Ustawienie LPG (regulacja LPG)

Ponieważ dostałem po pierwszym felietonie (chip tuning a LPG) całkiem sporo maili z komentarzami i pytaniami, to postanowiłem przygotować wpis na bloga poświęcony tylko zasadom regulacji LPG, wynikającym z praw fizyki i zasady pracy silnika spalinowego. Nie jest to może kompendium wiedzy ani jakiś dokładny przewodnik do konkretnych systemów, ale zbiór luźno zorganizowanych uwag. Najpierw jednak poczytałem, co o strojeniu LPG piszą tzw. „internety” i powiem szczerze – zadumałem się. Bardzo ciężko jest z obecnej na forach internetowych wiedzy poskładać jakiś „żelazny komplet zasad” a ilość znachorów i szamanów LPG jest tak wielka, że jak na dzień dzisiejszy jestem przekonany, że przeciętne auto na gaz prawie na pewno nie jest ustawione optymalnie. Niby to duży rynek, instalacje są profesjonalne, jednak ich możliwości nie są wykorzystywane i nawet podstawowe ustawienia często sprawiają trudność. Porozmawiajmy więc o konkretach (czytelników poproszę jednak o zapoznanie się z poprzednim wpisem o LPG, bo tamte informacje będą potrzebne tutaj a nie chcę się powtarzać).

LPG i „Check engine light” (kontrolka trybu awaryjnego) zapala się

Błąd składu mieszanki (za bogata, za uboga)

Najpewniej skład mieszanki gazowej ma za dużą odchyłkę od oczekiwanej przez sterownik silnika. Jeżeli nasza krzywa konwersji czasu wtrysku gazu z czasu wtrysku benzyny jest skomplikowana w kształcie a nie zbliżona do linii prostej, to zapewne mamy obszary (zakresy pracy), gdzie jest przekombinowane. Najlepiej zacząć od prostej linii i skupiać się na poprawkach jej nachylenia i offsetu, zamiast budować skomplikowane charakterystyki. Przydać się one mogą dopiero, gdy już podstawa pracy (czyli mieszanka regulowana przez ECU silnika) zostanie ustawiona tak, aby mieściła się w zakresie dopuszczalnej odchyłki korygowanej przez ECU („trim”).

Żeby ustawić mieszankę poprawnie, potrzebujemy jakiegokolwiek skanera OBD/CAN, który wyświetla długo- (LONG) i krótkookresowe (SHORT) korekty składu mieszanki (TRIM). Ogólna zasada jest podobna dla wszystkich samochodów - podglądamy je sobie na wolnych obrotach przy pracy na benzynie (powinny być w pobliżu zera po jakimś czasie). Następnie staramy się takie same ustawić na gazie. Żeby nie zaczynać „w szczerym polu”, to najpierw podglądamy czas pracy wtryskiwaczy benzynowych, następnie po przełączeniu na gaz próbujemy ustawić tak czas wtrysku gazu, aby wtryskiwacze benzynowe (emulowane) pracowały z podobnym czasem wtrysku, jak na benzynie. Potem dopiero bierzemy się za dokładniejsze ustawienie mieszanki na podstawie korekt wyświetlanych przez skaner. Wykonać możemy to dla dwóch różnych obciążeń na wolnych obrotach (np. z powyłączanym wszystkim i następnie z włączonymi wszystkimi światłami, podgrzewaniem siedzeń, klimatyzacją, nadmuchem na maxa itd.). To pozwoli nam znaleźć dwa w miarę odległe punkty konwersji i przeprowadzona przez nie linia będzie wstępnym ustawieniem naszej instalacji (auto powinno jako tako na takiej konwersji już jeździć).

Błąd katalizatora, efektywność zbyt niska

Albo faktycznie katalizator jest już martwy, albo jego wpływ na skład spalin (różnicę wskazań sondy przed i za katalizatorem) jest zbyt mały. To dość powszechne zjawisko na gazie. Sposobów jest kilka – albo wyłączyć obsługę drugiej sondy (katalizator nie pomoże za wiele przy dobrze ustawionym LPG bo i tak w stosunku do silnika benzynowego wyrzucamy z wydechu fiołki i lawendę i ciężko się je czyni bardziej pachnącymi), albo instalować jakieś emulatory, których zadaniem będzie wmówienie ECU, że katalizator działa lepiej, niż faktycznie działa. Ja uważam, że wyłączenie drugiej sondy jest najlepszym rozwiązaniem.

Błąd zapłonu, „misfire”

Problem zapalania się „awarii” najczęściej wynika z różnicy w składzie mieszanki, która jest stechiometryczna dla LPG i benzyny. Jeżeli ustawimy zakres niskich obrotów i obciążeń tak, aby oczekiwana przez system sterowania silnika odchyłka od oczekiwanego składu mieszanki była sama z siebie mała, to oczywiście nie będziemy mieli błędów typu „mieszanka za bogata” czy „za uboga”, tylko po jakimś czasie możemy spodziewać się kwiatków typu „gubienie zapłonu cylinder x” czy z angielska „misfire”. Dlaczego? Otóż dlatego, że mieszanka ustawiona przez system jest stechiometryczna, ale tylko dla benzyny. Dla gazu jest to mieszanka ok. 7% za bogata (coś jakbyśmy ustawili mieszankę 13,7 na benzynie dla wolnych obrotów). W połączeniu z faktem, że gaz wymaga większej temperatury do zapłonu niż benzyna (której najlżejsze frakcje „startują” grubo poniżej 200°C a nie powyżej 400°C jak w przypadku LPG) będziemy mieli problemy z zapaleniem takiej mieszanki przez iskrę. Panaceum ma być zmniejszanie szczeliny na świecy (przeważnie nic nie daje) albo użycie innych świec, o wyższej energii wyładowania (niekiedy coś daje). Problem jednak tkwi w sterowniku silnika i nie da się go przezwyciężyć inaczej, niż ustawiając poprawną dla LPG oczekiwaną mieszankę (i korygując zapłon, bo LPG dość powoli się rozpala w stosunku do benzyny). Nagle wtedy okaże się, że zapłon działa bezbłędnie i nie ma potrzeby szukania cudownych świec czy sklepywania elektrod na 0,7 mm.

Zapach gazu z wydechu

Czy zauważyliście, że właściwie każde (jeżeli nie każde) auto jeżdżące na gazie czuć z wydechu niespalonym gazem? Powód właśnie jest oczywisty i wynika z tego, że ECU mają ustawiony skład mieszanki stechiometrycznej jako 14,7:1 i przy jeździe na gazie ok. 7% gazu nie ma w czym się spalić (nie ma już tlenu) więc zostanie wyrzucone ze spalinami. Stąd woń gazu. Jeżeli skład mieszanki w ECU zostałby ustawiony na powiedzmy 15,7 to oczywiście zapach gazu zniknie. Ponadto zużycie gazu spadnie o ponad 7% - bo po pierwsze był on bezużytecznie wyrzucany do atmosfery a po drugie – z powodu bogatej mieszanki spadała sprawność spalania.

Spalanie może być zupełne, a sprawność najwyższa, jeżeli pozostałości i produkty spalania nie zawierają części palnych, taki przebieg spalania ma miejsce w przypadku doprowadzenia właściwej ilości tlenu (powietrza). Produktami spalania są wówczas dwutlenek węgla oraz woda. Dla propanu będzie to C₃H₈ + 5O₂ = 3CO₂ + 4H₂O + energia, albo dla butanu C₄H₁₀ + 6,5O₂ = 4CO₂ + 5H₂O + energia. Na wydechu powinniśmy mieć czystą wodę i dwutlenek węgla. Spalanie niezupełne ma miejsce, jeżeli doprowadzimy za małą ilość tlenu (jak w przypadku AFR=14,7). Jeżeli temperatura spalania będzie dostatecznie wysoka (a będzie tak tylko przez najcieplejszy „moment” całego procesu spalania) to produktami spalania mogą być wtedy: sadza, tlenek węgla (CO) oraz wodór (H₂). C₃H₈ + 1,5O₂ = 3CO + 4H₂. Wodór i tlenek węgla to gazy palne, które nie oddały swojej energii (wartości opałowej), podobnie zresztą sadza tej energii nie oddała (czysty węgiel). Problem jednak w tym, że większości nadmiarowego gazu z powodu zbyt niskich temperatur spalania „nadpalić” się nie da, więc na wydechu pojawi się on w postaci czystej. Innymi słowy mamy znaczną różnicę w składzie spalin pomiędzy poprawnym AFR dla LPG i sytuacją, kiedy stosowany jest AFR stechiometryczny dla benzyny. W pierwszym przypadku auto spełnia wszelkie najbardziej wydumane normy czystości spalin (wirtualnie możemy założyć, że mamy tylko CO₂ i H₂O w wydechu). W drugim przypadku – sprawa nie przedstawia się różowo. Mamy LPG w wydechu, zapewne również wodór, sadzę czy tlenek węgla (CO). Lawenda to nie jest.

Ciąg dalszy nastąpi.