Двигатели предназначенные для работы на газу

ГБО для автомобиля — устанавливать или нет?

Автомобиль из разряда «роскоши» уже давно перешел в «средство передвижения». К тому же все больше взрослых членов семьи имеют свой автомобиль. И если сам автомобиль можно выбрать по своему кошельку, то расходы на эксплуатацию минимизировать не всегда получается. Львиная доля этих расходов приходится на топливо. Поэтому, мало кто не задумывался о том, стоит ли установить ГБО на авто, выгодно ли это и когда такая установка окупится?

На данный момент газ стоит значительно дешевле бензина или дизельного топлива. Как будет дальше? — вряд ли кто-то сможет сделать долгосрочный прогноз. Когда то дизельное топливо (соляра) стоило почти в два раза дешевле бензина. Поэтому старались приобрести авто с дизельным мотором, у которых были свои недостатки — более дорогие в обслуживании, требовательны к качеству топлива, иногда сложности с запуском двигателя в морозы. Но цена солярки играла основную роль в пользу выбора дизеля. Со временем цена дизельного топлива сравнялась со стоимостью бензина. Поэтому и выгоду от использования ГБО стоит рассматривать на ближайшую перспективу — от 1 до 5 лет.

Кому выгодно ставить ГБО

В первую очередь нужно рассмотреть (рассчитать) время самоокупаемости ГБО. Из общих рекомендаций, установка выгодна на автомобили, которые постоянно эксплуатируются. Чем больше, тем более выгодно. К такой категории относятся такси, различные перевозчики или если Вы проезжаете на авто 1500–2000 км или больше в месяц. Только в этом случае расходы на установку ГБО окупятся в течение года, а экономия на топливе будет внушительной. Кроме того, важно учесть, сколько газа потребляет тот или иной автомобиль: в идеале расход газа должен превышать расход бензина не больше чем на 1–2 л/100 км или на 10%.

Стоит заметить, что устанавливать газ на авто с маленьким объемом двигателя тоже не рекомендуется, поскольку в этом случае страдает динамичность машины. Да и экономии большой не случится. Например, если малолитражка в среднем «съедает» 5 л бензина на 100 км, то газа она потратит примерно 7–8 л. При нынешних ценах на бензин и газ разница на затраты топлива будет не большая, а окупаемость может растянуться чуть ли не на десятилетие. А еще владельцам маленьких авто нужно быть готовыми расстаться с багажным отделением – ГБО может занять чуть ли не две трети багажника. Собственникам новых авто устанавливать ГБО может оказаться вообще невыгодно – в этом случае автомобиль лишится фирменной гарантии.

Следует также учитывать, что расходы на установку ГБО не ограничиваются только стоимостью оборудования, монтажными и наладочными работами. После перевода машины на газ необходимо поменять регистрационные документы на авто. Дополнительные расходы возникнут и при прохождении техосмотра, поскольку потребуется провести еще и диагностику ГБО. Кроме того, все время только на газе ездить не получится: в холодное время года – при температуре ниже +5 ºС – прогревать авто нужно на бензине. И еще – ГБО более чувствительно к чистоте воздушного фильтра. Потому придется его менять чаще, чем при езде на бензине: не раз за 15 тыс. км пробега, а раз за 10 тыс. км.

Какие бывают типы и поколения ГБО?

Типы ГБО
Газовое оборудование автомобиля бывает двух типов ИНЖЕКТОРНОЕ и ЭЖЕКТОРНОЕ. Отличие у них принципиальное: у инжекторного газового оборудования газ подается в двигатель автомобиля под давлением, а у эжекторного оборудования газ «засасывается» в двигатель разряжением (как бензин в карбюраторе). Для перевода на газ инжекторных моторов предназначены газовые установки автомобиля третьего и четвертого поколений. Они подают газ через смеситель, встроенный во впускной воздуховод (газовые установки 3-го поколения), или через специальные газовые форсунки (газовые установки 4-го поколения) автомобиля. Бензиновые форсунки при этом отключаются ЭБУ.

Рынок ГБО развивается, и сегодня в продаже можно найти системы любого класса, размера и стоимости. Последний аспект – цена, зависит от типа двигателя, марки ГБО и сложности установки. Тип двигателя определяет также выбор поколения ГБО: для карбюраторных подойдет 1-е и 2-е поколение, для инжекторных – 4-е, 5-е.

1-е поколение (от $250). Подходит для карбюраторных и старых моноинжекторных двигателей. Часто с простеньким управлением (а то и вовсе без него); газ попадает прямо в карбюратор или коллектор. Его плюс — стоимость, минусы — значительная потеря мощности и больший расход газа по сравнению с бензином. На современном этапе практически не устанавливается из за низкой эффективности.

2-е поколение (от $375). Другое название – «лямбда-контроль система». Подходит для старых инжекторных двигателей. Принцип такой же, как и в первом случае, но механизм дополнен электронным дозирующим устройством, которое связано с датчиками двигателя. Можно устанавливать на автомобили, выпущенные до 2000-х годов, в том числе на карбюраторные двигатели. Из плюсов — стоимость и простота. Минусы те же, что и в 1-м поколении.

3-е поколение (от $500). Подходит для старых инжекторных двигателей. Практически все, как и во 2-м поколении, но появляются механические форсунки на каждый цилиндр, что позволяет снизить расход и потерю мощности. Сейчас это поколение практически нигде не устанавливается — вытеснено 4-м, так и не получив широкого распространения. Его преимущества — разница между расходом газа и бензина меньше, мощность также менее теряется. Минусы — сложность в установке и эксплуатации.

4-е поколение (от $625). Еще ГБО этого поколения называется «газовый инжектор». Подходит для всех инжекторных двигателей, кроме современных с прямым впрыском. По сути, то же, что и 3-е поколение, но с электронно управляемыми форсунками и очень умной электроникой. Разрабатывалась для автомобилей, соответствующих нормам Евро-3 и выше (с двумя датчиками кислорода). Плюсы — разница между расходом газа и бензина минимальна, потеря мощности — мизерная. Минус — стоимость.
Четвертое поколение ГБО обеспечивает наибольшую экономичность при наименьшей потере мощности: до 50% экономии и всего 2-10% снижения мощности. Для сравнения, ГБО 2-го поколения снижает мощность автомобиля на 15-30%, давая лишь 40% экономии. Самое распространенное на сегодняшний день – четвертое поколение оборудования. Более 90% установок приходится именно на него.

5-е поколение (от $2 тыс). Подходит для всех двигателей с прямым впрыском. Суть в том, что газ попадает в цилиндры в жидком состояние и там испаряется. Самая важная особенность ГБО 5-го поколения — это то, что оно работает с газом в жидком (сжатом) состоянии, а не в парообразном, как в случае с 4-м поколением. Четвертому поколению ГБО необходим хорошо прогретый редуктор и теплый газ.
В 5-м поколении ГБО нет редуктора, значит, не нужен обогрев и нет необходимости вносить изменения в систему охлаждения двигателя. Потеря мощности практически отсутствует, а некоторые владельцы говорят даже об увеличение оной. Также порадует расход, но цена очень высокая.

Аппаратура 1-го поколения («газовый карбюратор») представляет собой уже «каменный век» и практически вышла из употребления. А вот пятое поколение, наоборот, «космический век» для нашего рынка, как с технической, так и с финансовой точки зрения.

Основные плюсы авто с установленным ГБО

— основной плюс — меньшие затраты на заправку;

— при работе на газе не бывает детонации (октановое число больше 100);

— цилиндро-поршневая группа двигателя служит больше (газ не смывает масло со стенок цилиндров и лучше перемешивается с воздухом, что способствует более равномерному сгоранию);

— масло можно менять реже, поскольку оно медленней теряет свои свойства;

— гораздо меньше образуется нагара;

— можно использовать различное топливо по очереди, и максимальный пробег может быть увеличен почти в два раза;

— менее вредный выхлоп для окружающей среды.

Основные плюсы авто с установленным ГБО

— необходимость время от времени сливать конденсат из редуктора;

— баллон в багажнике занимает место, есть тороидальные баллоны, устанавливаемые в нишу запаски, но они довольно дороги, да и запаску все равно надо держать в багажнике;

— увеличение веса автомобиля на 30-60 кг;

— невозможность завести двигатель в мороз на газе;

— снижение мощности и динамических характеристик автомобиля;

— необходимость втрое чаще менять воздушный фильтр;

— опасность утечки газа. При малейшем появлении запаха в салоне автомобиля или в багажном отделении, а также в подкапотном пространстве, необходимо проверить все элементы аппаратуры на герметичность и устранить проблему;

— малое количество заправок и очереди.

ГБО — пропан или метан?

Решив установить на автомобиль газовую систему, потребитель обязательно сталкивается с проблемой выбора между видом газа, который будет использоваться в качестве топлива. Как известно, сегодня как альтернатива бензину используется как метан так и пропан. Нельзя однозначно сказать что лучше – пропан или метан. Оба вида газов имеют свои плюсы и минусы, поэтому. Прежде чем остановиться на одном из них, стоит взвесить все «за» и «против», оценив нюансы обоих газов.

Итак, метан представляет собой природный газ в сжатом состоянии. Для использования метана в качестве автомобильного горючего, практически не нужны никакие сложные технологические переработки. Добытый метан сжимают с помощью компрессорных установок под давлением около 210 Па, после чего газ проходит элементарное осушивание и фильтрацию для очистки от примесей.

Подготовленный таким образом сжатый метан подвергают охлаждению, после чего он считается готовым для подачи в автомобильный двигатель. Октановое число такого топлива составляет 110. В отличие от пропана, метан значительно легче воздуха и при недостаточной изоляции, вытекающий метан попросту висит в воздухе и перемещается на значительные расстояния при малейшем дуновении. Взрывоопасной считается концентрация метана в воздухе от 5 %, что больше чем в 2 раза по сравнению с пропаном. Таким образом, можно считать метан более опасным для жизни, хотя, конечно, даже незначительная концентрация газа в салоне автомобиля негативно влияет на здоровье водителя и пассажиров.

Что касается расхода – 1 кубометр метана соответствует примерно 1.3 литру бензина. Однако при использовании метана, показатели мощности автомобиля значительно падают (около 20%). Это объясняется в первую очередь недостаточным наполнением цилиндров двигателя газо-воздушной смесью, поскольку метан в меньшей пропорции связывается с компонентами воздуха.

Серьезный минус использования метана – громоздкость баллона, вес которого до 100 кг, которого хватает на 250 км пути.Установка газового оборудования на метане в целом обойдется значительно дороже.

К другим недостаткам использования ГБО на метане относится большой расход метана, в 3-5 раз больше, чем пропана, а баллоны с этим газом тяжелы и содержатся под давлением до 300 атмосфер. Для того чтобы перемещаться на большие расстояния необходимо иметь большие запасы метана, то есть возить несколько баллонов одновременно. Таким образом, установка ГБО на метане на легковые автомобили автоматически становится невозможной.
Так же, использование метана почти на 15 % снижает мощность двигателя. Кроме этого количество метановых заправок оставляет желать лучшего. Они в основном расположены в крупных городах и немногочисленны на трассе.

Пропан («нефтяной газ»), подобно бензину, хранится в жидком агрегатном состоянии под незначительным давлением (около 7бар) . На самом деле, название «пропан», используемое автомобилистами, весьма условно: как правило, в баллоне находится смесь собственно пропана с бутаном и этаном. При октановом числе около 100, пропан используют в небольшом баллоне, которого хватает больше чем на 300-1200 км дороги. Расход пропана по отношению к бензину составляет где-то плюс/минус 10%. Однако пропан в два раза дешевле бензина, хотя и немного дороже метана.

Исходя из приведенных сравнительных характеристик, становится очевидным, что пропановое ГБО подходит для легковых автомобилей из-за компактности баллонов и невысокой стоимости установки аппаратуры. Для грузового транспорта более перспективным является использование метанового ГБО. Для фуры 100-килограммовый баллон – это не так уж и много, а при активном пробеге, стоимость дорогого оборудования быстро компенсируется и ощущается заметная выгода в затратах на горючее.

Для энтузиастов предлагаю рассмотреть вариант заправки автомобиля газом от кухонной плиты — и дешево и выгодно, но хлопотно.

Как правильно эксплуатировать автомобиль на газе?

Заводиться надо на бензине. Двигатель заведется и на газе, но мембраны редуктора выйдут из строя быстрее. Переключаться на газ проще всего на ходу по такой схеме: на участке дороги без светофоров, пробок и перебегающих дорогу собак переводите переключатель в нейтральное положение, ждете, когда выработается бензин из поплавковой камеры карбюратора и двигатель попытается заглохнуть, переключаетесь в положение «газ». Перед ночной или просто длительной стоянкой переключитесь на бензин, используя тот же алгоритм. Периодически (раз в две-три заправки, что соответствует примерно 1000 км пробега) сливайте конденсат из редуктора. Операция проста и заключается в отворачивании гайки/винта/другой какой-нибудь штучки с последующим заворачиванием ее обратно после слива. Где именно на вашем редукторе находится штучка/винт/гайка, выясните у установщиков, у них же спросите, как регулировать систему.

Что и как регулировать?
Холостой ход регулируется винтом на редукторе, а качество/количество смеси на дозаторе (это который перед смесителем стоит, как мы помним), возможны и другие схемы, однако в любом случае если вы умеете регулировать холостой ход на карбюраторе, бояться вам нечего, регулировки ГБО проще. ХХ лучше выставить процентов на 20 выше положенного, связано это с высокой чувствительностью двигателя к погодным условиям (влажность, давление) при работе на газе. Регулировки карбюратора можно оставить в покое. Угол опережения зажигания можно не трогать, можно поставить пораньше. К сожалению, невозможно добиться, чтобы он был правильным на всех режимах работы двигателя, разработанного для работы на бензине. Не забывайте, что, сделав зажигание слишком ранним, можно получить детонацию, переключившись на бензин.

Если Вы в этом совсем не разбираетесь — доверьтесь специалисту. Это не займет много времени, но поможет значительно уменьшить расход и оптимизировать тягу и приемистость автомобиля.

Мифы и реальность о ГБО. Экспертное мнение

16 ноября 2014 в 16:35

85600 просмотров

При нынешних ценах на бензин езда на личном авто превращается в дорогостоящее путешествие. Не удивительно, что все больше автомобилистов задумываются об установке ГБО…

АвтоПортал уже неоднократно рассказывал про тонкости газобаллонного оборудования для машин. Однако, судя по количеству писем и комментариев, остается внушительное число скептиков. В этом материале мы попытались затронуть все самые «острые» моменты, которые волнуют владельцев машин. Ведь всё больше украинцев устанавливают ГБО на свои авто.

Не для всех авто ГБО одинаково «полезно»?

Миф о том, что газ приводит к поломкам авто, берет начало еще со времен СССР. Тогда многие водители промышляли хищением топлива из служебных машин. Когда партия приказала перевести часть транспорта на газ (в целях экономии и повышения экологичности), у рядовых граждан пропал дополнительный источник доходов. Бензин слить не проблема, а вот с газом такое не пройдет. В схемы хищений нередко были включены руководители автохозяйств (вспоминаем легендарную фразу: «и для этого я позволил изуродовать собственный сарай»). Поэтому как они, так и водители объединил свои силы для дискредитации технологии газификации автотранспорта. Водители писали фиктивные рапорты об участившихся поломках, завгары передавали их по инстанции и т.д. Результат — ГБО портит двигатель внутреннего сгорания.

Если же изучить статистику и опыт других стран, можно сделать для себя совсем иные, неожиданные выводы. Например, не все знают (и хотят в это верить), что при использовании газа в узлах и агрегатах наблюдается меньший износ, а в камерах сгорания отсутствует нагар.

Очень часто, от псевдоспециалистов, мы слышим, что для некоторых видов моторов ГБО не подходит. В частности, газ буквально противопоказан для оппозитных моторов Subaru. Но мы можем поведать реальную историю из жизни, в которую попал наш коллега, пребывая в Голландии. Он наведался в автосалон Субару в Амстердаме, где между ним и продавцом состоялась любопытная беседа:

— Скажите, а я мог бы приобрести Форестер с газовым оборудованием?

— Конечно, он перед вами. Вообще все автомобили, которые вы видите, газифицицированы.

— Как? И эта спортивная Импреза тоже?

— Да, конечно. Кому она нужна без ГБО. Без ГБО на ней ездить очень дорого.

— А это не повлияет работу двигателя?

— Повлияет, его пробег будет больше в полтора-два раза. Все зависит от вашей манеры езды.

Каждый скептик может перепроверить эту информацию о газификации Субару (и не только) в Голландии. Почему у нас с ГБО встречаются проблемы, о которых не знает остальной мир? Все очень просто. Газ имеет более высокое октановое число. Соответственно, двигатель должен работать с другими регулировками угла опережения зажигания. Вы можете не переживать за сохранность любого мотора, в том числе и Субару, если установите ГБО на сертифицированной станции производителя этого оборудования. Другое дело если это будет сделано в «гаражной» конторе. Поставить могут и правильно, а вот регулировку — нет. Тогда результат может быть печальный. Чаще всего, длительная работа с неправильным углом зажигания приводит к прогоранию выпускного клапана в одном или даже нескольких цилиндрах.

Поколения ГБО. Их количество и отличия

Первое и второе поколение, это системы, предназначенные для старых карбюраторных и моноинжекторных моторов. Расход газа у них примерно на 20% больше по сравнению с бензином. Рассматривать их сегодня уже не актуально, так как карбюраторные моторы сняты с производства почти всеми производителями. Первое поколение от второго отличается возможностью работать с моторами оснащенными катализатором.

Третье поколение, может работать с карбюраторными и моноинжекторными моторами. Система подает газ во впускной коллектор очень близко к впускному клапану каждого из цилиндров. Между штуцерами, которые устанавливаются во впускном коллекторе и редуктором, который занимается подачей избыточного давления, расположен шаговый дозатор механического типа, который распределяет правильные порции газа впускному коллектору.

Недостаток этого поколения выражается в том, что ГБО не использует электронный блок управления двигателем и, соответственно, алгоритмы, по которым вычисляется момент впрыска и количество необходимого топлива. То есть, все расчеты производятся по заданным производителем ГБО алгоритмам. А они могут значительно отличатся от заводских требований и приводить к неправильной работе мотора.

Четвертое поколение, имеет электромагнитные газовые форсунки, которые обеспечивают впрыск газа в каждый цилиндр (то есть, по аналогии с бензиновой системой). Дозирование и определение фазы впрыска производит штатный автомобильный контроллер.

Преимуществ у системы ГБО четвертого поколения несколько. Например, автоматический переход двигателя с газового на бензиновое топливо. При правильной настройке ГБО, водитель практически не замечает перехода с газа на бензин и обратно. Разница в расходе газа (по сравнению с бензином) не превышает 10-20%.

Сегодня это самое популярное и выгодное оборудование для бензиновых моторов с распределенным впрыском топлива.

Пятое поколение, это система «Жидкого фазированного распределённого впрыска».

Отличие от ГБО четвертого поколения в том, что 5 поколение впрыскивает в цилиндры газ в жидком состоянии. Для этого в баллоне имеется газонасос, обеспечивающий прохождение газа в жидкой фазе из баллона (по рампам газовых форсунок) и излишков назад в баллон.

Топливные карты и ЭБУ двигателя применяются штатные. Могут вноситься лишь незначительные изменения для адаптации газовой системы к бензиновой топливной карте. В пятом поколении используются дополнительные форсунки и рампа.

Бытует мнение, что в случае с пятым поколением, есть возможность запускать двигатель на газе, да и расход идентичен растратам бензина. Но это не совсем так, считают в компании AUTOGAS CENTER:

«Системе нужно время для прокачки газа и удаления воздуха из системы, это около 30-40 секунд (в зависимости от того, как долго стояла машина). Но все равно это время намного меньше, чем прогрев двигателя в 4-м поколении, и оно не зависит от температуры воздуха (зима-лето). Расход — +10-20%, по сравнению с ездой на бензине», — развеивает мифы специалист Павел.

Шестое поколение. Да, оно тоже уже существует! В этом случае топливные рампы, форсунки и штатный бензиновый контроллер автомобиля остаются родными без каких-либо переделок.

Недостаток фактически один — чувствительность к чистоте газа. Стоимость также можно отнести к недостаткам, однако, как известно после запуска в массовое производство цена может значительно снизится. Отметим, установка 6-го поколения возможна только на двигатели с прямым впрыском топлива.

Сегодня предложения по установке ГБО 5-го и 6-го поколения в Украине уже есть, хотя их маловато. И это логично — качественный газ у нас тоже попробуй отыскать.

Всегда ли переплата оправдана?

Наиболее распространенные сегодня системы четвертого поколения. По ним легче всего отследить среднюю стоимость оборудования и установки.

Заметим, что разница в цене (зависимо от производителя) колеблется в пределах 5-10%. Основная разница может набежать за счет стоимости установки и настройки. Но! Именно от установки и настройки будет зависеть, насколько качественно и долго будет работать ваш двигатель.

Цена стоимости оборудования напрямую зависит от количества цилиндров в двигателе. Так как на каждый цилиндр ставится отдельная форсунка. Вполне логично, что за четырехцилиндровый мотор цена будет одна, а за восьмицилиндровый — другая. Кроме того, играют роль и возможности форсунок. Чем больше объем цилиндра, тем больше должно быть проходное сечение форсунки. Будет выше и цена.

Часто можно услышать, а выгодно ли ездить на газе? Ответ однозначный, выгодно. Но вот насколько, это уже второй вопрос. Ответить на него можно самостоятельно. Для этого нужно знать стоимость установки ГБО, стоимость бензина и газа. Не помешает калькулятор.

Для примера рассчитаем окупаемость ГБО для двух разных автомобилей. Первый имеет четырехцилиндровый двигатель объемом 1,6 л, а второй 4,8 л и 8 цилиндров. Средний расход бензина в первом 10 л/100 км, во втором 20 л/100 км. Стоимость установки 8 500 грн и 16 000 грн соответственно. Стоимость бензина берем 16,3 грн., а газа — 8,9 грн. Будем учитывать, что потребление газа может быть примерно на 10% больше, чем бензина.

На 100 км пробега автомобиль с двигателем 1,6 потратит 10 л бензина или 163 грн, газа 11 л или 97,9 грн., то есть разница составляет 65,1 грн. Это та самая сумма, которую вы экономите. Но нужно еще вернуть деньги за установку. Делим 8500 грн. на 65,1 грн. и умножаем на 100 км. При таких ценах и при таком расходе топлива за 1 3000 км установка окупится. Дальнейший пробег будет вам экономить 65 грн. каждую сотню километров.

По той же схеме пересчитываем автомобиль с мотором 4,8 л и получаем разницу в стоимости пробега 130,2 грн., а окупаемость ГБО — за 12288 км.

Насколько много вы ездите напрямую влияет на срок окупаемости в месяцах, днях, годах.

Что делать, если повышен расход или неравномерная работа мотора на газе?

Определить, насколько хороши установщики ГБО, «на глазок» не получится. В идеале у них должен быть сертификат, показывающий уровень их профессиональности и умение установки данного оборудования. Причем стоит внимательно изучить, кому он выдавался. Вам могут предъявить сертификат другой компании, выдав его за свой.

Неплохо, если сервис рекомендован кем-либо из ваших знакомых или друзей. Если они не имеют проблем с ГБО, установленным конкретным сервисом, то и вы, скорее всего, будете удовлетворены его услугами.

Место установки ГБО

Любые газовые баллоны имеют солидный запас прочности. Во всяком случае, если их сравнивать с бензобаком, то этот запас более, чем десятикратный. Без проблем можно установить баллон и под днищем автомобиля вместо запаски. Для перестраховщиков достаточно установить дополнительную защиту, по примеру тех, что ставят под двигатель. Этого будет более чем достаточно для спокойствия за рулем. Вероятность повреждения баллона и возгорания автомобиля с газом очень невелика, но при условии, что система исправна, и все предохранительные клапаны в рабочем состоянии. Поэтому и надо следить за системой, проходить плановое техобслуживание.

Одной из самых распространенных ошибок является заправка баллона без технического запаса свободного пространства в холодное время года. После прогрева происходит повышение давления до критических величин, разгерметизация баллона и последующий взрыв. Поэтому никогда не заправляйте баллон полностью. Кроме того, все баллоны имеют граничный срок службы. По его окончанию они должны обязательно пройти переосвидетельствование. Система газопроводов в машине должна регулярно проходить ТО на предмет выявления утечек и проведения профилактики.

Если рассмотреть зафиксированные случаи взрывов, то практически все они произошли по причине несоблюдения правил безопасности.

В следующий раз мы расскажем, можно (и нужно ли) ставить ГБО на малолитражные двигатели, как оборудовать домашние газовые заправки, и какова реальная потеря мощности при установке ГБО.

КОНВЕРТИРОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЕЙ ДЛЯ РАБОТЫ НА ГАЗЕ

Сохраняющаяся тенденция роста цен на топлива нефтяного происхождения, особенно на высокооктановый бензин, и все более ужесточающиеся требования к снижению уровня токсичности отработавших газов вынуждают фирмы по производству двигателей искать пути, позволяющие снизить стоимость эксплуатации автомобиля. Одним из таких путей является конвертирование как бензиновых, так и дизельных двигателей для работы на газовом топливе.

При переводе на газ автомобиль может оборудоваться установкой или для сжатого, или для сжиженного газа. Установки для сжатого газа, ввиду их громоздкости, применяются лишь на грузовых автомобилях и автобусах.

На состоявшейся 10-14 ноября 1999 г. в Санкт-Петербурге VII Международной выставке «Авто-Сервис Шоу — 99» венгерское АО RABA представило новое семейство рядных 6-цилиндровых двигателей G 10 с горизонтальным расположением блока цилиндров, работающих на сжатом природном газе и предназначенных для установки на автобусы и грузовые автомобили. При переводе на газ базовых дизельных двигателей семейства D 10 с рабочим объемом 10,35 л их степень сжатия была уменьшена с 15,2 до 11,0. 12,7 в зависимости от модели. Двигатели оборудованы турбокомпрессором с клапаном перепуска отработавших газов и холодильником наддувочного воздуха, расположенными перед газовоздушным смесителем. Смеситель разработан голландской фирмой Deltec Fuel System на основе трубки Вентури с подводом газа в диффузор через систему радиальных отверстий. Коэфициент избытка воздуха в зависимости от режима работы двигателя изменяется в диапазоне а = 0,97. 1,5. Расположенная за смесителем дроссельная заслонка позволяет регулировать количество газовоздушной смеси, обеспечивая устойчивую работу двигателя и на частичных нагрузках. Например, двигатель RABA G 10 DE-190 имеет номинальную мощность 190 кВт при 2100 1/мин и максимальный крутящий момент 1130 Нм при 1300 1/мин. При этом коэффициент приспособляемости — 1,27 и скоростной коэффициент = 0,619, что указывает на некоторое улучшение динамических качеств газового двигателя по сравнению с базовым дизельным вариантом. Дизельный двигатель такой же мощности имеет соответственно = 1,183 и = 0,632. При конвертировании на газовое топливо уровни токсичности ОГ и шумности двигателей G 10 по сравнению с дизельными двигателями значительно уменьшились. При этом моторесурс газовых двигателей вырос на 30%.

Так решается обозначенная выше проблема, когда за дело берется солидная фирма. А как обстоят дела в частном секторе? Стремясь уменьшить эксплуатационные расходы на топливо, некоторые автолюбители заменяют уплотнительную прокладку между головкой и блоком цилиндров на более толстую и уменьшают тем самым степень сжатия двигателя. Такой «тюнинг» позволяет заправлять автомобиль более дешевым низкооктановым бензином, однако это сопровождается увеличением расхода топлива, некоторой потерей мощности двигателя, ухудшением его динамических качеств и, как правило, увеличением токсичности отработавших газов. Обусловлено это, во-первых, тем, что с уменьшением степени сжатия при неизменных прочих конструктивных параметрах двигателя неизбежно увеличивается коэффициент остаточных газов , что вызывает уменьшение коэффициента наполнения , уменьшение скорости сгорания топливовоздушной смеси и увеличение неполноты ее сгорания. Во-вторых, уменьшение степени сжатия сопровождается увеличением площади поверхности камеры сгорания и возрастанием по этой причине непроизводительных потерь выделившейся в процессе сгорания теплоты в стенки.

Другой, более эффективный путь решения названной проблемы, — это конвертирование двигателя для работы на газе при сохранении возможности работы его на бензине. В этом случае работа на бензине позволяет сохранить практически неизменными прежние динамические качества автомобиля, что немаловажно, например, в условиях езды по городу (быстрое трогание с места и быстрый разгон). Работа на газе более предпочтительна на загородных трассах, где по условиям дорожного движения (ограничение скорости, плохая дорога) полная мощность от двигателя практически не требуется.

Легковые автомобили оборудуются исключительно установками для сжиженного газа. Рассмотрим наиболее важные характеристики таких автомобилей, а также некоторые особенности устройства системы питания и ее работы.

Помимо уменьшения расходов на топливо работа двигателя на газе обеспечивает и ряд других важных преимуществ:

· увеличение ресурса двигателя, обусловленное отсутствием конденсации топлива и смывания пленки масла со стенок цилиндров;

· увеличение срока службы свечей зажигания вследствие уменьшения нагарообразования на поверхностях камеры сгорания, в том числе на изоляторах и электродах свечей;

· увеличение времени сохранения маслом своих эксплуатационных качеств по причине уменьшения его загрязнения продуктами сгорания и отсутствия его разжижения топливом;

· уменьшение токсичности отработавших газов по причине более полного сгорания газовоздушных смесей и пониженной температуры сгорания.

Однако при переводе двигателя на газ проявляются и определенные недостатки:

Ø происходит некоторое уменьшение мощности двигателя, обусловленное более низкой теплотворной способностью газовоздушных смесей по сравнению с бензовоздушными;

Ø при одинаковой емкости газового баллона и бензобака уменьшается запас хода автомобиля;

Ø газовый баллон занимает часть полезного объема багажного отсека автомобиля (наличие в багажном отсеке полностью заправленного газового баллона емкостью 50 л равносильно размещению в отсеке багажа массой примерно 50 кг).

Последний недостаток весьма существенный, так как посадка в автомобиль, кроме водителя, четырех пассажиров может означать превышение полезной массы автомобиля.

Чтобы принять решение о возможности или невозможности установки на автомобиль газобаллонного оборудования, помимо названных преимуществ и недостатков полезно предварительно познакомиться с наиболее важными характеристиками автомобиля, оснащенного этим оборудованием.

