Gazyfikacja pojazdów w III Rzeczypospolitej rozwinęła się do bardzo dużych rozmiarów i to w stosunkowo krótkim czasie.
Kilkanaście lat temu, gdy montaż instalacji gazowych do samochodów zaczynał zdobywać w Polsce coraz więcej zwolenników, podstawowy
pojazd poruszający się po polskich drogach był wyposażony w silnik gaźnikowy. Instalacja gazowa do takiego silnika (gaźnikowego) jest
najprostsza i zarazem najtańsza w porównaniu z innymi rozwiązaniami układów zasilania silników w benzynę, takimi jak wtryski jedno-
lub wielopunktowe.
Silniki z wtryskiem benzyny
To, że początek rozwoju zastosowania instalacji gazowych w III Rzeczypospolitej
opierał się na samochodach gaźnikowych nie oznacza, że po naszych drogach nie poruszały się wtedy samochody z silnikami wtryskowymi.
Nie było chyba wówczas w kraju zakładu, który by nie natrafił na problem przy przeróbce wtrysków wielopunktowych na gaz. Na
występujące trudności składało się kilka problemów, a mianowicie:
- brak dostatecznych doświadczeń w adaptacji silników z wtryskiem wielopunktowym na zasilanie gazem zarówno w Polsce, jak i w innych
krajach (u producentów urządzeń)
w brak odpowiednich urządzeń i technologii montażu opracowanej przez producentów urządzeń do zasilania silników gazem (miksery,
elektronika sterująca ilością gazu, emulatory, wariatory itp.)
- zmiana miejsca powstawania mieszanki paliwowo-powietrznej przy zasilaniu gazem (mikser montowany przed przepustnicą powietrza jak w
gaźniku) silnika z wtryskiem wielopunktowym benzyny, gdzie mieszanka powstaje tuż przed zaworem ssącym
Pierwsze dwa problemy z czasem udawało się rozwiązać. Niejednokrotnie trwało to bardzo długo - na granicy cierpliwości klientów oraz
nierzadko także i montażystów. Przykładem mogą być: Mercedes z wtryskiem KE-Jetronic (niemożność likwidacji zjawiska strzałów w
kolektor ssący), czy Audi 100 - z pięciocylindrowym wtryskiem K-Jetronic.
Stosowane w nich rozwiązanie było półśrodkiem, ponieważ z wielopunktowego wtrysku benzyny (w okolice zaworu
ssącego) doprowadzano do gaźnikowego zasilania mieszanką powietrzno-gazową (mikser gazu przed przepustnicą). Dopiero po prawie 10
latach pojawiła się instalacja gazowa taka, jakiej potrzebują silniki z wielopunktowym wtryskiem benzyny - system sekwencyjnego
wtrysku gazu.
Nadciśnieniowe doprowadzenie gazu Przy montażu instalacji gazowej w Mercedesie z wtryskiem Ke-Jetronic dziwił fakt, że gaz nie będzie
podawany podobnie jak benzyna w okolice zaworu ssącego, lecz w zupełnie innym miejscu - przez mikser przed przepustnicą powietrza, tak
jak w silniku gaźnikowym. Było to bardzo dziwne i zarazem podejrzane. Na skutki tych obaw nie trzeba było długo czekać. Szybko dały o
sobie znać - wkrótce po montażu. Co prawda włoski dostawca urządzeń przekonywał, że takie rozwiązanie instalacji jest wystarczające,
że wtrysk gazu to tak odległa przyszłość, skomplikowana i kosztowna, że prawie dla nas nieosiągalna. Nie pozostawało nic innego, gdyż
innych rozwiązań na rynku nie było. Wszyscy proponowali podobne rozwiązania do silników z wtryskiem benzyny oparte na mikserze.
Pierwsze instalacje, w których gaz był doprowadzany w okolice zaworów ssących (podobnie jak benzyna) pojawiły się w
połowie lat 90. (np. firmy Koltec). Cena urządzenia proponowana przez producenta była tak wysoka, że było ono wówczas nie do
sprzedania na polskim rynku. Producent, a później wiele innych firm nazwało to urządzenie ,,wtryskiem gazuÓ. Dziś można bardziej
precyzyjnie zakwalifikować to urządzenie jako: nadciśnieniowe doprowadzenie gazu w sposób ciągły oddzielnie do każdego cylindra z
jednomiejscowym centralnym sterowaniem. Urządzenie to nie ma wtryskiwaczy gazu, ale gaz jest doprowadzany do każdego cylindra
oddzielnie z dystrybutora (rozdzielacza) fazy lotnej gazu w okolice, gdzie wtryskiwana jest benzyna - koło zaworu ssącego. Zasada
działania tego urządzenia jest zupełnie inna niż urządzeń wykorzystujących mikser. Przede wszystkim istnieje konieczność precyzyjnego
sterowania ilością podawanego gazu do kolektora ssącego, spowodowana brakiem mechanicznej zależności pomiędzy masą napływającego
powietrza do silnika a ilością gazu, jaką musi dostarczyć układ zasilania gazem w danym momencie. Ponieważ inne urządzenia (innych
producentów) z tej grupy działają podobnie, warto bliżej poznać ich zasadę działania - mimo że są wypierane z rynku przez
nowocześniejsze, lepsze rozwiązania, jakimi są sekwencyjne wtryski gazu.
