Не удивительно, что на фоне глобального удорожания нефтепродуктов огромное число автолюбителей пытается любым доступным способом снизить расход топлива. Сразу отметим, что в развитых странах проблему решили, но далеко не «бюджетно».
Простыми словами, более экономичный современный дизельный двигатель в Европе уверенно вытесняет бензиновые аналоги. Для этого созданы условия в виде доступного кредитования, уменьшенного налогообложения на ТС с дизельным мотором и т.д.
Однако на территории СНГ по понятным причинам далеко не каждый может позволить себе новую или «свежую» двух или трехлетнюю дизельную машину б/у за наличные или даже в кредит. Получается, основной доступной альтернативой является перевод уже имеющегося бензинового автомобиля на газ, то есть установка ГБО.
Параллельно с этим ответственные водители часто интересуются, вреден ли газ для двигателя автомобиля. В этой статье мы поговорим о том, как газ влияет на двигатель, а также рассмотрим основные особенности работы бензинового ДВС на газо-воздушной смеси.
Читайте в этой статье
Хорошо известно, что с учетом большой популярности и востребованности газового оборудования данное решение имеет как сторонников, так и противников. Сразу отметим, в этой статье мы не будем детально рассматривать все плюсы и минусы ГБО, а также особенности эксплуатации, установки оборудования и т.п. Заострим наше внимание исключительно на силовом агрегате.
Итак, оказывает ли газовое топливо влияние на срок службы и исправность бензинового мотора, и если да, тогда чем вреден газ для двигателя. Сразу отметим, газ не портит мотор и практически никак на него не влияет, однако на практике далеко не все так просто. Более того, этот вопрос окружен большим количеством мифов и заблуждений.
Игнорирование этих правил привело к распространенному мнению о том, что газ портит двигатель. Одним из аргументов является тот факт, что у газа более высокий показатель октанового числа по сравнению с бензином (92-98 у бензина, тогда как у газа около 110 и более). Многие водители утверждают, что более высокое октановое число приводит к тому, что мотор работает в нештатных режимах, газ «сушит» двигатель, происходит прогар клапанов и т.п.
Действительно, газ имеет разницу по октановому числу и несколько отличается от бензина по характеристикам сгорания, однако при грамотных настройках значительного влияния на состояние ДВС, ЦПГ, клапанов и других элементов оказать не может. Еще раз повторимся, для этого настройка должны быть выполнена правильно.
Главное, в двигатель нужно подавать правильно приготовленную газо-воздушную смесь. Если такая смесь окажется слишком обедненной или же переобогащенной, тогда возникнут последствия. Кстати, такие же последствия возникают и с бензином.Богатая смесь выводит из строя катализаторы, может возникнуть прогар в выпускной системе, мотор работает с перебоями, возможно появление ошибок и загорание «чека». Что касается бедной смеси, когда массовой части топлива (бензина или газа) в составе меньше, чем воздуха, тогда последствия от езды для мотора будут намного более серьезными.
Обеднение приводит к тому, что смесь горит в камере сгорания дольше, также увеличивается и температура сгорания. В результате прогорают клапана и седла клапанов, значительно сокращается срок службы свечей зажигания, возникают локальные перегревы.
Далее проблемы прогрессируют, так как неправильная работа свечей и другие факторы становятся причиной обратных хлопков. Если коротко, имеет место серьезное нарушение процесса сгорания топлива в цилиндрах. Еще нужно добавить к этому некомпетентность многих мастеров в различных кустарных сервисах по установке ГБО, а также стремление самих автовладельцев максимально экономить. Понятно, что причины многих проблем с мотором после монтажа газового оборудования очевидны.
Например, в газовом оборудовании, которое относится к начальным поколениям (ГБО-1 и ГБО-2) регулировки качества смеси представляют собой простой винт, которым можно только увеличить или уменьшить подачу газа. Другими словами, при помощи болта можно обогатить или обеднить смесь. Как правило, многие делали это просто «на глазок», лишь бы двигатель устойчиво работал.
При этом далеко не все водители в то время знали, что для правильных регулировок в сервисе должен был присутствовать специальный и не самый дешевый прибор (многокомпонентный газоанализатор). Более того, чтобы экономить газ, сами владельцы часто занимались регулировками, закручивая регулировочный винт и тем самым сильно обедняя смесь.
Машина нормально работала, расход газа падал, причем мощность ДВС также немного уменьшалась. Но спустя немного времени все заканчивалось, как минимум, прогоревшими клапанами. Так вот, становится понятно, что клапана прогорели не из-за того, что мотор работал на газу.
Как правило, такие хлопки можно услышать на машинах, которые оборудованы все теми же устаревшими ГБО 1-3 поколения, которые являются установками эжекторного типа. Указанный хлопок-взрыв возникает в результате проблем с системой зажигания, неправильно выставленного УОЗ или фаз газораспределения ГРМ, прогара клапанов и по целому ряду других причин.
Главной угрозой для двигателя является то, что во впускном коллекторе во время хлопка создается избыток давления. Рост давления может вывести из строя или стать причиной некорректной работы датчика расхода воздуха, повредить воздуховод или корпус воздушного фильтра. Частыми случаями является разрушение самого впускного коллектора, особенно если элемент изготовлен из пластмассы.
Отметим, появление хлопков в коллекторе происходит не по причине перехода на газ, а в результате возникновения поломок самого ДВС и его систем. Другими словами, прострелы во впускном коллекторе могут возникнуть на машине и без газовой установки.
Еще добавим, что с выходом ГБО-4, которое является оборудованием впрыскового, а не эжекторного типа, такие хлопки практически полностью отсутствуют. Дело в том, что горючее в таких установках подается в небольших количествах на каждый цилиндр. Даже если в моторе имеются неисправности, роста количества хлопков из-за газа в коллекторе не наблюдается.
Читайте также
Необходимо отметить, что специалисты после перехода на газ рекомендуют дополнительно подобрать подходящее моторное масло для автомобилей с ГБО. Дело в том, что во время работы на смеси газа и воздуха температура в камере сгорания выше.
Смазка, которая предназначена для бензиновых и дизельных двигателей, может не соответствовать изменившимся условиям. Если просто, разница между расчетными рабочими температурами для бензинового и «газового» масла составляет около 200 градусов по Цельсию.
Для смазочного материала такая разница весьма значительна, некоторые бензиновые и универсальные масла попросту не справляются с такой повышенной температурой. В результате ухудшается защита деталей и узлов мотора. Также обычное масло при работе на газу может стать причиной усиленного коксования двигателя, так как смазка от нагрева «горит», после чего создается много нагара и отложений.
В результате двигатель коксуется, увеличивается расход масла на угар и т.п. Получается, после смены типа топлива, еще нужно отдельно подойти к вопросу подбора масла. Оптимально использовать масла, которые соответствуют требованиям и рекомендациям производителя ДВС по допускам, но также возможно их использование в газовых двигателях.
Сегодня выбор таких продуктов достаточно большой, так что с подбором моторного масла для двигателя на газу не возникает особых проблем. Такие смазки предлагают ведущие бренды Shell, Motul, отечественный Лукойл и другие известные производители.
Как видно, любые проблемы с двигателем (как на газу, так и без газового оборудования) требуют комплексного подхода для их решения. Речь идет о развернутой компьютерной диагностике мотора, а также о диагностике ГБО и проверке его настроек.
Важно понимать, что на газу двигатель должен работать тихо и ровно, то есть аналогично работе на бензине. Не должно быть роста температуры ДВС, появления прострелов во впуске и выпуске, детонации и т.п. Допускается только небольшая потеря мощности мотора.
Если ГБО правильно установлено на атмосфеный или турбомотор, после чего настроено должным образом, тогда можно даже сказать о том, что газ благодаря некоторым особенностям лучше бензина по отношению к ресурсу ДВС. Дело в том, что в норме смесь воздуха и газа сгорает в цилиндрах «мягче». В результате ударные нагрузки уменьшаются, особенно при резком ускорении, а также снижается риск детонации.
Рекомендуем также прочитать статью о том, какие бывают виды ГБО. Из этой статьи вы узнаете об особенностях и отличиях газовых установок, а также о различных преимуществах и недостатках ГБО разных поколений (ГБО-1, ГБО-4 и т.д.) Еще газ отличается тем, что не имеет свойства попадать в картер ДВС и разжижать масло, что особенно актуально для изношенных моторов с пробегом. Это дает возможность не так часто менять смазку, снижаются потери разжиженного масла на угар и т.д.
Читайте также
krutimotor.ru
February 7, 2011
Газовый двигатель – особый вид двигателя внутреннего сгорания, работающий на газообразном топливе, работающий по циклу Отто. Чаще всего газовые двигатели работаю на пропане, но есть и другие, работающие на попутных (нефтяных), сжиженном, доменных, генераторных и других видах газообразного топлива.
Цикл Отто – процесс описывающий термодинамическую работу ДВС, с воспламенение сжатой смеси с помощью стороннего источника энергии (свечи зажигания)
Принципиальное отличие газовых двигателей от бензиновых и дизельных в более высокой степени сжатия. Применение газа позволяет избежать излишнего износа деталей, так как процессы сгорания топливовоздушной смеси происходят более правильно, благодаря исходному (газообразному) состоянию топлива. Также газовые двигатели более экономичны, так как газ стоит дешевле нефти и легче добывается.
К несомненным преимуществам двигателей на газе стоит отнести безопасность и бездымность выхлопа, что делает их незаменимыми при использовании на погрузчиках в больших складах, а также под землей и на общественном транспорте
Сами по себе газовые двигатели редко выпускаются серийно, чаще всего они появляются после переделки традиционных ДВС, путем оборудования их специальным газовым оборудованием.
По большей части любой бензиновый ДВС может стать универсальным если поставить на него газовое оборудование. Любую машину Российского производства как правило легко переоборудовать на газ, при условии грамотного подхода.
Пи переоборудовании машины на газ в багажник
Но у таких газовых двигателей есть один существенный недостаток. Пи понижении температуры окружающего воздуха, давление в баллоне падает и автомобиль невозможно завести, поэтому чаще всего применяются гибридные установки – газ/бензин. Заводится машина с бензина, а затем переключается на газ.
Оборудование автомобиля газобаллонным оборудованием не займет много времени и производится во многих мастерских по всему миру.
1 – баллон 2 – мультиклапан 3 – газовая магистраль высокого давления 4 – выносное заправочное устройство 5 – газовый клапан 6 – редуктор-испаритель 7 – дозатор 8 – смеситель воздуха и газа 9 – бензиновый клапан 10 – переключатель видов топлива
Газель обрудованная ГБО
Однако не только бензиновый но дизельный двигатель можно перевести на газ, для этого дизель снабжается системой зажигания, поскольку при сильном сжатии газ не детонирует как дизельное топливо. Еще одним способом воспламенить топливо является впрыскивание вместе с газом в цилиндры еще ди дизельного топлива, в количестве примерно 40-50%.
Газовый двигатель, переоборудованный из дизельного наиболее полно раскрывает все плюсы использования газа, так как степень сжатия в дизелях намного выше, что позволяет добиться КПД в районе 30-45%.
В сумме переоборудование двигателей на газ достаточно дорогое удовольствие – от 500 до 1000 долларов за импортное оборудование, но при условии достаточно интенсивной езды, затраты на ГБО окупаются достаточно быстро, поскольку газ стоит примерно в два раза дешевле бензина или дизельного топлива.
В начале статьи приведена фотография газового двигателя Caterpillar G 3508, мощностью 528 кВт, объемом 34,5 литра и степенью сжатия 9:1.
lab-37.com
Самый первый двигатель внутреннего сгорания изобрёл инженер-бельгиец Ж.Ж. Этьен Ленуар в середине 19 века, это был двухтактный электрический двигатель с искровым зажиганием, топливом для этого устройства был каменноугольный газ, но ресурс работы такого изобретения был очень мал, так как изобретатель не учёл необходимость в смазке и охлаждения двигателя. Через несколько лет Ленуар преобразовал свой двигатель с учётом потребностей, и в качестве топлива стал использовать керосин. И всё равно устройство было безупречным, хотя некоторые трёхколёсные автомобили ездили на таком двигателе.
К концу 19 века произошли большие изменения в создании двигателя внутреннего сгорания. Немецкий изобретатель Николаус Аугуст Отто был первым изобретателем, открывший миру технически сложно устройство, преобразовывающее энергию топлива в механическую энергию, он создал газовый двигатель внутреннего сгорания. Суть работы газового двигателя была в том, что горючая смесь сначала подвергалась сильному сжатию в верхней точке положения поршня.
Первый двигатель изобретателя был довольно низкооборотным и имел достаточно большую массу, в следствии чего при увеличении оборотов вала до 180 об/мин появлялись проблемы в его работе, и быстрее изнашивался золотник. Для хранения газа использовался огромная ёмкость, что делало невозможным установить его на автомобиль, зато он нашёл своё огромное применение на различных фабриках и заводах
Изобретателю потребовалось 15 лет, чтобы создать экономичный двигатель, который в свою очередь получил название четырёхтактного двигателя, так как рабочий цикл протекал в нём за четыре хода поршня.
Общее определение двигателя внутреннего сгорания таково, что это такой тип двигателя, где химическая энергия жидкого или газообразного углеводородного топлива, которое сгорает в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу. Главным недостатком двигателя внутреннего сгорания является производимая им высокая мощность в исключительно узком диапазоне оборотов, поэтому главными элементами двигателя становится стартер и трансмиссия.
Нынешние двигатели подобного типа работают на природном газе, сниженном пропан-бутане и других. Большим плюсом таких двигателей является то, что в них меньше изнашиваются основные узлы и детали, что происходит из-за создания качественной горючей смеси и её результативного сжигания, а также преимущество ещё и в том, что в выхлопах практически не обнаруживается вредных примесей.
Коэффициент полезного действия (КПД) двигателей на таком топливе приближается к 42 процентам.
Системой питания газовых двигателей внутреннего сгорания, называют систему, устанавливающуюся на автомобили и позволяющую использовать вместо бензина сниженный газ. Состоит такая система из следующих элементов:
Суть работы такой системы почти идентично бензиновой, то есть в начале сжиженное топливо поступает в клапан-фильтр по магистрали, где проходит начальную чистку от различных смол, затем очищенное топливо направляется в редуктор-испаритель, где давление его понижается до одной атмосферы и после этого через дозатор топливо уже подаётся в смеситель.
Что касается инжекторных двигателей, то в подобном оборудование бензиновый клапан не применяется, вместо него устанавливают эмулятор форсунок
Как ни странно, но такое оборудование не идеальное, оно имеет и достоинства и недостатки. Достоинства такого оборудования в том, что вы можете без особых трудностей создать газовый двигатель самостоятельно, а именно, смонтировать установку на автомобиль своими силами, также не маловажным плюсом является низкая стоимость такого топлива, а также высокое октановое число. Помимо этого, как было сказано выше, такое топливо не производит вредных выбросов. Двигатель на таком топливе работает более качественно, а также значительно увеличивается ресурс двигателя.
Что касается недостатков, то их много меньше, но они существенны, например, снижается динамика разгона автомобиля, ощутимо возрастает нагрузка на клапаны газораспределительного механизма. Помимо этого, есть некоторые сложности с использование такого оборудования в зимнее время года, а также оно занимает довольно много места. В общем ставить или не ставить газовое оборудование решать только вам.
Существует известные нам в наше время пара схем подключения оборудования – классическая, в которой газ подаётся прямо в инжектор или карбюратор и последовательная – при которой топливо поступает прямо в форсунки, которые установленны параллельно с бензиновыми.
Проще всего использовать классическую схему установки оборудования, она менее затратная и не сложная в плане работы, но имеет один достаточно весомый недостаток – при переключении режимов начинает образовываться смесь довольно низкого качества, в следствии чего двигатель быстрее изнашивается. Поэтому, пусть последовательная система затратнее, но качество подачи газа у неё намного лучше.
Обычно газобаллонное оборудование, которое можно самостоятельно встроить в уже существующую систему автомобиля, можно приобрести на рынке, и к каждой модели двигателя подбирается соответствующая модель газобаллонного оборудования. Чаще всего заправочный баллон с комплектующими крепится в месте для запасного колеса, но может крепится и в нише багажника.
После того как вы закрепили баллон присоединяем выносное заправочное устройство, отверстие которого должно выходить на внешнюю сторону кузова, после этого, на двигателе устанавливаются клапаны против утечки газа, для перекрывания бензина при подаче газа. Обычно переключатель с бензина на газ монтируется в салоне автомобиля.
Но, если вы не уверены в своих знаниях по устройству мотора и способностях, то лучше всего обратиться к специалистам и не рисковать присоединять ГБО самостоятельно. С газом не шутят!
ru.megasos.com
Как известно, более дешевое по цене газовое топливо позволяет существенно экономить денежные средства в процессе эксплуатации различных транспортных средств. Для этого достаточно установить на автомобиль ГБО.
В случае с бензиновыми двигателями, газобаллонное оборудование используется еще со времен карбюраторных моторов. Дальнейшее развитие систем впрыска газа позволило устанавливать подобные решения на инжекторные двигатели, причем как на двигатели с распределенным впрыском, так и на моторы с непосредственным впрыском.Что касается дизельных моторов, еще несколько лет назад перевести на газ дизельные двигатели не представлялось возможным или такие работы предполагали большую сложность. Однако сегодня ситуация в корне изменилась. Далее мы поговорим о том, как переводят дизельный двигатель на газ, что такое газодизель, а также какие плюсы и минусы имеет данное решение.
Читайте в этой статье
Итак, активное развитие систем газового впрыска привело к появлению пятого поколения ГБО. Такая схема позволяет реализовать жидкий фазированный распределенный впрыск. Решение подходит для установки на любые инжекторные авто, легко интегрируется и совместимо с системами бортовой диагностики OBD и EOBD.
В случае с дизелем за основу также берется данная схема, позволяя современному турбодизелю работать на сжиженном газе. В результате такой мотор часто называют газодизелем благодаря установленному ГБО. При этом важно понимать, что сам процесс установки и настройки сильно отличается от аналогичной процедуры на бензиновых моторах. Другими словами, поставить ГБО на дизель является более сложной задачей, которая требует значительных доработок.
Читайте также
Главным отличием дизельного ДВС от бензинового является принцип воспламенения топлива в цилиндрах. В бензиновых агрегатах для поджига смеси воздуха и топлива используется искра, которая создается на свечах зажигания.
В дизеле сначала сильно сжимается воздух, который нагревается от такого сжатия. После этого в последний момент форсунка впрыскивает солярку в камеру сгорания, затем нагретая и сжатая топливно-воздушная смесь воспламеняется самостоятельно.
Теперь перейдем к ГБО. В качестве газового топлива используется метан или пропан. Однако если подать в цилиндры газ вместо дизтоплива, воспламенения не произойдет. Дело в том, что для самостоятельного поджига газо-воздушной смеси нужны более высокие температуры по сравнению с соляркой.
С учетом данной особенности в дизель необходимо сначала впрыскивать небольшое количество солярки, а уже затем подавать газ. Если просто, солярка воспламеняется от сжатия, затем поджигая газовое топливо.
Естественно, при такой схеме работы возможно только частичное замещение дизтоплива газом, однако в процентном соотношении можно говорить о показателях около 25-30% солярки на 70-75% сжиженного газа. Вполне очевидно, что данное решение способно обеспечить существенную экономию дорогостоящего дизельного топлива.
Добавим, что хотя обязательный подвпрыск солярки не позволяет полностью перейти на газ, однако такая особенность дает возможность сохранить работоспособность дизельных форсунок. На практике это немаловажно, особенно с учетом высокой стоимости любых элементов топливной аппаратуры дизельного двигателя.
Рекомендуем также прочитать статью о том, какие существуют виды и типы ГБО. Из этой статьи вы узнаете о различных поколениях газового оборудования, а также об особенностях и принциах работы той или иной установки. Еще отметим, что альтернативой описанному выше решению является полный перевод дизеля на газ. При этом необходимо полностью демонтировать топливную систему дизельного двигателя, поставить внешнюю систему зажигания, доработать ГБЦ и т.д. В результате дизель сможет работать на метане, однако сложность таких доработок и высокая стоимость работ не позволяют этому способу набрать широкую популярность.
Если говорить о первой схеме, система частичного впрыска газа учитывает частоту вращения двигателя, давление нагнетаемого турбокомпрессором воздуха, объем впрыскиваемой солярки, положение педали газа, нагрузку на мотор, температуру ОЖ и целый ряд других важных параметров.Если просто, благодаря тесному взаимодействию со штатными системами управления ДВС, газовое оборудование «подбирает» и динамично корректирует нужное количество подаваемого газа. Это позволяет найти и сохранить оптимальный баланс между количеством дизтоплива и газа для нормальной и стабильной работы мотора во всех режимах.
Для качественной реализации поставленной задачи рекомендуется приобретать системы ГБО для дизеля от проверенных производителей (Westport, OMVL и т.д.). Важно, чтобы установочные комплекты были специально разработаны и адаптированы для подобных инсталляций, а также были должным образом сертифицированы.
При выборе установочного комплекта стоит учесть, что сегодня на территории СНГ одним из самых выгодных и экономически оправданных решений является установка на дизель метанового оборудования. Дело в том, что такая установка позволяет заместить около 75-80% дизельного топлива метаном, в то время как замещение пропаном возможно только на 40-45%
Например, технология HPDI является относительно новой схемой, которая позволяет добиться высокоточной комбинированной подачи дизельного топлива и газа метана, при этом соотношение замещения солярки газом достигает отметки 95% газа к 5% дизтоплива.
В основе решения лежит особая форсунка, которая способна последовательно впрыскивать газ и солярку. Другими словами, один инжектор сначала подает в цилиндр небольшую порцию дизтоплива, а уже затем происходит основной впрыск метанового заряда.
Рекомендуем также прочитать статью о том, какие форсунки для ГБО-4 лучше выбрать. Из этой статьи вы узнаете об особенностях газовых форсунок, их осоновных отличиях от бензиновых и дизельных инжекторов, а также на каком варианте лучше остановить свой выбор в том или ином случае. Поданное ранее дизтопливо воспламеняется естественным образом от сжатия, играя роль свечи зажигания, а основная порция газа впрыскивается ближе к самому концу такта сжатия и воспламеняется от уже горящего дизельного топлива. Подобные решения позволяют эксплуатировать дизельный ДВС на газу с максимальной экономией.
Как показывает практика, на территории СНГ установка ГБО для дизелей не особенно популярна. При этом в Европе такой подход намного более востребован в сфере коммерческого транспорта. Даже с учетом относительно высокой стоимости процедуры перевода дизельного автомобиля на газ, отмечается быстрая окупаемость при больших пробегах.
Кроме экономии на разнице стоимости газа и солярки, водитель также может комбинировать использование двух разных видов топлива. При этом поставить газ сегодня можно практически на любой дизельный двигатель, даже оборудованный сложной системой топливного впрыска Common Rail.
Напоследок хотелось бы отметить, что для легковых дизельных автомобилей, как правило, нет необходимости устанавливать ГБО. Дело в том, что дизель сам по себе является весьма экономичным типом ДВС. Однако если речь идет о коммерческом транспорте, тогда с учетом постоянно растущих цен на топливо ситуация полностью меняется, а выгода от установки ГБО на дизельный мотор становится более очевидной.
Читайте также
krutimotor.ru
О достоинствах газомоторного топлива, в частности метана, сказано немало, но напомним о них еще раз.
Это экологичный выхлоп, удовлетворяющий текущие и даже будущие законодательные требования к токсичности. В рамках культа глобального потепления это важное преимущество, поскольку нормы Euro 5, Euro 6 и все последующие будут насаждаться в обязательном порядке и проблему с выхлопом так или иначе придется решать. К 2020 г. в Евросоюзе новым транспортным средствам будет разрешено производить в среднем не более 95 г СО2 на километр. К 2025 г. этот допустимый предел могут еще опустить. Двигатели на метане способны удовлетворить эти нормы токсичности, и не только благодаря меньшему выбросу СО2. Показатели выбросов твердых частиц в газовых двигателях также ниже, чем у бензиновых или дизельных аналогов.
Далее, газомоторное топливо не смывает масло со стенок цилиндра, что замедляет их износ. Как утверждают пропагандисты газомоторного топлива, ресурс двигателя волшебным образом вырастает в разы. При этом они скромно умалчивают о теплонапряженности работающего на газе двигателя.
И главное преимущество газомоторного топлива – это цена. Цена и только цена покрывает все недостатки газа как моторного топлива. Если мы говорим о метане, то это неразвитая сеть АГНКС, которая буквально привязывает газовый автомобиль к заправке. Количество заправок сжиженным природным газом ничтожно, этот вид газомоторного топлива сегодня представляет собой нишевой, узкоспециальный продукт. Далее, газобаллонное оборудование занимает часть полезной грузоподъемности и полезного пространства, ГБО хлопотно и накладно в обслуживании.
Технический прогресс породил такой вид двигателя, как газодизель, живущий в двух мирах: дизельном и газовом. Но как универсальное средство газодизель не реализует в полном объеме возможности ни того, ни другого мира. Нельзя оптимизировать ни процесс сгорания, ни показатели КПД, ни образование выбросов для двух видов топлива на одном двигателе. Для оптимизации газовоздушного цикла нужно специализированное средство – газовый двигатель.
