Cykl „A KUKU” czyli Filtry w instalacji LPG

Instalacja LPG (ang. Liquefied Petroleum Gas) w samochodzie składa się z szeregu elementów, od których zależy poprawna praca silnika. Istotne znaczenie ma czystość doprowadzonego „paliwa”. W tym przypadku jest to mieszanka gazów propan-butan; a do jej przefiltrowania służą specjalne filtry…

Na początek przykładowy schemat instalacji LPG (IV Generacji)

22

Schemat instalacji IV Generacji: 1 – zawór tankowania, 2 – zbiornik gazu, 3 – reduktor, 4 – filtr fazy ciekłej LPG, 5 – elektrozawór, 6 – czujnik temperatury reduktora, 7 – przewód łączący zawór bezpieczeństwa z kolektorem dolotowym, 8 – filtr fazy gazowej, 9 – wtryskiwacz gazu, 10 – adapter, 11 – wtryskiwacz benzyny, 12 – sonda lambda, 13 – elektrozawór, 14 – wskaźnik poziomu gazu, 15 – zespół odcięcia wtrysku, 16 – elektroniczny moduł sterowania zasilania gazem LPG, 17 – elektroniczny moduł sterowania silnikiem, 18 – przełącznik wyboru paliwa, 19 – brzęczek, 20 – akumulator, 21 – bezpiecznik, 22 – złącze diagnostyczne, 23 – generator sygnałów prędkości obrotowej silnika (źródło: Sosnowski M, Grab-Rogaliński K, Układy zasilania gazem, Nie tylko mechanik – szkolenie z diagnostyki samochodowej, Projekt współfinansowany z UE, Politechnika Częstochowska).

Filtry to elementy, których zadaniem jest zatrzymanie cząstek stałych itp., a umożliwiające dalsze „przejście” czynnika roboczego do układu cieczy lub gazów.

Powinny charakteryzować się wysoką skutecznością i przepustowością, odpowiednią chłonnością a także jak najmniejszymi oporami przepływu.

W instalacjach LPG można wyróżnić następujące filtry:

  • siatkowy na rurce pobierakowej – jest położony wewnątrz zbiornika – w tzw. zespole wielozaworu
    19

    Zbiornik LPG zamontowany w samochodzie

    Rolą tego filtra jest nie dopuszczanie większych zanieczyszczeń (znajdujących się wewnątrz zbiornika np. ślady korozji) do przedostania się w dalsze przewody instalacji.

13

Wielozawór

14

Drobna siatka zapobiega przedostawaniu się większych zanieczyszczeń do instalacji

  • fazy ciekłej (bibuła filtracyjna)
20

Położenie filtra fazy ciekłej – znajduje się pomiędzy zbiornikiem a parownikiem

11

Wewnątrz przekroju filtra widoczna jest siatka, której zadaniem jest uzyskanie odpowiedniej wytrzymałości

  • fazy gazowej np. składający się z bibuły filtracyjnej (bibuły poliestrowej, włókna szklanego lub bulprenu) – obudowa wykonana najczęściej z aluminium – czyli w forma nierozbieralna.
21

Położenie filtra fazy lotnej – pomiędzy parownikiem a wtryskiwaczem

10

Widok zewnętrzny i przekrój

5

Filtr rozłożony na części pierwsze

12

Mocno „zabrudzony” wkład

Obudowy filtrów fazy lotnej mogą być wykonane również z tworzywa sztucznego, są wówczas rozbieralne a wymiana dotyczy tylko samego wkładu.

Wkłady filtrów są wykonane najczęściej z papieru (bibuły filtracyjnej). Materiał ten jest pofałdowany i plisowany dzięki czemu uzyskuje się dużą powierzchnie filtracyjną. Z reguły jest nasączona różnymi żywicami. Celem tej impregnacji jest zapobiegnięcie (znaczne ograniczenie) wchłaniania wody, podwyższenie granicy odporności pracy w podwyższonych temperaturach a także usztywnienie plisów.

Po rozłożeniu materiałów filtracyjnych widać jak dużymi powierzchniami filtrują czynnik roboczy:

  • filtr fazy ciekłej – przy wymiarze zew. ø22mm, h=25mm (po rozłożeniu 25mm x 500mm) – powierzchnia wyniosła ok. 12500mm2 – plisy o szerokości 5mm
8

Filtr fazy ciekłej po rozłożeniu – jest suchy

  • filtr fazy gazowej – przy wymiarze zew. ø32mm, h=45mm (po rozłożeniu 45mm x 800mm) – powierzchnia wyniosła ok. 36000mm2 – plisy o szerokości 7mm
9

Rozwinięcie wkładu filtra fazy lotnej – jest wilgotny, tłusty (zaolejony)

Okazuje się, że podczas zmiany stanu mieszanki gazowej z ciekłego na gazowy w reduktorze ujawniają się oleiste frakcje pochodzące m.in z przepompowywania gazów z cystern i transportu.