Centralne sterowanie EGI (na przykładzie urządzenia firmy Koltec-Necam)
W systemie EGI gaz ze zbiornika płynie przez elektrozawór gazu do dwustopniowego
reduktora-parownika, gdzie następuje jego odparowanie (przejście w fazę lotną). Praca reduktora jest kompensowana w odniesieniu do
podciśnienia w kolektorze ssącym za przepustnicą (połączenie przewodem podciśnieniowym) po to, aby uzyskać stałe ciśnienie napływu
gazu do kolektora ssącego, które dla tego typu urządzenia wynosi ok. 1 atm. Dla uzyskania wymaganej wartości ciśnienia na reduktorze
znajduje się śruba regulacji ciśnienia. Dalej odparowany gaz z reduktora-parownika płynie do dystrybutora gazu.
Na dystrybutorze znajduje się centralnie osadzony silnik krokowy, który zmienia położenie tłoka regulującego wielkość strugi gazu
podawanego do silnika. Silnik krokowy na dystrybutorze jest sterowany z ,,ECM gazÓ (komputera gazu) - na podstawie mapy zawartej w
oprogramowaniu dedykowanym dla danego typu silnika. Zmiana ilości podawanego gazu do silnika odbywa się przez centralny element
sterujący (silnik występujący na dystrybutorze gazu), który zmienia wielkość strugi gazu płynącego do wszystkich cylindrów
jednocześnie. Dalej gaz przewodami płynie do zaworów membranowych zamontowanych na kolektorze ssącym w okolicach wtryskiwaczy benzyny.
Otwierają się one, gdy napłynie do nich gaz pod odpowiednim ciśnieniem (podając gaz do poszczególnych cylindrów).
Urządzenia tego rodzaju wymagają przygotowania specjalnej mapy dla każdego typu silnika oddzielnie, aby zapewnić
poprawną pracę systemu przez ustalenie pozycji silnika krokowego na dystrybutorze. Zapewnia to podanie odpowiedniej ilości gazu dla
poszczególnych obciążeń silnika w różnych reżimach jego pracy. Dla prawidłowej pracy systemu niezbędne jest pobranie następujących
sygnałów:
- MAP - ciśnienia w kolektorze ssącym będącego wyznacznikiem podciśnienia
- RPM - prędkość obrotowa silnika
- TPS - położenie przepustnicy
- sygnał z sondy lambda
- czas wtrysku benzyny (ăfollow strategyÓ dla silników z EOBD)
System EGI został opracowany w dwóch różnych strategiach sterowania:
- Stand alone - system oparty na sygnale z sondy lambda (w starszych silnikach bez EOBD); strategia ta dodatkowo wymaga emulacji
wtryskiwaczy benzyny, emulacji sondy lambda - przewidzianych już w sterowniku firmy Koltec-Necam (lecz nie zawsze w urządzeniach
innych firm)
- Follow strategy - system oparty na sygnale czasu wtrysku benzyny; w takiej strategii nie stosuje się emulatorów EOBD w pojazdach
wyposażonych w pokładowe układy diagnostyczne
W obu przypadkach przygotowanie odpowiednich map jest czasochłonne i wymaga odpowiedniej znajomości oprogramowania,
do którego producent nie udostępnia wejścia oraz hamowni podwoziowej. Wszystko to skutkuje wysokimi kosztami rzutującymi na cenę
urządzenia oraz możliwością zastosowania tylko do określonych samochodów, dla których producent przygotował oprogramowanie dedykowane.
Indywidualne opracowywanie systemu przy ścisłej współpracy Koltec-Necam z producentami samochodów skutecznie eliminuje ryzyko braku
powtarzalności pracy na gazie silników tych samych typów (spowodowane pewnymi odchyłkami w pracy na benzynie).
Inne urządzenia z tej grupy
Do tej samej grupy urządzeń, co opisany wyżej wtrysk Koltec-Necam, dostępnych także na rynku europejskim można zaliczyć urządzenia
włoskie: Etagas, Lis, Flay-Injection. Mają one możliwość automatycznego tworzenia mapy podczas testów drogowych, ale wymagają
niejednokrotnie przejechania ,,testowychÓ dziesiątek kilometrów, które nie zawsze są w stanie dać oczekiwany rezultat. Wymagają przy
tym dobrej znajomości programu i urządzeń przez montażystę - co nie jest takie proste. Zazwyczaj opracowane oprogramowanie podczas
testów drogowych nie gwarantuje możliwości wykorzystania w innych silnikach tego samego typu, co wymaga powtarzania praco- i
czasochłonnych procedur. Dodatkowym problemem tych urządzeń jest często spotykany brak powtarzalności pracy na gazie silników tych
samych typów, spowodowany pewnymi odchyłkami w pracy na benzynie i związana z tym konieczność znaczących korekt w mapach opracowanych
dla zasilania gazem.
Wady i zalety
Wady:
w problemy z pracą silnika na biegu jałowym, zwłaszcza gdy pojazd jest wyposażony w klimatyzację lub też odbiorniki elektryczne
dużej mocy (wentylator elektryczny itp.)
- konieczność stosowania dodatkowych emulatorów wtryskiwaczy benzyny
- konieczność emulacji sygnału z sondy lambda
- konieczność stosowania emulatorów EOBD (w silnikach z EOBD)
Zalety:
- jest to jedyne rozwiązanie z indywidualnym doprowadzeniem gazu do poszczególnych cylindrów, które może być zastosowane we
wtryskach typu K oraz KE-Jetronik (gdzie występują mechaniczne wtryskiwacze benzyny)
- proste rozwiązanie mechaniczne (brak występowania wtryskiwaczy gazu)
Bez wątpienia urządzenia z nadciśnieniowym doprowadzeniem gazu w sposób ciągły oddzielnie do każdego cylindra z jednomiejscowym
centralnym sterowaniem były ważnym krokiem w rozwoju urządzeń do zasilania silników gazem. Doświadczenia zdobyte w trakcie ich
eksploatacji umożliwiły powstanie bardziej doskonałych rozwiązań.