Miroslav Pećanac, ma, dipl. inž mašinstva

Sažetak: Danas se u stručnoj javnosti govori o konvencionalnim i alternativnim gorivima za pogon motora sa unutrašnjim sagorijevanjem. Konvencionalna motorna goriva su motorni benzin i dizel gorivo. Perspektivnim alternativnim motornim gorivima smatraju se: tečni naftni gas, prirodni gas, bio-goriva i vodonik. Od navedenih perspektivnih alternativnih goriva najveću primjenu za pogon motornih vozila našli su tečni naftni gas (TNG, engl. LPG – Liquid Petroleum Gas) i komprimovani prirodni gas (KPG, engl. CNG – Compressed Natural Gas). U oba slučaja vozilo zahtijeva dodatnu instalaciju za smještaj goriva i napajanje motora gorivom, koju je potrebno pregledati tokom tehničkog pregleda vozila. U radu su date karakteristike TNG i KPG, različite varijante instalacija koje su ugrađivane u vozila i procedura provjere ispravnosti gasne instalacije na motornom vozilu.

Ključne riječi: motorno vozilo, gasna instalacija, propan, butan, metan

1. UVOD

Od svih energenata, prirodna nafta je dominantna sirovinska osnova za proizvodnju motornih goriva. Isto tako, već više od stotinu godina, motor SUS je dominantan pogonski agregat motornog vozila. Motorni benzin i dizel gorivo su konvencionalna goriva dobijena iz nafte koja su kontinuirano usavršavana i usaglašavana sa motorom SUS i dominantno su korištena kao pogonska goriva u prethodnom periodu. Mnogobrojnim studijama i izvještajima instituta i drugih organizacija, na evropskom i svjetskom nivou, potvrđen je negativan uticaj upotrebe konvencionalnih goriva fosilnog porijekla na životnu sredinu i zdravlje ljudi. S obzirom da su konvencionalna goriva za pogon motornih vozila ugljovodonična goriva, pri njihovom sagorijevanju u realnim uslovima pored ugljen-dioksida (CO₂) i vode (H₂O), nastaju i produkti nepotpunog sagorijevanja, kao što su ugljen-monoksid (CO), nesagorjeli ugljovodonici (C_xH_y), oksidi azota (NO_x), čestice, te razni policiklični aromatski ugljovodonici (engl. Polycyklic Aromatic Hydrocarbons – PAH) i ostale isparljive organske komponente (engl. Volatile Organic Compound – VOC). Propisima je definisan dozvoljeni sadržaj CO, NO_x, C_xH_y i čestica u emisiji izduvnih gasova vozila. Navedeni produkti nepotpunog sagorijevanja, zajedno sa bukom i isparenjima iz vozila imaju naročito štetan uticaj na zdravlje ljudi u urbanim sredinama, gdje je prisutna velika koncentracija motornih vozila koja se, sa energetskog i ekološkog stanovišta, eksploatišu pri veoma nepovoljnim režimima rada. Zbog toga se sve više koriste, ekološki prihvatljivija vozila, vozila sa alternativnim pogonom, posebno vozila u kojima se kao pogonsko gorivo koristi TNG i KPG.

Kada govorimo o gasnom gorivu za pogon motornog vozila u drumskom saobraćaju, razlikujemo dva slučaja i to:

• upotreba gasnog goriva za pogon vozila sa namjenski projektovanim gasnim motorom i
• upotreba gasnog goriva za pogon konvertovanog postojećeg motora za rad na gasna goriva.

U praksi se sreću sljedeće varijante za konverziju vozila na rad na gasna goriva, [1]:

• modifikacija benzinskih motora za rad na gasna goriva (engl. dedicated fuel),
• modifikacija benzinskih motora za rad na gasna goriva ili benzin (engl. bi-fuel)
• konverzija dizel motora za rad na gasna goriva (engl. dedicated), upaljenje svjećicom i
• konverzija dizel motora za jednovremeni rad na gas i dizel gorivo (engl. dual-fuel).

Tečni naftni gas

Tečni naftni gas se dobija tokom postupaka primarne i sekundarne rafinerijske prerade nafte ili u postupcima frakcionisanja prirodnog gasa. TNG predstavlja smješu propana (C₃H₈) i butana (C₄H₁₀), a u malim količinama sadržane su i neke druge gorive komponente kao što su propilen (C₃H₆), butilen (C₄H₈) i drugi. Bitno svojstvo TNG je da na temperaturi okoline prelazi u tečno stanje pri relativno niskim pritiscima (od 2 do 8 bar, zavisno od sastava smješe). Osim toga, odlikuju ga visoka otpornost na detonantno sagorijevanje (IOB=105-108) i visoka donja toplotna moć (46 MJ/kg ili 23 MJ/L). Smješa TNG i vazduha se lako pali i kada je smješa siromašna, a to su potrebe visoko ekonomičnog rada motora SUS. Visok oktanski broj omogućuje podizanje stepena kompresije, bez opasnosti od pojave detonantnog sagorijevanja, što dodatno povećava ekonomičnost motora. TNG kao kvalitetno gasovito gorivo sagorijeva potpunije, te ima veliki potencijal u pogledu smanjenja emisije izduvnih gasova. Međutim, samo motori koji su namjenski projektovani za rad sa TNG mogu iskoristiti sve prirodne prednosti ovog goriva i dati svoj puni potencijal u pogledu povećanja ekonomičnosti motora, postizanja povoljne emisije (po sve tri komponente: HC, CO, NO_x i sadržaju čestica), dužeg vijeka ulja i motora. Ukoliko je motor projektovan i optimiziran za rad na benzin, pa je naknadno modifikovan za rad na TNG, prednosti TNG u pogledu ekoloških pokazatelja mogu izostati, pogotovo kod starijih modifikovanih motora opremljenih jednostavnim i jeftinim sistemima za doziranje gasa, [3].

U praksi se TNG uglavnom koristi za pogon modifikovanih benzinskih motora za rad na TNG ili benzin. Moguća je primjena TNG i kod dvogorivih dizel motora. U oba slučaja vozilo zahtijeva dodatnu instalaciju za smještaj i napajanje gorivom, koja zauzima znatan smještajni prostor i nameće potrebu za dodatnim održavanjem.

TNG kao motorsko gorivo mora da zadovolji odgovarajuće norme, u Evropi je to EN 589. TNG se kao alternativno gorivo dominantno koristi za pogon putničkih i lakih teretnih vozila. U 2019. godini u EU, od ukupnog broja registrovanih vozila kategorije M1, 2.7 % pogonjeno je na TNG.

Sa bezbjednosnog aspekta bitno je navesti i sljedeća svojstva TNG:

• eksplozivan je i zapaljiv gas, a opseg upaljivosti u zapreminskim procentima je od 2% do 9% (ova koncentracija može se stvoriti u malom zatvorenom, neprovjetravanom prostoru, gdje se parkiraju vozila, a praktično nemoguća na otvorenom prostoru gdje se vozilo kreće),
• smješa propana i butana je gotovo dva puta teža od vazduha, pa je ventilacione otvore za ventilaciju zatvorenih prostora u kojima se parkiraju ova vozila potrebno postavljati u donjoj zoni ili ventilaciju vršiti prinudno ugradnjom ventilatora (na primjer u podzemnim garažama),
• spada u grupu običnih zagušljivaca, jer svojim prisustvom istiskuje kiseonik,
• posebno treba biti oprezan da TNG ne dođe u dodir sa kožom, jer će, usljed intenzivnog isparavanja na koži, lokalno prouzrokovati promrzline,
• vrlo je agresivan, tako da izaziva degradacije gume i plastike, pa se pri formiranju gasne instalacije moraju koristiti propisani materijali

Prirodni gas

Kao i nafta, prirodni gas je gorivo fosilnog porijekla. Glavni sastojak prirodnog gasa je metan. U motorima se može koristiti kao komprimovani prirodni gas ili kao tečni prirodni gas (TPG, engl. LNG – Liquefied Natural Gas). Pošto se u tečno stanje prirodni gas može prevesti tek dubokim hlađenjem (metan isparava na –160 °C), za pogon motornih vozila uglavnom se koristi KPG, sabijen na pritisak od oko 25 MPa. LNG se uglavnom koristi kod teških vozila.

Neke od prirodnih prednosti KPG u odnosu na konvencionalna motorna goriva su, [7]:

– visoka donja toplotna moć goriva (49,9 MJ/kg ili 8,9 MJ/L, za KPG sabijen

na 20 MPa),

– visoka otpornost na detonantno sagorijevanje (IOB = 130),

– dobro miješanje sa vazduhom, velika brzina sagorijevanja i mogućnost rada sa siromašnom smješom daju potpuno sagorijevanje i visok termički stepen korisnosti,

– zbog male vrijednosti odnosa C/H manja je emisija CO₂,

– KPG ne sadrži dodatne toksične komponente kao što su sumpor i teški aromatski ugljovodonici,

– KPG daje znatno manju emisiju štetnih materija što ga čini veoma pogodnim gorivom, posebno za pogon vozila koja se primarno koriste u urbanim sredinama.

Sve navedene prirodne prednosti KPG posebno dolaze do izražaja ako se gorivo koristi u namjenski projektovanom motoru za rad na KPG.

Problemi koji se javljaju u primjeni KPG kao motornog goriva su, [4]:

• otežana manipulacija, distribucija i uskladištenje,
• nedostatak i visoka cijena neophodne infrastrukture,
• velika potrošnja energije za punjenje rezervoara pod visokim pritiskom,
• manji radijus kretanja za jedno punjenje rezervoara u poređenju sa radom motora na konvencionalna goriva,
• povećanje gabarita vozila ili smanjenje smještajnog prostora, zbog većih rezervoara, ukoliko se želi postići zadovoljavajući radijus kretanja vozila (za isti sadržaj energije, korisna zapremina rezervoara sa KPG bi trebala biti 3,4 puta veća u odnosu na rezervoar sa motornim benzinom, za slučaj da je KPG sabijen na 20 MPa).

Prirodni gas je tipično gorivo za oto motore, gdje se uglavnom koristi sa motornim benzinom u “bi-fuel” varijanti. Međutim, koristi se i u dizel motorima, obično u “dual fuel” varijanti.

