Czy silnik zasilany LPG trzeba dodatkowo chronić?

Maciej Blum

Czy fachowy montaż instalacji LPG, tankowanie autogazu wyłącznie na sprawdzonych stacjach oraz regularny przegląd instalacji gazowej zapewnią jej długowieczność? Czy może niezbędne będzie stosowanie dodatkowych środków, bez których każda instalacja LPG prędzej czy później zacznie przysparzać nam kłopotów?

Polski rynek autogazu należy do ścisłej czołówki zarówno europejskiej, jak i w skali globalnej. Po naszych drogach jeździ już prawie 3 mln pojazdów, wyposażonych w instalację gazową, i wciąż rynek ten dynamicznie się rozwija. Główną determinantą wyboru tego rodzaju paliwa pozostaje, naturalnie utrzymujący się, korzystny stosunek ceny LPG do ceny benzyny. Wprawdzie są i wady stosowania tego rozwiązania (wyższe koszty przeglądów, mniejszy bagażnik, zakaz wjazdu do parkingów podziemnych), jednak dopóki koszty jego eksploatacji będą zdecydowanie niższe, dopóty zainteresowanie samochodami z instalacją gazową nie będzie maleć. Pozostaje zatem kwestia właściwej eksploatacji takiego pojazdu, by koszty obsługi oraz ewentualnych napraw nie obciążyły zbytnio portfela właściciela samochodu.

LPG a benzyna – różnice

Paliwo LPG (Liquefied Petroleum Gas), popularnie zwane autogazem, to mieszanina gazów propan i butan, otrzymywana bądź jako produkt uboczny rafinacji ropy naftowej, bądź bezpośrednio ze złóż gazu ziemnego. Od benzyny (PB95) różni się znacznie przede wszystkim składem chemicznym. W skład konwencjonalnego paliwa wchodzi ok. 100 różnych węglowodorów, zaś w skład LPG jedynie propan i butan oraz różnego rodzaju substancje nawadniające.

Podstawową różnicą w spalaniu mieszaniny LPG i benzyny jest czas spalania oraz uzyskana wartość energetyczna. LPG posiada większą liczbę oktanową, co przekłada się na dłuższy okres spalania mieszaniny paliwowo-powietrznej w cylindrze – wyjaśnia Marek Bezubik, specjalista ds. technicznych w AC S.A.

Proces spalania obu paliw, choć przebiega faktycznie różnie, jednak nie różni się aż tak znacząco, jak mogłoby się wydawać na pierwszy rzut oka. Opierając się na wynikach badań przeprowadzonych na Politechnice Krakowskiej, można stwierdzić, że mieszanka gazowo-powietrzna spala się dłużej, jednak ma to miejsce w czasie pracy bez obciążania silnika. W momencie, w którym silnik pracuje ze zwiększonymi obrotami pod obciążeniem, różnice w prędkości spalania są pomijane. Podczas pomiaru zaobserwowano również znacznie większą gwałtowność spalania paliwa gazowego w porównaniu do benzyny – co za tym idzie, mieszanka cechowała się większym stopniem wypalenia w funkcji obrotów wału korbowego.

Wyższa liczba oktanowa LPG bardzo często wykorzystywana jest w autach doładowanych z podniesioną mocą, paliwo gazowe pozwala na prawidłowe spalanie mieszanki, pomimo większych ciśnień w cylindrze, co skutkuje uzyskaniem wyższej mocy silnika, niż na benzynie. Pojawia się pytanie, co zatem z mitem o niższej mocy silnika podczas pracy na LPG? – Takie zjawisko obserwuje się w silnikach wolnossących – odpowiada Mateusz Miastkowski, Kierownik Działu Wsparcia Technicznego firmy LPGTECH. – Nie jest to różnica wielka i wynika głównie z większego zapotrzebowania na powietrze podczas spalenia 1 kg LPG (15,5 kg w porównaniu do 14,7 kg dla benzyny). Spadek mocy jest jednak niewyczuwalny, gdyż mówimy o różnicy rzędu 2–3%. Oczywiście mówimy tu o silniku, który pracuje na prawidłowej mieszance gazowo-powietrznej.

