dodatki do lpg

DODATKI DO LPG:
TŁO TECHNICZNE STOSOWANIA
DODATKÓW DO LPG
P
ONAD GŁOWAMI PONAD PÓŁ MILIONA NIEMIECKICH UŻYTKOWNIKÓW SAMOCHODÓW
ZASILANYCH LPG NADAL WISI MIECZ DAMOKLESA POWAŻNYCH USZKODZEŃ SILNIKA, PONIEWAŻ NA PRZEKÓR WIEDZY TECHNICZNEJ REZYGNUJĄ ZE STOSOWANIA DODATKÓW W TRYBIE ZASILANIA GAZOWEGO. ZASADA TECHNICZNA DOTYCZĄCA STOSOWANIA DODATKÓW DO GAZU
JEST BARDZO PROSTA: PALIWA DO SILNIKÓW BEZNYNOWYCH NIE TAK DAWNO TEMU ZAWIERAŁY JESZCZE OŁÓW, ABY CHRONIĆ SILNIK. GDY ZE WZGLĘDU NA OCHRONĘ ŚRODOWISKA, OŁÓW
ZOSTAŁ ZASTĄPIONY PRZEZ SPECJALNE DODATKI, OCHRONA TA NADAL ZOSTAŁA UTRZYMANA.
LPG NIE MA ŻADNYCH DODATKÓW, MOŻNA GO TAKŻE STOSOWAĆ DO OGRZEWANIA, GRILLOWANIA I ZNAJDUJE SIĘ NA PRZYKŁAD W ZAPALNICZKACH. ABY ZAPEWNIĆ KOMPATYBILNOŚĆ Z WIĘKSZOŚCIĄ NOWOCZESNYCH SILNIKÓW, KONIECZNE JEST STOSOWANIE DODATKÓW DO ALTERNATYWNYCH PALIW, PONIEWAŻ LOGICZNIE MYŚLĄC LPG POWINIEN MIEĆ TAKIE SAME WŁAŚCIWOŚCI
JAK BENZYNA. KTO REZYGNUJE ZE STOSOWANIA DODATKÓW PODCZAS ZASILANIA GAZOWEGO,
RYZYKUJE POWSTANIEM USZKODZEŃ SILNIKA.
Aby lepiej zrozumieć sposób działania dodatków do LPG, należy przyjrzeć się dodatkom do
benzyny. Największe firmy naftowe przygotowują cały „koktajl” dodatków, które znane są
w żargonie fachowym jako pakiety dodatków i są
dostarczane do pojazdu podczas każdego tankowania zbiornika benzyny. Chociaż substancja bazowa benzyny pozostaje zawsze taka sama, między dodatkami istnieją znaczące różnice, które
mogą ostatecznie zasadniczo wpływać na jakość
paliwa. Składniki i kompozycja mieszanek stanowią tajemnicę, podobnie jak receptura Coca-Coli
i są owocem wieloletnich badań poszczególnych
firm naftowych. Domieszka 0,1% do 0,3%
do paliwa bazowego ostatecznie czyni
różnicę między produktem no-name
i benzyną high-tech. Dodatki te są całkowicie nieobecne w LPG.
Ponowna regulacja luzu zaworowego kosztuje od
600 do 1000 euro, w zależności od modelu pojazdu. Każdy, kto korzysta z dodatków w trybie zasilania LPG, może tego spokojnie uniknąć.
Kiedy np. firma Aral twierdzi, że opracowanie nowych dodatków, dopasowanych do nowoczesnych silników będzie
ważnym zadaniem związanym z rozwojem paliw, to nie jest to jedynie umiejętnie podany przekaz reklamowy, ale rzeczywistość.
W odpowiednich grupach roboczych
zasiadają przy jednym stole eksperci ds.
badania i rozwoju paliw, jak również projetkanci
silników samochodowych, aby dostosować dodatki paliwowe do silników lub silniki do właściwości paliw.
Wśród najważniejszych substancji, które są
dodawane do benzyny bazowej, są tak zwane
detergenty – środki myjące, które zapobiegają
32
powstawaniu osadów na wtryskiwaczach benzyny i zmniejszają już istniejące osady. Środki przeciwstarzeniowe zapewniają trwałość beznyny
podczas przechowywania, a inhibitory korozji
zapobiegają tworzeniu się korozji w zbiorniku
paliwa samochodu. Co więcej, prawie wszyscy
producenci ropy naftowej stosują tzw. modyfikatory tarcia, które zwłaszcza w przypadku dzisiejszych paliw o niskiej zawartości siarki, zmniejszają większy współczynnik tarcia. Dodatki te
podnoszą żywotność bardzo wrażliwej pompy
i innych elementów, będących w kontakcie
z paliwem. Ponadto, substancje zawierające potas skutecznie chronią zawory.
Tych substancji czynnych brakuje w gazie.
Zgodnie z DIN EN 589 ich obecność nie jest
dozwolona. Norma określa, jakie inne dodatki
mogą być zawarte w propanie i butanie, oczywiście nie należą do nich dodatki opisane powyżej.
