A cseppfolyósított autógázt röviden LPG- nek, míg a sűrített földgázt CNG-nek nevezzük. Jelen oldalon ismerkedjünk meg közelebbről az LPG gázzal, amely évtizedek óta bizonyít az autógáz piacon.
Az LP Gáz folyékony halmazállapotú szénhidrogén gázok elegye, amelyet gépjárművek üzemanyagaként használnak. A cseppfolyós gáz nemzetközi jelölése az LPG (Liquefied Petroleum Gas).
Az LPG összetétele
A cseppfolyós gáz lehet propán, bután, propilén, izobután, izobutilén, butilén és ezek elegyei. A cseppfolyós motor-hajtóanyag közel azonos összetételű a háztartási PB-gázzal. A háztartási PB-gázhoz képest az autógázban viszont kevesebb szennyeződés lehet, kénhidrogént, vizet nem tartalmazhat. A bányászott szénhidrogénekből finomítás során, gyakorlatilag melléktermékként nyerik. A cseppfolyós gáz 95 %-ban propánt (C3H8) és butánt (C4H10) tartalmaz. A fennmaradó 5 % nehéz szénhidrogénekből áll. A propán és a bután aránya kb. 40 % – 60 %.
Az LPG tárolása, szállítása
Viszonylag alacsony (kb. 6 bar) nyomáson, környezeti hőmérsékleten cseppfolyósítható. Az üzemanyag kutak részére így tartályautókon szállítják, és a töltőállomások tartályában tárolják a kiméréséig. Speciális töltőszelepen át, szivattyúval töltik a gépkocsik tartályaiba.
Tudnivalók az LPG autógáz használatakor
Ha a cseppfolyós LP gáz folyékony állapotban kerül a szabadba, azonnal párologni kezd. Párolgása során a térfogata kb. 230-szorosára növekedik, és erősen lehűti a környezetét, hiszen párolgáskor hőt von el. A gépjárművek tankolásakor a betöltőnyílás körül, ahol a gáz kiáramlik, vagy ahol a folyékony gáz összegyűlik a szabadban, a levegő halmazállapota megváltozik, esetleg meg is fagy. A kiáramló cseppfolyós gáz hatására köd keletkezik a gázsugár környezetében, ilyenkor a cseppfolyós üzemanyag annyira lehűti a környezetét, hogy a párolgása esetleg átmenetileg meg is szűnhet.
Az LPG tulajdonságai
A tartálynyomáson lévő cseppfolyós gáz tulajdonságai: |
A cseppfolyós autógáz legfontosabb tulajdonságai: |
| sűrűsége: 0,525…0,56 kg/l alsó hőértéke: 24,7 MJ/l hőtágulás 10 °C-onként: kb. 4 % forráspont légköri nyomáson: -5 és -42 °C között van -5 °C-on legalább 2,5 bar a gőz nyomása |
relatív sűrűsége: 1,8…2 sűrűsége: 2..2,7 g/l gyulladási hőmérséklete: 490…510 °C alsó-felső gyulladási koncentráció: 2…9 % V/V lángterjedési sebesség: 32 cm/s alsó hőérték: 0,105…0,110 MJ/l 1l PB-gáz elégetéséhez szükséges levegő mennyisége: kb. 28 l motor oktánszám: legalább 89 (kb. 95-100) |
Sajátosságok
Az LPG autógáz sajátos tulajdonsága, hogy a tartálynyomást elsősorban hőmérséklete határozza meg.
Az LPG élettani hatásai
Mérgező anyagokat nem tartalmaz. Belégzését, bár mérgezést nem okoz, a szagosító anyag élettani hatásai miatt kerülni kell. Ha a levegőbe nagy mennyiségű autógáz kerül, abban oxigénhiány keletkezik. Az ilyen levegő belégzése bódulatot, szélsőséges esetben pedig fulladást okozhat.
A folyékony gáz, mint üzemanyag
Környezetkímélőbb módon ég, mint a benzin, mivel a NOX nitrogénmonoxid-összetevő a kipufogógázban csak mintegy 20%-a a benzint égető motorénak, a szén-dioxid (CO2) kibocsátása is mintegy 15%-kal alacsonyabb, valamint az elégetlen szénhidrogén is csak mintegy fele a benzinüzeműnek. Szénmonoxid-értéke nullának vehető.
Emellett az LPG égéstermékek kémiailag kedvezőbb összetételük miatt alacsonyabb gépjármű katalizátor hőmérséklet mellett is semlegesíthetők, ezáltal a gázmeghajtású motorok a katalizátort kímélik. Ezen kedvező emissziós tulajdonságok miatt az LPG hajtotta gépjárművek és targoncák – a földgázüzeműek mellett – olyan belsőégésű energiaforrással rendelkeznek, amely még zárt térben is üzemeltethető.