Różnice pomiędzy LPG a benzyną wynikają również z faktu, iż autogaz jest paliwem „suchym”. Przeskok iskry w komorze spalania jest wówczas utrudniony i wymaga wygenerowania większej energii. – Trzeba ponadto pamiętać, że LPG ma zwykle do pokonania dłuższą drogę od wtryskiwacza do komory spalania, a co gorsza przemieszcza się wolniej, z racji kilkukrotnie mniejszego ciśnienia, niż to ma miejsce w przypadku paliwa bazowego – dodaje Robert Szenfeld, Landi Renzo Polska. – Dodając do tego nieznacznie wydłużony proces spalania LPG – widać już, dlaczego tak trudno osiągnąć optymalne warunki pracy przy zachowaniu bilansu temperaturowego na przybliżonym do spalania benzyny poziomie.

Na fakt „suchości” autogazu zwraca również uwagę Martijn Solleveld z firmy Flashlube. Według niego benzyna oraz olej napędowy zapewniają odpowiednie smarowanie jednostki napędowej podczas pracy, a w trybie LPG, a także CNG, takie smarowanie nie jest już zapewnione. W dłuższym okresie może się to przełożyć na szybsze zużycie się gniazd zaworów ssących i wydechowych.

Wyższa temperatura spalania LPG – prawda czy mit?

Wartość cieplna spalania LPG i benzyny rzeczywiście się różni. Dla LPG wynosi ona ok. 46 MJ/kg, dla Pb – ok. 42 MJ/kg. Czyli, z matematycznego punktu widzenia, temperatura spalania autogazu jest wyższa o ok. 8–9%. Należy zwrócić uwagę na to, że benzyna jest podawana do komory w stanie ciekłym (mgiełka paliwowa), gaz natomiast w postaci lotnej (gazowej), tak więc różny jest ładunek podanego paliwa. Do tego punkt mieszanki stechiometrycznej dla mieszanki LPG/powietrze w komorze spalania jest wyższy. To wszystko wpływa na finalną temperaturę spalania.

Badając temperaturę spalin gazów wylotowych samochodu na hamowni podwoziowej w takich samych warunkach, uzyskany wzrost temperatury spalin wynosił ok. 2,5% więcej na gazie, niż na benzynie, co jest wartością marginalną – tłumaczy Marek Bezubik, specjalista ds. technicznych w AC S.A. – Warto podkreślić, że badania dotyczyły samochodu z prawidłowo zamontowaną i wyregulowaną instalacją autogaz renomowanej marki STAG.

Kiedy mówimy o temperaturze spalania LPG, musimy wziąć pod uwagę jedno założenie – ilość gazu w mieszance gazowo-powietrznej musi być prawidłowo dobrana, co skutkuje właściwym współczynnikiem lambda podczas pracy dla silnika badanego – dodaje Mateusz Miastkowski z LPGTECH. – Przy zachowaniu jednakowego AFR dla gazu i benzyny obserwujemy praktycznie jednakowe temperatury spalania obu paliw. Ciekawostką jest dość mocno doładowana jednostka 4-cylindrowa, gdzie przy dobraniu właściwych parametrów pracy, temperatura gazów wylotowych była niższa na LPG, niż na benzynie. Pomaga w tym kąt zapłonu, jako kolejną ciekawostkę dodam, iż często nowoczesne sterowniki silnika są w stanie rozpoznać jakość dostarczonego paliwa i dostosować do niego kąt wyprzedzenia zapłonu. Co więc z mitem o dużo wyższej temperaturze spalania LPG? W zasadzie w czasach, kiedy powstawał, nie był on mitem. Stare instalacje gazowe I oraz II generacji nie były w stanie dostarczyć właściwej ilości gazu w każdym przedziale obciążeń i obrotów. Silnik często pracował na mieszance ubogiej, a to wiązało się ze wzrostem temperatury spalania. Należy jednak pamiętać, że spalanie mieszanki paliwowo-powietrznej w silniku ZI w przypadku mieszanek ubogich zawsze podnosi temperaturę spalania, niezależnie od rodzaju paliwa.

Więcej na temat ochrony silnika z instalacją LPG można znaleźć w kwietniowym wydaniu magazynu autoEXPERT.

O Autorze

Wojciech Traczyk

Redaktor miesięcznika „autoEXPERT”

Tagi artykułu

Zobacz również

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę