Gaz do DIESLA

DEGAmix – najbardziej zaawansowana instalacja LPG do silników Diesla

Receptą na rosnące ceny ON może być montaż dostępnego od niedawna na polskim rynku systemu DEGAmix firmy ELPIGAZ. To innowacyjne rozwiązanie polega na zasilaniu pojazdów z silnikami wysokoprężnymi jednocześnie dwoma rodzajami paliwa – olejem napędowym (ON) oraz gazem (LPG). System zasilania DEGAmix pozwala obniżyć koszty eksploatacji pojazdu o ok. 10-15% dzięki zmniejszeniu zużycia ON przy podaniu w jego miejsce LPG, który jest znaczenie tańszy od oleju napędowego.

DEGAmix to Diesel and Gas Mixture, czyli Dual Fuel system, który może być stosowany w szerokiej gamie silników wysokoprężnych od wolnossących (bez doładowania) przez doładowane (turbo) do Comon Rail niezależnie od ich przeznaczenia. Może więc być montowany w następujących typach urządzeń: samochodach (osobowe, dostawcze, ciężarowe, autobusy), dużych i małych maszynach rolniczych (kombajny), ciągnikach rolniczych, ale także generatorach prądu oraz innych urządzeniach zasilanych silnikami Diesla. Zasilanie Dual Fuel było stosowane przez samego Rudolfa Diesla – który skonstruował silnik wysokoprężny o zapłonie samoczynnym, jako optymalizacja pracy silnika nazywanego do dziś silnikiem diesla.

Innowacyjny system DEGAmix został wyróżniony nagrodą INPRO 2011 przyznawaną producentom najlepszych i najbardziej innowacyjnych produktów w branży autogazu.

Oferowany przez ELPIGAZ system DEGAmix jest pierwszą instalacją na polskim rynku posiadającą wszelkie niezbędne homologacje do stosowania w szerokiej gamie pojazdów:

• osobowych (M1) i dostawczych (N1) – homologacja PL*0062*00/G
• ciężarowych (N2) i autobusach (M2) – homologacja PL*0059*00/G
• ciężarowych (N3) i autobusach (M3) – homologacja PL*0060*00/G
• i jedyną instalacją w Europie, która może być stosowana w pojazdach drogowych (M3 i N3) przeznaczonych do transportu towarów niebezpiecznych wg Umowy ADR – homologacja PL*0060*05/G.

Do instalacji DEGAmix firma ELPIGAZ opracowała specjalne zbiorniki LPG (LC Large Capacity) do montażu na ramie pojazdów ciężarowych o gabarytach i pojemności zbliżonych do zbiorników na ON.

Wielkość i rodzaj zbiornika dobierana jest pod kątem proporcji spalania LPG w stosunku do ON, tak aby eksploatacja pojazdu z zastosowaniem systemu DEGAmix pozwalała na jednoczesne tankowanie obu paliw, ewentualnie aby można rzadziej tankować LPG niż ON.

Zbiornik dobierany jest także pod względem miejsca, jakie może być przeznaczone na jego umiejscowienie , zazwyczaj montuje się go do ramy pojazdu, za kabiną kierowcy lub w miejscu koła zapasowego.

Korzyści z zastosowania

Zastosowanie systemu przynosi także wymierne korzyści ekonomiczne głównie w postaci zmniejszenia kosztów eksploatacji poprzez zastąpienie drogiego ON tańszym LPG. Efektywność systemu DEGAmix jest największa dla pojazdów pracujących pod obciążeniem , przewożących duże wagowo ładunki; natomiast pokonywanie dużych tras wpływa na szybki zwrot inwestycji w instalacje Dual Fuel.

Jednak koszty ekonomiczne , choć dla wielu właścicieli samochodów są decydujące – nie stanowią wszystkich plusów, jakie można zapisać po stronie systemu. Po stronie korzyści eksploatacyjnych możemy wymienić zwiększenie dynamiki jazdy (wzrost momentu obrotowego i mocy), mniejsze ciśnienie elementach układu zasilania paliwem oraz dywersyfikację nośników energii.

Nie bez znaczenia, szczególnie w obecnych czasach, w których zwraca się uwagę na ekologiczne rozwiązania zmniejszenie emisja spalin poprzez lepsze dopalenie ON i zmniejszenie emisji CO2, jak również wykorzystanie paliw ekologicznych do których należą paliwa gazowe.

Zastosowanie

DEGAmix może być stosowany w szerokiej gamie silników wysokoprężnych od wolnossących (bez doładowania) przez doładowane (turbo) Comon Rail niezależnie od ich przeznaczenia.

Oferowany przez ELPIGAZ system DEGAmix jest pierwszą instalacją na polskim rynku posiadającą wszelkie niezbędne homologacje do stosowania w szerokiej gamie pojazdów: od osobowych (M1) przez dostawcze (N1) i ciężarowe (N2 i N3) do autobusów (M2 i M3) i jedyną instalacją w Europie, która może być stosowana w pojazdach drogowych przeznaczonych do transportu towarów niebezpiecznych wg Umowy ADR.

Może więc być montowany w następujących typach urządzeń:

• samochodach (osobowe, dostawcze, ciężarowe, autobusy),
• dużych i małych maszynach rolniczych (kombajny),
• ciągnikach rolniczych,
• generatorach prądu,
• innych urządzeniach zasilanych silnikami Diesla.

Budowa

Budowa instalacji DEGAmix, do silników wysokoprężnych (dual fuel).

Zestaw DEGAmix występuje w konfiguracji zależnej od mocy silnika i składa się między innymi ze sterownika DEGAmix, reduktora LPG do systemu wtrysku gazu – Kometa-I, zespołu wtryskiwaczy gazu jedno lub dwu sekcyjnych I-Plus.

Instalacja DEGAmix dostępna jest w dwóch wersjach zasilania:

• 12V
• 24V ( w przypadku zasilania 24V jest konieczność zastosowania przetwornicy napięcia).

Dla silnika o mocy:

• do 300 KM z wtryskiwaczem jedno sekcyjnym,
• powyżej 300KM z wtryskiwaczem dwu sekcyjnym.

Do instalacji DEGAmix firma ELPIGAZ opracowała specjalne zbiorniki LPG (LC Large Capacity) do montażu na ramie pojazdów ciężarowych o gabarytach i pojemności zbliżonych do zbiorników na ON.

Zbiorniki dużej pojemności LC dostępne są w wersji „HORIZONTAL” do montażu poziomego, oraz w wersji „VERTICAL” do montażu w pozycji pionowej. Dla każdej z wersji zostały przygotowane odpowiednie mocowania pozwalające na łatwy montaż zbiornika o dużej pojemności w pojazdach.

Wielkość i rodzaj zbiornika dobierana jest pod kątem proporcji spalania LPG w stosunku do ON, tak aby eksploatacja pojazdu z zastosowaniem systemu DEGAmix pozwalała na jednoczesne tankowanie obu paliw, ewentualnie aby można rzadziej tankować LPG niż ON.

Zbiornik dobierany jest także pod względem miejsca, jakie może być przeznaczone na jego umiejscowienie ? zazwyczaj montuje się go do ramy pojazdu, za kabiną kierowcy lub w miejscu koła zapasowego.

Działanie

W systemie DUAL FUEL gaz LPG jest dodatkowo podawany do silnika pracującego na ON. Zastosowanie systemu DEGAmix pozwala na zmniejszenie zużycia ON od 20 do 30 procent, przy podaniu w jego miejsce LPG (około 20 30 procent), który jest znacznie tańszy od oleju napędowego.

Rozwiązanie firmy ELPIGAZ nie wymaga ingerencji w dieslowski układ zasilania zarówno w część mechaniczną (wysokociśnieniową). W systemie DUAL FUEL gaz LPG jest dodatkowo podawany do silnika pracującego na ON. Podstawowa dawka oleju napędowego jest wtryskiwana do komór spalania silnika, zaś dodatkowa porcja gazu – do układu dolotowego. Jej zapłon inicjuje ulegająca samozapłonowi dawka oleju. Przy normalnej jeździe pojazdem zasilanym samym ON dawka paliwa jest regulowana poprzez ECU ON. Po wyposażeniu pojazdu w instalację DEGAmix system samoczynnie podaje do silnika dawkę gazu i jednocześnie zmniejsza dawkowanie ON w wybranych obszarach obciążeń silnika. Dodanie LPG powoduje zwiększenie mocy i momentu obrotowego silnika.

System DEGAmix nie podaje gazu na biegu jałowym, przy hamowaniu silnikiem oraz na obrotach maksymalnych.

W przypadku awarii którekolwiek z elementów systemu DEGAmix lub po przekroczeniu granicznej temperatury gazów spalinowych w kolektorze wylotowym następuje automatyczne odcięcie dopływu gazu do silnika i przejście do zasilania wyłącznie olejem napędowym. Rozwiązanie to zapewnia całkowite bezpieczeństwo silnika oraz odporność na ewentualne awarie systemu.

Moc silnika wyposażonego w system DEGAmix wzrasta o około 10-15% przy jednoczesnym wzroście momentu obrotowego nawet o 20%. W większości silników wzrost momentu obrotowego jest zauważalny szczególnie w zakresie niskich prędkości obrotowych silnika, czyli tam gdzie jest najbardziej pożądany. Pojazd ma wyraźnie lepsze przyspieszenie, a jazda jest bardziej elastyczna.

Wyniki te jednoznacznie potwierdzają opinie kierowców, obserwacje podczas jazd testowych oraz badania przeprowadzone na hamowni podwoziowej. Powyższy wykres to przykładowa, zmierzona na homologowanej hamowni podwoziowej, charakterystyka mocy oraz momentu obrotowego silnika ciągnika siodłowego DAF XF 105.460 z 2006 roku z przebiegiem 520 tys. km.

Silnik tego pojazdu zasilany wyłącznie ON osiąga moc 431 HP (deklarowana przez producenta moc katalogowa nowego pojazdu to 460 HP) oraz moment obrotowy ~2100 Nm. Po włączeniu systemu DEGAmix moc silnika wzrosła do 491 HP (wzrost aż o 14%) zaś moment obrotowy do ~2320 Nm (wzrost o 10,5%). Co więcej, wraz ze wzrostem parametrów silnika znacząco spadło zużycie ON.