Ezzel szemben például a dízeltargoncák korom- és nagy mennyiségű NOX kibocsátásuk miatt erre nem alkalmasak. Közvetlen, literben mért fogyasztás összehasonlításnál az LPG-ből mintegy 5-20 %-kal kell több ugyanazon teljesítmény eléréséhez, mint benzin esetén. Ez adódik egyrészt abból, hogy a 95-ös oktánszámú benzin sűrűsége átlagosan 0,76 g/cm3, míg az LPG (amelynek oktánszáma átlagosan 106-nak vehető) 0,53 g/cm3.
Ezeket összevetve, 40%-os többletfogyasztás adódna első körben, de azt tudni kell, hogy az LPG égéshője magasabb, mint a benziné (LPG:46,1 MJ/kg (12,8 kWh/kg); benzin: 43,6 MJ/kg (12,1 kWh/kg)). Ez elméletileg 33%-ra mérsékli a többletfogyasztás mértékét, az 5-20%-ot végső soron a benzinhez képesti magasabb oktánszám eredményezi. A többletfogyasztás mértéke természetesen függ a vezetési stílustól, az átlagosan megtett úthossztól, stb. – leginkább azonban a beszerelt (beszerelhető) gáz szettektől.
A legmodernebb berendezéseknél ez az érték – megfelelő beállításnál – 10% százalék körül mozog, mivel a lineáris gázinjektorok már megközelítik a benzinbefecskendezés karakterisztikáját, emellett a legújabb fejlesztésű szoftverek a gázadagolás legideálisabb módját is biztosítani tudják.
A folyékonygáz-hajtású gépjárművek technikája
Az autógázzal üzemelő gépjárművek vagy benzinnel indulnak – majd a beépített kapcsolóval kézzel, vagy automatikusan gázmeghajtásra váltanak (hogy a felmelegítési problémákat elkerüljük) –, vagy pedig egyből autógázzal. Megkülönböztetünk ennek megfelelően „Venturi-berendezéseket”, szekvenciális berendezéseket, valamint LPI gázberendezéseket (folyékony propánt fecskendeznek be).
Az első kettőnél az a közös, hogy a tankban nyomás alatt lévő folyékony gáz a motorba egy kigázosítás és nyomáscsökkentés után légnemű halmazállapotban érkezik. Mivel a kigázosítás, azaz a folyékony halmazállapotból légneműbe való átmenet, hőelvonással jár, ezért az „UFO”-t a hűtőkör hőjével meg kell fűteni, egyébként a keletkező „hidrát dugó” (víz-jég dugó) a gázhozzávezetést megakadályozza. Ezen oknál fogva a gázüzemre való átkapcsolás csak kb. 30-40°C-os motorhőmérséklet környékén történik, hogy az előbb említett elfagyás alacsony külső hőmérsékletnél elkerülhetővé váljon. 2004 óta már LPI gázberendezések is jelen vannak a piacon.
Ezeknél a rendszereknél egy üzemanyag szivattyú a folyékony gázt nyomás alatt az adagolócsőbe juttatja, amiből a gázsugár – adagolószelepeken át – egyenest a beömlő traktusokra kerül. A gáz légneművé váláskor fellépő hőelvonás a beömlő levegőt terheléstől függően 5-15 °C-kal lehűti, s ez némi teljesítménynövekedéssel jár (ld.: a turbófeltöltős motoroknál alkalmazott visszahűtést) a kigázosításos módszerhez képest, míg az eredeti meghajtó anyaghoz, a benzinhez képest nincs változás. Az autógázzal való üzemeltetés alacsonyabb káros anyag kibocsátás mellett nagyobb futás-egyenletességet produkál a benzin üzemhez képest, ami a gáz 100 körüli oktánszámából vezethető le.
A gázüzemű gépjármű takarékos és egyben környezetkímélő
Az autógáz nem megújuló energiafajta, hanem a lakosság szénhidrogén-ellátása során keletkező „hulladék”, ami nem kerülhet be az országos hálózatba. A folyékony autógáz – ami nem keverendő a földgázzal – propán-bután keverék, amellyel a jelenlegi árviszonyok mellett kb. 30-40 %-kal olcsóbban utazhatunk, mint benzinnel.
Leginkább a sokat autózó és az eredetileg nagy benzinfogyasztású járművel rendelkezők élvezhetik előnyeit. A motortól, az autógáz berendezéstől, valamint a gázösszetételtől és a vezetési stílustól függően a benzinre átszámított fogyasztás 15-20%-kal növekedhet.
Azonos tartályméretnél, LPG-vel hozzávetőleg háromszor akkora távot lehet megtenni, mint földgázzal (CNG). A benzinhez képest ugyanazon LPG-s gépjármű 15%-kal kevesebb CO2-t pöfög ki, míg a dízelhez, valamint a földgázhoz képest is valamelyest magasabb ez az érték.
