mgr inż. Grzegorz Jarzyński
inż. Paweł Szadkowski
Okres zimowy stanowi ciężką próbę dla naszych pojazdów, nie tylko ze względu na śliskość dróg i śnieżne zaspy. Niskie temperatury otoczenia wywołują wiele zjawisk, których nie obserwowaliśmy w okresie letnim. Jeżeli nasz samochód jest wyposażony w instalację gazową, jej dotychczasowe właściwe funkcjonowanie może być narażone na wiele niebezpieczeństw.
Analizując budowę i działanie instalacji spróbujmy określić zagrożenia, ich przyczyny i sposoby zapobiegania. Poprzez wlew gaz (propan-butan) jest pompowany do zbiornika LPG w samochodzie. Jednak ciśnienie gazu wewnątrz zbiornika nie zależy od ciśnienia tłoczenia pompy zasilającej dystrybutora. Mieszanina gazów propan-butan ma tę właściwość, że w naczyniu zamkniętym występuje jako ciecz pod ciśnieniem par własnych. W zamkniętej przestrzeni zbiornika następuje samoistne parowanie ciekłego gazu - i w rzeczywistości znajduje się w nim częściowo w fazie płynnej i częściowo w fazie lotnej. W procesie parowania niezbędne jest ciepło. Ponieważ mieszanina LPG odparowuje już przy niskich temperaturach (-4oC), więc niezbędne ciepło z zewnątrz do odparowania gazu w przypadku instalacji samochodowych dostarczają ścianki zbiornika. Proces parowania po osiągnięciu przez pary gazu stanu nasycenia ulega zatrzymaniu - ciśnienie równowagi (ciśnienie par własnych) jest zależne od temperatury w zbiorniku, która w rzeczywistości zależy od temperatury otoczenia wokół zbiornika. Czym wyższa temperatura, tym większe ciśnienie LPG w zbiorniku.
Nocne przymrozki i znaczny spadek temperatury powietrza wpływają na zmniejszenie zdolności parowania LPG, obniżając ciśnienie gazu w zbiorniku. Dla zachowania właściwego ciśnienia gazu wewnątrz zbiornika w okresie zimowym, dostawca powinien zapewnić większy niż latem udział propanu w mieszaninie LPG. Decydujące znaczenie dla właściwości LPG ma temperatura wrzenia propanu, która wynosi -42oC (umożliwiając łatwe parowanie tego składnika w okresie zimowym przy niskich temperaturach). W przypadku n-butanu temperatura wrzenia wynosi -0,5oC i dlatego zbyt duży udział tego składnika ogranicza zdolność do parowania mieszaniny LPG. W rezultacie zbyt dużego udziału butanu w mieszaninie LPG następuje znaczący spadek ciśnienia gazu w zbiorniku. Zależności ciśnienia gazów propanu i butanu od temperatury przedstawia rys. 1.
Dla zapewnienia prawidłowej eksploatacji pojazdów zasilanych LPG zostały określone wymagania, jakie powinno spełniać to paliwo (rys. 2). Mówi o tym norma PN-C-96008, określająca również metody badania paliw gazowych oraz norma europejska PN-EN 589. Niestety w myśl obowiązującego w Polsce prawa stosowanie tych norm jest dobrowolne, a nie obligatoryjne. Zgodnie z normą oznaczenie gazu przeznaczonego do pojazdów to czarne litery LPG na białym tle. Brak takiej informacji na stacji sprzedającej "autogaz" w praktyce oznacza, że kupowane tam paliwo nie musi spełniać żadnych norm.
Nasz wpływ na jakość kupowanego gazu ogranicza się jedynie do wyboru miejsca zakupu. Jesteśmy jednak w stanie zadbać o inne elementy, które mają znaczenie dla poprawnej pracy silnika naszego samochodu "na gazie". Istotne jest zwłaszcza prawidłowe funkcjonowanie samochodu zasilanego gazem w okresie zimowym.
Przegląd techniczny przygotowujący pojazd do okresu zimowego dotyczy kilku elementów:
1 - płynu w układzie chłodzenia silnika - sprawdzenie poziomu w zbiorniku wyrównawczym (powinien być pomiędzy znakami min. i maks.) oraz upewnienie się, że jest to płyn niezamarzający (w razie wątpliwości - wymienić na odpowiedni)
2 - filtra powietrza - kontrola czystości i sprawdzenia, czy nie ma ewentualnych uszkodzeń wkładu filtrującego; ewentualna wymiana na nowy
3 - układu zapłonowego - kontrola świec, przewodów wysokiego napięcia i rozdzielacza zapłonu (jeżeli występuje); ewentualna wymiana
4 - filtra LPG (fazy płynnej) - sprawdzenie stopnia zanieczyszczenia i ewentualna wymiana
5 - filtrów gazu fazy lotnej (dotyczy wtrysków gazu) - sprawdzenie stopnia zanieczyszczenia i w razie stwierdzenia niedrożności - jego wymiana
6 - reduktora-parownika - sprawdzenie czystości urządzenia i poprawności działania
Realizację czynności wymienionych w punktach 1-2 można wykonać samodzielnie - wystarczy dokonać odpowiedniej kontroli zgodnie z zaleceniami instrukcji obsługi danego samochodu. W przypadku pkt. 3 nie zawsze jest to możliwe, ponieważ często wymaga odpowiednich narzędzi i urządzeń. Natomiast czynności zawarte w pkt. 4-6 należy powierzyć wyłącznie pracownikom wyspecjalizowanych warsztatów obsługujących instalacje gazowe.