Так как октановое число пропан-бутановой смеси более 100 единиц, то для достижения высоких показателей мощности и экономичности двигатель должен иметь степень сжатия не менее = 8,2 (сравните со значением е для газовых двигателей G 10 фирмы RABA) и работать на бензине АИ-92. При этом чем больше степень сжатия (например, = 9,9 у моделей ВАЗ 2108 — 2109), тем выше экономичность и мощность двигателя. При полезном объеме газового баллона 42 литра (часть объема баллона, заполненная сжиженным газом) и среднем расходе газа для названных моделей примерно 10 л на 100 км запас хода автомобиля на газе составляет около 420 км.

Чтобы оценить срок окупаемости затрат при переводе автомобиля на газовое топливо нужно сначала определить затраты на газовое топливо (бензин) при пробеге автомобиля 1000 км. Для этого можно воспользоваться формулой Зг(б) = 10.Р.Ц, где Зг(б) — затраты на газовое топливо (бензин); Р — расход газа (бензина) на 100 км пройденного пути; Ц — цена одного литра газового топлива (бензина), руб. Разность Зб- Зг показывает материальный выигрыш в рублях при пробеге 1000 км. Умножая эту разность на годовой пробег своего автомобиля, выраженный в тысячах километров, получаем материальный выигрыш за один год эксплуатации автомобиля. Далее остается поделить стоимость установки газового оборудования на годовой материальный выигрыш, и мы получим период времени (в годах), по истечении которого затраты окупятся.

Если взвесив все «за» и «против», вы решили установить газовое оборудование на свой автомобиль, то для более полного знакомства с особенностями конструкции и эксплуатации системы питания двигателя такого автомобиля следует обратиться к [4]. Изложенный ниже материал дает общее представление о устройстве системы питания двигателя, позволяющей работать ему как на газовом топливе, так и на бензине.

Для сохранения неизменной конструкции головки цилиндров при переводе двигателя на газ используется внешнее смесеобразование с помощью смесителей с пересекающимися или параллельными потоками воздуха и газа. Наиболее распространенные схемы смесителей показаны на рис. 6.1.

Рис. 6.1. Схемы газовоздушных смесителей: а — с пересекающимися потоками газа и воздуха; б — с параллельными потоками газа и воздуха

Обычно такие схемы смесеобразования используют, когда бензиновый двигатель конвертируется для работы только на газе. В этом случае газовоздушный смеситель устанавливается на место карбюратора. Если установить такой смеситель над карбюратором и сохранить тем самым возможность работы двигателя на бензине, то увеличившееся сопротивление впускного тракта приведет при работе на бензине к значительному возрастанию расхода топлива.

При желании сохранить возможность работы двигателя на бензине с приемлемым расходом топлива можно воспользоваться одним из рекомендуемых в [4] путей:

· доработать двухкамерный карбюратор, превратив его в карбюратор-смеситель;

· впаять в переходную коробку воздушного фильтра в зоне над карбюратором две газоподводящие трубки (для двигателей с воздушным фильтром не над карбюратором).

Если нет желания изменять конструкцию дорогостоящего карбюратора, то остается второй путь. При этом в автомобилях, где воздушный фильтр расположен непосредственно над карбюратором, впайку газоподводящих трубок можно произвести в специально изготовленный переходный фланец, который устанавливается затем между воздушным фильтром и карбюратором.

Достаточно хорошо отработана конструкция двухкамерного газового смесителя для автомобилей ВАЗ. Этот смеситель представляет собой переходный фланец, устанавливаемый вместо теплоизолирующей прокладки между корпусом дроссельных заслонок и корпусом поплавковой камеры карбюратора. Такая конструкция обеспечивает минимальный расход газа при работе на холостом ходу, ровную работу двигателя при изменении режима работы, достаточно хорошие мощностные и экономические характеристики и низкий уровень токсичности ОГ.

Схема системы питания двигателя, обеспечивающая его работу на газовом топливе или на бензине, показана на рис. 6.2.

Внимание! Во избежание выхода двигателя из строя и с целью обеспечения пожарной безопасности одновременная работа двигателя на газовом топливе и бензине не допускается.

Система питания выполнена из расчета, что газовое топливо является основным, а бензин — резервным. Для этого в бензопровод между топливным насосом 7 и карбюратором 8 установлен электромагнитный клапан 24. При работе двигателя на газе клапан перекрывает подачу бензина в поплавковую камеру карбюратора. Управление работой клапана осуществляется водителем с помощью переключателя вида топлива, подключаемого через замок зажигания к электрической цепи катушки зажигания и устанавливаемого обычно под щитком приборов.

Рис. 6.2. Схема системы питания двигателя для работы на газовом топливе и бензине: 1 — цилиндр двигателя; 2 — бензобак; 3 — заливная горловина; 4 — сепаратор паров бензина; 5 — двухходовой обратный клапан; б — фильтр тонкой очистки; 7 — топливный насос; 8 — карбюратор; 9-обратный клапан; 10 — воздушный фильтр; 11 — воздухозаборник; 12-глушитель; 13 — подогреватель впускного тракта; 14 — баллон для сжиженного газа; 15 — наполнительный вентиль; 16 — расходный магистральный вентиль; 17 — газовый электромагнитный клапан с фильтром; 18 — испаритель редуктора; 19-регулятор первой ступени редуктора; 20- регулятор второй ступени редуктора; 21 — дозатор газа через первый патрубок; 22 — тройник; 23 — дозатор газа через второй патрубок; 24 — бензиновый электромагнитный клапан; 25 — двухступенчатый редуктор-испаритель низкого давления

Сжиженный газ находится под давлением 1,6 МПа (16 кгс/см 2 ) в баллоне 14. Заправка баллона производится на автомобильной газонаполнительной станции через штуцер с резиновой конусной муфтой и наполнительный вентиль 15. При работе двигателя газ из баллона по гибкому газопроводу высокого давления поступает через расположенные в одном корпусе 17 электромагнитный клапан и фильтр в двухступенчатый редуктор-испаритель низкого давления 25. Газовый электромагнитный клапан открывается водителем при включенном зажигании с помощью переключателя вида топлива. В случае аварийной ситуации клапан герметично перекрывает газовую магистраль. В фильтре газ очищается от содержащихся в нем механических примесей и смолистых соединений.

Редуктор-испаритель низкого давления 25 состоит из испарителя 18 и регуляторов первой 19 и второй 20 ступеней. Теплота для испарения газа подводится к испарителю от системы охлаждения двигателя. Регулятор первой ступени редуктора понижает давление газа до 0,2 МПа, а после второй ступени давление газа становится близким атмосферному. Под действием разрежения, создаваемого во впускном трубопроводе при работе двигателя, газ через тройник 22 и дозаторы 21 и 23 поступает во впускной трубопровод перед воздушной заслонкой карбюратора. Здесь происходит его смешение с поступающим в двигатель воздухом, в результате чего образуется однородная горючая смесь. При увеличении нагрузки двигателя (открытии дроссельной заслонки) поступление газа автоматически возрастает. От карбюратора газовоздушная смесь следует в цилиндры двигателя по тому же тракту, что и бензовоздушная смесь при работе двигателя на бензине.

ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИЙ АГРЕГАТ

ЧТО ЭТО ТАКОЕ?

Справка:

Все современные типы ГПА оснащены системами автоматики, обеспечивающими пуск и работу агрегата в автоматическом режиме, имеют защиту при возникновении аварийных режимов, сигнализацию о неисправностях, автоматическое поддержание заданной температуры и давления масла при аварийной остановке агрегата и другие конструктивные особенности, обеспечивающие надежность эксплуатации.

Газоперекачивающие агрегаты (ГПА) — это сложные энергетические установки, предназначенные для компримирования природного газа, поступающего на компрессорную станцию по магистральному газопроводу .

ДЛЯ ЧЕГО ОНИ НУЖНЫ?

Задача газоперекачивающих агрегатов на компрессорных станциях — повышение давления голубого топлива до заданной величины. Для транспортировки газа по магистральным газопроводам применяют ГПА с газотурбинными авиационными и судовыми, а также электрическими двигателями. Наиболее распространённым приводом является газотурбинный.

Рабочий процесс газотурбинных агрегатов осуществляется в несколько этапов. Перекачиваемый газ по газопроводу через всасывающий трубопровод ГПА поступает в центробежный нагнетатель. Здесь происходит компримирование газа и его подача в нагнетательный коллектор компрессорной станции. Приводом механизма сжатия газа как раз является газотурбинный двигатель, использующий в качестве топлива очищенный и приведенный к рабочему давлению перекачиваемый газ. Очищенный атмосферный воздух поступает на вход газотурбинного двигателя, снабженного традиционными техническими средствами подготовки и сжигания топливовоздушной смеси. Продукты сгорания, имеющие высокую температуру и давление и, следовательно, обладающие большой энергией, формируют газовый поток, энергия которого, в конечном итоге, преобразуется в механическую работу. Именно она и используется для приведения в действие центробежного нагнетателя. При движении газового потока через проточную часть газотурбинного двигателя уменьшается его энергия, и снижаются температура и давление. После этого отработанный газ через выхлопную систему выходит в атмосферу.

Конструкция агрегатов и уровень их автоматизации обеспечивают работоспособность ГПА без постоянного присутствия персонала. Агрегаты могут работать в климатических зонах с температурой окружающего воздуха от — 55 до + 45 градусов по Цельсию.

Устройство газоперекачивающего агрегата с авиаприводом

КАК ОНИ УСТРОЕНЫ?

Основные элементы газоперекачивающего оборудования — это нагнетатель природного газа (компрессор) и его привод, всасывающее и выхлопное устройства, маслосистема, топливовоздушные коммуникации, автоматика и вспомогательное оборудование.

Классификацию ГПА осложняет многообразие конструкций установок. Однако их можно сгруппировать по функциональному признаку, принципу действия и типу привода.
Функциональный признак определяет область применения агрегатов — на головных, линейных или дожимных компрессорных станциях . Принцип действия ГПА — объемный или динамический — важен при определении производительности КС . По типу привода агрегаты подразделяются на установки с использованием авиационных, электрических и судовых двигателей.

КАК У НАС?

В ООО «Газпром трансгаз Ставрополь» эксплуатируется 12 компрессорных станций с 10 типами газоперекачивающих агрегатов. ГПА оснащены различными видами двигателей: газотурбинными авиационными и судовыми, а также электрическими. Всего в работе на компрессорных станциях Общества 113 газотурбинных установок. Их общая установленная мощность более 1000 МВт. Большая часть ГПА оснащена авиационными двигателями. Мощность агрегатов варьируется от 4 до 18 МВт. Самые мощные ГПА эксплуатируются на ДКС-1.