Статья о достоинствах и недостатках газового оборудования для автомобилей. Параллельное применение газа и бензина, пожароопасность, экология. В конце статьи - видео о ГБО.

Содержание статьи

Установить газобаллонное оборудование – это значит довольно серьезно нарушить конструкцию автомобиля. Подобное решение не всегда бывает благодарным, потому что после такой переделки гарантия на машину уйдет в небытие, словно ее и не было. Однако, несмотря на такой риск, многие водители решаются на такую реконструкцию, и не без оснований.

Причины установки ГБО

Основной причиной для монтирования газобаллонного оборудования автолюбители считают экономию финансовых средств, если при этом еще учесть неукротимо возрастающие цены на бензин и дизельное топливо.

При этом надо сказать, что установка ГБО, как и любая другая реконструкция автомобиля, имеет свои преимущества, как, впрочем, и недостатки. Сопоставляя то и другое, многие водители нередко отдают предпочтение газу как топливу. Давайте попробуем разобраться во всех этих плюсах и минусах, чтобы в дальнейшем вы смогли сделать для себя правильный выбор.

Основные преимущества газобаллонного оборудования

Главный плюс газового топлива – это его экономичность. Несмотря на то, что газа в автомобиле расходуется на 20% больше, он почти в два раза дешевле бензина.

Но при этом нужно иметь в виду, что такая экономия будет работать на вас только в том случае, если вы эксплуатируете автомобиль с максимальной интенсивностью. В противном случае выгода установки такого оборудования станет весьма сомнительной.

Также не забывайте и про показатель расхода топлива, который имеется на двигателе вашей машины. Если этот показатель не переступает границу 6 литров на 100 километров, то надо лишний раз подумать о переходе на газовое топливо.

Причиной для принятия такого решения могут послужить следующие обстоятельства: при двигателе с небольшим объемом, а также при малых пробегах ваши затраты на приобретение газового оборудования будут окупаться слишком долго, особенно если учесть разницу цен одного литра бензина и одного литра газа.

Параллельное применение газа и бензина

Выгоду параллельного использования газового и бензинового видов топлива в первую очередь смогут оценить водители, у которых есть необходимость совершать регулярные рейсы на большие расстояния. При таком оснащении у вас возникает дополнительный запас пробега автомобиля. То есть, вы сможете проехать достаточно большое расстояние, не заправляясь и, таким образом, избегая сомнительные автозаправочные станции, которые могут попадаться вдали от крупных городов.

В качестве примера представьте, что определенную часть вашего маршрута вы едете на газе, а после того, как он закончился, сразу переключаетесь на бензин. Или наоборот. Кроме того, многие автолюбители применяют такую стратегию: на больших трассах, где возникает необходимость обгона на большой скорости, они используют бензин. А в пределах населенных территорий, где большой мощности двигателя не требуется, переключаются на газовое питание.

Особенности работы двигателя на газовом топливе

Многие владельцы автомашин по опыту не раз замечали, что мотор на газе функционирует с меньшим шумом и намного стабильнее, чем на бензине. Эту особенность объяснить несложно: октановое число у газа превосходит бензиновое и составляет примерно 110.

Благодаря именно этому обстоятельству двигатель на газе работает более плавно и мягче. По тем же причинам снижается процент вибраций и шума. В развитых европейских странах и в США уделяется внимание такому негативному проявлению, как шумовое загрязнение больших городов, и там преимущество ГБО неоспоримо. В России и в странах СНГ эта проблема пока не настолько актуальна, но, как известно, прогресс не стоит на месте.

Многие автолюбители, предпочитающие газобаллонное оборудование, не без основания считают, что моторы, питающиеся газом, имеют более длительный срок эксплуатации, нежели те агрегаты, которые потребляют бензин. И это действительно так.

Объясняется это тем, что пропан-бутан в системе подачи топлива находится в жидком виде. Проникая в цилиндры ДВС, он мгновенно переходит в нужное газообразное состояние, готовое к употреблению.

В сравнении с газом бензин подобным свойством не обладает, несмотря на то, что разработчики разных стран стремятся максимально приблизить рабочую смесь бензина и воздуха к газообразному состоянию.

Примечание: ГБО на метане в легковых машинах не применяется, потому что такая система имеет слишком большие размеры и вес.

