Instalacje LPG do silników z bezpośrednim wtryskiem benzyny

Generalnie montaż instalacji gazowych do silników z bezpośrednim wtryskiem benzyny jest nadal kontrowersyjny i dyskusyjny z ekonomicznego punktu widzenia. W czym tkwi problem?

W klasycznym, pośrednim wtrysku wielopunktowym sposób tworzenia mieszanki w komorze spalanie jest bardzo prosty. W kolektorze dolotowym zamontowane są wtryskiwacze, które podają rozpylone paliwo w okolicy zaworów dolotowych i wraz z zasysanym przez kolektor powietrzem trafia ono do komory spalania.

Montaż tradycyjnej instalacji gazowej (tzw. wtrysk sekwencyjny) to nic innego jak zdublowanie standardowego rozwiązania. W kolektorze dolotowym wierci się otwory, przez które wtryskiwacze gazowe wtryskują gaz. Dla wszystkich elementów silnika nie ma więc większego znaczenia czy pracuje on na benzynie czy na gazie.

Pracą całego układu zarządza sterownik gazu, który opiera się na informacjach pozyskanych ze sterownika silnika. W czasie pracy na gazie wtryskiwacze benzynowe są wyłączone. Jest to możliwe, ponieważ wtryskiwacze pracują przy stosunkowo niskich temperaturach i nie są narażone na kontakt z zapalającą się mieszanką.

I tu tkwi problem wtrysku bezpośredniego, w którym wtryskiwacze benzyny są zamontowane bezpośrednio w komorze spalania, a ich końcówki narażone na wysoką temperaturę oraz działanie produktów spalania. Wtryskiwacze potrzebują benzyny, by mogły się same oczyścić, a paliwo, które przez nie przepływa, mogło je chłodzić. Problem ten rozwiązano na dwa sposoby.

Firmy produkujące i tworzące całe systemy zasilania gazowego nie zostały daleko z tyłu i już w momencie, gdy bezpośredni wtrysk benzyny stawał się standardem, a nie odległą przyszłością, opracowali pierwszy rodzaj instalacji gazowej pozwalającej na współpracę z takimi silnikami.

Instalacje gazowe z wtryskiem do kolektora dolotowego w fazie lotnej nie rozwiązały problemu chłodzenia i oczyszczania wtryskiwaczy benzyny, których nie można wyłączyć, a zatem nie wyłączono ich.

Instalacja działa na zasadzie hybrydy dwupaliwowej i pracuje tak jak instalacja sekwencyjna, ale jednostka sterująca ma za zadanie takie zarządzanie wtryskiwaczami benzynowymi, by te pozostawały sprawne. Oznacza to w pewnych warunkach ich włączenie i tym samym uruchomienie tzw. dotrysku benzyny. W rezultacie, mimo, że samochód ma zamontowaną instalację gazową, to silnik pracuje dość często na obu paliwach.

W zależności od producenta i rozwiązania, które opracował, wtryskiwacze benzynowe pracują bez przerwy podając minimalne dawki paliwa lub działają tylko w określonych sytuacjach i okresowo. Inna sprawa, że przy instalacji z dotryskiem benzyny, wtryskiwacze benzynowe zawsze pracują na biegu jałowym silnika.

Rozwiązanie jest o tyle skomplikowane, że do zarządzania pracą układu wtryskowego nie wystarczy prosty sterownik gazowy bazujący na informacjach odczytanych z oryginalnego sterownika benzynowego. Musi on bowiem uwzględniać dotrysk benzyny i odpowiednio zredukować wtrysk gazu, a także zarządzać pracą wtryskiwaczy benzynowych.

Niestety rozwiązanie z dotryskiem benzyny do tej pory nie stało się powszechne, głównie z powodów ekonomicznych, choć powoli się to zmienia. Spalanie dwóch paliw wiąże się z niższym poziomem oszczędności, szczególnie podczas jazdy miejskiej, co przy wyższym koszcie instalacji powoduje dłuższy zwrot inwestycji.

Warto też uwzględnić fakt, że samochody z wtryskiem bezpośrednim zużywają mniej paliwa niż z wtryskiem pośrednim, więc samo podjęcie decyzji o montażu takiej instalacji jest trudniejsze. Jednak najnowsze instalacje gazowe z dotryskiem benzyny charakteryzują się minimalnym, bo jedynie 5-procentowym zużyciem benzyny w stosunku do gazu, więc jeżeli auto nie jest eksploatowane tylko lub głównie w mieście, taka modyfikacja może się szybko zwrócić, zwłaszcza w samochodach o dużej mocy.

Oczywiście tylko w pewnym sensie. Rozwiązaniem problemów okazały się instalacje gazowe oferujące wtrysk gazu w fazie ciekłej poprzez wtryskiwacze benzynowe. Oznacza to, że gaz dostaje się do silnika poprzez wtryskiwacze fabryczne, a pompuje go do nich oryginalna, wysokociśnieniowa pompa paliwa, którą wcześniej modyfikuje się pod kątem pracy na dwóch paliwach.

W takiej sytuacji, wtryskiwacze nie potrzebują dodatkowego chłodzenia i paliwa do oczyszczania, ponieważ tym paliwem jest LPG. Instalacja jest o tyle prosta, że w teorii nie ingeruje w oryginalny układ paliwowy. Mamy więc tylko dodatkowy zbiornik gazu z pompą.

Nie ma problemów z wtryskiwaczami gazowymi, a także reduktorem i układem chłodzenia. Nie ma też konieczności używania benzyny w ogóle, również do rozruchu, ponieważ silnik traktuje LPG jak benzynę.

Jeżeli jest tak pięknie to w czym tkwi problem? Jeśli nie wiadomo o co chodzi, to oczywiste jest, że chodzi o pieniądze. Koszt takich instalacji kształtuje się na poziomie ok. 8000-10 000 tys. zł, czyli jest dwukrotnie wyższy niż tradycyjnej sekwencji. Cena ta jest zależna nie tyle od komponentów stosowanych w modyfikacji, ale od konstrukcji silnika. Mimo wysokich kosztów, kierowcy pokonujący duże dystanse szybko odczują zwrot zainwestowanych pieniędzy.