Budowa układu LPG
Instalacja urządzeń zasilających GPL w pojazdach samochodowych jest określona art. 341351 Przepisów Wykonawczych Kodeksu Drogowego i Ruchu wydanego przez Ministerstwo Transportu. Artykuły te podają w kolejności części instalacji, które muszą mieć homologację oraz opisują sposób instalowania różnych komponentów. Przeprowadzający próbę z ramienia Regionalnych Inspektoratów Motoryzacji, kontrolują czy różne komponenty zostały zainstalowane zgodnie z normami i weryfikują zachowanie się różnych części podczas prób, poddając je ciśnieniu hydraulicznemu 45 bar. Przeprowadzenie próby, na żądanie użytkownika, może być przeprowadzone przez firmę instalującą.

Instalacja GPL nie wymaga modyfikacji samochodu, a tylko podłączenia niektórych komponentów. Śledząc schemat na rys. GPL płynny poprzez rury wysokociśnieniowe przechodzi od zbiornika do silnika. Tutaj po przejściu przez elektrozawór, GPL dochodzi do reduktora-parownika i przekształca się w gaz. Wszystko to odbywa się dzięki wodzie przychodzącej z instalacji chodzącej samochodu. W tym miejscu GPL gazowy o niskim ciśnieniu osiąga mieszalnik. Uzupełniają instalację różne urządzenia i komponenty zarówno mechaniczne jak i elektroniczne, które mogą spełniać funkcje optymalności użytkowania i bezpieczeństwa.

Zbiornik LPG

Zbiornik GPL jest elementem instalacji o dużych rozmiarach i musi być zainstalowany w tylnej części samochodu wykorzystując w tym celu bagażnik lub też miejsce, w którym normalnie mocowane jest koło zapasowe. tradycyjną formą zbiornika jest walec (cylinder) mający wypukle spody. Rynek oferuje zbiorniki tego typu o różnorodnych wymiarach, co pozwala dobrać właściwy zbiornik do każdego pojazdu biorąc pod uwagę także specjalne wymagania użytkownika i wyjście kompromisowe między uzyskiwanym zasięgiem a wypełnieniem powierzchni bagażnika. Najbardziej nowoczesnym osiągnięciem jest zbiornik w kształcie koła zapasowego. Także tego typu zbiorniki są produkowane w różnych wymiarach i pojemnościach, aczkolwiek ogólnie nieco mniejszych od pojemności zbiorników cylindrycznych. Oferują za to więcej niż wystarczającą swobodę wykorzystania bagażnika. Instalacja zbiornika toroidalnego (kołowego) jest znacznie bardziej korzystna, jeżeli chce się mieć do dyspozycji całą powierzchnię bagażnika. Dotyczy to szczególnie samochodów kombi, gdzie płaskość powierzchni bagażnika jest znacznie częściej wykorzystywana. Zbiornik w każdym przypadku musi być zespolony z karoserią przy pomocy specjalnego systemu umocnień.

