskiwacz gazu jest sterowany na podstawie sygnału z wtryskiwacza benzyny z tego samego cylindra. Sekwencyjne wtryski gazu zapewniają osiągnięcie parametrów pracy silnika na gazie porównywalnych z parametrami uzyskiwanymi przy zasilaniu benzyną:
- emisja spalin
- parametry jezdne (przyspieszenia, dynamika jazdy, osiągi maksymalne)
- kompatybilność z EOBD (OBD)

Wszystkie urządzenia sekwencyjnego wtrysku gazu wymagają zastosowania programów dedykowanych dla określonego typu silnika - rodzaj (kod silnika), moc, pojemność, liczba zaworów. Cena tych urządzeń jest najwyższa, ale tego typu urządzenia spełniają oczekiwania każdego użytkownika i mogą być zamontowane do każdego pojazdu, dla którego został przygotowany program dedykowany.

 _________________________powrót___________________________