Chip tuning a LPG

Czy można i czy należy tuningować samochód z instalacją gazową? Ten temat był już chyba wałkowany na forum internetowym każdego portalu motoryzacyjnego, ale ponieważ temat połączenia LPG i tuningu ciągle wraca, postanowiliśmy zebrać istotne kwestie, oceny oraz opinie za i przeciw chip tuningowi aut z instalacją LPG.

1. Jeżeli tuning ma na celu wzrost mocy i momentu obrotowego, a nie tylko optymalizację pracy na gazie i zmniejszenie zużycia gazu, to reduktor musi mieć zapas pozwalający na zasilanie wzmocnionego silnika. Innymi słowy jeżeli mamy auto, powiedzmy 1,8 turbo 150 KM i modyfikujemy je na 180 KM to reduktor najlepiej żeby miał zapas i wystarczał na 180+ koni. Podobnie rzecz się ma z wtryskiwaczami gazowymi.
2. Część wzrostu mocy po tuningu LPG będzie wynikać ze wzrostu sprawności silnika i udział ten będzie wyższy, niż w przypadku silnika stricte benzynowego. Wynika to z tego, że gaz pali się wolniej (laminarna szybkość spalania jest mniejsza od benzyny o ponad 20%) i posiada stosunkowo dużą liczbę oktanową (znacząco ponad 100, zależnie od proporcji propanu do butanu). Sama faza rozpalania mieszanki gazowej trwa ok. 5-8 stopni kątowych wału silnika dłużej (dla średnich obrotów i obciążeń). Dodatkowo benzyna zapala się gwałtownie, gaz natomiast bardzo przewlekle. Tak znaczna różnica we właściwościach paliwa wymaga korekty zapłonu daleko większej, niż w przypadku samego tuningu silnika benzynowego. Samochód bez takiej korekty (przyśpieszenia) zapłonu będzie daleko bardziej paliwożerny oraz z powodu niedopalania gazu, zwiększy się temperatura zaworów wydechowych i ogólna temperatura spalin – co może być dla silnika niebezpieczne. Spadek sprawności silnika z powodu zbyt wysokiej liczby oktanowej paliwa i jego powolnego spalania może być znaczący i silnik nie dość, że straci moc, to jeszcze będzie zużywał relatywnie dużo paliwa gazowego, marnując jego część na przegrzewanie elementów wydechu.
3. Często czytamy o problemach z temperaturami spalania gazu i uszkodzeniami zaworów lub silnika powodowanymi przez nie. Trzeba zdać sobie sprawę, że LPG nie ma istotnych właściwości chłodzących i jako taki w przypadku podawania mieszanki wzbogaconej nie może spełniać roli czynnika chłodzącego komorę spalania i mieszankę (jak benzyna). Stąd używanie mieszanki gazowej „bogatej” przynosi efekt odwrotny do oczekiwanego – końcowa faza spalania jest jeszcze wolniejsza, a nagrzewanie wydechu i zaworów wydechowych – jeszcze wyższe. Wbrew obiegowym opiniom najniższą temperaturę EGT uzyskamy przy mieszankach znacznie uboższych, niż w przypadku benzyny. Osobną kwestią jest stechiometryczny stosunek powietrza do paliwa w przypadku LPG - jest on znacznie wyższy, niż w przypadku benzyny (benzyna ok. 14,7 natomiast LPG – ok. 15,7). Stąd nawet, gdy auto pracuje w „close loop” i przy małych obciążeniach silnika jedzie z AFR = 14,7, to po przełączeniu na gaz jest to dalej 14,7 czyli mieszanka jest już znacząco bogata (ok. 7% gazu nie zostanie spalone, a co więcej – te 7% wyprze z mieszanki pewną ilość powietrza, powodując, że wartość opałowa mieszanki będzie dużo niższa, niż mieszanki benzynowej o tym samym AFR). Innymi słowy jazda na gazie „na bogato” przynosi same kłopoty.
4. Zużycie gazu w stosunku do benzyny, przy tej samej mocy, nie musi być znacząco większe. Dotychczasowe rozpowszechnione opinie (potwierdzane zresztą praktyką) o tym, że auto na gazie pali 30-40% więcej paliwa niż na benzynie, wynikają z niepotrzebnie bogatych mieszanek gazowych, braku chip tuningu korygującego ustawienia zapłonu i oczekiwaną lambdę mieszanki (skład mieszanki). Wartość opałowa gazowej mieszanki stechiometrycznej jest identyczna jak mieszanki benzynowej (ok. 2,75 – 2,8 Mj/kg) przy czym warto zauważyć, że potrzeba 7% mniej masowo gazu (14,7 / 15,7) do stworzenia takiej mieszanki. Z kolei gęstość LPG to 0,55 kg/litr natomiast benzyny to 0,72 kg/litr. Gazu potrzeba więc ok. 30% więcej objętościowo, żeby ważył 1 kilogram. Różnica tych procentów odpowiada nam na pytanie, o ile więcej palić musi auto na gaz, aby miało dokładnie taką samą moc silnika jak na benzynę – jest to 23% więcej. Jednak ponieważ część powietrza będzie z mieszanki wypierana, to auto na gazie będzie nieco słabsze niż na benzynie i całkowity ładunek będzie miał mniejszą wartość opałową. Ponadto pojawi się dodatkowy efekt wzrostu sprawności silnika (silnik wytworzy na LPG więcej energii mechanicznej przy spaleniu mieszanki o tej samej wartości opałowej, bo zapłon będzie dla gazu wcześniejszy, a to zwiększa sprawność energetyczną silnika). Korekta zapłonu do nowej wartości oktanowej paliwa, to kilkuprocentowy spadek zużycia paliwa w wyniku wzrostu sprawności. Stąd przy jeździe na dobrze wyregulowanej instalacji gazowej z chip tuningiem do LPG, auto powinno palić ok. 15% więcej przy zbliżonej mocy silnika.

Podsumowując – chip tuning LPG jest prawie że konieczny, bo nie da się dopasować kątów zapłonu oraz ustawić poprawnej mieszanki w trybie „closed loop”, jeżeli nie będą one wykonane w sterowniku silnika (sterownik instalacji gazowej nie ma na to wpływu, bowiem sterownik silnika i tak będzie dążył do zadanego w programie składu mieszanki – zazwyczaj będzie to 14.7 – czyli dla gazu – 7% zbyt bogato). Poprawny wstępny tuning LPG na hamowni podwoziowej otwiera furtkę do dalszego bezpiecznego chip tuningu i zwiększania mocy, przy znacznym zmniejszeniu zużycia gazu dla małych i średnich obciążeń. Warunki pracy silnika po korektach ulegają znacznej poprawie, a co za tym idzie – wzrasta niezawodność. Zmniejszone zużycie silnika i samego paliwa daje wymierne korzyści finansowe.

Inne wpisy na blogu w temacie LPG i tuningu: