A CNG autógáz működéséről

ÜZEMANYAGTARTÁLYOK
A komprimált (sűrített) földgázt (CNG) nagynyomású nyomástartó hengeres tartályokban tárolják. Ezek acélból illetve szénszál erősítésű kevlárból készülnek általában ezen felül könnyű felépítésű alumínium konstrukciókat is használnak erre a célra. A beépített tartályok száma a modelltől függ, a hatótávolságot további tartályok beépítésével lehet növelni.

NYOMÁSCSÖKKENTÉS ÉS GÁZADAGOLÁS

A tankból a nagynyomású gázt a reduktorhoz vezetjük, ami a nyomást a cca.200 bar tárolási nyomásról a hengerbe adagolási 5-6 bar nyomástartományba csökkenti a járműtípustól függően. A reduktor kimenetéről alacsonyabb nyomású csövezés segítségével az injektorokon keresztül a CNG a motorhengerekbe egyenként, és szabályozott módon „befúvásra” kerül. Az LPG-technikához hasonlóan a cél itt is a tökéletes földgáz/levegő keverék előállítása az égéstérben.

BELTÉRI KIJELZÉS-KEZELÉS

A gépjármű belsejében mindössze a tartály nyomásával arányos töltöttségi állapot kijelzőjét illetve—csak a kettősüzemű gépjárműveknél—az üzemmód választókapcsoló utal arra, hogy földgázhajtású autót vezetünk. A választókapcsoló lehetővé teszi, hogy akár vezetés közben is bármikor áttérjünk a másik meghajtásmódra. Az indulás természetesen mindig benzinen történik, majd az átkapcsolási feltételek teljesülésekor az áttérés automatikus a modern berendezések esetében.
A CNG autógáz beépítés elemei

A gáz útját és áramlási irányát az ábrán követhetjük a betankolástól egészen az égéstermék eltávozásáig. Betankoláskor a váltószelepen keresztül a tankba jut a sűrített földgáz, ahol a névleges nyomás 200 bár. A gyújtáskapcsoló elfordításakor a váltószelep iránya megfordul és a földgáz a reduktorba jut. Itt a gáz–miközben kitágul és ehhez hő szükséges—5 és 6 bár közötti nyomásra „szelídül”, ami a gázfázisú szűrőn keresztül az injektorok közös elosztósínjén is megjelenik. Minden hengernek egy gázbeeresztő mágnes szelep (injektor) adagolja az ECU által (Mikroelektronika) pillanatnyilag kiszámított aktuális gázmennyiséget az éppen nyitásban lévő szívószelep közelébe. A beszívott levegővel keveredve az ideálishoz közeli robbanóelegy az égéstérben meggyullad, majd a kipufogó szelep nyitásakor az égéstermék eltávozik. Az ECU bemeneti jelei: Lambda-szonda, a fordulatszám, a pillangószelep állása valamint a szívótorok abszolút nyomása (vákumjel). A beltéri kapcsoló felől az engedélyezési jel érkezik az ECU számára, aminek hatására az ECU kimenete aktívvá válik, és az injektorokat szekvenciálisan meghajtja.

MONOVALENT ÉS BIVALENT

A „bivalent” kifejezés kettős meghajtási módot jelöl, míg a „monovalent”megjelölés –azaz egyes meghajtási módozat–azokat a gépjárműveket jelöli, melyek jogi értelemben tisztán földgázhajtásúak, mivel a benzintankjuk nem haladja meg a 15 liter űrtartalmat.  Természetesen induláskor itt is benzinüzem van mindenkor, de az automatikus áttérés után a motor mindaddig földgázon üzemel, amíg ennek a feltételei fennállnak. Ekkor az átkapcsolás természetesen automatikus, és itt kézzel nem tudjuk a meghajtási módot kiválasztani, a dolog természetének megfelelően, viszont cserébe élvezhetjük a tisztán gázüzemű járművek számára nyújtott előnyöket és kedvezményeket.
Utólagos átépítéseknél a kettősüzem egy jó kompromisszum a környezetvédelem, a takarékosság és a hatótávolság hármas követelménye tekintetében, mivel általában a rendelkezésre álló térfogatszelvény illetve a tartályok magas ára a CNG-hatótávolságot erősen bekorlátozzák.

HATÓTÁVOLSÁG, FOGYASZTÁS, MEGTAKARÍTÁS

A kiszámítása relatíve egyszerű, mivel egy liter benzint egy normálköbméter földgáz vált ki. Mivel a névleges nyomás 200 bár, ezért a teljes tárolókapacitás húsz százalékát kell (ha a nyomás nagyobb, akkor annak megfelelően többet) figyelembe venni a benzinre való visszaszámoláskor, ha a hatótávolságot akarjuk CNG esetén kiszámolni. Tehát 100 literes CNG tartály húsz liter benzinnek felel meg ökölszabályszerűen. Figyelembe kell venni itt még, hogy a földgázt kilogrammra mérik, mivel ekkor a nyomás nem játszik szerepet. Azt kell tudni, hogy egy kilogramm földgáz másfél normálköbméternek felel meg átlagosan, és ebből kiszámítható a mindenkori aktuális egységárak összevetésével a hozzávetőleges megtakarítás is. A kívánt hatótávolság eléréséhez természetesen visszafelé kell számolnunk. Érdemes a kalkulátorral számolni.

A belső energia abszolút értékét a gyakorlati életben nem ismerik és ez nem okoz problémát, mert nem a tényleges érték, hanem egy-egy folyamatban a belső energia megváltozásának a nagysága a fontos jellemző. Ha földgáz égésekor a belső energia különbségét kell figyelembe venni az égési folyamat végén az égési folyamat előtti állapothoz képest. Ennyi lehet a maximális energia, ami az égés során felszabadul, függetlenül attól, hogy kiinduláskor mekkora volt a belső energia értéke.

Töltés, tankolás
Tankolhatunk CNG töltőállomáson és kompresszorral. Jelenleg a kompresszort hivatalosítani lehet úgy, hogy a területileg illetékes gázforgalmazónál engedélyeztetjük a telepítést.

Az autóban tankoló csatlakozó kerül elhelyezésre. Ezt a töltőcsatlakozót –szabványos alkatrész –un. NGV1-es előírás szerint készül.

A töltőszelepet különféle helyeken helyezik el. A z első típus motortérbe szerelhető NGV1-es szabványos csatlakozó. Ha a kézi szelep nyitva van, –balra forgatva a kézi elzáró szelep, akkor a gáz az NGV –es csatlakozón a tartályba vagy az autó gázrendszerébe áramolhat a tartályból. Ha a kézi szelepet zárjuk, azaz jobbra forgatjuk, akkor a gáz utja az autó gázrendszere felé elzáródik, a gáz töltéskor a tartályba áramlik.

A második kép a töltőszelep házat is tartalmaz, ezért a lökhárítóba vagy az alá vagy a karosszéria egyéb helyeire szerelhető úgy , hogy a töltőszelepet annak háza védi a sérülésektől.
A harmadik megoldás a benzintöltő mellé való szerelés. Ez nem minden esetben oldható meg a hely hiánya vagy egyéb okból kifolyólag.