Ich will Spass, ich geb Gas - Einbau einer LPG Anlage
Verfasst: Mi 13. Aug 2008, 01:26
Hallo,
der JH Motor ist gut geeignet, um auf LPG umgerüstet zu werden, er hat eine kleine Ventilüberschneidung und eine niedrige Kompression. Er besitzt eine KA-Jetronic mit gleichzeitiger multipoint Einspritzung. Verbaut werden muss aber eine Anlage für Single-Point. Die Wahl fiel auf eine Stag100 von der Firma AC aus Polen, die ein Kunde von uns produziert.
Der Einbau einer Gasanlage ist nach deutschem Recht ausschliesslich einer authorisierten Fachwerkstatt vorbehalten, da es sich bei Gas um explosive Güter gemäß ATEX Richtlinie handelt. Dass ich es selbst mache liegt nur daran, dass ich beim TÜV arbeite wo solche Anlagen typgeprüft werden, alle Prüfanlagen vorhanden sind und der Sachverständige der Ansicht war, das meine Qualifikation ausreicht um so etwas zu machen. Bei der TÜV Abnahme muss der Nachweis erbracht werden, dass eine Fachwerkstatt den Umbau durchgeführt hat, sonst wird erst gar nicht nachgeschaut, denn vieles kann im Nachinein nicht mehr geprüft werden, zB ob die Gasleitungen alle mit Klemmverbindern verschraubt wurden, Bördeln und Überwurfmutter allein reicht nicht aus. Zudem dürfen keine korrosiven Metallverbindungen verwendet werden, meist kommt Messing zum Einsatz.
Obwohl es möglich ist auch eine sequentielle Anlage einzubauen rate ich davon ab, sie ist vergleichweise teuer und für ein altes Auto auch kaum sparender als eine Venturi-Anlage zudem sie den Wert der meisten Scirocco locker übersteigt. Bei einer sequentiellen Anlage werden weitere Einspritzdüsen neben den werksmässigen eingebaut, die nur für Gas sind. Der Einbau einer sequentiellen Anlage ist nur etwas für Fachwerkstätten, da sie sehr aufwendig zu installieren sind und auf einem Prüfstand abgeglichen werden müssen.
Die vergleichsweise billigen Venturianlagen haben Nachteile: Backfire, ca 15-20% Mehrverbrauch (gegenüber einer sequentiellen Anlage) wegen der ungeregelten Gaszufuhr und einen geringen Leistungsverlust durch die Venturidüse, die die Ansaugluft behindert und den Querschnitt des Ansaugrohres auf 35mm begrenzt.
Des weiteren entstehen evtl. Probleme dadurch, dass dem Gas keine Additive zugesetzt sind was besonders den Ventilen zu schaffen macht. Einerseits werden sie rund 100 Grad heisser als mit Benzin und zudem setzt sich keine dämpfende Schicht an ihnen ab, sie knallen mit Wucht gegen die Ventilhülsen und schlagen sich mit der Zeit dort ein. Für Erdgas entwickelte Autos haben deshalb Keramik beschichtete Ventilsitze. Der Scirocco hat jedoch welche aus gehärtetem Stahl. Abhilfe kann hier ein Zusatzbehälter sein, der dem LPG tropfenweise Additiv zusetzt, etwa "Flashlube" dem jedoch nachgesagt wird, dass man daran glauben muss, dass es wirkt.
Das Schema einer Venturianlange von STAG ist folgendes:

Sie hat nur zwei Sensoren: Lambda Sonde und Temperatur, damit wird ein Regelkreis aufgebaut. Eine neue Lamdasonde ist Pflicht (alte driften gegen "mager"), ebenso der Austausch der 3-poligen Kerzen gegen 1-polige mit einem höheren Wärmewert, kleinerem Elektrodenabstand und der Austausch der Zündkabel und des Zündverteilers. Fehlzündungen erzeugen Backfire!
Die Anlage muss später auf einem Rollenprüfstand eingestellt werden, es sind etliche Parameter einstellbar, die direkt auf die Gemischbildung wirken.
Die wesentlichen Teile sind:
- Gastank mit Multifunktionsventil und Tankeinfüllstutzen
- Verdampfer, der aus dem flüssigen LPG Gas macht
- Die Mischerplatte mit Backfireklappe
- Der Aktuator, ein elektrisch gesteuertes Ventil mit Steppermotor
Nach endloser Suche, da der Scirocco nicht mehr in den Katalogen der Hersteller ist fand ich folgende passende Mischerplatte für den JH:
BRC Katalog S. 146: LPG 12MX00010021
Diese wird in das Ansaugrohr eingebaut, welches dafür zertrennt wird.
Das Auto kann kalt nur auf Benzin gestartet werden, da LPG kalt flüssig ist und nicht gasförmig. Erst wenn der Verdampfer, der vom Kühlwasser durchströmt wird warm genug ist schaltet die Anlage auf Gasbetrieb um und legt die Benzinpumpe still. heiss kann der Wagen sowohl auf Benzin als auch auf Gas gestartet werden...... wenn man die Kaltstartdüse mit einem Zeitrelais versieht, so dass sie auch heiss einspritzt.
Funktionsweise:
Eine sog. Venturidüse im Ansaugrohr vermischt das gasförmige LPG mit der angesaugten Luft. Je mehr Luft der Motor saugt, desto mehr Gas wird aus der Düse gezogen. Da Steuergerät misst permanent die Lambda Sondenspannung und stellt ein Ventil nach, welches die Menge Gas bestimmt, die zugeführt wird. Durch anfetten und abmagern wird versucht die Verbrennung immer auf L = 1.0 zu halten. Dieses elektrische Ventil ersetzt die aufwendigen Zusatzaggregate die in der mech. K-Jetonic verbaut wurden.
Beim JH ergeben sich jedoch einige Probleme:
Das sog. Backfire:
Backfire ist eine ungewollte Zündung des Gemisches im Ansaugrohr, da dieses mit Gas geflutet ist. Die Druckwelle breitet sich aus und kann den Mengenteiler und Luftmengenmesser zerstören weil dessen Staplatte mit Wucht nach unten gedrückt wird und sich verbiegt. Auch die Lufi-Kästen fliegen gern mal ab. Aus diesem Grunde MUSS eine ausreichend grosse Backfireklappe verbaut werden, die den Druck nach aussen ablässt. Backfire entsteht, wenn die Zündung erfolgt während die Einlass-Ventile noch geöffnet sind, das kann vor allem bei Schubbetrieb auftreten. Die Zündanlage muss 100% in ordnung sein und der Zündwinkel exakt stimmen.
Heissstartproblem:
Bedingt durch die langen Zuleitungen zu den Einspritzdüsen springt der Wagen heiss oft nicht mehr an. Das liegt daran, dass die Einspritzüsen nur Luft während des Gasbetriebs enthalten und der Dreh des Anlassers nicht ausreicht, um die Stauscheibe soweit zu heben, dass genügend Sprit kommt. Die Kaltstartdüse ist heiss ausser Funktion. Hier muss nun durch eine Überbrückung dafür gesorgt werden, dass die Kaltstartdüse auch heiss Benzin einspritzt, was dafür sorgt, dass der Motor auch heiss anspringt. Das geschieht mit Hilfe eines Zeitrelais.
Die Anlage selbst ist unspektakulär, ein paar Kartons voller Material was für unter 500 Euro zu haben ist.

Die erste Variante des Tanks war leider etwas zu gross, mit Wasser befüllt ging der Wagen erheblich in die Knie.

Heute abend mal die ganze Anlage im Zimmer daheim begutachtet, jedes Teil und jeden Plan studiert. Den Kabelbaum schonmal vorverdrahtet und mit vergoldeten Fast-On Steckern versehen, die Polen hatten nur diese rostenden Dinger aus Blech beigepackt, die nach einer Weile abgammeln. Ausserdem das Steuergerät mit Silikon abgedichtet, auch das war nicht wirklich gegen Feuchtigkeit geschützt worden.
Sie wird durch einen 8 Bit Atmel Mikrocontroller gesteuert und ist teilweise ganz pfiffig gemacht, wenn auch die Verarbeitung manchmal nicht der Hit ist. Da es gesetzlich nicht erlaubt ist elektrische Leitungen in Gastanks zu verlegen haben die den Füllstand mit rotierenden Magneten nach aussen geführt, die drehen sich und damit einen Sensor, der sein Signal an das Steuergerät liefert. Mit einem Laptop kann man die Kennlinien einstellen, damit die Gasanlage das macht, was sonst die K-Jetronic machte.
Ist schon Wahnsinn, wie ein Mikroprozessor den ganzen Ramsch an Warmlaufreglern, Kaltstartanfettung, Zwischenluftschieber etc überflüssig macht. Vom Prinzip her regelt er einen Schrittmotor, der ein Ventil auf und zu machen kann und dosiert so die Gaszufuhr. Ausserdem legt er die Benzinpumpe tot. Man kann während der Fahrt auf dem Laptop die Kennlinien verfolgen wie die Regelung arbeitet und daran auch optimieren, etwa wie schnell das Stellglied auf Änderungen der lamba Spannng reagiert.
Fakt ist aber, dass man die Kaltstartdüse manuell ansteuern muss oder durch ein Zeitrelais, der Wagen springt sonst heiss nicht mehr an. Das ist leider typisch für die K-Jetronic mit ihren langen Druckleitungen zu den Düsen.
Was eben noch fehlt ist die verdammte Mischerplatte aber irgendwann wird sich dieses Problem auch lösen...
1. Tag, 3h Arbeitszeit:
Einbau des verdampfers und des Steuergerätes
Den Verdampfer montieren, dazu ein Loch in die Spritzwand bohren
und vom Kotflügel her kontern. Spritz-Wasserbehälter musste weichen, der kommt neben den Kühler vorne.

Verlegung der Kühlwasserleitungen zum Verdampfer, dazu Auftrennen des
Wasserkreislaufes am Ölkühler

Steuergerät gleich daneben plazieren

Nach Plan verdrahten, eine neue Massefläche am Chassis bohren. Der NTC Temperaturfühler wird anstelle einer Schraube in den Verdampfer gesetzt. Er entscheidet wann von Benzin nach Gas umgeschaltet wird. (ab ca 35 Grad)


To be continued.
der JH Motor ist gut geeignet, um auf LPG umgerüstet zu werden, er hat eine kleine Ventilüberschneidung und eine niedrige Kompression. Er besitzt eine KA-Jetronic mit gleichzeitiger multipoint Einspritzung. Verbaut werden muss aber eine Anlage für Single-Point. Die Wahl fiel auf eine Stag100 von der Firma AC aus Polen, die ein Kunde von uns produziert.
Der Einbau einer Gasanlage ist nach deutschem Recht ausschliesslich einer authorisierten Fachwerkstatt vorbehalten, da es sich bei Gas um explosive Güter gemäß ATEX Richtlinie handelt. Dass ich es selbst mache liegt nur daran, dass ich beim TÜV arbeite wo solche Anlagen typgeprüft werden, alle Prüfanlagen vorhanden sind und der Sachverständige der Ansicht war, das meine Qualifikation ausreicht um so etwas zu machen. Bei der TÜV Abnahme muss der Nachweis erbracht werden, dass eine Fachwerkstatt den Umbau durchgeführt hat, sonst wird erst gar nicht nachgeschaut, denn vieles kann im Nachinein nicht mehr geprüft werden, zB ob die Gasleitungen alle mit Klemmverbindern verschraubt wurden, Bördeln und Überwurfmutter allein reicht nicht aus. Zudem dürfen keine korrosiven Metallverbindungen verwendet werden, meist kommt Messing zum Einsatz.
Obwohl es möglich ist auch eine sequentielle Anlage einzubauen rate ich davon ab, sie ist vergleichweise teuer und für ein altes Auto auch kaum sparender als eine Venturi-Anlage zudem sie den Wert der meisten Scirocco locker übersteigt. Bei einer sequentiellen Anlage werden weitere Einspritzdüsen neben den werksmässigen eingebaut, die nur für Gas sind. Der Einbau einer sequentiellen Anlage ist nur etwas für Fachwerkstätten, da sie sehr aufwendig zu installieren sind und auf einem Prüfstand abgeglichen werden müssen.
Die vergleichsweise billigen Venturianlagen haben Nachteile: Backfire, ca 15-20% Mehrverbrauch (gegenüber einer sequentiellen Anlage) wegen der ungeregelten Gaszufuhr und einen geringen Leistungsverlust durch die Venturidüse, die die Ansaugluft behindert und den Querschnitt des Ansaugrohres auf 35mm begrenzt.
Des weiteren entstehen evtl. Probleme dadurch, dass dem Gas keine Additive zugesetzt sind was besonders den Ventilen zu schaffen macht. Einerseits werden sie rund 100 Grad heisser als mit Benzin und zudem setzt sich keine dämpfende Schicht an ihnen ab, sie knallen mit Wucht gegen die Ventilhülsen und schlagen sich mit der Zeit dort ein. Für Erdgas entwickelte Autos haben deshalb Keramik beschichtete Ventilsitze. Der Scirocco hat jedoch welche aus gehärtetem Stahl. Abhilfe kann hier ein Zusatzbehälter sein, der dem LPG tropfenweise Additiv zusetzt, etwa "Flashlube" dem jedoch nachgesagt wird, dass man daran glauben muss, dass es wirkt.
Das Schema einer Venturianlange von STAG ist folgendes:

Sie hat nur zwei Sensoren: Lambda Sonde und Temperatur, damit wird ein Regelkreis aufgebaut. Eine neue Lamdasonde ist Pflicht (alte driften gegen "mager"), ebenso der Austausch der 3-poligen Kerzen gegen 1-polige mit einem höheren Wärmewert, kleinerem Elektrodenabstand und der Austausch der Zündkabel und des Zündverteilers. Fehlzündungen erzeugen Backfire!
Die Anlage muss später auf einem Rollenprüfstand eingestellt werden, es sind etliche Parameter einstellbar, die direkt auf die Gemischbildung wirken.
Die wesentlichen Teile sind:
- Gastank mit Multifunktionsventil und Tankeinfüllstutzen
- Verdampfer, der aus dem flüssigen LPG Gas macht
- Die Mischerplatte mit Backfireklappe
- Der Aktuator, ein elektrisch gesteuertes Ventil mit Steppermotor
Nach endloser Suche, da der Scirocco nicht mehr in den Katalogen der Hersteller ist fand ich folgende passende Mischerplatte für den JH:
BRC Katalog S. 146: LPG 12MX00010021
Diese wird in das Ansaugrohr eingebaut, welches dafür zertrennt wird.
Das Auto kann kalt nur auf Benzin gestartet werden, da LPG kalt flüssig ist und nicht gasförmig. Erst wenn der Verdampfer, der vom Kühlwasser durchströmt wird warm genug ist schaltet die Anlage auf Gasbetrieb um und legt die Benzinpumpe still. heiss kann der Wagen sowohl auf Benzin als auch auf Gas gestartet werden...... wenn man die Kaltstartdüse mit einem Zeitrelais versieht, so dass sie auch heiss einspritzt.
Funktionsweise:
Eine sog. Venturidüse im Ansaugrohr vermischt das gasförmige LPG mit der angesaugten Luft. Je mehr Luft der Motor saugt, desto mehr Gas wird aus der Düse gezogen. Da Steuergerät misst permanent die Lambda Sondenspannung und stellt ein Ventil nach, welches die Menge Gas bestimmt, die zugeführt wird. Durch anfetten und abmagern wird versucht die Verbrennung immer auf L = 1.0 zu halten. Dieses elektrische Ventil ersetzt die aufwendigen Zusatzaggregate die in der mech. K-Jetonic verbaut wurden.
Beim JH ergeben sich jedoch einige Probleme:
Das sog. Backfire:
Backfire ist eine ungewollte Zündung des Gemisches im Ansaugrohr, da dieses mit Gas geflutet ist. Die Druckwelle breitet sich aus und kann den Mengenteiler und Luftmengenmesser zerstören weil dessen Staplatte mit Wucht nach unten gedrückt wird und sich verbiegt. Auch die Lufi-Kästen fliegen gern mal ab. Aus diesem Grunde MUSS eine ausreichend grosse Backfireklappe verbaut werden, die den Druck nach aussen ablässt. Backfire entsteht, wenn die Zündung erfolgt während die Einlass-Ventile noch geöffnet sind, das kann vor allem bei Schubbetrieb auftreten. Die Zündanlage muss 100% in ordnung sein und der Zündwinkel exakt stimmen.
Heissstartproblem:
Bedingt durch die langen Zuleitungen zu den Einspritzdüsen springt der Wagen heiss oft nicht mehr an. Das liegt daran, dass die Einspritzüsen nur Luft während des Gasbetriebs enthalten und der Dreh des Anlassers nicht ausreicht, um die Stauscheibe soweit zu heben, dass genügend Sprit kommt. Die Kaltstartdüse ist heiss ausser Funktion. Hier muss nun durch eine Überbrückung dafür gesorgt werden, dass die Kaltstartdüse auch heiss Benzin einspritzt, was dafür sorgt, dass der Motor auch heiss anspringt. Das geschieht mit Hilfe eines Zeitrelais.
Die Anlage selbst ist unspektakulär, ein paar Kartons voller Material was für unter 500 Euro zu haben ist.

