Publikacje własne

Zasilanie silnika benzynowego lpg, a emisja spalin

17.07.2018

mgr inż. Przemysław Turuk1, dr inż. Krzysztof Garbala2, dr inż. Kazimierz Witaszek3, mgr inż. Tomasz Cybulko4

Normy emisji spalin i ich znaczenie w nowoczesnych pojazdach są nie do przecenienia. Mając na uwadze ciągłe podwyższanie norm emisji spalin warto poważnie zastanowić się nad rodzajem stosowanego medium jako paliwa. Powoli dochodzi już do bariery technologicznej, kiedy dalsze ograniczanie emisji spalin tak naprawdę przyniesie drastyczne ograniczanie mocy generowanej przez pojazd. Już dzisiaj stosowane rozwiązania, takie jak filtr cząstek stałych są tak naprawdę substytutami pozwalającymi sztucznie uzyskiwać korzystne rezultaty norm emisji spalin w warunkach laboratoryjnych, pogarszając je drastycznie podczas realnego korzystania z pojazdu np. podczas jazdy w cyklu miejskim.

Dalsze zaostrzanie norm emisji spalin będzie wymuszać na konstruktorach projektowanie napędów mieszanych w postaci zespołów hybrydowych lub całkowitą zmianę podejścia do kwestii jakie paliwo zasilające silnik zastosować. Gotowym rozwiązaniem jest zastosowanie paliw na bazie węglowodorów takich jak: Propan (C3H8), propen (C3H6), butan (C4H10), buten (C4H8). Do testów nad tym rozwiązaniem, przeprowadzonych w siedzibie firmy AC S.A. wykorzystano auto Honda Jazz, rocznik 2006, silnik 1,4 (61 kW) przez pojazd. Już dzisiaj stosowane rozwiązania, takie jak filtr cząstek stałych są tak naprawdę substytutami pozwalającymi sztucznie uzyskiwać korzystne rezultaty norm emisji spalin w warunkach laboratoryjnych, pogarszając je drastycznie podczas realnego korzystania z pojazdu np. podczas jazdy w cyklu miejskim.

 

Auto testowe z instalacją LPG marki STAG
Zdjęcie. 1. Auto testowe

 

Testowe auto zostało wyposażone w kompletną instalację LPG marki STAG. Zminiaturyzowany mikroprocesorowy sterownik sekwencyjnego wtrysku gazu STAG-4 Plus powstał na bazie sprawdzonego układu STAG-300 Plus. Zmodernizowany sterownik wyposażony jest w unowocześnione oprogramowanie z dodatkową mapą graficzną 3D umożliwiającą precyzyjną regulację wtrysku gazu w zależności od prędkości obrotowej silnika. Urządzenie posiada opcję dodatkowej ręcznej korekty parametrów pracy w zależności od temperatury wtryskiwanego gazu oraz możliwość podgrzewania wtryskiwaczy gazowych. Rozszerzenie oprogramowania sterownika o dodatkowe funkcje precyzyjnego dawkowania wtrysku gazu sprawia, że samochody z instalacją opartą na sterowniku STAG-4 Plus, spełniają normy emisji spalin Euro 5. Testowe auto zostało wyposażone w następujące podzespoły instalacji LPG: reduktor STAG R02, urządzenia wtrysku gazu (listwa wtryskowa) STAG AC W03, oraz elektroniczna jednostka sterująca STAG-4 QBOX PLUS oraz inne homologowane elementy.

 

Silnik samochodu testowego z instalacją LPG marki STAG
Zdjęcie. 2. Silnik wraz z instalacją testową marki STAG
Tabela 1. Wyniki analizy spalin Benzyna 95
  BENZYNA
Nr pomiaru I II III IV
Temperatura silnika [ºC] 75 88 93 92
Zmierzony parametr Bieg jałowy Podwyższone obroty Bieg jałowy Podwyższone obroty Bieg jałowy Podwyższone obroty Bieg jałowy Podwyższone obroty
Prędkość obrotowa 750 2250 744 2504 756 2450 755 2563
CO [% vol.] 0,2 0,1 0 0 0 0 0 0
CO2[%vol.] 13,8 13,7 14,6 14,3 14,5 14,3 14,3 14,1
O2[%vol.] 0,14 0,09 0 0,07 0 0,03 0,02 0,05
Cocorr[%vol.] 0,2 0,1 0 0 0 0 0 0
HC[ppm vol.] 109 84 19 68 8 26 8 15
Lambda 0,997 0,999 0,999 1,001 1 1,001 1,001 1,002

 

Tabela 2. Wyniki analizy spalin LPG
  LPG
Nr pomiaru I II III IV
Temperatura silnika [ºC] 93 95 92 95
Zmierzony parametr Bieg jałowy Podwyższone obroty Bieg jałowy Podwyższone obroty Bieg jałowy Podwyższone obroty Bieg jałowy Podwyższone obroty
Prędkość obrotowa 668 2775 759 2560 756 2493 754 2563
CO [% vol.] 0 0 0 0 0 0 0 0
CO2[%vol.] 12,6 12,5 12,9 13 13,1 13,1 12,8 12,6
O2[%vol.] 0,43 0,14 0,51 0,4 0,46 0,02 0,14 0,11
Cocorr[%vol.] 0 0 0 0 0 0 0 0
HC[ppm vol.] 27 27 26 14 43 10 35 27
Lambda 1,026 1,006 1,027 1,001 1,023 0,999 1,006 1,004

 

Analizę spalin przeprowadzono na wieloskładnikowym analizatorze spalin Gasbox firmy Unimetal zgodny z dyrektywą MID ISO 3930. Przeprowadzone badania wykazały, że emisja CO jest niższa w przypadku zasilania pojazdu gazem LPG, w stosunku do silnika zasilanego benzyną bezołowiową. Wynik ten przemawia na korzyść układu zasilania LPG, ponieważ CO jest toksycznym składnikiem spalin i pożądane jest, aby jego zawartość była jak najmniejsza (wg. norm do 0,3% objętości). Również w przypadku emisji HC pojazd zasilany gazem LPG wykazał się mniejszą emisją na podwyższonych obrotach. Emisja HC podczas zasilania benzyną na zimnym silniku przekroczyła dopuszczalne normy (ppm vol.).


1. UNIMETAL Sp. z o.o. ul. Kujańska 10, Złotów

2. Centrum Badań i Rozwoju AC SA. ul. 42 Pułku Piechoty 50, Białystok

3. Wydział Transportu, Politechnika Śląska, ul. Krasińskiego 8, Katowice

4. Centrum Badań i Rozwoju AC SA. ul. 42 Pułku Piechoty 50, Białystok

« wróć