Wszystkie produkowane zbiorniki przed sprzedażą muszą być zgodnie z przepisami sprawdzone próbą ciśnieniową 45 bar. W każdej partii 100 zbiorników jeden jest poddawany próbie rozerwania, która musi przejść przy ciśnieniu ponad 10 bar. Jeżeli nie zostanie rozerwany cała partia zbiorników zostaje odrzucona.
Próby te wykonywane są przez Urząd Motoryzacji Publicznej a ich surowość jest powszechnie znana, mimo iż ciśnienie normalnie wytwarzane przez GPL jest rzędu kilku barów.
Innymi słowami, stosowane zbiorniki są jednym z elementów znacznie przewyższającymi wymiarami normy bezpieczeństwa dla całego pojazdu. Blacha zbiornika grubości 3-4 mm, jest wykonana ze stali o wysokiej jakości, obrabianej termicznie, co gwarantuje wysoki stopień wydłużania złamaniowego i pozwala na uniknięcie pęknięć i rys także w wypadku, gdy zbiornik ulegnie deformacji na skutek gwałtownego uderzenia. Praktyczne doświadczenie ukazuje, że także w następstwie bardzo silnego uderzenia, zbiornik GPL pozostaje cały, jako jedna z niewielu części pojazdu. W wypadku zderzenia zbiornik zachowuje niezmieniony kształt, robiąc sobie miejsce między blachami uszkodzonej karoserii, które są cieńsze i łatwiej ulegają deformacji. Należy więc jak najszybciej pozbyć się uprzedzeń, dotychczas bardzo rozpowszechnionych, dotyczących niebezpieczeństwa stosowania zbiornika. Bardziej prawdziwe jest stwierdzenie, że zbiornik w samochodzie tworzy "dodatkowy zderzak" niż że jest on "bombą na pokładzie".Szczególną uwagę należy zwrócić na fakt, że zbiornik nie może być nigdy napełniony płynnym GPL w 100%. Dopóki nawet niewielka część jego pojemności zawiera GPL w stanie gazowym, ciśnienie, które panuje we wnętrzu zbiornika jest równe napięciu pary od otrzymanej mieszanki GPL do tej temperatury (patrz rys. 1) a więc dotyczy wartości ciśnienia, w każdym przypadku niskiego w stosunku do wytrzymałości zbiornika. Jeżeli natomiast zbiornik jest całkowicie wypełniony płynnym gazem, ciśnienie może osiągnąć wartości bardzo wysokie. GPL płynny ma wrzeczywistości współczynnik rozszerzalności sześciennej dość wysoki, rzędu 0,002-0,0025°C - 1 tzn. 2000 większy od stali i tak jak prawie wszystkie płyny jest mato ściśliwy (ściśliwy). Jest więc oczywiste, że wzrostowi temperatury odpowiada rozszerzalność GPL płynnego, który jeżeli znajduje się wewnątrz zamkniętego pojemnika, może osiągnąć jakiekolwiek ciśnienie. W takim przypadku ciśnienie mniej zależy od płynnego GPL, a bardziej od wytrzymałości zbiornika. Aby uniknąć niebezpieczeństwa związanego z w/w sytuacją przepisy przewidują, że zbiornik nie może być napełniony płynnym GPL w ilości ponad 80% pojemności. W tym celu został zainstalowany wielozawór (następny rozdział), który zapobiega temu poprzez pływak i odpowiedni system blokujący. Zaznaczyć należy, że w trakcie opracowywania są inne bardziej nowoczesne systemy, które zagwarantują ostatecznie absolutne bezpieczeństwo przy napełnianiu zbiornika. Napełnienie ograniczane do 80% zapewnia wystarczający margines bezpieczeństwa. W rzeczywistości niezbędne jest przegrzanie GPL o ponad 80°C ponad temperaturę otoczenia, tak aby jego rozszerzalność spowodowała całkowite wypełnienie zbiornika. Amplitudę cieplną tak wysoką można otrzymać tylko przy pożarze a nie w normalnych warunkach użytkowania. Na końcu należy dodać, że osiągnięcie całkowitego wyletnienia zbiornika oznacza wyłącznie zapoczątkowanie warunków niebezpieczeństwa, natomiast nie oznacza, że zbiornik zamierza wybuchnąć, ponieważ ma on w dalszym ciągu całkowitą zdolność stali do rozciągania się, zanim osiągnie stopień rozłamania.

