Lpg'de AFR (Hava-Yakıt Oranı) Ayarı ve Önemi

Arkadaşlar lpg ayarları ve diğer konularda oldukça bilgilendirici bir yazı. Buraya grafikleri kopyalamayadım tamamına erşimek isteyenler ve etik açıdan yazının kaynağını gösterme mecburiyeti hissettiğim için orijinal linki aşağıya kopyaladım.

https://lpgayari.com/neden-afr-ayari/

Neden sensörle AFR yapmamız gerekiyor sorusu için öncelikle terimlerin ne anlama geldiğini açıklamaya çalışalım.

+++ Lambda, AFR nedir?

AFR ( Air-Fuel-Ratio) Türkçe: Hava-Yakıt Oranı’dır. Bu silindire yanma için bir birim yakıta karşılık kaç birim hava girdiğini gösterir. Örneğin 14.7 AFR demek, 1 birim yakıta 14.7 birim hava ile yanmanın gerçekleştiği anlamına gelir. Bu değer yükseldikçe yani karışımda hava oranı arttıkça biz karışım için “fakir”, hava oranı azaldıkça “zengin” tabirini kullanırız.

Lambda ( λ ) ise bu oranın okuma değeridir. Araçlarımızda bulunan oksijen sensörleri lambda hesabına göre çalışmaktadır. Bilimsel olarak benzin yakıtının en verimli ve çevreci şekilde yakıldığı değer 14.7 olarak belirlenmiştir. Bu değer stoich değer olarak seçilmiştir. Yani atık gazdaki oksijen miktarı ile lambda 1.00 değerini verdiğinde = 14.7 AFR karışımla benzin yanması gerçekleşmiş olmaktadır.
Araçlarımızda bulunan narrowband (dar bant) oksijen sensörleri de bu değere sabitlenmiştir. Yanma gerçekleştikten sonra atık gazı bu sensörler okur ve araç beynine “karışım zengin” “karışım fakir” şeklinde sinyal gönderir. Araç ta buna göre yakıtta düzeltme yapar.
İlk tabloda stoichometric AFR’nin dışındaki karışım oranlarının ne sonuçlara yol açtığınız görmekteyiz.

++ 14.7 – İdeal sürüş ekonomisi – emisyon – güç dengesi. Buna kıyasla;

Az miktarda zengin: yüksek motor gücü, tüketim ve yüksek emisyon,
Aşırı miktarda zengin: boğulan motor(güçte düşüklük), teklemeler, yüksek çevre kirliliği, siyah/kirlenmiş egsoz, yağ kirliliği.
Az miktarda fakir: daha ekonomik sürüş, daha düşük emisyon, daha düşük güç
Aşırı miktarda fakir : aşırı düşük performans/güç, asılmalarda aracın gaz yememesi gibi teklemeler, subap/piston erimesi, buji vuruntusu.
Araçlarımız closed loop, yani çeyrek gaz gibi sabit hızlarda veya yüklenmeden kullanımlarda Stoichometric hava yakıt oranında çalışmak üzere ayarlanmıştır. Hızlanma gereksinimi, tam gaz durumunda ise ECU open-loop durumuna geçer. Hava yakıt karışımını az miktarda zenginleştirirler. Burada oksijen sensörleri vasıtası ile okuma ve düzeltme yoktur. Zaten araçlardaki oksijen sensörleri narrowband ( dar bant ) sensörler olduğundan bu kısımlarda tam değer okuma yapamazlar.

İkinci tabloda çeşitli yanma oranlarını ve ne gibi durumlar istendiği zaman (ekonomi, çevreci, güç) karışımın değiştirildiğini görüyoruz.

LPG yakıtı, benzinde 14.7 karışımda istenen ve alınan stoichometric özellikleri ( istenen emisyon, sıcaklık, güç miktarları ) 15.5 oranında vermektedir. Yani sensörler LPG yakıtı ile kullanımda lambda 1.00 değerini verdiğinde karşımımız 15.5 olacaktır. LPG için lambda 1.00 = 15.5 AFR’ye denk gelmektedir.

+++ EGT nedir?

EGT (Exhaust Gas Temperature) Eksoz gaz sıcaklığıdır. Yanma odasında yakıt yandıktan sonra karışıma göre egsoz duman sıcaklığı değişim gösterir. Bu değer bizim için neden önemlidir? Çünkü Egsoz gaz sıcaklığı fakir karışımda çok yükselmektedir, ve egsoz gazı ile muhattap olan parçaların ciddi anlamda yoğun ısıya maruz kalmasına sebep olacaktır. Bu da bu gazı tahliye eden egsoz subaplarının erimesine yol açmaktadır. Zaten dikkat edilirse subapları eriyen araçların genelde hep egsoz subaplarının eridiği görülecektir.

LPG’li araçlarda bu erimenin sebebi tamamen ayarsız çalışmadan dolayı fakir karışımdır. Yüksek yüklenmelerde fakir gerçekleşen yanma egsoz subaplarının erimesine sebep olmaktadır.

+++ Katalitik Konvertör nedir?

Katalitik konvertör ya da katalitik dönüştürücü, motorların egzozlarındaki (dışarı verdikleri gaz) çevreye zararlı maddeleri daha az zararlı maddelere dönüştüren aygıttır. Bu konvertör bir petek şeklinde egsoz çıkışında bulunur. İçindeki çeşitli elementler (platin, palladyum ya da rodyum) ile Karbonmonoksiti daha az zararlı ve çevrede dönüştürülebilir olan Karbondioksit gazına, son derece zehirli Azot oksit gazlarını ise Azot ve Oksijen’e ayırarak doğaya zarar vermememizi sağlar.

Yeni nesil araçlarda bu konvertörün çıkışında da oksijen sensörü bulunmakta ve atık gazların durumunu ölçmektedir. Kat Konvertör işlemini yapamayacak hale geldiyse, aracınız arıza lambası yakacaktır.
Katalitik Konvertör uzun ömürlü bir parçadır. Bir motor sağlıklı çalıştığı sürece çok uzun zaman sorun çıkarmaz. Bir sorun varsa bunun 2 sebebi vardır.

– İlki, aracın sürekli kısa mesafe kullanılması , kötü yakıt, yağ yakmasından dolayı çiğ yakıt veya yağ birikintilerinin bu etkin maddeleri pasifize etmesi, konvertörün hal değiştirmesidir.

– İkincisi ise ayarsız yanmadan dolayı oluşan yüksek EGT sıcaklığının katalitik konvertördeki bu etkin maddeleri eritmesi, kat konvertörün içinin erimesi, çatlaması veya kırılmasıdır.

Ayarsız LPG’li araçlarda genelde 2. Durumu görürüz. Yine open-loopta değineceğimiz fakir karışımdan kaynaklanan yüksek EGT, subapları eritirken katalizörün içerisindeki bu elementleri de eritir.

+++ Closed Loop nedir?

Closed-loop sürüş, araçlarımızda kullanım sırasında tam gaz yüklenmediğimiz zaman oluşan durumdur. Aracımızın egsoz çıkışında bulunan oksijen sensörleri hava yakıt karışım oranını sürekli araç beynine (ECU) ya bildirir ve karışım sürekli LAMBDA = 1.00 oranında sabit tutulur. Bu oran benzinde 14.7 , LPG’de 15.5’e tekabül etmektedir.

Closed loop sırasında psükürtülen yakıt fazla veya az ise araç beyni bunu oksijen sensöründen görerek enjeksiyon süresini arttırıp/kısaltarak düzeltir. Buna göre de LTFT (Uzun dönem yakıt düzelme verisi) ve STFT (Kısa dönem yakıt düzeltme verisi) kaydeder. LPG montaj ayarı closed loopta bozuksa araç bu kısımı yakıt düzeltme yaparak üstesinden gelebilir. Ancak LPG’de ayarı aşırı bozuk durumda olan araçlarda bu düzeltme %25’lere kadar varır ve geçer. Bu noktadan sonra araç düzeltme yapmaya çalışmasına rağmen başarısız olduğu için arıza ikaz lambası yakarak sürücüsünü uyarır. Yani aslında LPG’li araçta arıza lambası yanması kolay bir iş değil, bu aşırı derecede kötü bir ayarın sözkonusu olduğunu gösteriyor.

+++ Open loop nedir?

Open-loop sürüş, araçlarımızda hızlanma veya tam güç gereksinimi olduğunuda motorumuzda oluşan durumdur. Motorumuz bu gibi anlarda oksijen sensörü ile yakıt düzeltme yapmaz ve karışımı zenginleştirir.

Wideband (genişbant / genişbant okuma yapabilen) Oksijen sensörü ile yaptığımız ölçümlere göre örneğin;

Atmosferik motorlu araçlar tam gazda ölçümlere göre 12.5 – 13.0AFR ile yanma gerçekleştirmektedir.

Turbo şarjlı araçlar ise daha aşağıya inebilirler, örneğin; A16LET motorlu 180 beygirlik Insignia, tam gazda hızlanırken 1.3 bar turbo basıncı ile overboost durumunda 11.5AFR ile yanma gerçekleştirmektedir.

İşte LPG montajında olayın koptuğu kısım buradadır. Bu kısım (tam gaz kısmı) ne yol ayarı ile ne de araç beyninin yakıt düzeltme verileri ile ölçülemediği için ayar haritası kısmında tam bir muamma olarak kalmaktadır. Yapılması gereken genişbant sensör vasıtası ile aracın tam gaz/open-loop konumunda benzinli kullanımda kaç AFR/Lambda değeri verdiğini görmek, sonrasında aracı lpg’ye alarak lpg’de tam gaz/open-loop konumunda aracı muadil AFR/ aynı Lambda değerine ayarlamaktır.

LPG ayarı bu şekilde yapıldığı zaman ise LPG’de de motor benzinde yaşanan sağlıklı yanmayı gerçekleştirecek, performans düşüklüğü, subap erimesi, katalitik konvertör erimesi gibi durumlar yaşanmayacaktır.