Зажигание на газовом двигателе работает намного эффективнее. Несмотря на то, что газ сгорает не так быстро, как бензин, процесс этого сгорания протекает значительно равномернее, чем процесс сгорания бензино-воздушной смеси. И это обстоятельство дает следующие преимущества:

1. Снижение ударных нагрузок на цилиндр и поршень.
2. Большой октановый показатель газового топлива сводит к минимуму детонацию и ее негативное воздействие.
3. Основной аргумент в пользу ГБО – более длительный процесс износа двигателя. Долговечность мотора на газовом топливе на 45% выше, чем у бензинового агрегата.

Кроме того, газ очень равномерно перемешивается с воздухом и потому после него на стенках цилиндров не остаются отложения. По этой же причине моторное масло, которое заливают в газовый двигатель, меньше загрязняется, его вязкость продлевается на более продолжительное время и, соответственно, удлиняется срок эксплуатации масла между заменами на 40 %.

Стоит еще сказать про защитную масляную пленку в двигателе, который питается газом – со стенок цилиндров она не исчезает. Все эти особенности в своей массе свидетельствуют о том, что применение газа в качестве топлива действительно увеличивает срок эксплуатации мотора.

Кстати, при установленном ГБО срок работы свечей тоже увеличивается примерно процентов на 40. Дело в том, что при сгорании газового топлива внутри цилиндра не накапливаются смоляные отложения и, соответственно, нагара на свечах образуется намного меньше. Этому способствует большая концентрация водорода в газовом топливе.

Двигатели с ГБО и экология

Агрегаты на газе не столь токсичны, чем на бензине – это научно зафиксированный факт. Газ - действительно более чистое топливо по сравнению с бензином. По свидетельству специалистов фирмы BOSCH, использование газа по своей экологической чистоте проигрывает только водородным моторам и электромобилям. Перечислим основные экологические нюансы использования газового топлива:

1. Применение ГБО значительно снижает количество вредных веществ, загрязняющих воздух.
2. В газе не содержится сера.
3. Нет необходимости добавлять в газ присадки.
4. Газ в три раза экологически чище неэтилированного бензина.
5. В цилиндрах газ сгорает полностью, благодаря чему снижается уровень СО.

Действительно, окружающая среда намного меньше загрязняется от машин, работающих на газовом топливе. Однако в России и в странах СНГ это преимущество совершенно не ценится.

Не всему и не всегда нам нужно учиться у коллективного Запада, но это тот случай, когда стоит обратить внимание на опыт тех европейских стран, в которых автомобили на газовом топливе приветствуются, а их водителям даже предоставляются льготы.

Более того, в некоторых городах Европы для водителей дизельных и бензиновых двигателей вводятся ограничения на передвижение. На владельцев электромобилей и машин с газовым двигателем эти ограничения не распространяются.

Упрощенность эксплуатации, пожароопасность

Современное газобаллонное оборудование довольно легко и просто использовать:

• автоматика газового впрыска самостоятельно переходит на нужный вид топлива;
• система проводит самодиагностику, результаты которой сигнализирует водителю, а также контролирует остаток газа в емкости;
• хозяин машины в любой момент может сменить вид топливо с помощью переключателя в салоне автомобиля.

Газобаллонное оборудование обладает самой низкой вероятностью взрыва или пожара: утечка газа не может представлять такой опасности, какую несет утечка бензина. Даже если произошло повреждение баллона или газопровода, газ сразу же начнет охлаждаться.

Например, при уличной температуре +20 градусов по Цельсию температура газа при разгерметизации системы упадет до –130 градусов. После этого содержание баллона трансформируется в газообразное состояние и улетучится.

А если уличная температура окажется ниже нуля, то риске возгорания газа вообще говорить не приходится – он просто аннулируется. Перечисленные свойства газа, которые выгодно отличают его от легковоспламеняющегося бензина, также свидетельствуют о преимуществе двигателей на газовом топливе.

Этот факт подтверждают многочисленные эксперименты как отечественных, так и зарубежных специалистов. Например, немцы (клуб ADAC) неоднократно имитировали мощнейшие испытательные ДТП, в которых машина получала удар именно в ту часть, где находился баллон с газом.

При этом всему газовому оборудованию наносился ущерб в максимальной степени, и после этого поврежденный автомобиль поджигали. Однако результаты этого испытания оказались в пользу газового оборудования.

Эксперты выяснили, что если исправное ГБО установить правильно, оно не будет представлять опасности для водителя в процессе эксплуатации. Даже в случае ДТП газовый баллон менее опасен по сравнению с бензобаком.

Кстати, физическая прочность газового баллона значительно превышает прочность бензинового бака. Так что если и возникают возгорания машин, оснащенных ГБО - это, как правило, следствие грубых нарушений правил использования газового оборудования.

Трагические последствия подобного рода могут возникнуть при эксплуатации заведомо неисправного ГБО. То же самое происходит и с бензиновыми двигателями при нарушении правил безопасности.

Еще один плюс газового топлива – своевременное ощущение запаха при утечке. Для этого в газ добавляют специальные компоненты (меркаптаны), которые при утечке и распространяют ощутимый запах.

А теперь несколько строгих правил по обращению с газовым топливом:

1. Ни в коем случае не загружайте баллоны бытовым газом.
2. Соблюдайте максимально допустимое давление в газовой емкости и никогда не нарушайте этого правила.
3. Неукоснительно следуйте рекомендациям изготовителя газобаллонного оборудования.
4. Ориентируйтесь на требования профессиональных работников по обслуживанию газового оборудования.

Вот основные правила, которые вам остается только соблюдать. Если вы все-таки обнаружили даже ничтожные признаки утечки газа в двигателе или обнаружили запах в багажнике или салоне, немедленно отправляйте машину на проверку герметичности ГБО. Помните: использовать автомобиль с этой проблемой строго запрещено!

Основные недостатки ГБО

Самым большим недостатком газобаллонного оборудования можно назвать его стоимость. Покупка современной системы и монтаж ее «под ключ» может вам стоить не меньше 500 долларов. Но при этом надо помнить, что эти деньги вы вкладываете в будущую экономию, причем немалую. Правда, дивиденты пойдут не сразу, а со временем и с учетом многих условий.

Мощность двигателя на газе

Если вы решитесь перейти на газовое топливо, приготовьтесь к снижению мощности вашего автомобиля почти до 15%. Это будет вызвано тем, что скорость сгорания газа значительно отстает от аналогичного показателя бензина.

Особенно вы это почувствуете при необходимости быстрого разгона. В какой-то степени компенсировать этот недостаток будут плавность работы двигателя, особенно во время разгона, а также отсутствие дерганий и провалов. Это все обусловлено медленным сгоранием газа.

Внимание! В зимнее время года запускайте двигатель только на бензине! Холодный запуск на газе губительно влияет на диафрагму редуктора и сокращает срок ее службы. На газ переходите только тогда, когда прогреете мотор до 50 градусов.

Заключение

Итак, вы остановили свой выбор на газовом топливе и приняли решение установить ГБО. В таком случае пересмотрите еще раз эту статью и постарайтесь учесть все плюсы и минусы, указанные выше. Ведь нередко случается так, что для одного автолюбителя использование газового оборудования совершенно невыгодно, а для другого служит серьезным средством финансовой экономии.

Кроме того, перед тем, как приобрести и установить газобаллонное оборудование, не забывайте о том, что оно подлежит регистрации, а после установки потребует повышенного внимания и ухода. Однако, вполне возможно, что именно для вас плюсов в ГБО окажется намного больше, чем минусов, и эта система надежно прослужит вам долгие годы.

Видео о газовом оборудовании:

Ольга Нагорнюк

Газовый и бензиновый двигатели: что лучше?

Безиновый двигатель лучше или на газу? Спор между сторонниками этих видов топлива длится довольно долго. У тех и у других есть убедительные доводы, подтверждающие их правоту. Мы ознакомимся с мнениями обеих сторон и сделаем свои выводы относительно целесообразности установки на автомобилях газобаллонного оборудования (ГБО).

Газ и бензин: конкуренция на века

Наверняка не все знают, что газовый двигатель старше бензинового. Первый двигатель внутреннего сгорания (ДВС), работающий на газовом топливе, был изобретен бельгийским инженером Жаном Этьеном Ленуаром в 1860 году.

Прародитель современных газовых движков буквально «пожирал» газ, выдавая на-гора КПД всего в 4 %.

Его конкурент, работающий на жидком топливе, появился на свет спустя два десятка лет. Немецкий конструктор Готтлиб Даймлер создал одноцилиндровый бензиновый двигатель, превзошедший газовый по мощности.

Дальнейшее развитие двигателей внутреннего сгорания происходило на основе бензиновых движков, и до конца прошлого века они оставались безусловными лидерами. Однако удорожание бензина заставило задуматься о применении более дешевого вида топлива, и взоры автомобилестроителей снова устремились в сторону более доступного газа.

Преимущества и недостатки двигателя на бензине

Мы собрали и обобщили мнения опытных водителей, имевших дело с газовыми и бензиновыми движками. Вашему вниманию будут предложены доводы, приводимые ими как в пользу одного, так и в пользу другого ДВС.

Бензиновый двигатель.Преимущества:

• Высокую мощность, результатом которой становится отличная динамика разгона и большая скорость. На светофоре вы будете «рвать» с места, а на трассе легко идти с максимальной скоростью.
• Низкий износ клапанов. Бензин смывает с них гарь, которая может стать причиной нарушения их контакта с седлом и прогорания. Это значительно увеличивает ресурс двигателя и продляет ему жизнь.
• Низкий расход топлива. В среднем он на 15 % ниже, чем у двигателей, работающих на газе, поэтому и на заправку приходится заезжать несколько реже.

Однако у бензиновых ДВС есть и масса минусов:

• Высокая стоимость топлива. Бензин вдвое дороже газа, поэтому даже при меньшем расходе в сравнении с газом затраты на жидкое топливо будут больше. В зависимости от марки авто и региональных цен на ГСМ заправка бензинового движка из расчета на 100 тыс. км обойдется дороже газового на 40—60 %.
• Повышенный износ цилиндров двигателя. Бензин образует на них пленку, препятствующую их нормальной смазке, без которой срок службы мотора значительно сокращается.
• Низкое качество топлива. На АЗС стало общепринятой практикой добавлять в бензин различные присадки, которые засоряют двигатель, укорачивая его век.
• Между тем, капремонт или замена движка — удовольствие не из дешевых.
• Угроза окружающей среде. В выхлопных газах автомобиля, даже если он соответствует стандарту евро-4, наблюдается высокая концентрация окиси углерода. СО2 экологи называют главным разрушителем озонового слоя атмосферы, а медики обвиняют в губительном воздействии на здоровье человека.

Преимущества и недостатки газового двигателя

Работающие на газе двигатели имеют ряд привлекательных характеристик, заставляющих водителей делать выбор в их пользу:

• Минимальное содержание в выхлопах оксида углерода и формальдегидов. Экологично, безвредно для здоровья. Минимальный вред для природы и максимальная выгода для любителей путешествовать за границу на своем авто: пограничники к таким автомобилям не имеют претензий.
• Высокое октановое число. Стойкость газа к детонации составляет 100—105 единиц, тогда как у бензина — 80—95. Всем понятно, что от стойкости топлива к возгоранию напрямую зависит безопасность, и с этой точки зрения лучше будут защищены водитель и пассажиры автомобиля с ГБО.
• Низкая нагрузка на цилиндры, следствием которой становится увеличение ресурса двигателя на 15 %.
• Увеличение пробега между заменой моторного масла. Бензин выделяет продукты горения, которые загрязняют смазку и периодически приводят ее в негодность. В случае с газом это происходит в среднем в полтора раза реже. Вы экономите на покупке масла и замене фильтров.
• Экономичность. Как мы уже писали, газ стоит в два раза дешевле бензина, и даже учитывая, что его потребление на 15 % превышает «аппетит» бензинового двигателя, для автомобилистов, которым приходится много ездить, его выгода очевидна.

Во избежание упреков в необъективности упомянем и о недостатках газовых двигателей:

• Дорогостоящая установка ГБО. Сегодня специалисты уже ставят ГБО пятого поколения, позволяющее автомобилю минимизировать потери мощности и максимизировать экономию топлива. На инжекторные двигатели ставят газовое оборудование начиная с третьего поколения, цена которого колеблется от 300 до $400. Установка более современного ГБО обойдется в $1500 — 1700.

• Сложности с пуском двигателя в мороз. Специалисты смогли решить эту проблему, создав симбиоз газового и бензинового моторов: с утра и в холодное время года заводитесь на бензине, а ездите на газе.
• Уменьшение объема багажника. Чаще всего газовый баллон размещают в багажнике легкового авто, поэтому полезного места для перевозки вещей и продуктов становится меньше, да и запаску приходится пристраивать в другом месте.
• Низкая тяга. В сравнении с бензиновым топливом газ «забирает» у двигателя от 7 до 15 % мощности. Вы не сможете «выжать» на трассе максимальную цифру на вашем спидометре, да и старт на светофоре будет не таким быстрым.
• Высокая рабочая температура. К ней особенно чувствительны поршни, поэтому придется пристально следить за их исправностью, а заодно за работой системы охлаждения ДВС.

Из-за высокой теплоемкости сгорания газа специалисты советуют взвешенно принимать решение об установке ГБО на автомобилях с японскими двигателями. Парадоксально, но факт: причина кроется в совершенстве мотора японского производителя.
Обладая высокими показателями удельной мощности, такой двигатель работает практически на пределе и имеет минимальный запас прочности. Повышенная тепловая нагрузка на камеру сгорания и клапаны приводит к быстрому износу механизма и выходу из строя.
Информации относительно нежелательности переоборудования других марок автомобилей под газовое топливо мы не встречали.

Двигатель, переделанный под газ, нуждается в более пристальном внимании и уходе, чем бензиновый. Готовьтесь к тому, что придется чаще менять мембрану редуктора (каждые 100 тыс. км) и сливать конденсат (каждые 10 тыс. км).

Мнения по поводу взрывоопасности автомобилей, оборудованных ГБО, раздваиваются. С одной стороны, у вас в машине находится газовый баллон, который может взорваться. С другой — статистика ГАИ фиксирует единичные случаи подобных аварий. При деформации у баллона срабатывает предохранительный клапан, выпускающий часть газа в воздух и понижающий его давление.

ГАИ требует перерегистрировать транспортное средство, если оно было переоборудовано ГБО. Вас заставят документально подтвердить факт наличия у фирмы, занимавшейся установкой оснащения, разрешения на подобный вид деятельности и представить заключение экспертизы о безопасности ГБО. А это время, нервы и деньги.

Устанавливая газовое оснащение, пользуйтесь услугами специализированных СТО, уровень подготовки специалистов которых позволяет произвести качественную наладку оборудования и исключить в дальнейшем возможные поломки.

Кому выгоден двигатель на газе

Давайте подсчитаем, выгодно ли оснащать авто газовым двигателем. Допустим, в день вы преодолеваете расстояние в 120 км, соответственно в год — 43 800 км. При расходе бензина 10 л на 100 км и цене в $1 за 1 л заправка вам обойдется в $4380. Газ при том же пробеге «потянет» на $2518,5. Из цифр видно, что уже в течение первого года вы перекроете затраты на установку оборудования.

Если вы ездите мало, скажем, 20 км в день. Оплата бензина вам обойдется в $730, а газа — в $419,75. На то, чтобы окупить переоборудование машины под ГБО, вам понадобится более 5 лет.

Вывод: оснащение автомобиля ГБО выгодно тем, кому приходится много ездить. Если вы таксист, водитель маршрутки или коммерческой "газели", газ принесет вам значительную экономию. Если же ваш ежедневный маршрут пролегает от дома до работы и обратно, то овчинка выделки не стоит: бензиновый двигатель это ваш вариант.

В Деталях. ГБО 4 поколения (H-Auto):

Забирай себе, расскажи друзьям!

Читайте также на нашем сайте:

Показать еще

Ввиду повсеместных усилий, направленных на снижение выбросов СO 2 , природный газ приобретает все большую важность в ка­честве альтернативного вида топлива для автомобилей. Сжатый природный газ (СПГ), который не следует путать со (СНГ), в основном состоит из метана. Сжиженный нефтяной газ в основ­ном состоит из пропана и бутана. Работа двигателя на сжатом природном газе несколько отличается. Вот о том как происходит работа двигателя на природном газе, мы и поговорим в этой статье.