Sa bezbjednosnog aspekta bitno je navesti i sljedeća svojstva KPG:

• eksplozivan je i zapaljiv gas, a opseg upaljivosti metana u zapreminskim procentima je od 4,4% do 15%,
• prirodni gas je lakši od vazduha (metan ima gustinu 0,68 kg/m³ na 15 ^oC) i pri

curenju ističe uvis, pa je ventilacione otvore za ventilaciju zatvorenih prostora u kojima se parkiraju ova vozila potrebno postavljati u gornjoj zoni ili ventilaciju vršiti ugradnjom ventilatora,

• zagušliv je,
• agresivan je, tako da izaziva degradacije gume i plastike, pa se pri formiranju gasne instalacije moraju koristiti propisani materijali.

 

2. IZVEDBE GASNIH INSTALACIJA

2.1. Gasne instalacije za TNG

Gasne instalacije za TNG uglavnom se ugrađuju u vozila sa oto motorom. Moguće ih je ugraditi i u vozila sa dizel motorom, ali je ugradnja komplikovana i neekonomična, jer zahtijeva ugradnju sistema za paljenje. Osim toga, potrebno je redukovati stepen kompresije dizel motora. Iz navedenih razloga ugradnja instalacija za TNG u vozila s dizel motorima se ne praktikuje. S obzirom na način ostvarivanja smješe goriva i vazduha razlikujemo sledeće sisteme:

1. Vakuumski sistem obrazovanja smješe (karburatorski);
2. Sistem ubrizgavanja goriva u jednu tačku (engl. Single Point Injection-SPI);
3. Sistem ubrizgavanja goriva u više tačaka (engl. Multi Point Injection-MPI);
4. Sistem ubrizgavanja goriva u cilindar motora (engl. Direct Injection-DI).

2.1.1. Vakuumski sistem obrazovanja smješe goriva i vazduha

Na Slici 1. prikazana je gasna instalacije na vozilu sa karburatorskim obrazovanjem smješe. TNG u tečnom stanju ulazi u priključak za punjenje (1), a zatim preko multi ventila (2) ulazi u rezervoar gasa (3). Iz rezervoara (3) gas u tečnom stanju, preko multi ventila (2), vodom visokog pritiska preko filtera gasa sa elektro magnetnim ventilom, ulazi u isparivač ili regulator pritiska (7). U isparivaču gas, na osnovu toplote dovedene od rashladne tečnosti motora SUS, prelazi iz tečne faze u gasovitu fazu. Iz isparivača (7) gas u gasnom stanju, vodom niskog pritiska, ide u mješač gasa (9) u kome se priprema homogena smješa gasa i vazduha. Smješa goriva i vazduha se preko otvorenog usisnog ventila usisava u cilindar i pali varnicom.

Slika 1. Instalacija za TNG za vozilo sa karburatorskim obrazovanje smješe: 1-priključak za punjenje; 2-multiventil sa kućištem; 3-rezervoar; 4-vod visokog pritiska; 5-elektro ventil za benzin; 6-elektro ventil sa prečistačem; 7-isparivač-regulator pritiska; 8-vod niskog pritiska; 9-mješač; 10-prekidač (birač goriva); 11-ventil za regulaciju snage, [2]

2.1.2. Sistem ubrizgavanja gasa

Na Slici 2 prikazana je šema gasne instalacije sa ugrizgavanjiem goriva u motor SUS. Gas preko otvora za punjenje (8), kroz multi ventil (9), puni rezervoar gasa (10). Iz rezervoara TNG se vodi vodom visokog pritiska preko multi ventila, a zatim kroz elektro magnetnog ventila sa filterom goriva do regulator pritiska (isparivač) (1). Iz isparivača gasovito gorivo vodom niskog pritiska vodi se kroz prečistač pa zatim magistralnim vodom (4) do brizgača (5). Razlike između pojedinih sistema ubrizgavanja, u pogledu mjesta ubrizgavanja, date su na Slici 3:

1. ubrizgavanje u jednu tačku,
2. ubrizgavanje u više tačaka, ispred usisnog ventila,
3. ubrizgavanje direkno u cilindar motora.

Elektronska upravljačka jedinica (EUJ) (6) koristi parametre rada motora (broj obrtaja, temperatura, stanje izduvnih gasova, vrijeme ubrizgavanja i moment ubrizgavanja za svaki cilindar posebno) i parametre TNG (temperatura, pritisak i količina gasa u rezervoaru). Sve ulazne parametre EUJ obrađuje u realnom vremenu i određuje količinu TNG koja će biti ubrizgana u motor. Na ovaj način se postiže optimalno iskorištavanje snage motora u odnosu na potrošnju gasa zato što se koristi korigovana mapa ubrizgavanja benzina.

Slika 2. Instalacija za TNG sa ubrizgavanjem goriva, [5]

Slika 3. Ubrizgavanje goriva: u jednu tačku a), u više tačaka b),

 direktno u cilindar motora c)

Ubrizgavanje goriva u više tačaka može biti izvedeno sa ispvarivačem ili bez njega. Ako sistem ubrizgavanja ima isparivač TNG se ubrizgava u gasnoj fazi, a ako nema isparivač tada se TNG ubrizgava u tečnoj fazi. Na Slici 4. prikazana je gasna instalacija sa ubrizgavanjem TNG u tečnom stanju. Ovaj sistem opremljen je elektro pumpom (3) za TNG koja je smještena u rezervoar (1) i integrisana sa multi ventilom (2). Zadatak pumpe je da obezbjedi potreban protok tečnog gas pod pritiskom prema brizgačima (injektorima) gasa (6), zbog toga ne postoji potreba za isparivačem gasa. Isparavanje gasa u bilo kojem dijelu voda visokog pritiska ili opreme je nepoželjno.

Regulator pritiska (5) ima zadatak da održi pritisak gasa 5 bara iznad pritiska u rezervoaru gasa. Pritisak gasa u rezervoaru zavisi od sastava gasa, temperature gasa u rezervoaru i spoljne temperature. Kod ovih sistema ubrizgavanja gasa ubrizgavanje se može ostvariti periodičnim ubrizgavanjem pomoću strujnih impulsa iz Centrale upravljačke jedinice gasa (CUJ), (8).

Slika 4. Šema gasne instalacije za TNG sa ubrizgavanjem TNG u tečnom stanju: 1-rezervoar; 2-armatura rezervoara (multi ventil); 3-pumpa za gas; 4-vod visokog pritiska; 5-regulator pritiska; 6-brizgač (injektor) za TNG; 7-povratni vod gasa; 8-ECU (CUJ) gasa; 9-ECU benzinskog motora; 10-lambda sonda; 11-katalizator; 12-izduvna grana; 13-usisna grana; 14-prečistač vazduha; 15-komora sagorijevanja; 16-brizgač za benzin, [2]

2.2. Gasne instalacije za KPG

Gasne instalacije za KPG koje se ugrađuju na oto motore izvode se slično kao gasne instalacije za TNG. Mogu biti izvedene kao vakuumski sistem ili kao sistem sa ubrizgavanjem KPG (ubrizgavanje u jednu tačku, ubrizgavanje u više tačaka i ubrizgavanje direktno u cilindar motora. ). Na Slici 5. prikazana je opšta šema gasne instalacije KPG sa ubrizgavanjem KPG. Gas se iz rezervoara (2) vodi vodom (4) do regulatora pritiska (5), gdje se pritisak redukuje na propisanu vrijednost, a zatim se vodi do brizgača na motoru. U višestepenom regulatoru vrši se redukcija visokog pritiska gasa sa 220 bara na 20 bara.

Slika 5. Gasna instalacija za KPG sa ubrizgavanjem goriva, [5]

Kod vozila sa dizel motorom može se ugraditi gasna instalacija za KPG ako stepen kompresije nije veći od 13.

Postoje dva načina ugradnje instalacija za KPG u vozila sa dizel motorima i to:

• konverzija dizel motora za rad na KPG, uz dodatnu ugradnju sistema za paljenje i korekciju klipne grupe motora;
• konverzija dizel motora za jednovremeni rad na KPG i dizel gorivo (u usisnu granu ubrizgava se KPG i formira se smješa KPG i vazduha, a manja količina dizel goriva ubrizgava se u cilindar i pali kompresionim paljenjem, što dovodi do paljenja prethodno formirane smješe KPG i vazduha nakon njenog usisavanja u cilindar.

Vozilo sa dizel motorom jednovremeno pogonjenim dizel gorivom i KPG prikazano je na Slici 6. Kompanija Volvo Trucks ovakav sistem primjenjuje na dizel motorima gdje se jednovremeno koristi 75 % KPG i 25 % dizel goriva ( Slika 7)

Slika 6. Ubrizgavanje KPG u usisnu granu dizel motora

Slika 7. Teretno vozilo Volvo Tegljač FH Volvo FE pogonjeno dizel gorivom i KPG

2.3. Osnovne komponente gasnih instalacija

Sve komponente gasne instalacije koje se ugrađuju u motorno vozilo moraju biti sertifikovane. Osnovne komponente gasne instalacije na motornom vozilu su:

• priključak za punjenje gasa,
• rezervoar za gas,
• armatura rezervoara gasa (multi ventil),
• regulator pritiska gasa,
• mješač gasa,
• brizgači gasa,
• elektronska upravljačka jedinica,
• elektro magnetni ventil gasa,
• filter gasa,
• vodovi visokog i niskog pritiska gasa,
• pumpa za gas (kod tečne faze ubrizgavanja gasa).

 

Priključak za punjenje gasa

Priključak za punjenje TNG se postavlja u blizini rezervoara gas kod priključka za punjenje benzina ili na drugom mjestu, a najčešće na braniku motornog vozila (Slika 8). Na Slici 9 prikazan je priključak za punjenje KPG.

Slika8. Pozicije priključka za punjenje TNG: pored priključka za punjenje benzina (lijevo),  sa produžetkom (sredina), u zadnjem braniku (desno)

Slika9. Pozicije priključka za punjenje KPG (lijevo i u sredini) i sastavni dijelovi priključka za punjenje (desno)

Rezervoar za gas

Rezervoari za TNG prema obliku se mogu podjeliti na cilindrične (Slika 10) i torusne, (Slika 11). Materijali za izradu rezervoara mogu biti metali (najčešće čelik) i nemetali sa ojačanjima po obimu rezervoara ili dijagonalno. Ojačanja, odnosno armiranje rezervoara može se izvesti sa staklenim ili karbonskim vlaknima.