Ekonomia

Instalacja LPG do silników Diesla rozwiązaniem na rosnące ceny paliw. Ceny paliw nieustannie rosną – w ciągu ostatnich 10 lat wzrosły o ponad 100%!

Drożeją surowce, podnoszone są podatki i akcyzy, wzrastają marże producentów paliw i ich pośredników. Z drugiej strony konkurencja na rynku transportowym zaostrza się, a klienci oczekują obniżania cen.

Wykres: Zmiana ceny ON na przestrzeni ostatnich 10 lat.

Niestety, nic nie wskazuje na to, by w najbliższym czasie trend zmian cen paliw się zmienił. Jednym ze sposobów radzenia sobie z trudną sytuacją rynkową jest podnoszenie efektywności własnych usług oraz szukanie rozwiązań obniżających koszty, takich jak DEGAmix. Potencjał technologii DEGAmix dostrzeżemy szczególnie wyraźnie, gdy uświadomimy sobie, że koszt paliwa stanowi obecnie nawet 40-45% ogółu kosztów ponoszonych przez przewoźników.

• Jeżeli dzięki zastosowaniu technologii DEGAmix obniżymy koszty paliwa o 10% to przełoży się to na spadek całkowitych kosztów prowadzenia działalności o 4-4,5%. Czy to dużo?
• Jeżeli przyjmiemy, że marża przewoźnika jest na poziomie 15-20% to okazuje się, że dzięki zastosowaniu DEGAmix marża przewoźnika wzrasta nawet o 25%!

Wykres: Struktura kosztów typowej firmy transportowej.

Przykładowa kalkulacja oszczędności dla samochodu ciężarowego MAN TGA 26.440, który podczas jazd testowych z ładunkiem spalał około 42 litrów ON na 100km. Silnik tego samochodu doskonale współpracuje z systemem DEGAmix, który dzięki mieszance ON z LPG istotnie podnosi efektywność spalania dodatkowo obniżając zapotrzebowanie na paliwo.

Przyjmujemy ceny paliw z miesiąca listopada 2011:
cena 1 litr ON = 5,50 PLN i cena za 1 litr LPG = 2,80 PLN.

a) konfiguracja seryjna

zużycie ON: 42l / 100 km
koszt 100 km: 42 x 5,50 PLN = 231 PLN

b) system DEGAmix

zużycie ON: 28l / 100 km
zużycie LPG: 10l / 100 km
koszt 100 km: 28 x 5,50 PLN + 10 x 2,80 PLN = 182 PLN

W efekcie dla testowego samochodu MAN TGA 26.440 uzyskano oszczędność na poziomie 49 pln / 100 km. Biorąc pod uwagę fakt, że samochody tej klasy zwykle przejeżdżają rocznie około 90-110 tysięcy km uzyskujemy oszczędność brutto na poziomie 50 tysięcy PLN na rok!

Należy podkreślić tu fakt, że występują pewne różnice w efektywności spalania mieszanki paliw doprowadzanej systemem DEGAmix w zależności od producenta silnika, jego konstrukcji, pojemności oraz sposobu eksploatacji pojazdu.

Poniżej przedstawiamy zestawienie przykładowych oszczędności, które nasi klienci uzyskali w swoich pojazdach eksploatowanych z różnym ładunkiem i w zróżnicowanych warunkach. Wszystkie pomiary spalania paliw zostały zweryfikowane komisyjnie.

Analizy oszczędności przeprowadzone na kilkudziesięciu pojazdach jednoznacznie wskazują, że im intensywniej pojazdy są eksploatowane, z większymi ładunkami i w trudniejszych warunkach (pokonywanie wzniesień, szybkie przejazdy, itp.) tym efektywność systemu DEGAmix jest większa.

Ekologia

Bardzo ważną zaletą systemu Dual Fuel (ON+LPG) dla siników wysokoprężnych, jest znacznie niższa emisja składników toksycznych i sadzy niż w przypadku spalania tylko ON. W komorze spalania wolno-ssącej (bez doładowania) jednostki Diesla nie dopalają się do końca wszystkie składniki paliwa i powstają zanieczyszczenia takie jak:

• CO (tlenek węgla),
• HC (węglowodory),
• cząstki stałe.

Oznacza to, że nawet w procesie spalania silnika z wtryskiem bezpośrednim (ale bez systemu common rail) zaledwie 75-80% wtryskiwanego paliwa ulega fizykochemicznej przemianie, a produktami ubocznymi są składniki szkodliwe przedostające się do atmosfery.

Z zamontowaną instalacją DEGAmix aż 95% dostarczonego paliwa ulega dopaleniu, a udział składników toksycznych ulega znacznemu obniżeniu. Zostało to potwierdzone przez badania emisji spalin wykonane w certyfikowanej jednostce badawczej.

Opracował inż Wojciech Gacek – na podstawie materiałów własnych i firmy ELPIGAZ.