Wielelozawór

Umieszczony jest w zbiorniku GPL i składa się z kompletu urządzeń mechanicznych na tyle kompleksowych aby mógł on spełniać liczne funkcje, a w szczególności:
1) Napełnianie - poprzez wielozawór przechodni GPL pochodzący do ujęcia napełniania w fazie tankowania. Dobry wielozawór nie powinien stawiać zbyt dużego oporu przepływającemu GPL a także powinien skracać czas napełniania
2) Ograniczenie tankowania - zgodnie z przepisami i warunkami bezpieczeństwa (patrz poprzedni §), zbiornik nie powinien w żadnym wypadku być napełniony w nadmiarze. Ilość max. GPL płynnego wynosi 80% pojemności całkowitej zbiornika. Pozostałe 20% będzie zajęte przez opary GPL i pozwoli płynowi rozszerzyć się w razie ewentualnych wzrostów temperatury, nie osiągając nigdy całej wewnętrznej pojemności zbiornika. Do czasu kiedy w zbiorniku jest jeszcze miejsce dla nawet niewielkiej ilości pary, nie ma możliwości powstania niebezpiecznego ciśnienia. Aby otrzymać właściwy limit napełniania, wielozawór wyposażona jest w urządzenie, które połączone z pływakiem, wyskakuje przy osiągnięciu max. dopuszczalnego poziomu, blokuje dalszy dopływ GPL.
System ten jest bardzo ważny i godny zaufania, choć nie można wykluczyć, że w przyszłości zostanie zastąpiony systemem elektronicznym, jeszcze bardziej precyzyjnym i pewnym.
3) Wskaźnik poziomu - dzięki parze magnesów, z których jeden jest umieszczony wewnątrz i sztywno z urządzeniem związanym z pływakiem, a druki umieszczony umieszczony na zewnątrz i połączony z matą wskazówką. Możliwe jest uzyskanie wskazania poziomu GPL będącego w zbiorniku. Kontrolka zazwyczaj podzielona jest na cztery części + jedna dla rezerwy. Czasami na żądanie klienta lub w wypadku gdy całe urządzenie pomiarowo-kontrolne okaże się niewygodne ze względu na usytuowanie zbiornika, wielozawór może być wyposażony w odpowiednie przetworniki elektroniczne, które połączone z odpowiednimi obwodami, pokazują prowadzącemu pojazd poziom paliwa przy pomocy diody świecącej lub też innego, analogicznego systemu
4) Pobieranie GPL - wielozawór pozwala na pobieranie GPL płynnego poprzez rurę nurkującą zwróconą w kierunku dna zbiornika. Wielozawór musi mieć w każdym przypadku sekcje (przegrody), które umożliwiają przelew (przekazanie) bez zbytnich strat ładowania max. wielkości, których wymagają silniki.
5) Przechwytywanie (przejmowanie) - na wielozaworze znajdują się dwa kraniki przeznaczone do przejmowania odpowiednio rury napełniania i rury pobrania. Na ogól kraniki te pozostają otwarte, ale mogą zostać zamknięte w przypadku konieczności przeprowadzenia konserwacji, uderzenia itd. Kiedy wielozawór okazuje się trudno dostępny, niezbędne jest przygotowanie systemu sterującego na odległość (jest to w zasadzie ściągacz), który pozwala zamknąć z łatwością rurę pobrania.
6) Nadmiar przepływu - wzdłuż rurociągu przeznaczonego do pobrania gazu, znajduje się zawsze wewnątrz wielozaworu urządzenie zwane "zaworem nadmiernego przepływu". Jest to system zdolny do zamknięcia skokowego przepływu kiedy nośność okaże się wyższa od tej określonej wartości wytarowanej. W praktyce zawór nadmiernego przepływu ma za zadanie blokowanie ucieczki gazu kiedy na skutek uderzenia nastąpiło przerwanie (złamanie) rury doprowadzającej do silnika. Działanie tego zaworu jest ograniczone tylko do wyjątkowych przypadków. Należy zaznaczyć, że jego zamknięcie nie może być hermetyczne, ponieważ spowodowałoby to możliwość ponownego uzbrojenia.
Są różne typy wielozaworów przeznaczone do zbiorników o różnych wymiarach, zarówno cylindrycznych jak i toroidalnych (kołowych). Biorąc pod uwagę wymagania aby nie zajmowały one zbyt dużo miejsca, są obecnie produkowane wielozawory do zainstalowania na zbiornik o różnym nachyleniu od osi poprzecznej.

Za granicą. Wielozawór jest rozwiązaniem bardzo istotnym, ponieważ wymaga tylko wykonania jednego otworu w zbiorniku i grupuje wszystkie czynności w jednym urządzeniu. W innych krajach do dzisiaj stosuje się instalowanie oddzielnych zaworów, każdy przeznaczony do spełniania określonych funkcji.

Pojemnik częściowo hermetyczny - komora szczelna.

Pojemnik ten jest bardzo ważnym elementem wewnątrz systemu zasilania GPL silników samochodów, biorąc pod uwagę system bezpieczeństwa. W rzeczywistości korzystne jest, gdy GPL w razie ulatniania się gazu lub ze względu na inne motywy, ma możliwość wypłynięcia na zewnątrz samochodu, unikając w ten sposób znalezienie się w środowisku mato korzystnym, a więc potencjalnie niebezpiecznym. Wszystko to zależy w dużej mierze od konstrukcji i odpowiedniego montażu w samochodzie pojemnika częściowo hermetycznego.