Slika 10. Cilindrični rezervoar za TNG, [2]

Slika 11. Torusni rezervoar za TNG sa unutrašnjim priključkom za multi ventil (lijevo) i vanjskim priključkom za multiventil (desno)

Na rezervoaru za TNG mora se nalaziti pločica proizvođača, pričvršćena nerastavljivom vezom, sa utisnutim osnovnim podacima (Slika 12).

Slika12. Pločica proizvođača rezervoara za TNG, sa osnovnim podacima: DMS – naziv proizvođača; 67R – oznaka ECE pravilnika; BAR30 – maksimalan pritisak 30 bar, 80% – maksimalna zapremina punjenja; 05/2014 – mjesec i godina proizvodnje; F300 – torusni rezervoar prečnika 300 mm, E7 – država u kojoj je rađena homologacija (Mađarska).

Rezervoar za KPG zbog visokog pritiska gasa u njemu (oko 220 bara) izrađuju se u cilindričnom obliku bez zavarivanja. KPG, za istu količinu usklađene energije, zahtjeva veću zapreminu rezervoara u odnosu na TNG. Zbog toga se kod gasnih instalacija za KPG koristi veći broj rezervoara, sa relativno debljom stjenkom, što ima za posljedicu povećanu masu motornog vozila. Na Slici 13. prikazan je čelični cilindrični rezervoar bez zavarivanja za KPG sa osnovnim dimenzijama (zapremina 90 litara i masa 85,5 kilograma).

Slika 13. Čelični cilindrični rezervoar za KPG,[2]

U cilju smanjenja mase rezervoara uz povećanje čvrstoće metalne stijenke rezervoari se ojačavaju namotajima karbonskih ili staklenih vlakana, koji se postavljaju radijalno (po obodu) ili dijagonalno (Slika 14).

Slika 14. Načini ojačavanja (armiranja) rezervoara, [2]

Na Slici 15 prikazani su presjeci rezervoara sa ojačanjima od karbonskih vlakana. Na taj način dobija se rezervoar male mase, ali se poskupljuje izrada rezervoara.

Slika 15. Rezervoari sa ojačanjima od karbonskih vlakana: plastični rezervoar sa ojačanjem od karbonskih vlakana (lijevo) i metalni rezervoar sa ojačanjem od karbonskih vlakana (desno), [2]

Armatura rezervoara gasa (multi ventil)

Rezervoari gasa opremljeni su uređajem koji u svom kućištu ima više ugrađenih ventila i koga zovemo jednim imenom multi ventil ili armatura rezervoara. Osnovni zadaci multi ventila su:

• omogućiti zatvaranje rezervoara kada se ne koristi,
• omogućiti protok gasa prema rezervoaru samo dok se taj rezervoar puni gasom,
• osigurati protok gasa samo iz određenog rezervoara prema potrošaču (isparivaču, regulatoru pritiska…) kada motor koristi gas kao pogonsko gorivo,
• obezbjediti mjere sigurnosti i to:

–           sprečavanje visokog pritiska u rezervoaru,

–           sprečavanje visokih temperatura (u slučaju požara kod instalacija za KPG),

–           onemogućiti naglo curenje gasa u slučaju loma cijevi.

• spriječiti preveliku količinu punjenja gasa:

–           za TNG ograničenje je na 80% punjenja zapremine rezervoara,

–           za KPG je ograničenje na pritisak punjenja od 220 bara, .

• omogućiti prikazivanje količine gasa u rezervoaru,
• obezbijediti zaštitu i to:

–           zaštitu komponenti multi ventila od mehaničkih oštećenja,

–           hermetičku zaštitu koja će spriječiti moguće prodiranje gasa u unutrašnjost vozila.

Funkcije multi ventila za TNG i KPG gotovo su identične ali razlike u pogledu konstrukcije ipak postoje.

Multi ventil za TNG ugrađuje se u kućište na rezervoaru, mora biti odgovarajućeg prečnika a njegov plovak mora biti postavljen tako da se može slobodno kretati u vertikalnom pravcu (Slika 16). Tako postavljen multi ventil prekida punjenje rezervoara kada je rezervoar napunjen do 80 % zapremine.

Slika 16. Poprečni presjek cilindričnog rezervoar za TNG napunjen do 80 % zapremine rezervoara

Ako je rezervoar cilindričan mora se postaviti pod određenim uglom. Proizvođači multi ventila u specifikaciji navode ugao zakretanja. Na Slici 17. prikazan je cilindrični rezervoar sa multi ventilom i različitim uglovima zakretanja rezervoara (0°, 30°, 60° i 90°) u odnosu na horizontalnu osu rezervoara.

Slika 17. Cilindrični rezervoar sa ugrađenim multi ventilom, [2]

Izgled multi ventila sa pripadajućom opremom prikazan je na Slici 18. Na njemu se nalazi elektro magnetni ventil, plovak, cijev za pražnjenje, vijci za spajanje i ostala sitna oprema.