Die erste Variante des Tanks war leider etwas zu gross, mit Wasser befüllt ging der Wagen erheblich in die Knie.

Heute abend mal die ganze Anlage im Zimmer daheim begutachtet, jedes Teil und jeden Plan studiert. Den Kabelbaum schonmal vorverdrahtet und mit vergoldeten Fast-On Steckern versehen, die Polen hatten nur diese rostenden Dinger aus Blech beigepackt, die nach einer Weile abgammeln. Ausserdem das Steuergerät mit Silikon abgedichtet, auch das war nicht wirklich gegen Feuchtigkeit geschützt worden.
Sie wird durch einen 8 Bit Atmel Mikrocontroller gesteuert und ist teilweise ganz pfiffig gemacht, wenn auch die Verarbeitung manchmal nicht der Hit ist. Da es gesetzlich nicht erlaubt ist elektrische Leitungen in Gastanks zu verlegen haben die den Füllstand mit rotierenden Magneten nach aussen geführt, die drehen sich und damit einen Sensor, der sein Signal an das Steuergerät liefert. Mit einem Laptop kann man die Kennlinien einstellen, damit die Gasanlage das macht, was sonst die K-Jetronic machte.
Ist schon Wahnsinn, wie ein Mikroprozessor den ganzen Ramsch an Warmlaufreglern, Kaltstartanfettung, Zwischenluftschieber etc überflüssig macht. Vom Prinzip her regelt er einen Schrittmotor, der ein Ventil auf und zu machen kann und dosiert so die Gaszufuhr. Ausserdem legt er die Benzinpumpe tot. Man kann während der Fahrt auf dem Laptop die Kennlinien verfolgen wie die Regelung arbeitet und daran auch optimieren, etwa wie schnell das Stellglied auf Änderungen der lamba Spannng reagiert.
Fakt ist aber, dass man die Kaltstartdüse manuell ansteuern muss oder durch ein Zeitrelais, der Wagen springt sonst heiss nicht mehr an. Das ist leider typisch für die K-Jetronic mit ihren langen Druckleitungen zu den Düsen.
Was eben noch fehlt ist die verdammte Mischerplatte aber irgendwann wird sich dieses Problem auch lösen...
1. Tag, 3h Arbeitszeit:
Einbau des verdampfers und des Steuergerätes
Den Verdampfer montieren, dazu ein Loch in die Spritzwand bohren
und vom Kotflügel her kontern. Spritz-Wasserbehälter musste weichen, der kommt neben den Kühler vorne.

Verlegung der Kühlwasserleitungen zum Verdampfer, dazu Auftrennen des
Wasserkreislaufes am Ölkühler

Steuergerät gleich daneben plazieren

Nach Plan verdrahten, eine neue Massefläche am Chassis bohren. Der NTC Temperaturfühler wird anstelle einer Schraube in den Verdampfer gesetzt. Er entscheidet wann von Benzin nach Gas umgeschaltet wird. (ab ca 35 Grad)


To be continued.