Egyetlen hátrányát azért meg kell említenünk a gázautózásnak, vagyis azt, hogy mélygarázsokba tilos beállni ilyen – kivéve a vonatkozó műszaki követelményeknek megfelelő biztonsági szeleppel felszerelt – járművekkel, a PB-gáz ugyanis nehezebb lévén a levegőnél, azt szivárgás esetén kiszorítja, s leül a padlóra. Jó hír, hogy a 2000-es éveket követően szinte már csak ilyen gázbeszerelések történtek, azaz a gázautók igen nagy hányada 2011. őszétől (ekkor módosították az OTSZ-t) behajthat a mélygarázsokba!
Negyedik generációs autógáz-rendszerek
A negyedik generációs rendszereknél a légnemű gáz bejuttatása a szívószelepek közelében történik gyors működésű elektromágnesek (gázinjektorok) segítségével, a harmadik generációs adagoló sínekkel szemben ezek karakterisztikája lineáris, mint a benzinbefecskendezőké, a késleltetésük mindössze néhány tized másodperc a benzininjektorokhoz képest. A valós impedanciájuk 1 Ohmtól, 4 Ohmig terjed, általában a kisebb ellenállásúak gyorsabbak, viszont nagyobb áramot vesznek fel, ezáltal a vezérlő gázkomputer végfokát jobban terhelik. Általában a régebbi motorgyártmányok (EURO2 és EURO3) számára elegendő a lassúbb változatokat beépíteni, amelyek olcsóbbak is, míg az EURO4-es motoroknál már az újabb fejlesztésű és gyorsabb rendszereket kell választani.
Példaként a DT Gas System „GAS TECH 400S” (4 Ohm) és a „GAS TECH 700S” (2 Ohm) rendszereket vettük, ennek a leírásán keresztül próbáljuk szemléltetni a működést. Elektronikus vezérlésű rendszerek, amelyek elektromos szikragyújtású motoroknál a megfelelő keveréket állítják elő egyetlen, vagy két lambda-szondával rendelkező motoroknál. Az üzemanyag propán-bután gáz, vagy metán gáz (földgáz) lehet, különbség csak a reduktorig van, mivel a metán esetében itt jóval nagyobb nyomás uralkodik. A gázkomputer paralel működik a benzinkomputerrel, annak jeleit átveszi és megfelelő módon korrigálja a gázműködést.
A gázkomputer a következő jeleket kapja, aminek alapján a vezérlőjeleket előállítja.
- benzininjektorok nyitási ideje
- motorfordulat /RPM/
- oxigén szenzor(ok) kimeneti jele /lambda-szonda/
- gázhőmérséklet a reduktorban
- gáznyomás a légnemű szűrő után
- az üzemválasztó kapcsoló helyzete az utastérben /benzin vagy benzin-gáz üzem/
A gázkomputer a következőket végzi:
- vezérli a gázbefecskendezők nyitási/zárási idejét
- nyitja és zárja a gázszelepet
- be- és kikapcsolja a benzininjektorok emulátorait /a megfelelő lezárást biztosítják gázüzemben a benzinkomputer kimenetén, hogy úgy érezze, mintha benzinüzem lenne/
- jelek az utastérben lévő kijelzésekhez
A legfontosabb vezérlési mennyiség a gázinjektorok nyitási ideje, ezek a beömlő gázmennyiséget szabályozzák, ami a szívószelepen keresztül az égéstérbe kerül. A gázinjektort a szívószelephez a lehető legközelebb kell elhelyezni, a lehető legrövidebb hozzávezető gumicsövezéssel. A nyitási idő a benzin-komputertől átvett értékeken alapul, korrigálva azokat a megfelelő algoritmusok alapján, hogy a végbemenő égés a lehető legtökéletesebb legyen.
A befecskendezett gáz nyomása a reduktor/kipárologtatón található állítócsavarral változtatható a megfelelő értékre. A gázkomputerben ún. injektor-emulátorok találhatók, amelyek arra szolgálnak, hogy a gázüzem során szükséges benzininjektorok lekapcsolásakor a benzin-komputer úgy érzékelje, hogy minden a megszokott rendben zajlik, azaz a benzin-komputert „be kell csapni” emulációval. Ez a gyakorlatban főleg az amerikai gyártású motoroknál okoz gondot, mivel itt a benzininjektorok impedanciája nagyon kicsi.
Az átkapcsolás benzin üzemanyagról gázra automatikusan történik, miután az utastérben elhelyezett központi egységen lévő kapcsolót benzin üzemről vegyes üzemre állítjuk. Ameddig a beállított feltételek nem teljesülnek, addig a zöld LED villog, és miután a beállított paraméterek teljesülnek (gáznyomás, reduktor-hőmérséklet, stb.), a megfelelő fordulatszám elérésekor a berendezés átvált automatikusan gázüzemre, amit a zöld LED folyamatos világítása jelez. Ez a benzinszelep lezárásával és a gázszelepek nyitásával történik. A gázmennyiség szabályozása a gázbefecskendezőkben található elektromágnesek nyitási idejének változtatásával történik, amit természetesen a gázkomputer végez.
Ha bővebben is érdekli a téma, további információkat az LPG autógázról, a HÍREK menüpont alatt olvashat.
Felhasznált irodalom: Wikipedia