Oprócz substancji oleistych filtry te dodatkowo zatrzymują między innymi węglowodory, które z kolei bez trudu przechodzą przez filtr fazy ciekłej.

Przedstawione powyżej filtry maja prostą budowę – składają się tylko z jednej warstwy materiału filtracyjnego (bibuły); przez to ich skuteczność jest mniejsza niż wkładów z włókna szklanego (składa się np. z 3 warstw: siatki włókna i siatki), poliestrowych (składają się np. z 5 warstw: siatki, poliestru włókna, poliestru i siatki),  a także bulprenowych.

Do zalet filtrów bulprenowych m.in. można zaliczyć wysoką jakość filtrowania a także dużą pochłanialność cząstek oleistych.

7

Porównanie wchłanialności przykładowych filtrów (źródło: http://www.certools.pl/faq/)

Istnieje jednak wiele opinii, że filtry te pomimo nie podważalnych zalet mogą powodować znaczne – dużo większe (od pozostałych filtrów) przyhamowanie (zwiększone opory przepływu) gazu skierowanego do spalenia.

Poniżej przykładowy filtr fazy lotnej złożony z 5 elementów: siatka, włókno, bibuła filtracyjna, bibuła filtracyjna, siatka).

15

Przykładowy filtr fazy lotnej złożony z pięciu elementów (wymienny jest tutaj tylko wkład filtra – obudowa nie wymaga wymiany – jest wykonana z tworzywa sztucznego)

16

Wymiary filtra ø40mm, h=50mm;  po rozłożeniu: 50mm x 480mm – 24000mm2, należy jednak pomnożyć ten wynik x3 w związku z 3 warstwami filtracyjnymi; w sumie orientacyjna powierzchnia filtrująca to około 72000mm2. Szerokość plisu 10mm

18

Wycinek wkładu filtra i rozłożenie na poszczególne części

Na powyższym zdjęciu widać, że najbardziej zanieczyszczona jest warstwa filtracyjna (bibułka) znajdująca się w środku – do tego stopnia, że położenie na kartkę papieru powodowało mocne nasiąkanie kartki olejem…

Przekrój filtra „bulprenowego” ukazano poniżej.

25

Filtr Bulprenowy, kierunek przepływu gazu i przekrój

26

Widok filtra wewnątrz

27

Wkład filtra – widok zewnętrzny i obudowa

28

Zbliżenie pianki Bulprenowej

Wkład filtra – pianka zatrzymała w sobie duże ilości substancji oleistych. Ślady oleju były również zauważalne na wewnętrznej części obudowy.

Aby zapobiec przedostawaniu się „oleistych” zanieczyszczeń do wtryskiwaczy niektórzy montują pomiędzy parownikiem a filtrem fazy lotnej, dodatkowy filtr frakcji olejowej (zdjęcia już wkrótce).

Dodatkowym filtrem w instalacji LPG jest stosunkowo mały filtr umieszczony na wlocie do listwy wtryskowej.

23

Listwa wtryskowa

24

Filtr siatkowy na wlocie listwy wtryskowej

Generalnie co do tego, które filtry rzeczywiście są najlepsze to zostawię to bez komentarza. Jedni uważają, że lepiej kupić „zwykły” czyli tani filtr „bibułkowy” i częściej wymieniać, inni znowu przeciwnie (lepsze i rzadziej). Prawda jest jednak taka, że z jakością… a tym samym z czystością mieszanki LPG na naszych stacjach bywa różnie.

Nie można ślepo patrzeć na przysłowiowe kilometry i wymieniać filtry zgodnie z planem (np. po 10 czy 20 tys.) bo z pewnością nie jeden wkład jest mocno zanieczyszczony już dużo wcześniej… . Wydaje się zatem, że ciekawym rozwiązaniem było by zamontowanie na wylocie filtra fazy lotnej/fazy ciekłej – czujnika ciśnienia przepływu/przepustowości itp, który porównywałby poszczególne dane podczas eksploatacji z wartościami uzyskanymi po założeniu nowego filtra (oczywiście w odpowiedniej jednostce czasu). Po przekroczeniu ustalonych ilości konieczność wymiany była by zgłoszona jako komunikat…, pozwoliło by to zatem m. in. na zmniejszenie obciążenia układu LPG. Ale znowu doszła by kolejna elektronika…, to może lepiej wymienić filtry częściej…