Może on być skonstruowany z różnych materiałów (ABS, aluminium). W środku podstawy jest wykonany otwór umożliwiający oparcie pojemnika na pierścieniu skurczowym mocowania zbiornika i dla umożliwienia wielozaworowi jego własne oparcie na pierścieniu skurczowym zbiornika. Uszczelki zapewniają perfekcyjną izolację z otoczeniem zewnętrznym. Komora szczelna posiada dwie rury wentylacyjne, które jak można zobaczyć na rysunku, kontaktują wnętrze pojemnika ze sferą zewnętrzną. Na rurach tych umocowane są przy pomocy opasek, dwa przenośniki (transportera) powietrza, które mają za zadanie umożliwić cyrkulację powietrza. We wnętrzu zbiornika obu rur biegną odpowiednie rurociągi zasilania GPL do silnika i rurociąg idący od ujęcia ładowania. Pokrywka jest zrobiona przeważnie z materiału plastycznego, przezroczystego, który spełnia funkcję szkła powiększającego. Jego prawidłowa odległość od wielozaworu pozwala na powiększenie obrazu wskaźnika poziomu, pomagając łatwo i natychmiast odczytać poziom płynu w zbiorniku. Działanie pojemnika częściowo hermetycznego bazuje na perfekcyjnej szczelności, która umożliwia zachowanie czystego środowiska oraz powietrza w jego wnętrzu.


Elektrozawór GPL

Jest to urządzenie, które pozwala na automatyczne przerwanie przepływu GPL ze zbiornika do komory silnika. Składa się on z zwieracza uruchomianego elektromagnesem (12V złączki wejściowej i wyjściowej oraz z wanienki wyposażonej w filtr zatrzymujący ewentualne zanieczyszczenia.
Elektrozawór GPL jest zamknięty w pozycji spoczynkowej. Przy zamknięciu obwodu elektrycznego cewka przyciąga do siebie jądro (rdzeń) magnetyczne, sztywno połączone z zwieraczem, pozwalając na przepływ GPL. Zaleca się w fazie instalowania zwrócenie uwagi na strzałkę wytoczoną na trzonie elektrozaworu, która wskazuje właściwy kierunek przepływu gazu tj. od zbiornika do reduktora.
Elektrozawór jest wyposażony w strzemię i śruby mocujące i musi być umocowany w pozycji pionowej (prostopadłej) wyłącznie na przegrodzie silnika.


Elektrozawór benzynowy.

Jest to urządzenie, które pozwala na przerwanie przepływu benzyny w czasie kiedy samochód jest zasilany gazem. Składa się z zwieracza włączanego cewką magnetyczną i dwóch złączek, wejściowej i wyjściowej. Elektrozawór ten jest wyposażony poza tym w urządzenie przeciw wypadkowe, które pozwala na przywrócenie sposobem ręcznym przepływu benzyny w przypadku awarii instalacji elektrycznej w pojeździe.Także elektrozawór benzynowy jest zamknięty w stanie spoczynku, a otwierany przez dopływ prądu. Jest on umieszczony w komorze silnika między pompą paliwową a gaźnikiem. Także na nim wytłoczona jest strzałka, która wskazuje kierunek przepływu paliwa. Elektrozawór benzynowy musi być umocowany pionowo, z dala od "części niebezpiecznych" komory silnika. Poza tym jego instalacja musi pozwalać na dostęp do urządzenia ręcznego przywracania przepływu. Na końcu należy pamiętać, że elektrozawór benzynowy można zastosować wyłącznie w samochodach gaźnikowych. W tych z wtryskiem, odpowiednie urządzenia mają za zadanie zatrzymać działanie urządzenia wtryskowego


Reduktor - Parownik

W omawianym urządzeniu zasilanym GPL, reduktor-parownik zwany w skrócie reduktorem ma do wykonania zadanie o pierwszorzędnym znaczeniu. Pozwala on na wymianę cieplną niezbędną do całkowitego wyparowania GPL i zmniejsza ciśnienie aż do wartości zbliżonych do wartości ciśnienia atmosferycznego, tworząc paliwo gotowe do wchłonięcia przez silnik. Może być zrealizowany w różnych wersjach: pneumatyczny dla samochodów gaźnikowych (rys. 1), elektryczno wspomagający dla samochodów z zapłonem elektronicznym (rys. 2), TURBO dla samochodów z doładowaniem.


