Aby opisać te różnice, konieczne jest dokładne poznanie właściwości energetycznych porównywanych paliw. W poniższym artykule skupię się na najpopularniejszym w Polsce paliwie - gazie LPG , który porównam z tradycyjną benzyną.
Różnice w spalaniu
Samochód wyposażony w instalację LPG zazwyczaj spala więcej litrów tego paliwa w porównaniu z tym zasilanym benzyną. Powszechnie jednak twierdzenie to jest uznawane za mit, ponieważ wydatek energetyczny 1 kg LPG jest praktycznie taki sam jak wydatek energetyczny 1 kg benzyny. Skąd więc bierze się zwiększone zużycie LPG, skoro wydatek energetyczny w obu tych paliwach jest taki sam? Otóż mało kto pamięta o tym, że wydatek energetyczny paliwa określany jest w jednostkach energii na kilogram paliwa [MJ/kg]. Natomiast jego zużycie jest określane ciągle w litrach na 100 km. Zwiększenie zużycia wynika z różnicy gęstości tych dwóch paliw. W stanie ciekłym mieszanka LPG jest rzadsza od benzyny, co sprawia, że każdy jego kilogram ma większą objętość. W związku z tym, aby uzyskać taką samą ilość energii przy spalaniu tych paliw gazu LPG, musimy spalić go więcej.
W stronę oszczędności
W związku z teoretycznym wzrostem zużycia paliwa wynikającym z zachowania wydatku energetycznego część osób montujących instalację gazową stara się wyregulować ją w taki sposób, aby silnik spalał tego paliwa jak najmniej. W ten sposób zaczyna do niego dopływać mieszanka zubożona, czyli o wartości lambda większej niż 1. Taki zabieg ma - poza obniżeniem zużycia paliwa i osiągów silnika - jednak poważne konsekwencje. Przede wszystkim powoduje gwałtowny wzrost temperatury spalania oraz przyspieszenie prędkości czoła płomienia. W tym momencie silnik zaczyna zbliżać się do stylu pracy charakterystycznej dla spalania stukowego, a głowica i zawory stają się bardzo obciążone termicznie. Dodatkowo podczas wzrostu temperatury spalania gwałtownie rośnie też ilość emitowanych w spalinach związków azotu (NOx). Problem ten był nagminny w systemach zasilania LPG 1. i 2. generacji, w których regulacja składu mieszanki odbywała się praktycznie manualnie, a sonda lambda nie miała wpływu na pracę silnika podczas zasilania LPG. Sterownik benzyny nie korygował składu mieszanki, więc niezależnie od odczytów czujników nie miały one wpływu na regulację wartości lambda, czyli m.in. temperatury spalania. Układy zasilania z własnym sterownikiem pracują już z wykorzystaniem kompensacji lambda. Jest to bardzo przydatne w momencie, kiedy sonda i sterownik regulują skład mieszanki.
Aby jednak silnik zasilany LPG pracował poprawnie, konieczne jest wprowadzenie korekt do mapy wtrysku gazu, co nazywane jest korekcją lambda. Wartość odczytana lambda jest wtedy mnożona przez wartość mnożnika i dopiero po tym interpretowana przez komputer sterujący wtryskiem paliwa. Dopiero ten zabieg pozwala na prawidłową pracę silnika zasilanego LPG i jednoczesne „zapanowanie" nad emisją spalin, a w szczególności węglowodorów (HC) i związków azotu. Ponadto na zużycie paliwa bardzo duży wpływ ma stan czujników, mała wydajność reduktora i jego nieprawidłowy montaż. W instalacjach mających funkcję korekty lambda oraz sterowania ze sterownika wtrysku benzyny oczywistym jest, że tak samo jak w przypadku zasilania benzyną czujniki i ich sprawność odgrywają kluczową rolę w jakości pracy całego układu zasilania silnika. Idąc dalej tym tropem, także montaż instalacji ma szczególnie duże znaczenie, ponieważ nawet nieprawidłowy obieg cieczy chłodzącej przez reduktor może mieć niebagatelny wpływ na jego pracę.
Mechanicznie
Nieprawidłowa mieszanka benzyny i powietrza doprowadzona do komory spalania może także podnieść temperaturę spalania. Ale w przypadku benzyny nie osiąga ona tak wysokich wartości jak przy zasilaniu paliwem gazowym. Zbyt uboga mieszanka jest szybko korygowana przez sondę lambda, co powoduje obniżenie temperatury spalania. Podobnie dzieje się przy aktywowaniu układu recyrkulacji spalin, w który jest wyposażony praktycznie każdy samochód. Troszkę inaczej jest w przypadku zasilania gazem.
Zbytnie zubożenie mieszanki też powoduje wzrost temperatury w komorze spalania, ale osiąga ona wyższe wartości. To z kolei może nawet uszkodzić zawory i ich gniazda, czego powodem jest ich rozhartowanie. W przypadku zasilania benzyną zawory są chłodzone przez rozpyloną benzynę wpadającą kolektorem ssącym. Przy zasilaniu gazowym to chłodzenie zanika, w związku z czym niektórzy producenci zalecają stosowanie dodatków płynnych dozowanych do kolektora ssącego i chłodzących zawory oraz denko tłoka. W przypadku rozhartowania zaworów lub obluzowania gniazd zaworowych może dojść do poważnych uszkodzeń silnika. W związku z tym należy się zapoznać z zaleceniami producenta instalacji odnośnie możliwości jej montażu w danym pojeździe. Ze względu na lokalne wzrosty temperatur także głowica jest bardziej obciążona termicznie i mechanicznie. Temperaturowa odkształcalność ma w takim przypadku dużo większy zakres niż przy zasilaniu benzyną.
Kolejnym elementem, na który temperatura bezpośrednio oddziałuje, jest katalizator oraz sonda lambda. Zbyt wysoka temperatura zazwyczaj prowadzi do jej uszkodzenia. Co do katalizatora, to także nie jest on odporny na zbyt wysokie temperatury, mimo że ideą jego pracy jest utrzymywanie jej na odpowiednio wysokim poziomie. W przypadku przekroczenia konkretnej wartości temperatury katalizator może się po prostu stopić i stać całkowicie niedrożnym.
Maciej Blum
Już jest! Najnowszy „autoEXPERT" 7-8/2012.