Сегодня все газовые двигатели используют внешнее образование газовоздушной смеси и воспламенение от свечи зажигания, как в карбюраторном бензиновом двигателе. Альтернативные варианты – в стадии разработки. Газовоздушная смесь образуется во впускном коллекторе путем инжекции газа. Чем ближе к цилиндру происходит этот процесс, тем быстрее реакция двигателя. В идеале газ должен впрыскиваться прямо в камеру сгорания, о чем речь пойдет ниже. Сложность управления не единственный недостаток внешнего смесеобразования.
Инжекция газа управляется электронным блоком, который также регулирует угол опережения зажигания. Метан горит медленнее дизельного топлива, то есть газовоздушная смесь должна воспламеняться раньше, угол опережения также регулируется в зависимости от нагрузки. Кроме того, метану нужна меньшая степень сжатия, нежели дизельному топливу. Так, в атмосферном двигателе степень сжатия снижают до 12–14. Для атмосферных двигателей характерен стехиометрический состав газовоздушной смеси, то есть коэффициент избытка воздуха a равен 1, что в какой-то степени компенсирует потерю мощности от снижения степени сжатия. КПД атмосферного газового двигателя на уровне 35%, тогда как у атмосферного же дизеля КПД на уровне 40%.
Автопроизводители рекомендуют использовать в газовых двигателях специальные моторные масла, отличающиеся водостойкостью, пониженной сульфатной зольностью и одновременно высоким значением щелочного числа, но не возбраняются и всесезонные масла для дизельных двигателей классов SAE 15W-40 и 10W-40, которые на практике применяются в девяти случаях из десяти.
Турбокомпрессор позволяет снизить степень сжатия до 10–12 в зависимости от размерности двигателя и давления во впускном тракте, а коэффициент избытка воздуха увеличить до 1,4–1,5. При этом КПД достигает 37%, но одновременно значительно возрастает теплонапряженность двигателя. Для сравнения: КПД турбированного дизельного двигателя достигает 50%.
Повышенная теплонапряженность газового двигателя связана с невозможностью продувки камеры сгорания при перекрытии клапанов, когда в конце такта выпуска одновременно открыты выпускные и впускные клапаны. Поток свежего воздуха, особенно в наддувном двигателе, мог бы охлаждать поверхности камеры сгорания, снижая таким образом теплонапряженность двигателя, а также снижая нагрев свежего заряда, это увеличило бы коэффициент наполнения, но для газового двигателя перекрытие клапанов недопустимо. Из-за внешнего образования газовоздушной смеси воздух всегда подается в цилиндр вместе с метаном, и выпускные клапаны в это время должны быть закрыты во избежание попадания метана в выпускной тракт и взрыва.
Уменьшенная степень сжатия, повышенная теплонапряженность и особенности газовоздушного цикла требуют соответствующих изменений, в частности, в системе охлаждения, в конструкции распредвала и деталей ЦПГ, а также в применяемых для них материалах для сохранения работоспособности и ресурса. Таким образом, стоимость газового двигателя не так уж отличается от стоимости дизельного аналога, а то и выше. Плюс к этому стоимость газобаллонного оборудования.
Флагман отечественного автомобилестроения ПАО «КАМАЗ» серийно выпускает газовые 8-цилиндровые V-образные двигатели серий КамАЗ-820.60 и КамАЗ-820.70 размерностью 120х130 и рабочим объемом 11,762 л. Для газовых двигателей используют ЦПГ, обеспечивающую степень сжатия 12 (у дизельного КамАЗ-740 степень сжатия 17). В цилиндре газовоздушная смесь воспламеняется искровой свечой зажигания, установленной вместо форсунки.
Для большегрузных автомобилей с газовыми двигателями используют специальные свечи зажигания. Так, Federal-Mogul поставляет на рынок свечи с иридиевым центральным электродом и боковым электродом, выполненным из иридия или платины. Конструкция, материалы и характеристики электродов и самих свечей учитывают температурный режим работы большегрузного автомобиля, характерный широким диапазоном нагрузок, и сравнительно высокую степень сжатия.
Двигатели КамАЗ-820 оборудуют системой распределенного впрыска метана во впускной трубопровод через форсунки с электромагнитным дозирующим устройством. Газ инжектируется во впускной тракт каждого цилиндра индивидуально, что позволяет корректировать состав газовоздушной смеси для каждого цилиндра с целью получения минимальных выбросов вредных веществ. Расход газа регулируется микропроцессорной системой в зависимости от давления перед инжектором, подача воздуха регулируется дроссельной заслонкой с приводом от электронной педали акселератора. Микропроцесорная система управляет углом опережения зажигания, обеспечивает защиту от воспламенения метана во впускном трубопроводе при сбое в системе зажигания или неисправности клапанов, а также защиту двигателя от аварийных режимов, поддерживает заданную скорость автомобиля, обеспечивает ограничение крутящего момента на ведущих колесах автомобиля и самодиагностику при включении системы.
«КАМАЗ» в значительной степени унифицировал детали газовых и дизельных двигателей, но далеко не все, и многие внешне схожие детали для дизеля – коленвал, распредвал, поршни с шатунами и кольцами, головки блока цилиндров, турбокомпрессор, водяной насос, масляный насос, впускной трубопровод, поддон картера, картер маховика – не подходят для газового двигателя.