W nawiązaniu do rys. 2 a,b,c,d i numeracji poszczególnych detali, można opisać pokrótce działanie reduktora elektryczno-wspomagającego.
GPL wchodzi do reduktora poprzez złączkę 24 i wpada do środka pierwszego stopnia . W tym otoczeniu utrzymywane jest ciśnienie stałe poprzez urządzenia 7, 10, 12. Zależy ono przede wszystkim od siły z jaką sprężyna reaguje przeciw membranie 10.Dział (otoczenie) 1 ° stopnia spełnia bardzo ważną rolę wymiany termicznej, pozwalają GPL na zachowanie odpowiedniej temperatury niezbędnej do należytego funkcjonowania urządzenia. Niezbędne ciepło jest pobierane z układu chodzącego pojazdu. Płyn chodzący poprzez odpowiednie rury osiąga złączkę nr 46 "in" i ociera się (spływa) o ścianki komory utworzonej między trzonem głównym i pokrywą a następnie wychodzi na zewnątrz złączką nr 46 "out'. Przechodząc poprzez układ rur (rys. 21 b poz. b), GPL osiąga elektrozawór, który odpowiednio sterowany pozwala lub uniemożliwia przepływ. Ten sam elektrozawór spełnia ważną funkcję zabezpieczającą. Poprzez dyszę 17, GPL prawie w stanie lotnym zbliża się do 2° stopnia, gdzie panuje ciśnienie podobne do atmosferycznego.Większe lub mniejsze otwarcie dyszy zależy od pozycji dźwigni 20, która naciska na zwieracz 16. Dźwignia jest ze swojej strony połączona z membraną 6 i odbiera działanie sprężyny 36a, która będąc regulowana z zewnątrz stwarza niezbędny kontrast między sitami działającymi na membranę. Wychodzenie na zewnątrz GPL z reduktora odbywa się poprzez złączkę 39, która łączy układ rur z mieszaczem. Reduktor musi być zainstalowany pionowo i równolegle do ruchu pojazdu. Musi być umieszczony w miejscu łatwo dostępnym, umożliwiającym regulację i konserwację.


Mieszacz (mieszalnik)

Mieszacz ma za zadanie dostarczenie silnikowi w każdej sytuacji ilość gazu bezpośrednio proporcjonalną do ilości powietrza zasysanego przez silnik. Może być to osiągnięte różnymi sposobami, zarówno używając rury Venturiego gaźnika samochodu, lub też tworząc Venturi w samym mieszaczu. Wykonanie mieszacza związane jest z rodzajem zasilania samochodu. Zobaczymy w dalszych rozdziałach główne cechy charakterystyczne mieszaczy do samochodów gaźnikowych i z wtryskiem.


Ze względów bezpieczeństwa zawory zbiorników LPG pozwalają na napełnianie ich tylko do 80 proc. pojemności. Pozostająca w zbiorniku przestrzeń jest potrzebna w razie rozszerzenia się gazu wraz ze wzrostem temperatury.
Czy silniki zasilane gazem są trwalsze od tych, które jeżdżą tylko na benzynie?

Tak mogło się zdarzać w przypadku starszych silników gaźnikowych, w których nadmiar niespalonej benzyny powodował szkodliwe rozcieńczanie oleju i poza tym gromadziły się osady pozostawiane przez kiepskiej jakości paliwa. Generalnie należy przyjąć, że silniki najlepiej i najdłużej pracują na paliwie, do spalania którego zostały zaprojektowane. Poza nielicznymi jednostkami fabrycznie przystosowanymi do LPG silniki gorzej znoszą zasilanie gazem.
Czy jeżdżąc na gazie, muszę używać specjalnych olejów silnikowych?

