LPG met injectie weer schoon en bij de tijd

In een half miljoen Nederlandse personenauto's komt de brandstof niet uit de benzinetank, maar uit een stalen cilinder. Die automobilisten rijden op LPG ("autogas'). Die auto's kunnen ook allemaal op benzine rijden, met een schakelaar op het dashboard kun je overschakelen naar benzine.

LPG is een gas dat bij een geringe overdruk als een vloeistof bewaard kan worden. Zodra de kraan wordt geopend verandert de vloeistof in makkelijk brandbaar gas. Dat is een groot voordeel - benzine moet met veel moeite tot verdampen worden aangezet. Wie zich realiseert dat op LPG geen accijns zit (de prijs is nu ongeveer een kwart van de benzineprijs) verbaast zich erover dat niet iedereen op LPG rijdt.

Maar LPG heeft ook nadelen. De tank neemt vaak een mooie ruimte in beslag (al zijn er fraaie onderbouwvarianten), via de wegenbelasting neemt de overheid terug wat ze aan accijnzen laat liggen en de LPG-installatie moet achteraf worden ingebouwd - en dat kost zo'n drie- tot vierduizend gulden.

Katalysator

Dan kwam er de laatste jaren nog een bezwaar bij. In een traditionele benzinemotor zorgt overstappen op LPG onmiddellijk voor veel gunstigere emissies. Dat moet vooral op het conto van de betere verdamping en dus van een beter verbranding worden geschreven. Maar door de introductie van de geregelde katalysator, de computergestuurde benzine-inspuiting en de lambdasonde werden de rollen plotsklaps omgedraaid.

Tot 1990 werd bij LPG-inbouw de elektronica zonder pardon buiten werking gesteld. In de luchtinlaat werd een gat geboord, en de LPG kwam daarin uit. Hoe verder de automobilist het gaspedaal intrapte, des te meer lucht werd aangezogen en des te meer ook zoog de lucht de LPG mee. Voor de computersturing bleef er niets meer te sturen, de lambdasonde werd een roepende in de woestijn en de katalysator werkte nog maar op halve kracht. De subsidie die bij aankoop was verstrekt bleek weggegooid geld.

In 1990 maakte VROM een eind aan deze praktijk en spoedig kwam het antwoord van de LPG-branche. De belangrijkste leveranciers van LPG-inbouwapparatuur (Vialle, Necam en Landi Hartog) brachten een set onderdelen op de markt waarmee de katalysator toch weer zijn heilzame werk kon doen.

Bij Vialle en Landi Hartog werd de installatie uitgebreid met een doseerunit. Als de lambdasonde een te rijk mengsel constateerde, draaide de elektronische regelunit de doseerunit een stukje dicht, zodat minder gas werd toegevoerd, en als een te arm mengsel werd geconstateerd gebeurde het tegenovergestelde. Het Necam-systeem regelde de hoeveelheid lucht - wat ongeveer dezelfde resultaten gaf.

Het was een hele verbetering, maar perfect was het systeem bepaald niet. Ten eerste verliep de regeling vooral in transiënte fasen - waarin van snelheid of belasting wordt gewisseld - net iets te traag. Dat kwam doordat het te regelen traject tamelijk lang was en de stappenmotor die de doseerunit regelde ook zijn tijd nodig had. Benzine-inspuiters zijn veel sneller en zitten veel dichter bij de verbrandingskamer - en komen daardoor tot gunstigere emissiecijfers.

Erg onelegant was dat de oorspronkelijke benzine-regelelektronica en de toegevoegde gas-elektronica elkaar voortdurend in de haren zaten. Voorbeeld: een motor die op gas rijdt neemt bij een koude start genoegen met een veel armer mengsel dan dezelfde motor op benzine - een gevolg van het feit dat de benzinedamp condenseert op de koude cilinderwand, terwijl LPG gewoon gas blijft. De benzine-elektronica (vaak een Bosch Motronic) zal dus bij koude start aansturen op verrijking, terwijl de gaselektronica dat niet nodig vindt. Omdat de benzine-inspuiters tijdens het rijden op LPG buiten werking zijn gesteld, heeft dat geen onmiddellijke consequenties, maar elders treden wel verstoringen op. De Motronic merkt aan de lambdasonde dat er iets ander gebeurt dan waarop hij aanstuurde, komt tot de conclusie "ik ben zeker kapot' en gaat over op een noodloop-conditie. In die omstandigheden regelt hij het ontstekingstijdstip niet meer, maar zet het vast. Daar gaat de soepele motorkarakteristiek waar de fabrikant zo zijn best op heeft gedaan. Er is wel een sluwe list op te verzinnen: de Motronic wordt dan een nep-lambdasignaal aangeboden, zodat hij denkt dat alles in orde is. Het balanceert op de grens van het onethische.

Het systeem dat het technisch ontwerpbureau Gentec voor Vialle heeft ontwikkeld maakt aan beide nadelen een eind. Er is geld in gestoken door de gasleveranciers BK gas en Elpeegas en ook STW en de Novem deden flink wat duiten in het zakje. Kern van het nieuwe LPi-systeem is dat er injectoren zijn ontwikkeld die het gas in vloeibare vorm kunnen inspuiten. Het zijn omgebouwde benzine-injectoren die net zoveel milliseconden kunnen openstaan als nodig is. Om dat te bereiken moet het gas op een constante druk van 20 bar worden gehouden - anders ontstaan er dampbellen en 20 milliseconden damp bevat 250 keer zo weinig calorieën als 20 milliseconden vloeibaar gas.

De druk wordt opgebouwd door een elektrisch aangedreven pomp die het vloeibare gas rondpompt en een plaats in de tank heeft gekregen. Dat is bij de keuring een groot voordeel, want als de tank veilig is, dan is de pomp dat ook. Het was wel een hele opgave die pomp te construeren, vertelt ir. J. Oerlemans van Gentac, want hij moet zijn werk in moeilijke omstandigheden verrichten. ""LPG is een uitstekende ontvetter en voor de smering van de pomp moesten we heel wat kunstgrepen verzinnen. Verder moest hij stil zijn, want de gastank zit vaak in de cabine.''

Voor de elektronische regeling werd nu ook een veel mooiere oplossing bedacht. De Motronic wordt geheel intact gelaten, maar zijn uitgangsignalen worden naar de regeleenheid voor het gas geleid. In de gaseenheid worden de Motronic-signalen naar een gas-strategie vertaald en zo is iedereen tevreden.

Het inspuitsysteem dat over een paar maanden op de markt komt is een single-point systeem. Op één plaats in het inlaatspruitstuk wordt het gas geïnjecteerd - zij het door twee injectors, een grote en een kleine. De volgende stap is natuurlijk de injectors nog dichter naar de verbrandingsruimte te brengen en bij elke cilinder vlak voor de inlaatklep te injecteren - het zogenaamde multi-point systeem. Dat heeft grote voordelen: een nog fijnere regeling en een zeer goede cilindervulling door het intercoolende effect dat dan optreedt. Oerlemans: ""Daar zijn we wel op uit, ja, maar het inbouwen van een multi-point systeem is niet iets dat je in een after-market situatie nog aankunt, dat moet je in de fabriek al doen.'' Op weg dus naar een dedicated LPG-auto, een auto die voor LPG geoptimaliseerd is? ""Dat zou natuurlijk het mooiste zijn'', zegt Oerlemans. ""We praten daar wel over met de auto-industrie, we doen daar ook onderzoek naar, maar ik kan er niets over zeggen.''