В апреле 2015 г. «КАМАЗ» запустил корпус газовых автомобилей мощностью 8 тыс. единиц техники в год. Производство размещено в бывшем газодизельном корпусе автозавода. Технология сборки следующая: шасси собирают и устанавливают на него газовый двигатель на главном сборочном конвейере автомобильного завода. Потом шасси буксируют в корпус газовых автомобилей для монтажа газобаллонного оборудования и проведения всего цикла испытаний, а также для обкатки автотехники и шасси. При этом газовые двигатели КАМАЗ (в том числе модернизированные с компонентной базой «БОШ»), собираемые на моторном производстве, также проходят испытания и обкатку в полном объеме.
«Автодизель» (Ярославский моторный завод) в содружестве с компанией Westport разработал и выпускает линейку газовых двигателей на базе семейства 4- и 6-цилиндровых рядных двигателей ЯМЗ-530. Шестицилиндровый вариант может устанавливаться на автомобили нового поколения «Урал NEXT».
Как уже говорилось выше, идеальный вариант газового двигателя – это непосредственный впрыск газа в камеру сгорания, но до сих пор мощнейшее глобальное машиностроение не создало такой технологии. В Германии исследования ведет консорциум Direct4Gas, возглавляемый компанией Robert Bosch GmbH в партнерстве с Daimler AG и Штутгартским научно-исследовательским институтом автомобильной техники и двигателей (FKFS). Министерство экономики и энергетики Германии поддержало проект суммой в 3,8 млн евро, что на самом деле не так уж много. Проект будет работать с 2015-го до января 2017 г. На-гора должны выдать промышленный образец системы непосредственного впрыска метана и, что не менее важно, технологию ее производства.
По сравнению с нынешними системами, использующими многоточечный впрыск газа в коллектор, перспективная система непосредственного впрыска способна на 60% увеличить крутящий момент на низких оборотах, то есть ликвидировать слабое место газового двигателя. Непосредственный впрыск решает целый комплекс «детских» болезней газового двигателя, принесенных вместе с внешним смесеобразованием.
В проекте Direct4Gas разрабатывают систему непосредственного впрыска, способную быть надежной и герметичной и дозировать точное количество газа для впрыска. Модификации самого двигателя сведены к минимуму, чтобы промышленность могла использовать прежние компоненты. Команда проекта комплектует экспериментальные газовые двигатели недавно разработанным клапаном впрыска высокого давления. Систему предполагается тестировать в лаборатории и непосредственно на транспортных средствах. Исследователи также изучают образование топливно-воздушной смеси, процесс управления зажиганием и образование токсичных газов. Долгосрочная цель консорциума – это создание условий, при которых технология сможет выйти на рынок.
Итак, газовые двигатели – это молодое направление, еще не достигшее технологической зрелости. Зрелость наступит, когда Bosch со товарищи создадут технологию непосредственно впрыска метана в камеру сгорания.
os1.ru
Продолжаю раскрывать тему газообразного топлива, мы уже поговорили про метан и пропан, про поколения ГБО, но сегодня еще одна тема, которая только набирает обороты. Будем говорить про газификацию дизельного двигателя, да-да именно ГАЗ на дизель! Скажите – «это не возможно»! Вы просто не умеете его готовить! Расскажу все, начиная от принципа работы, заканчивая стоимостью оборудования, будет и видео, так что читаем (смотрим), будет интересно …
СОДЕРЖАНИЕ СТАТЬИ
Собственно устанавливать газобаллонное оборудование (ГБО) или нет, это дело каждого, кстати не всегда это выгодно для личного пользования, легкового автомобиля (подробно здесь). Но для владельцев коммерческого транспорта, может принести ощутимую пользу. Конечно если вы скажем водитель на маршрутном такси, либо ездите с фургоном морозильником, накатываете по 300 – 600 километров в день для вас ГБО окупится уже после трех — четырех месяцев работы, а дальше только будет приносить прибыль. Ведь метан или пропан намного дешевле бензина или дизеля, примерно в два раза. А современные системы ГБО позволяют расходовать (почти) столько же газа сколько и жидкого топлива, разница в процентах.
Собственно всегда газ устанавливался на бензиновые двигатели и почти никогда (по крайней мере раньше лично я такого не слышал) не устанавливался на дизельные двигатели. Все дело в том, что бензиновый и дизельный агрегаты очень сильно различаются по принципам воспламенения топлива, а также по степени сжатия.
Бензиновый – поджигает топливо при помощи специальных устройств, свечей зажигания. А степень сжатия у него примерно 10:1 – 12:1
Дизельный – поджигает топливо благодаря большой степени сжатия в цилиндрах, здесь она около 18:1 – 22:1, у него нету свечей зажигания.
Если применение газобаллонного оборудования в бензиновых агрегатах не вызывает сложностей (как с установкой так и с эксплуатацией), газ также поджигается свечами, а его октановое число корректируется собственным ЭБУ (если взять пятое поколение). То дизель это совершенно другая история, здесь смесь загорается от давления, но с газом такой фокус не проходит. И причин здесь масса.
Причин всего три:
Как видите реализация достаточно сложная, однако на данный момент времени найдено всего два решения которые позволяют использование газа на дизельном агрегате.