Slika 18. Multi ventil sa opremom

Multi ventil na rezervoaru za KPG nema elemente kao što su:

• graničnik punjenja na 80% zapremine rezervoara, jer se gas u rezervoaru nalazi u gasnoj fazi na pritisku od 220 bara,
• indikator količine gasa, jer se taj uređaj (mjerač pritiska) nalazi pored priključka za punjenje, u vidnom polju punioca,
• mehaničke zaštite armature rezervoara, pošto je riječ o robusnoj konstrukciji ventila rezervoara.

Na slici 19 prikazan je multi ventil za KPG sa elektro magnetnim ventilom i ventilom za ograničavanje maksimalnog pritiska u rezervoaru do 220 bara.

Slika 19. Multi ventil rezervoara za KPG, proizvođač EMER

 

Regulator pritiska gasa

Gasna instalacija za TNG sadrži i regulator pritiska gasa, u kojem se istovremeno redukuje pritisak i mijenja agregatno stanje gasa. Ovaj uređaj se još naziva isparivač gasa u kome, na račun toplote dovedene od rashladnog sredstva motora SUS, tečna faza gasa isparava i prelazi u gasovito stanje. Na Slici 20.prikazan je regulator pritiska u gasnoj instalaciji za karburatorski motor. Gas u tečnom stanju iz rezervoara ulazi u isparivač (4). Nakon isparavanja tečnog gasa pritisak se smanji na vrijednost koja je potrebna za napajane motora i u gasovitom stanju ide u usisnu granu motora.

Slika 20. Isparivač-regulator pritiska za TNG: 1-Priključak za punjenje; 2-Multi ventil; 3-Elektro magnetni ventil; 4-Isparivač-regulator gasa;  5-Koračni motor; 6-Mješač gasa, [2

Mješač gasa i vazduha

Mješač je uređaj u kojem se smješa gasa i vazduha priprema za sagorijevanje u motoru SUS. Ovakav sistem miješanja naziva se vakuumskim sistemom jer koristi potpritisak u taktu usisavanja motora („venturi“ efekta) koji omogućava miješanje gasa i vazduha. Na Slici 21. su prikazani jednostavni mješači. Gas ulazi kroz mesinganu cjevčicu a izlazi kroz male otvore u aluminijskom kućištu koje su raspoređene po obimu. Kroz osu kućišta struji vazduh koji se miješa ga gasom. Treba napomenuti da postoje i drugi mješači gasa u zavisnosti od načina obrazovanja smješe.

Slika 21. Mješači gasa i vazduha

Brizgači gasa

Brizgači gasa su uređaji čiji je zadatak da gas, nakon filtriranja, ubrizgavaju u motor. Brizgači se postavljaju, u zavisnosti od načina ubrizgavanja, na usisne vodove ili u glavu motora. Brizgači se napajaju sa glavnog magistralnog voda, a količinu gasa i trenutak ubrizgavanja kontroliše elektronska upravljačka jedinica na osnovu dobijenog strujnog impulsa. Na Slici 22 prikazan je set od četiri brizgača gasa.

A – Dovod gasa, B – Odvod gasa, C – Senzor temperature i D – Priključak za elektronsku upravljačku jedinicu

Slika 22. Set sa četiri brizgača, [2]

Elektronska upravljačka jedinica gasne instalacije

Elektronska upravljačka jedinica gasne instalacije je procesni računar koji koristi signale o napajanju benzinom iz elektronske upravljačke jedinice motora SUS i signale dobijene od pojedinih senzora u gasnoj instalaciji. Elektronska upravljačka jedinica motora SUS u svojoj memoriji sadrži podatke o optimalnim vrijednostima parametra sistema, tzv. mapa podataka. Na osnovu informacija o režimu rada motora iz mape podataka se očitavaju podaci koji se koriguju, zavisno od uslova rada motora, na osnovu čega se formiraju izlazni električni signali koji djeluju na izvršne organe. Na Slici 23. prikazana je elektronska upravljačka jedinica proizvođača Landirenzo.

A-elektronski konektor; B-tačke spajanja uređaja sa karoserijom

Slika 23. Elektronska upravljačka jedinica, [2]

Elektro magnetni ventil sa filterom

Elektro magnetni ventil i filter su dva uređaja koja se nalaze na jednom kućištu koje se postavlja na karoseriju vozila (Slika 24). Uloga filtera gasa je da, osjetljivim dijelovima isparivača, obezbijedi čist gas i na taj način spriječi eventualni zastoj u radu motora. Ventil je izveden kao elektro magnet odnosno solenoid koji pod dejstvom jednosmjerne struje stvara elektromagnetnu silu koja podiže kotvu ventila i otvara prolaz gasu prema isparivaču. Prekidom strujnog kola nestaju sile u namotaju i pod dejstvom opruge kotva zatvara prolaz gasa. Ako nema struje u solenoidu ventil gasa je zatvoren.

Slika 24. Elektro magnetni ventil sa filterom gasa i zavojnicom od bakarne cijevi

Vodovi visokog i niskog pritiska gasa

Vodovi za gas visokoga pritiska su cijevni vodovi od priključka za punjenje rezervoara do rezervoara gasa te od rezervoara gasa do isparivača gasa, odnosno do regulatora pritiska. Pored bakra i nerđajućeg čelika za izradu vodova visokog pritiska mogu se koristiti i nemetalni materijali (gumeni, sintetički) uz uslov da su homologovani i na jasno vidljiv i trajan način označeni oznakama odobrenja tipa, [11]. Vodovi niskog pritiska su vodovi od regulatora pritiska do motora. Vodovi niskog pritiska izrađuju se kao armirana nemetalna crijeva koja su sertifikovana za taj gas.