Przyjrzyjmy się wymienionym wyżej elementom i ich wpływowi na poprawną eksploatację naszego pojazdu.
Płyn chłodzący silnik jest wykorzystywany w instalacji gazowej do podgrzewania reduktora w celu odparowania gazu z fazy płynnej (w jakiej napływa ze zbiornika) do fazy lotnej, w jakiej dostaje się do układu ssącego silnika. Reduktor-parownik, zmniejszając ciśnienie ciekłego gazu dopływającego ze zbiornika oraz podgrzewając go, zmienia stan skupienia LPG z płynnego na lotny. W trakcie tej przemiany następuje pobranie ciepła z reduktora-parownika. Brak dostarczenia odpowiedniej ilości ciepła do reduktora prowadzi do jego zamarznięcia. Sytuacja taka może nastąpić, gdy poziom płynu chłodzącego będzie zbyt niski i do reduktora nie będzie dopływała dostateczna ilość cieczy chłodzącej, powodując brak dostarczenia odpowiedniej ilości ciepła dla odparowania LPG w reduktorze. Pierwszymi oznakami są: spadek temperatury i oszronienie reduktora. W wyniku tego, nie w pełni odparowany gaz (zawierający cząstki fazy płynnej) - wskutek braku odpowiedniego wymieszania z powietrzem, może doprowadzić do zgaśnięcia silnika. Nie odparowany LPG osiada na ściankach układu dolotowego i tam dalej odparowuje w wyniku pobrania ciepła z elementów układu dolotowego. Cząstki LPG parując odbierają ciepło od ścian kolektora (obniżając jego temperaturę aż do wystąpienia szronu). W wyniku tego wzbogaca się mieszanka paliwowa, co powoduje utrudnienie, a czasem nawet uniemożliwia ponowne uruchomienie silnika "na gazie" i także na benzynie. Opisany proces wystąpi zwłaszcza wtedy, gdy w instalacji gazowej brak jest odpowiednich urządzeń zapewniających przełączenie na zasilanie gazem po osiągnięciu odpowiedniej temperatury przez reduktor lub silnik. Jeżeli przy wyborze montowanej instalacji nie została uwzględniona ta opcja, to kierowca jest zmuszony do ręcznej zmiany z benzyny na gaz po odpowiednim rozgrzaniu silnika (do ok. 40oC). Układy sterujące II. generacji - Nicolaus, Hevelius i Leonardo, podające gaz za pomocą miksera, mają funkcję automatycznej zmiany paliwa zasilającego na podstawie odczytu temperatury z czujnika umieszczonego na reduktorze. Podobnie realizują tę funkcję instalacje IV. generacji - wtrysku gazu Elisa, Stella i SGI 2. Odpowiednie podgrzanie reduktora do temperatury zapewniającej pełne odparowanie LPG będzie bardziej korzystne dla pracy silnika "na gazie". Dotyczy to nie tylko warunków występujących po uruchomieniu zimnego silnika, ale także podczas pracy "na gazie" samochodu w niskich temperaturach otoczenia, gdzie temperatura LPG w zbiorniku jest zbliżona do temperatury otoczenia (dochodzi nawet poniżej -20oC). W takich warunkach bardzo ważne jest pełne odparowanie gazu w reduktorze, które może zapewnić przede wszystkim właściwa konstrukcja reduktora-parownika. Do jednych z lepszych w tym zakresie konstrukcji należą reduktory firmy Elpigaz, takie jak Vega - przeznaczona dla instalacji I. i II. generacji oraz ANA i Albert - stosowane w sekwencyjnych wtryskach gazu.
Stan filtra powietrza będzie decydował o składzie mieszanki zasilającej silnik. Ilość gazu podawanego do silnika, regulowana z zastosowaniem czystego filtra powietrza, ulega zmianie na rzecz mieszanki bogatej w sytuacji, gdy filtr ulega zanieczyszczeniu. Brudny filtr, utrudniając zasysanie powietrza sprawia, że silnik pobiera zwiększoną ilość gazu. W czasie pracy silnika na biegu jałowym może się to objawiać spadkiem obrotów, a w trakcie przyspieszania - zmniejszoną mocą; rośnie natomiast zużycie gazu. Szczególnie podatne na opisane zjawisko są samochody wyposażone w proste instalacje gazowe z mikserem (I. generacji), nie mające elektronicznego układu sterującego ilością gazu podawanego do silnika.