Полная переделка. Способ спорный и не всегда эффективный как кажется на первый взгляд. Что делают – полностью переделывается дизельный двигатель на газ, ОГРОМНЫМ минусом такого переоборудования является невозможность использования дизеля — ТОЛЬКО ГАЗ!
Агрегат модернизируют, чтобы он не пошел в разнос, степень сжатия снижают до 12:1 – 14:1 делается это для того чтобы можно было переварить октановое число в 110 – 120 единиц.
Устанавливается система поджога смеси, аналогично бензиновым агрегатам, то есть устанавливаются свечи. Такой мотор уже никогда не вернется к дизельному топливу. Еще одним БОЛЬШИМ минусом является цена такой переделки, она действительно велика.
Комбинированный принцип работы или так называемый Dual Fuel. Это самый правильный и самый легкореализуемый вариант, стоит отметить — что он еще и достаточно дешев. Однако здесь нет полного отказа от дизельного топлива, в цилиндры двигателя подается как дизель так и газ, можно сказать попеременно.
Для того чтобы газ поджегся, используется дизельное топливо, ведь свечей здесь просто нет.
Принцип работы здесь такой:
Стоит отметить, что такая система может работать и на пропане – бутане, а также на метане. Вариант на пропане менее эффективный, можно заменить от 40 до 50% топливной смеси, в случае с метаном около 50 – 60%, однако оборудование немного дороже из-за высокого давления в баке. Стоит отметить, что можно применять как 4 поколение с метановым оборудованием, так и 5 с пропановым.
Как становится понятно дизель здесь также расходуется, но на 50 – 60% меньше от заявленного производителем.
Если взять вариант с полной переделкой (думаю, она мало кому интересна, но отметить стоит), стоимость может зашкаливать. Долго искал цены, но на нескольких сайтах есть информация, что от 3000 Евро! Очень не дешево.
Второй вариант с Dual Fuel, дешевле, но цены также кусаются, около 1000 – 1200 Евро, или 68000 – 80000 рублей. Но плюсы здесь в том, что можно ездить как полностью на дизельном топливе, так и на комбинированном режиме.
Как мы знаем дизельные агрегаты итак достаточно экономичные, стоит ли отдавать 80000 чтобы ставить Dual Fuel? Какая выгода?
Выгода есть, но не такая большая как с бензиновым вариантом.
Допустим, что у нас расход дизеля 10 литров на 100 км, если взять средние цены это 35 рублей – литр, то есть 350 рублей – 100 км, без газа.
Стоимость газа у нас 16 рублей (берем пропан), он заместит около 50% жидкого топлива. То есть получается (16 Х 5 = 80 р) и (35 Х 5 = 175 р) = 255 р., разница 95 руб со 100 км, с 1000 – 950 рублей.
Конечно, если вы передвигаетесь много, то целесообразность – КОНЕЧНО ЖЕ ЕСТЬ! Однако для легкового частного автомобиля, с пробегом в 1000 – 1500 км в месяц, окупаемость оборудования наступит через 60 – 70 месяцев, тут как я считаю нужно очень сильно думать.
Сейчас видео версия смотрим.
На этом заканчиваю, думаю моя статья была вам полезна, искренне ваш АВТОБЛОГГЕР.
avto-blogger.ru
Перед каждым автовладельцем рано или поздно встаёт вопрос: каким способом снизить затраты на эксплуатацию своего автомобиля? Можно реже садиться за руль или плавно разгоняться, но всё же хочется использовать автомобиль максимально и получать от этого удовлетворение. Одним из таких решений является переход на альтернативное топливо.
На сегодняшний день достойной заменой бензину и дизельному топливу признаны газы, а именно смесь пропана с добавлением бутана и метан. Различие их в том, что пропан — это побочный продукт нефтепереработки, а метан — природный газ. Для того, чтобы сделать газ топливом для машины, необходимо установить газобаллонное оборудование или ГБО.
Газобаллонное оборудование может устанавливаться как в транспортные средства с бензиновым двигателем, так и на автомобили с дизельным топливом. Для этого необходимо изменить конструкцию двигателя для работы только на газе или использовать его в виде смеси с соляркой.
По причине того, что установка ГБО наиболее часто практикуется на автомашины с бензиновым топливом, сравним газ и бензин и выявим достоинства и недостатки.
Метан в качестве топлива применяется гораздо реже, чем пропан, что вполне обоснованно. Несмотря на относительную дешевизну самого газа, которая, пожалуй, является его основным преимуществом, оборудование для его использования установлено у 10-15% автомобилистов.
И этому есть свои причины:
В противоположность этим недостаткам будут плюсы пропан-бутана, благодаря которым данная смесь нашла широкое применение.
О целесообразности установки ГБО каждый сам принимает решение. Но есть общие рекомендации, основанные на опыте эксплуатации ГБО, которые говорят о том, что установка оборудования целесообразна при пробеге от 10 тысяч километров в год, расходе бензина более 8 л на 100 км, использовании современного оборудования и наличии разветвлённой сети АГЗС. Количество машин, на которых используется газ в качестве топлива, увеличивается с каждым годом, что доказывают эффективность установки ГБО.
plusiminusi.ru