3. PREGLED MOTORNOG VOZILA SA GASNOM INSTALACIJOM NA STANICI TEHNIČKOG PREGLEDA VOZILA

Tehnički pregled motornih vozila sa ugrađenom gasnom instalacijom vrši se na stanici za tehnički pregled vozila. S obzirom da je kod vozila sa ugrađenom gasnom instalacijom, potrebno dodatno pregledati i gasnu instalaciju, vrijeme trajanje pregleda vozila produženo je za 9,5 minuta u odnosu na vozilo sa konvencionalnim pogonom. Procedura tehničkog pregleda prikazana je u Prilogu 4 Pravilnika o tehničkim pregledima vozila (Službeni glasnik BiH br. 33/19). Kada vozilo sa gasnom instalacijom dođe na stanicu za tehnički pregled prvo se provjerava datum važenja uvjerenja za korišćenje uređaja za pogon motornog vozila na gas (atest), Slika 25. Ako je datum važeći pregled vozila se nastavlja prema šemi prikazanoj na Slici 26.

Slika 25. Uvjerenje za korišćenje uređaja za pogon motornog vozila na tečni naftni gas

Slika 26. Šema tehničkog pregleda vozila sa gasnom instalacijom

Provjera zaptivenosti gasne instalacije vrši se izvan objekta stanice za tehnički pregled vozila (STP). Ako ima curenja gasa vozilo se upućuje u servis da otkloni neispravnost. Ako nema curenja gasa nastavlja se tehnički pregled vozila. Zaptivenost gasne instalacije se provjerava detektorom gasa i to od priključka za punjenje gasa do multi ventila i rezervoara gasa, zatim vodom visokog pritiska do regulatora pritiska gasa, pa vodom niskog pritiska do sistema obrazovanja smješe motora SUS. Ako kontrolor nije siguran kojom stranom vozila ide vod visokog pritiska treba provjeriti lijevu i desnu stranu vozila. Tokom kontrole zaptivenosti motor vozila treba da radi i da je pogonjen na gas. Na Slici 27. prikazan je primjer provjere zaptivenosti gasne instalacije u predjelu rezervoara za gas, odnosno multi ventila.

Slika 27. Provjera zaptivenosti multi ventila detektorom gas

Nakon što se ustanovi da je gasna instalacija nepropusna, vozilo ulazi na tehnološku liniju STP. Sledeći korak, po šemi, je identifikacija vozila. Ako se tokom identifikacije ustanovi da postoji neusaglašenost između podataka na vozilu i informacija u dokumentaciji vozila, vozilo se upućuje na sertifikaciju. Ako su podaci na vozilu usaglašeni sa podacima u dokumentaciji vozila tehnički pregled vozila se nastavlja. Nakon identifikacije, potrebno je provjeriti datum važenja sertifikata rezervoara za gas, odnosno datum ispitivanja hidraulične probe na pritisak. Ako sertifikat nije važeći vozilo se šalje u ovlaštenu servisnu radionicu, gdje se u prisustvu inspektora za posude pod pritiskom vrši ispitivanje hladnom vodenom probom na propisani pritisak. Nakon uspješno obavljenog ispitivanja ovlašteno ispitno tijelo za ispitani rezervoar izdaje sertifikat rezervoara za gas. Slika 28

Slika 28. Sertifikat posude pod pritiskom namijenjen za tečni naftni gas

Ako je sertifikat rezervoara za gas važeći pregled se nastavlja provjerom dozvoljene napunjenosti rezervoara gasa. Dozvoljena napunjenost rezervoara gasa provjerava se uvidom u karton ovjere tehničke ispravnosti uređaja za gas (strana B treba biti ovjerena od punionice gasa). Nakon toga pregled se nastavlja identifikacijom ugrađenih dijelova gasne instalacije.

Potrebno je provjeriti tehničku ispravnost svih uređaja ugrađenih u gasnu instalaciju i to:

• priključak za punjenje,
• rezervoar za gas sa pripadajućom opremom:
• ugao nagiba (Slika 29),
• metalne trake za pričvršćivanje su izolovane da bi se spriječilo varničenje između metalnih površina (Slika 30),
• za torusni rezervoar provjeriti njegovu pričvršćenost i da li je postavljen vodoravno (slika 31),
• prozračnost u kućištu multi ventila (Slika 32),
• na metalnim vodovima visokog pritiska provjeriti da li postoje zavojnice za kompenzaciju toplotnih dilatacija (Slika 33),
• pričvršćenost i način polaganja vodova visokog i niskog pritiska,
• pričvršćenost i postojanje eventualnih oštećenja elektronske upravljačke jedinice, brizgača, filtera gasa sa elektro magnetnim ventilom, regulatora pritiska, pokazivača količine gasa u rezervoaru (birač goriva) (Slika 34).

