Automobilio dujų įrangos veikimo principas ir tipai

Nors šiuolaikinėse diskusijose apie ekologiškas transporto priemones dažniausiai dėmesys krypsta į elektromobilius, dar prieš dešimtmetį ekologiškiausių automobilių gretose buvo tie, kurie buvo varomi dujomis. Šiandien automobiliai, varomi ir benzinu, ir dujomis, sudaro 9 proc. visų šalies automobilių parko.

Lietuvos automobilių dujų įrangos montuotojų asociacijos "Autoekologija" valdybos pirmininkas Remigijus Jonaitis teigia, kad pagrindinis veiksnys, skatinantis vairuotojus montuoti dujų įrangą į automobilius, yra perpus mažesnė suskystintųjų gamtinių dujų (SGD) kaina, lyginant su benzino kaina. Nors asmenų, nusprendusių į automobilius įmontuoti dujų įrangą, skaičius kinta, R. Jonaitis pastebi, kad Italijoje, Beniliukso šalyse ir Vokietijoje dujų įrangą montuoja ne tik taupydami, bet ir galvodami apie ekologiją.

Dujų įrangos tipai ir jų charakteristikos

Automobilių dujų įranga klasifikuojama pagal technologinę pažangą, nuo pirmosios iki šeštosios kartos. Šiuolaikiniai automobiliai dažniausiai turi įpurškimo sistemas, todėl populiariausios yra ketvirtosios (IV), penktosios (V) ir šeštosios (VI) kartos dujų įrangos.

IV karta (MPI)

Ši karta yra pati populiariausia ir universaliausia, turinti daug variacijų priklausomai nuo komponentų kokybės ir kainos. IV kartos įranga naudojama daugelyje transporto priemonių su benzino įpurškimo sistemomis. Jos elektroninis valdymo blokas nuskaito duomenis iš benzino įpurškimo sistemos, todėl automobilis tarsi „galvoja“, kad važiuoja benzinu. Tai leidžia užtikrinti, jog kuro mišinio nuokrypiai būtų kompensuojami originalios benzino valdymo sistemos pagalba. Eksploatacinės ir važiavimo savybės yra beveik identiškos benzinu varomų automobilių savybėms. IV kartos dujų įranga tinkama daugumai variklių su nuoseklia (MPI) arba tiesiogine (DI, FSI, TSI, TFSI, GDI ir kt.) benzino įpurškimo sistema.

V karta (skysto fazės įpurškimas)

Penktosios kartos sistema veikia panašiai kaip IV karta, tačiau pagrindinis skirtumas yra tas, kad dujų balione esantis siurblys tiekia skystos fazės dujas tiesiai į dujų purkštukus. Dėl šio sprendimo šiai sistemai nereikalingas dujų reduktorius, taip pat nėra būtinos intervencijos į automobilio aušinimo sistemą. Skystos fazės SND įpurškiamos į kolektorių prieš pat oro įėjimo vožtuvus, o garavimo procesas vyksta naudojant variklio šilumą. Šis metodas yra žymiai efektyvesnis nei SND dujinės fazės įpurškimas (IV kartos sistemoje). Kadangi skystų SND temperatūra yra -42 °C, kuro mišinys atšąla, todėl automobilis tampa galingesnis ir dinamiškesnis. V kartos dujų įpurškimo sistema pritaikoma varikliams, kurie naudoja daugiataškę įpurškimo sistemą (MPI).

VI karta (skysto fazės įpurškimas tiesiai į cilindrus)

Šeštosios kartos sistema yra specialiai skirta transporto priemonėms, turinčioms tiesioginio įpurškimo sistemas (DI, FSI, TSI, TFSI, GDI ir kt.). Ši sistema savo veikimu yra labai panaši į originalią benzino įpurškimo sistemą ir yra paremta penktos kartos dujų įpurškimo sistemos veikimo principu. Esminis skirtumas yra tas, kad dujų balione esantis siurblys tiekia skystos fazės dujas, kurios toliau tiekiamos į papildomą aukšto slėgio siurblį. Aukšto slėgio siurblys, sukėlęs reikiamą dujų slėgį, originalia benzino tiekimo magistrale tiekia dujas į benzino purkštukus. Šie purkštukai perduoda dujas į degimo kamerą. Tokiu būdu šiai sistemai nereikalingas nei reduktorius, nei papildomi dujų purkštukai. Kaip ir penktosios kartos sistemoje, šeštos kartos dujų sistema naudoja žemos temperatūros dujas (- 42 °C), todėl kuro mišinys tampa vėsesnis, o automobilis - galingesnis ir dinamiškesnis. Ši sistema yra itin panašaus veikimo principo kaip originali benzino įpurškimo sistema, todėl transporto priemonės vedimas ir darbas atliekamas 100 % dujų pagrindu.

Senesnės kartos (I, II, III)

Pirmosios kartos dujų sistema yra paprasčiausia ir lengviausiai reguliuojama, naudojama transporto priemonėse be katalizatoriaus ar deguonies jutiklio. Ji veikia atviru ciklu be elektroninio valdymo. Antrosios kartos įranga, paremta vieno taško dujų įpurškimo sistema, naudoja elektroninį valdymo bloką (ECU), kuris analizuoja jutiklių signalus ir tiksliau reguliuoja dujų tiekimą, gerinant sąnaudas ir mažinant teršalus. Trečiosios kartos dujų įranga, paremta daugiataškio dujų įpurškimo principu, yra pažangesnė, tačiau vartotojo sąsaja išlieka ribota. Nors senesnės kartos įrangos yra mažiau populiarios dėl technologinių apribojimų ir mažesnio efektyvumo, daug automobilių Lietuvoje vis dar važinėja su šiomis sistemomis.

Dujų įrangos komponentai ir jų funkcijos

Kiekvieną šiuolaikinę dujų sistemą sudaro daugybė įvairių komponentų, kurių kiekvienas turi skirtingą paskirtį. Glaustai apžvelkime juos.

• Reduktorius-garintuvas: Pagrindinė reduktoriaus-garintuvo funkcija - sumažinti slėgį ir paversti garais dujas, paimamas iš bako, taip užtikrinant nuolatinį dujų tiekimą į variklį tinkamu srautu įvairiose situacijose. LPG sistemoje dujos skystu pavidalu bake yra laikomos su 5-10 bar slėgiu. Redukcijos procesas vyksta dviem etapais. Pirmojo etapo metu slėgis sumažinamas iki 0,8-1,2 bar. Antrajame reduktorius, veikdamas kartu su žemo slėgio reguliatoriumi, užtikrina varikliui reikiamo dujų kiekio paėmimą. Toks procesas leidžia palaikyti nuolatinį ir sklandų dujų tiekimą į variklį, kartu optimizuojant jo veikimą.

  

• Solenoidinis dujų uždarymo vožtuvas: Kitas svarbus LPG sistemos komponentas - tarp bako ir reduktoriaus montuojamas solenoidinis dujų uždarymo vožtuvas. Pagrindinė jo paskirtis yra automobiliui veikiant benzinu sustabdyti dujų srautą į reduktorių. Be to, ši detalė taip pat atlieka svarbų vaidmenį kaip filtras - vožtuvas veiksmingai sulaiko dujose esančius nešvarumus nuo patekimo į tolesnę sistemą.

• Degalų selektoriaus jungiklis: Degalų selektorius leidžia vairuotojui pasirinkti, kuriuos degalus naudoti - LPG ar benziną. Yra galybė įvairiausių šio įrenginio pasirinkimo variantų. Kai kurie gali rodyti dujų bake likutį. Degalų rūšis gali būti keičiama arba automatiškai (ypač jeigu automobilyje yra tiesioginio įpurškimo degalų tiekimo sistema), arba paspaudus mygtuką.

• Elektroninis valdymo blokas (ECU): Šis įrenginys LPG sistemoje atlieka vieną pagrindinių funkcijų - jis fiksuoja deguonies ir akceleratoriaus pedalo padėties jutiklių siunčiamus signalus. Su žingsninio variklio pagalba elektroninis valdymo blokas veiksmingai reguliuoja į variklį patenkančių dujų kiekį, užtikrindamas optimalias veikimo sąlygas. Taip pat jis automatiškai parenka tinkamus degalų ir oro mišinio parametrus, nuolat atlikdamas būtinus pakeitimus pagal esamas aplinkybes.

• Emuliatorius: Šis elektroninis prietaisas atsakingas už įtampos tiekimo į purkštukus nutraukimą. Taip staiga sustabdomas benzino tiekimas pasirinkus LPG kaip degalų šaltinį. Reguliuodamas degalų tiekimą, emuliatorius užtikrina sklandų degalų rūšies pakeitimą, kartu optimizuodamas LPG sistemos veikimą.

• Dujų bakas: LPG bakas yra suskystintų dujų talpykla. Bakai gaminami įvairaus dydžio ir formų, todėl gali būti pritaikyti bet kokiems poreikiams. Tarp galybės skirtingų pasirinkimų, populiariausias ir praktiškiausias yra apvalios formos LPG bakas. Tokia talpykla gali būti montuojama atsarginio rato vietoje, taip išvengiant bagažinės skyriaus užgriozdinimo. Dujų balionai turi būti užpildyti ne daugiau 80% iki pilno tūrio.

Dujų įrangos montavimas ir priežiūra

Diegiant LPG įrangą automobilyje įmontuojamos papildomos detalės, leidžiančios suskystintas dujas naudoti kaip degalus. Montavimo metu į automobilį įdedamas papildomas degalų bakas, prijungiama papildoma sistema prie gamyklinės degalų sistemos ir įdiegiama keletas kitų elementų. Baigus montavimo darbus, sistema veikia kartu su gamykline degalų įranga, tad vairuotojas gali rinktis, kurią sistemą naudoti - LPG ar originalią.

Svarbūs aspektai montuojant dujų įrangą

Įmonės, kurios užsiima LPG įrangos montavimu į automobilius, turi turėti specialų Socialinės apsaugos ir darbo ministerijos Technikos priežiūros tarnybos išduotą liudijimą. Taip pat būtina pasidomėti, ar montuojama įranga yra sertifikuota Lietuvoje. Nors kai kurios sertifikuotos įrangos atitinka Europos Sąjungos reikalavimus, svarbu atkreipti dėmesį į kokybę, nes kai kurie pakaitalai gali neatitikti originalių standartų.

Montuojant dujų įrangą, svarbu atkreipti dėmesį į dujų baliono formą (cilindrinis ar toroidinis), jo tūrį ir išdėstymo būdus. Naudojant A klasės balioną, ant "multivožtuvo" būtinas apsauginis vožtuvas. Jeigu automobilis turi elektrinį reduktorių, rekomenduojama sumontuoti SAFETY CAR tipo jungiklį, kuris neleidžia tiekti dujų į variklį, jeigu pastarasis neveikia, o degimas įjungtas. Sumontavus įrangą, jos hermetiškumas patikrinamas 1.6 Mpa (16 atm.) slėgiu. Jums bus išduotas nustatytos formos aktas, bus surengtas seminaras apie elgesį su automobiliu, kuriame sumontuota LPG įranga, ir gausite pažymėjimą, leidžiantį vairuoti tokį automobilį.

Jeigu automobilis turi lambda zondą ir katalizatorių, rekomenduojama sumontuoti ekologinę sistemą - nedidelį mikroprocesorių, kuris optimaliai reguliuoja dujų tiekimą, mažindamas sąnaudas, gerindamas dinamiką ir tausodamas katalizatorių. Šį mikroprocesorių galima perprogramuoti įvairiems režimams: ekonomišku, standartiniu ir sportiniu.

Priežiūra ir galimos problemos

Eksploatuodami automobilį su dujų įranga, savininkai dažnai pamiršta laiku pakeisti kuro filtrus. Privalomi aptarnavimai numatyti pagal nuvažiuotą ridą. Dujų įranga dažniausiai atsiperka nuvažiavus apie 30 tūkst. km, tačiau tai priklauso nuo automobilio klasės ir vairavimo būdo. Automobilis sunaudoja apie 15 % daugiau dujų nei benzino.

Dujų nuotėkis automobilyje gali atsirasti įvairiose įrangos vietose, tačiau pačios pavojingiausios yra jungtys nuo dujų baliono iki reduktoriaus ir iki užpylimo vožtuvo. Gana dažna priežastis - nusidėvėję jungčių sandarikliai. Dujų užpildymo vožtuvo konstrukcija yra gana elementari, tačiau ilgai naudojant šratas gali aprūdyti, susidėvėti guminis tarpiklis, ir dujų užpildymo anga gali neužsidaryti. Naujesnės kartos dujų įranga šios problemos neturi, nes ties dujų vamzdelio jungtimis balione montuojami elektromagnetiniai vožtuvai, kurie užsidaro savaime išjungus automobilio variklį.

Viena dažniausių gaisrų automobiliuose su LPG įranga priežasčių yra reduktoriaus sutrikęs šildymas. Reduktorius apšąla, neišgarina dujų, jos skystos patenka į karštą variklį, užima didesnį tūrį, variklis jų nepajėgia sunaudoti, dujos pasklinda po variklio gaubtu ir nuo menkiausios kibirkšties užsidega. Tai gali atsitikti tik techniškai netvarkinguose automobiliuose.

Jei norite įmontuoti LPG įrangą į automobilį su įpurškimo sistema, pageidautina, kad valdymo pultelis kiekvieną kartą užvestų automobilį benzinu, o vėliau automatiškai persijungtų dirbti dujomis. Ilgą laiką važiuojant vien dujomis, degimo produktai gali užteršti benzino purkštukus.

Dujų įrangos elektronikos problemos ir jų diagnostika

Dujų įrangos elektronika veikia kartu su automobilio variklio valdymo sistema ir naudoja keletą pagrindinių elektroninių komponentų, tokių kaip dujų valdymo blokas (ECU), dujų purkštukai, dujų slėgio jutiklis, temperatūros jutikliai ir dujų perjungimo jungiklis. Jei kuris nors komponentas sugenda, gali kilti įvairių veikimo sutrikimų.

Dažniausios dujų įrangos elektronikos problemos ir jų požymiai bei sprendimo būdai:

Jei problemos nepavyksta išspręsti savarankiškai arba pastebite nuolat besikartojančias variklio klaidas, staigų galios praradimą važiuojant dujomis, dujų kvapą salone ar po kapotu, automobilis sunkiai užsiveda ar gęsta, arba dujų sistema neperjungia kuro režimo, verta apsilankyti autoservise.

Dujų įrangos privalumai ir trūkumai

Privalumai

• Žymiai mažesnės išlaidos degalams: Suskystintų dujų baką užpildyti reikšmingai pigiau nei dyzelino ar benzino. Nors dujų sąnaudos būna 10-30 % didesnės, bendrai sutaupoma nuo 20 iki 30 %.
• Mažesnės emisijos ir įtaka gamtai: Dujos klasifikuojamos kaip ekologiškesnis kuras, mažinantis azoto oksidų (NOx) kiekį 40-60 % ir anglies dioksido (CO2) emisijas 20 % lyginant su dyzelinu.
• Automatizuota sistema ir patogumas: Modernios dujų įrangos yra visiškai automatizuotos - užvedus automobilį, sistema pati perjungia kuro tiekimą į dujas, kai variklis sušyla. Pasibaigus dujoms, automobilis automatiškai persijungia į benzino režimą.

Trūkumai

• Automobiliai su dujine įranga yra brangesni: Pridedama dujų įrangos ir jos sumontavimo kaina (nuo 550 iki 650 eurų).
• Sunkesni: Pridedamas įrangos svoris (apie 60-100 kg), todėl sumažėja keliamoji galia.
• Žiemą sunkiau užsiveda: Pradžioje vis tiek reikia truputį benzino.
• Didėja sąnaudos: LPG sąnaudos vienam kilometrui yra 10 % didesnės lyginant su benzino sąnaudomis.
• Mažėja maksimalus greitis: Tai gali siekti 5-8 %.
• Priklausomybė nuo iškastinio kuro: Nors ir ekologiškesnės, dujos vis tiek yra iškastinis kuras, kurio gavyba ir naudojimas prisideda prie globalinio atšilimo.
• Galimi keblumai dėl priežiūros ir išlaidos: Gedimai dažnai susiję su įrangos komponentų būkle ir sistemos kokybe. Gali pasireikšti netolygus variklio veikimas, variklio gesimas dirbant laisvąja eiga, netikslūs dujų sąnaudų rodmenys, trūkčiojimas, galios trūkumas.

Alternatyvos ir naujovės

Kalbant apie alternatyvius degalus, galima prisiminti ir suslėgtas gamtines dujas (SGD), kurios yra suslėgtas metanas. SGD puikiai tinka miesto komerciniam transportui, bet dėl ribotų degalų atsargų yra prastas pasirinkimas tolimiesiems reisams. Pavyzdžiui, SGD varomas "Iveco Stralis" sunkvežimis yra maždaug 30 % brangesnis už dyzelinę versiją, o jo dujų balionuose sukauptų dujų pakanka maždaug 600 kilometrų atstumui.

Įmonė "SG Dujos Auto" neseniai patentavo hidrometano (gamtinių dujų, prisodrintų 5-10 % vandenilio) gamybos technologiją. Hidrometano mišinys gerokai prisideda prie aplinkos taršos mažinimo. Viliamasi, kad patentuotą technologiją pavyks parduoti, nors panašius tyrimus vykdo ir įmonės JAV, Norvegijoje, Indijoje.

Vystomos ir pažangesnės bei tvaresnės dujų sistemos. Siekiama naudojant inovatyvias medžiagas, pvz., anglies pluoštą, kuo labiau sumažinti transporto priemonėse montuojamų dujų bakų svorį. Neseniai LPG tiekėjai Jungtinėje Karalystėje pristatė dujomis nuvažiuojamą atstumą prailginantį generatorių, skirtą elektrinėms transporto priemonėms. Šios unikalios LPG sistemos tikslas - naudojant dujas maitinti elektros generatorių, kuris krauna bateriją, atsakingą už elektrinių variklių energiją. Tokia įranga elektrinėms transporto priemonėms suteikia aibę privalumų:

• Ji gali padėti prailginti nuvažiuojamą atstumą automobiliui išsikrovus nuo 64 iki tikrai įspūdingų 402 km. Tai leidžia mažiau jaudintis dėl ribotos įkrovimo stotelių infrastruktūros, todėl vairuotojai gali drąsiai leistis į ilgesnes keliones.
• Taip pat yra galimybė pasirinkti norimą važiavimo režimą ir naudoti tik elektrinį variklį, pvz., įvažiavus į griežtai kontroliuojamas miesto dalis, kuriose eisme gali dalyvauti tik nulinėmis emisijomis pasižyminčios transporto priemonės.

Dujinės įrangos legalumas ir techninė apžiūra

Automobilio su dujų įranga techninei apžiūrai pateikimo metu techninės apžiūrų centrų specialistai reikalauja pažymos, kad dujų įranga yra techniškai tvarkinga ir jos sumontavimas atitinka LPG įrangos montavimo taisykles. Atvykti atlikti dujinės įrangos patikrą privaloma esant tuščiam dujų balionui, turint galiojantį pažymėjimą.

Jei automobilis pritaikytas naudoti suskystintas naftos dujas (SND), įranga ir jos veikimas turi atitikti Techninius reikalavimus suskystintų naftos dujų įrangai ir šios įrangos montavimui į motorines kelių transporto priemones. Jei įranga sumontuota iki 2006 m. lapkričio 1 d., ji turi atitikti bent jau Suskystintų dujų kuro sistemos įrengimo automobiliuose taisyklių reikalavimus. Jei automobilis naudoja SGD, įranga ir jos veikimas turi atitikti Suslėgtųjų gamtinių dujų įrangos ir šios įrangos montavimo į motorines kelių transporto priemones techninius reikalavimus.

Transporto priemonių, naudojančių dujinius degalus (SND arba SGD), valdytojai, pristatydami automobilius techninei apžiūrai, turėtų pasitikrinti, ar nėra pasibaigęs dujų baliono eksploatacijos laikas. Jei transporto priemonė naudoja SGD, balionas, pasibaigus jo eksploatavimo laikui (ne daugiau kaip 20 m.), turi būti keičiamas.

tags: #automobilio #duju #veikimo #principas