Dobra praca układu zapłonowego odgrywa bardzo istotną rolę w samochodach zasilanych gazem. Prawda ta nabiera szczególnego znaczenia w okresie zimowym, gdy wilgoć i niskie temperatury stają się codziennością. Prostota chemicznej budowy związków propanu (C3H8) i butanu (C4H10) jest zaletą tego paliwa silnikowego, patrząc pod kątem związków powstających w procesie spalania (głównie CO2 i H2O oraz CO i HC).
Inaczej przedstawia się problem wywołania zapłonu mieszanki gazowej w silniku. Zamiana benzyny na gaz oznacza dla układu zapłonowego konieczność zwiększenia napięcia w celu wywołania przeskoku iskry (wyładowania) na elektrodach świec zapłonowych i nieco trudniejszy zapłon mieszanki gazowej. W niesprzyjających warunkach (zimno, wilgoć), w przypadku uszkodzonych przewodów zapłonowych mogą wystąpić przebicia wysokiego napięcia do masy silnika, utrata i wypadanie zapłonów, co prowadzi do zaburzeń w spalaniu mieszanki gazowej w silniku. W skrajnych sytuacjach, przy instalacjach gazowych I. i II. generacji w silnikach z wielopunktowym wtryskiem benzyny, objawia się to spalaniem wybuchowym gazu w kolektorze dolotowym silnika i nierzadko kończy awarią zespołów silnika (kolektor ssący, przepływomierz, obudowy filtrów itp.). Dlatego tak istotnym elementem przeglądu stanu technicznego pojazdu zasilanego gazem jest kontrola układu zapłonowego przez doświadczonych pracowników zakładu obsługującego samochody, najlepiej znającego problematykę instalacji gazowych.
Dla prawidłowej pracy instalacji gazowej istotnym czynnikiem jest czystość filtra LPG (płynnego gazu) dopływającego do reduktora. Gaśnięcie silnika, szarpanie przy przyspieszaniu, nierówna praca lub brak mocy, to typowe dolegliwości wynikające ze zbyt dużego zanieczyszczenia filtra LPG (filtra gazu w fazie ciekłej) przed reduktorem (rys. 3). W samym reduktorze kontrola powinna polegać na otwarciu korka spustowego osadu i usunięciu zanieczyszczeń (olej blokuje pracę membran). Kolejnym krokiem powinno być sprawdzenie ustawienia dozowania gazu (regulacja biegu jałowego) i emisji spalin.
W przypadku układów wtryskowych filtrowany jest również odparowany gaz, podawany do wtryskiwaczy (rys. 4). Chroni to przed ich zanieczyszczeniem i zapobiega niewłaściwej pracy (wydłużaniu czasów wtrysku gazu). Brak swobodnego przepływu gazu przez filtr spowoduje spadek ciśnienia gazu podawanego do wtryskiwaczy i dalej do kolektora ssącego. Może to negatywnie wpłynąć na ustawienia wyjściowe sterownika benzyny. W skrajnej sytuacji, gdy w wyniku zanieczyszczenia filtra gazu nastąpi duży spadek ciśnienia, może wystąpić automatyczne przełączenie z zasilania gazem na zasilanie benzyną lub zapali się kontrolka awarii silnika, spowodowanej ubogą mieszanką wskutek braku dopływu dostatecznej ilości gazu. Filtry fazy lotnej gazu przed wtryskiwaczami wymienia się w całości wraz z obudową lub w nowszych rozwiązaniach - wyłącznie wewnętrzny wkład filtrujący. Poza aspektem finansowym to drugie rozwiązanie ma jeszcze tę przewagę, że umożliwia rzeczywistą ocenę zanieczyszczenia wkładu filtrującego. Może to dać wiele informacji o jakości gazu tankowanego do danego auta.
Ocenę stanu technicznego reduktora można wykonać przy użyciu specjalistycznego wyposażenia (manometry z odpowiednimi końcówkami) oraz - w urządzeniach II. i IV. generacji, na podstawie danych z komputera wyposażonego w odpowiedni program do obsługi określonych typów instalacji. Dlatego też tylko pracownicy wyspecjalizowanych zakładów, które mają odpowiedni sprzęt, mogą wykonać te czynności profesjonalnie i prawidłowo. W sytuacjach, które tego wymagają, należy dokonać wymiany zużytych elementów reduktora (używając oryginalnego kompletu naprawczego) albo całego urządzenia, gdy jego naprawa jest nieopłacalna lub nie gwarantuje prawidłowej pracy.
Zakres prac niezbędnych do wykonania w danym samochodzie zależy od typu instalacji (I, II, III, IV generacja), wieku instalacji i przebiegu pojazdu "na gazie" - w tym przebiegu od ostatniego przeglądu oraz jakości i trwałości zamontowanych elementów. Staranność i solidność wykonania zimowego przeglądu powinna zapewnić bezawaryjną eksploatację do czasu nadejścia wiosennego ciepła.
_________________________powrót___________________________