Svaki dio gasne instalacije treba da se pregleda vizuelno i provjeri njegova funkcionalnost. Voditelj stanice tehničkog pregleda vozila svojeručno potpisuje i ovjerava stranu A kartona ovjere tehničke ispravnosti uređaja za gas. Stranu B ovjerava punionica gasa (Slika 35). Motorna vozila sa gasnom instalacijom moraju imati propisanu naljepnicu postavljenu na vidnom mjesti (Slika 36).

Slika 29. Provjera ugla nagiba multi ventila ( ugao nagiba cilindričnog rezervoara gasa).  Armatura rezervoara deklarisana je na 30º, a ugrađena pod uglom od 55º, [7]

Slika 30. Cilindrični rezervoar fiksiran sa dvije izolovane metalne trake na dva teleskopska nosača

Slika 31. Torusni rezervoar gasa sa fabričkim kućištem za multi ventil, ugao nagiba multi ventila α je konstantan. Dovoljno je da se provjeri da li je rezervoar gasa postavljen vodoravno, [7]

Slika 32. Namjerno zatvoren prozračni otvor kućišta multi ventila, ako multi ventil pusti gas u kućište gas neće moći da napusti vozilo i predstavljaće opasnost za putnike, [2]

Slika 33. Zavojnica za kompenzaciju toplotnih dilatacija bakrene cijevi na vodu visokog pritiska

Slika 34. Birač goriva sa pokazivačem količine gasa u rezervoaru.

Slika 35. Karton ovjere tehničke ispravnosti uređaja za gas, [9]

Slika 36. Naljepnica sa oznakom korišćenog gasa kao pogonsko goriva motora SUS treba da se nalazi na zadnjem vjetrobranskom staklu vozila, [11]

 

4. ZAKLJUČAK

Gasovita goriva predstavljaju alternativna goriva za motore SUS. Da bi ova goriva bila konkurentna konvencionalnim motornim gorivima neophodno je da zadovoljavaju osnovne kriterijume i to: da ih ima u dovoljnim količinama, da zadovoljavaju u pogledu radnih karakteristika motora SUS, da su ekološki prihvatljiva, da su pogodna za distribuciju, manipulaciju i skladištenje i da je cijena povoljna. U radu su razmatrani TNG i KPG kao alternativna goriva, sa posebnim osvrtom na različite varijante gasnih instalacija i način provjere tehničke ispravnosti gasnih instalacija na motornim vozilima. U cilju veće bezbjednosti saobraćaja kontrolori tehničke ispravnosti stručno i savjesno trebaju pristupiti provjeri gasne instalacije na motornom vozilu.

5. LITERATURA

[1]  Pešić, R., Milojević S. Tehnologija kontrolisanja i tehničkog pregleda vozila na gasni pogon, Zbornik radova, Stručni skup, Tehnički pregledi vozila Republike Srpske 2012, Teslić, 16-17. Juni  2012., strane od 25 do 41.

[2]  Raljić Ž., Ugradnja gasne instalacije na motornom vozilu., Diplomski rad. 2010.

[3]  Dorić, J., Klinar, I., Nikolić, N., Pavlović, D., Pešić, R.,  Taranović, D. Struktura pojava neispravnosti na TNG uređajima u motornim vozilima, Zbornik radova, Stručni skup, Tehnički pregledi vozila Republike Srpske 2016, Teslić, 11-12. Juni  2016., strane od 67 do 82.

[4]  Nestorović, D., Radovanović, M., Petrović, S., Tomić, M.,  Ocić, O., Veinović, S., Pešić,R., Šiler Marinković, S., Mojović, Lj., Pejin D. Alternativna goriva za pogon motora sus u 21 veku, studija, Beograd, 2006.

[5]  Milašinović, A., Knežević, D.: Tehnologija tehničkog pregleda vozila, Univerzitet                        u Istočnom Sarajevu, Saobraćajni fakultet Doboj, Doboj, 2010.

[6]  Milojević S., Jovanović R., Pešić R., Tečni prirodni gas kao alternativno gorivo za pogon vozila, JUMTO, Biblid: 0354-9496(2021)

[7] www.ipi.ba/wp-content/uploads/2021/02/Detektor-gasa-primjena_PREDAVANJA-2012.pdf, pristupljeno 14.12.2023. godine

[8] https://scindeks-clanci.ceon.rs/data/pdf/0042-8450/2008/0042-84500801074R.pdf, pristupljeno 15.12.2023. godine

[9]  Pravilnik o tehničkim pregledima, (Službeni glasnik BiH, broj 33/19).

[10]  Zakon o osnovima bezbjednosti saobraćaja na putevima u Bosni i Hercegovini  (Službeni glasnik BiH, broj 6/06, izmjene i dopune SG BiH br: 75/06, 44/07, 84/09, 48/10, 8/17, 89/17, 9/18).

[11]  Pravilnik o dimenzijama, ukupnoj masi i osovinskom opterećenju vozila, o uređajima  i opremi koju moraju imati vozila i o osnovnim uslovima koje moraju ispunjavati uređaji i oprema u saobraćaju na putevima (Službeni glasnik BiH broj 23/07, izmjene i dopune SG BiH broj 54/07, 101/12, 26/19, 83/20).

[12]  https://innospi.tistory.com/entry/Gasoline-Engine-Injection-Type