W praktyce jest to zrozumiałe, bo kto chciałby
spożywać grillowanego kurczaka lub grillowane
kiełbaski z dodatkami? Środki myjące lub antykorozyjne mogłyby odebrać apetyt przy grillu.
Inaczej ta kwestia wygląda w silnikach: w nowszych silnikach zawory i gniazda zaworów niechronione dodatkami są podatne na zwiększone
zużycie, co stanowi główny problem pojazdów
zasilanych LPG. Jeżeli problem nie zostanie wykryty w odpowiednim czasie, to może wystąpić
ryzyko uszkodzenia silnika, powszechnie określane jako wypalenie zaworu.
Ale co wówczas tak naprawdę się dzieje? To,
co potocznie znane jest jako zużycie, inżynierowie mogą opisać znacznie lepiej, zwłaszcza, gdy
Inter national
dostępna jest zaawansowana wiedza dotyczaca
zjawisk zachodzących w czasie zużycia erozyjnego. Oto najprostsze z możliwych wyjaśnień: kiedy zawór jest zamykany, płytka zaworu spoczywa
w gnieździe zaworowym. Kiedy zawór jest odrywany przez wałek rozrządu z pierścienia gniazda, powierzchnia płytki zaworu ulega zdzieraniu. Zjawisko
to występuje również w trybie zasilania benzyną,
ale w znacznie mniejszym stopniu, dzięki istnieniu
dodatków do benzyny. Producenci silników postanowili zminimalizować ten problem, stosując obrót
zaworów. O ile nie ogranicza on samego zużycia, to
zapewnia jego równomierność na całej powierzchni
zaworu. Regulacja w ustalonych czasokresach międzyobsługowych, przeciwdziałająca zużyciu, jest
zazwyczaj wystarczająca w przypadku stosownaia
zwykłej benzyny.
Jeśli silnik zasilany jest wyłącznie LPG, który w przeciwieństwie do benzyny nie ma żadnych dodatków,
to zużycie zwiększa się nieproporcjonalnie szybciej.
Podczas serii eksperymentów udało się ustalić,
że zawory niektórych pojazdów zasilanych wyłącznie LPG przekroczyły swoją dopuszczalną granicę
zużycia już po 35 000 km, a podczas pracy dwupaliwowej (z ok. 10-procentowym dodatkiem benzyny) po 45 000 km i musiały być ponownie ustawione. Ponieważ zużycie następowało znacznie szybciej
niż zalecane przez producenta terminy przeglądów
kontrolnych, pozostawało w dużej mierze niezauważone podczas obsług, aż w pewnym momencie
spowodowało uszkodzenie silnika.
Jeśli jednak do LPG stosowane są dodatki, tak jak
ma to miejsce w przypadku benzyny, to wówczas
mogą one skutecznie zwalczać to zużycie. W szczególności, mieszanka substancji potasowych dla
zaworów wydechowych i powłokootwórczych dla
zaworów dolotowych, które są obecnie oferowane
przez niemieckiego producenta dodatków, buduje warstwę ochronną wokół zaworów i pierścieni
gniazd, która może skutecznie zapobiec zdzieraniu
cząstek z powierzchni płytki zaworu. Znacznie droższą alternatywą jest dodatkowe utwardzanie zaworów i gniazd zaworowych.
Wielu kierowców pojazdów z LPG słusznie może
stwierdzić, że takie środki nie były konieczne
w przeszłości. Dawniej współpraca przemysłu motoryzacyjnego i producentów paliw naftowych nie
była tak płynna, jak dzisiaj. Dlatego stosowany był
odpowiedni zapas bezpieczeństwa twardości zaworów, mierzonej w stopniach Rockwella. Podczas
gdy wiele starszych, wciąż użytkowanych pojazdów
miało bardzo twarde zawory i tolerowały one LPG
bez dodatków bez powodowania szkód, presja
obniżania kosztów wymusiła na producentach
OEM oszczędności również na jakości materiałów
użytych do produkcji zaworów. Mimo, że są one
L P G
&
CNG
&
L NG
ma ga zin e
wystarczająco twarde w przypadku zasilania benzyną, to podczas stosowania LPG już niekoniecznie.
Co gorsza, ze względu na brak ograniczenia prędkości na autostradach w Niemczech, silniki podlegają
większym obciążeniom niż w innych krajach, takich
jak Włochy czy Polska. Chociaż instalacje LPG były
ciągle rozwijane, projektantom brakowało często
w przeszłości zrozumienia „problemu niemieckiego”. Tymczasem zawory stały się „bardziej miękkie”,
więc w prawie wszystkich państwach zwiększyły się
problemy z silnikami, pracującymi w trybie zasilania
LPG.
Szczególną pozycję zajmują obecnie silniki
z wtryskiem bezpośrednim. Tu na pierwszym planie nie jest jedynie zwiększone zużycie zaworu, ale
także zanieczyszczenie wtryskiwaczy i uszkodzenie
pompy wysokiego ciśnienia, jeśli pracuje ona z LPG
zamiast benzyny z dodatkami. Wysokociśnieniowe
pompy benzyny są pompami tłokowymi i otrzymują napęd z wałka rozrządu. W zależności od modelu,
ich tłoki wykonują od dwóch do czterech suwów na
jeden obrót wału krzywkowego, w wyniku czego
przy prędkości obrotowej 6000 obr/min mogą wykonać do 24000 takich suwów. Śladowa ilość siarki
w benzynie oraz dodatki zapewniają smarowanie, w
przypadku gazu, smarowanie praktycznie nie występuje. Obecnie nie istnieją nadal żadne wiarygodne
badania, ale wydaje się to tylko kwestią czasu, kiedy
może dojść do pierwszego uszkodzenia. Równie
problematyczne jest oczyszczanie wtryskiwaczy
benzynowych, za które odpowiedzialne są odpowiednie dodatki do benzyny. Dodatków takich również brakuje w zasilaniu gazowym.
Jeśli nawet zapotrzebowanie na dodatki rozszerzyłoby się w międzyczasie na większość producentów, importerów i firm zajmujących się montowaniem instalacji gazowych, to kluczowe znaczenie
będzie miał również wybór właściwego sposobu
doprowadzenia dodatku, w celu zapewnienia trwałości silników. Nie powiodło się to jednemu z dużych producentów samochodów, który próbował
umieszczać dodatki w zbiorniku LPG samochodu.
Ich przypadkowo odmierzana ilość mieszała się w
sposób niewystarczający z gazem i nie mogło to powstrzymać uszkodzenia silnika. Przeciwnie, doprowadzało to do częściowego zatykania wtryskiwaczy.
Również rozwiązanie, polegające na wprowadzeniu
na rynek specjalnego oleju silnikowego dla pojazdów LPG, który miał zapobiec wypalaniu zaworów,
odpowiada bardziej procesowi „uzdrawiania wiarą”
i nie ma żadnych racjonalnych podstaw w technologii silników.
Swoje ograniczenia mają również układy dozowania, które sterowane podciśnieniem, doprowadzają
dodatek do silnika. Od około 3000 obr/min, przepustnica jest już otwarta w takim stopniu, że nie
występuje podciśnienie w kolektorze dolotowym
i dostarczanie dodatku ulega zatrzymaniu dokładnie wtedy, kiedy jego obecność wymagana jest
przez silnik. Poniżej 3000 obr/min, układy dozują zazwyczaj zbyt wiele, co w efekcie może doprowadzić
do uszkodzenia katalizatora.
Jedyny rozsądny układ dozowania dodatków do
silników wolnossących to taki, w którym sterowanie dawką odbywa się w sposób elektroniczny, a
dodatek jest dostarczany do silnika w zależności od
prędkości i ewentualnie innych parametrów. Tutaj,
różni producenci stosują różne sposoby. Jeśli chcemy pozostać absolutnie po bezpiecznej stronie,
zaprogramowana ilość dodatku ochronnego musi
być podawana do kolektora dolotowego zgodnie z
pracą wtryskiwaczy gazowych. Inną, równie realną
opcją jest podawanie dodatku między filtrem gazu
i wtryskiwaczem gazu, jeśli wtryskiwacze są do tego
dostosowane i umożliwiają stosowanie w nich danego dodatku.
Co do wprowadzania dodatków do silników
z wtryskiem bezpośrednim, to trwają obecnie próby dodawania domieszek benzyny w trakcie wtrysku do kolektora dolotowego.
W układach, które realizują wtrysk gazu w fazie
ciekłej bezpośrednio do komory spalania, doprowadzenie dodatku powinno odbywać sie przez
pompę wysokociśnieniową, w celu zapewnienia,
że element wchodzący w kontakt z gazem zamiast
benzyny będzie miał zapewnione wystarczające
smarowanie.
Niezależnie od tego, jaki zostanie obrany kierunek,
istnieje jeden fakt: kto dziś zamontował instalację
gazową w nowoczesnym samochodzie i nie sprawdził wystarczająco potrzeby stosowania dodatków,
postępuje lekkomyślnie.
Zgodnie z aktualnym stanem wiedzy, możliwe jest
uniknięcie wszelkich uszkodzeń silnika związanych
z zasilaniem gazowym, kiedy oprócz prawidłowego montażu, zastosuje się odpowiednie dodatki.
Potwierdzają to pierwsze wyroki z Niemiec, które
stwierdzają winę zakładów instalujących systemy
gazowe, które powstrzymały swoich klientów od
korzystania z dodatków, choć ich silniki były wyposażone w tzw. „miękkie zawory”. Rzeczywiście,
wprowadzenie odpowiedniego dodatku do właściwego miejsca w silniku nie stanowi szczególnego wyzwania. Kto powiedział „A“ jak autogaz musi
powiedzieć również „A” jak additive, czyli dodatek.
Wolfgang Kröger
33