+++ Yanlış bilinenler / Sıkça Sorulan sorular

Soru : LPG’nin yanma ısısı yüksek olduğundan dolayı subaplar erimiyor mu?

Cevap: Sorun LPG’nin yanma ısısı değildir. LPG’nin yanma kalorifik değer olarak benzinden sadece %4.8 fazladır. Bu da subaplarda veya motorda herhangi bir deformasyona sebep olacak bir fazlalık değildir.

Soru : LPG kuru bir yakıt, Benzin ise subapları yağlama yapıyor, sorun bundan kaynaklanmıyor mu?

Cevap : Bu önermeyi iki yönden değerlendirelim. Birincisi benzin çözücü bir maddedir. Yağlı bir parça, kirli bir parçanın üstündeki yağı kiri çözmek için benzin kullanırız. Böyle bir durum mevcut iken benzinin yağlama yaptığını düşünmek oldukça saçmadır.

İkinci yönü ise, benzinin temas ettiği subaplar emme subaplarıdır. Erime gerçekleşen subaplar ise yakıtın üstten temas etmediği egsoz subaplarıdır.

Soru : Şu lpg kiti bu araca daha uyumlu, şu daha uyumsuz gibi bir durum sözkonusu mu?

Cevap : Tüm sıralı LPG kitleri aynı ana elemanları içermektedir. ECU (Elektronik kontrol ünitesi) , Regülatör, Enjektörler. Yaptıkları iş aynıdır. Piyasada geniş bir fiyat bandında çeşitli kitler bulunmakta. Tabii ki de aralarında malzeme kalitesi açısından farklar mevcuttur. Ancak bir kiti araca uyumlu yapan montaj ve ayar kalitesidir. Şöyle ki, iyi ayarı yapılmış ortalama bir kit ile benzinden farksız sonuçlar alınabilecek iken, piyasada çok yüksek fiyatlarla satılan malzeme kalitesi tartışmasız bir kit doğru montaj yapılmaz ve sensörle hassas şekilde ayarlanmaz ise sonuç alınamayacaktır. Yani çoğu alette de geçerli olduğu gibi, maharet cihazda değil kullanıcısında/sürücüsünde. Kiti süren de ayarıdır.

Soru : LPG kitlerindeki yağlama sistemleri subap erimesini engelleyebilir mi?

Cevap : Bu önermeyi de çeşitli açılardan ele almak lazım. Birincisi yine bu yağın değdiği subaplar emme subapları olacaktır ve bu subaplarda bir erime bulunmamaktadır. İkinci kısım, araçlarda bilinmektedir ki yanma odasına kesinlikle yağ girmesi istenmemektedir, yağ yakma bir aracın en büyük düşmanıdır. Tespitlere göre bu yağlama sistemleri:

Bujilerde ıslanma / yağlanma bu sebeplerden; teklemeler ve tam gazda verimli yanamama.
Katalitik konvertörde ve eksoz ucunda kirlenme, egsoz ucunda is oluşması.
Sabah soğuk havalarda ilk çalıştırmada yanık yağ dumanı ve kokusu atma.
gibi isteyenmeyen şeylere sebep olmaktadır. Kısacası manifolda yakıtla beraber verilecek bu yağın hiçbir olumlu faydası olmayacağı gibi çeşitli aksamlara zarar verme riski de mevcuttur.

Soru : LPG yakıtı yapısı itibari ile motora zararlımıdır? Dikkat edilmesi gereken şeyler nelerdir?

Cevap : LPG yakıtı doğru ayar ile aynı yanma şartlarında Benzine kıyasla motora ve çevreye faydalı bir yakıttır.

LPG’li yanmada Bütan-Propandan gazlarından oluşan LPG tamamen motor içinde yanma gerçekleştirir. Böylece katalitik konvertörün ömrünü uzatır.
Tam yandığı için ve yapısından dolayı benzin gibi atık gazında kurum oluşturmaz. Bu sebepten dolayı motor yağı daha temiz kalır/daha geç kirlenir. Bujilerinizin üstünde daha geç kurum oluşacaktır. Bu da yağımızın motoru yağlama görevini daha rahat yapacağı ve daha temiz tutacağını gösterir. Aynı zamanda bujilerimiz daha geç kirleneceği için de ateşleme performansımız düşüş göstermez.
Daha çevrecidir. CO2 emisyonları daha azdır ve kurumlu/partiküllü yanma sözkonusu değildir. Egsozumuzdan bol bol su buharı atarız. LPG’li araçların egsozları tertemizdir.
Benzin 95-97 oktana sahip bir yakıttır. LPG ise içerisindeki Bütan-Propan oranına göre 102 ile 110 oktan arası değişmektedir. Bu da LPG’nin yanma kalitesinin ve zor koşullara dayanma direncinin daha yüksek olduğunu, yanma sırasında vuruntu, çekiçleme yapma olasılığının daha düşük olduğunu gösterir.
Tüm bu bilgilerin ışığında ölçülerek doğru ayarlanmış ve tüm ekipmanları ile düzgün çalışan bir LPG’li aracın motorunun daha uzun ömürlü olacağını söyleyebiliriz.