Niekoniecznie. Oleje "do gazu" mają dodatki, które powinny w pewnym stopniu zabezpieczać silnik przed konsekwencjami niewłaściwej pracy instalacji gazowej, tzn. znacznym wzrostem temperatury w komorze spalania, a także przed skutkami "zakwaszania" oleju przez pozostałości spalania zasiarczonego gazu. Jeśli instalacja działa prawidłowo, zwykły olej na pewno wystarczy. Jeśli jest źle wyregulowana albo używamy kiepskiego paliwa, nawet najlepszy olej nie pomoże.
Mam samochód z instalacją gazową. Czy mogę jeździć z pustym zbiornikiem benzyny? \

Zdecydowanie odradzamy. Benzyna jest niezbędna do rozruchu zimnego silnika. Ponadto w czasie jego pracy (także na gazie) zabezpiecza, smaruje i chłodzi elementy oryginalnego układu zasilania. Nawet krótka eksploatacja wyłącznie na paliwie gazowym może skończyć się tym, że samochód w ogóle przestanie jeździć na benzynie.
Czy w autach z wtryskiem benzyny i instalacją LPG w trakcie jazdy na gazie pompa paliwa powinna być odłączona?

W tym przypadku trudno o jednoznaczną odpowiedź. Z jednej strony odłączenie pompy sprawia, że mniej się ona zużywa i nie jest narażona na zatarcie, kiedy w baku znajduje się mało benzyny. Z drugiej jednak strony po wyłączeniu pompy w układzie zasilania przestaje cyrkulować paliwo, co może skutkować m.in. przegrzewaniem i zapiekaniem się wyłączonych wtryskiwaczy benzynowych. W obu przypadkach występuje więc ryzyko uszkodzenia kosztownych podzespołów. Takie są niestety koszty oszczędzania przez tankowanie innego paliwa niż przewidział konstruktor silnika...
Czy samochody z instalacjami LPG są bezpieczne? Co dzieje się z taką "jeżdżącą bombą w razie wypadku?

Auta ze sprawną instalacją gazową są całkowicie bezpieczne. W przypadku poważnych kolizji zwykle jedyną częścią, która pozostaje w miarę nienaruszona, jest właśnie zbiornik gazu. Przypadki pożarów lub wręcz eksplozji samochodów z instalacjami gazowymi najczęściej wynikają z ich złego stanu technicznego lub niefachowej obsługi.
Mój samochód zużywa ok. 10 l benzyny na 100 km, natomiast zużycie gazu jest o ok. 20 proc. większe. Warsztat odmawia naprawy. Co robić?

Pogodzić się z tym! Wszystko działa jak najbardziej prawidłowo, bo wartość opałowa litra gazu płynnego jest właśnie o ok. 20 proc. niższa niż w przypadku benzyny. LPG to tańsze paliwo, ale niestety potrzeba go więcej.
Jazda na gazie LPG: paliwo pozornie alternatywne? Wraz z każdym wzrostem ceny baryłki ropy, a co za tym idzie także i benzyny, rośnie zainteresowanie instalacjami gazowymi. Warto jednak wiedzieć, że cena gazu płynnego (LPG) jest w rzeczywistości bezpośrednio zależna od ceny benzyny. Sprzedawany na stacjach propan-butan to produkt uboczny powstający podczas wytwarzania benzyny, nie sposób go więc uznać za paliwo alternatywne.
CNG: niedrogi, ale kłopotliwy Nieco inaczej wygląda sprawa z gazem ziemnym, czyli metanem, którego pokłady mogą występować niezależnie od złóż ropy naftowej, można go też stosunkowo łatwo wytwarzać. Niestety, ze względu na właściwości fizykochemiczne jest on paliwem trudniejszym do wykorzystania. Największy problem sprawia przechowywanie gazu w samochodzie. Zbiorniki paliwa pozwalające na pokonanie kilkuset kilometrów ważą nawet kilkaset kilogramów i zajmują znaczną część pojazdu. Kłopotliwe jest też samo tankowanie. Stacje paliw muszą być umiejscowione przy gazociągach o wysokim ciśnieniu lub mieć potężne kompresory.



Zrodło: (autoswiat, http://mobillock.w.interia.pl/)