Содержание

Применение сжатого природного газа на автомобилях

По сравнению с бензином, при сгорании сжатого природного газа образуется приблизительно на 25% меньше СO 2 . Таким образом, сжатый природный газ дает наи­меньшее количество выбросов СO 2 из всех видов ископаемого топлива. Применение в качестве топлива биогаза позволит в еще большей степени снизить глобальные вы­бросы парниковых газов. В связи с более низким содержанием СO 2 в отработавших га­зах, транспортный налог на автомобили, ра­ботающие на сжатом природном газе, во многих странах снижен.

Тем временем различные производители начали предлагать варианты автомобилей, оборудованных для работы на сжатом при­родном газе. При этом баллоны для СПГ большего объема размещаются более удобно и эффективно, без потерь полезного объема багажного отделения, практически неизбеж­ных при доделке автомобилей.

Последнюю информацию о количестве автомобилей, которые могут работать на СПГ, и сети заправочных станций сжатого природного газа в Гер­мании можно найти в Интернете. Такие автомобили, как правило, явля­ются двухтопливными, т.е. водитель может переключаться с бензина на газ и обратно. Существуют также варианты, получившие название «Monovalent plus», в которых дви­гатель оптимизирован для работы на природ­ном газе с целью как можно более полного использования его преимуществ по сравне­нию с бензином (более высокая стойкость к детонации, меньшее количество выбросов СO 2 и токсичных веществ). На автомобилях варианта «Monovalent plus», тем не менее, предусмотрен небольшой бензобак (<15 л), чтобы можно было продолжать движение на бензине в случае отсутствия поблизости стан­ции заправки природным газом.

Конструкция автомобиля, работающего на сжатом природном газе

Хранение природного газа в автомобиле

Природный газ может храниться в жидком состоянии при температуре -162°С (сжижен­ный природный газ) или в сжатом виде при давлении до 200 бар (сжатый природный газ, СПГ). Ввиду больших затрат, связанных с хранением природного газа в жидком со­стоянии, стандартным способом стало хра­нение в сжатом виде при давлении 200 бар. Несмотря на столь высокое давление, плот­ность хранения энергии у природного газа значительно меньше, чем у бензина. Для хра­нения количества природного газа с таким же энергосодержанием, как у бензина, требуется бак в четыре раза большего объема.

Компоненты систем на сжатом природном газе

Автомобили, способные работать на при­родном газе, практически исключительно оборудованы двигателями с искровым зажи­ганием. Дополнительные компоненты вклю­чают следующее (см. рис. «Работа двигателя на природном газе или бензине» ):

• Заправочная горловина;
• Баллон для природного газа;
• Запорные клапаны высокого давления (на баллоне для природного газа);
• Регулятор давления природного газа с дат­чиком высокого давления;
• Газовая рампа с газовыми форсунками;
• Комбинированный датчик давления и тем­пературы.

Принцип действия двигателя на природном газе

Всасываемый двигателем воздух проходит через датчик массового расхода воздуха и дроссельную заслонку с электронной систе­мой управления и поступает во впускной тру­бопровод. Отсюда он подается в камеру сго­рания через впускные клапаны (см. рис.). Природный газ, находящийся в баллоне под давлением 200 бар, проходит через запорный клапан высокого давления на баллоне и по­ступает в модуль регулирования давления, который снижает давление до постоянного рабочего давления, составляющего прибли­зительно 7 бар (абсолютное давление). Затем по гибкому шлангу низкого давления газ поступает в газовую рампу, откуда он подается к газовым форсункам.

Системы управления двигателем для двух­топливных автомобилей

В настоящее время находят применение си­стемы как с двумя блоками управления (по одному блоку управления для работы на бен­зине и газе), так и с одним общим блоком управления. На некоторых двухтопливных ав­томобилях водитель может выбирать работу на бензине или газе при помощи переключателя, однако на большинстве моделей это пере­ключение осуществляется автоматически, т.е. двигатель работает на газе до тех пор, пока газ не заканчивается. В этом случае происходит автоматическое переключение на бензин.

Датчик высокой температуры, установлен­ный на модуле регулирования давления, вы­дает в систему управления двигателем данные о текущем запасе газа в баллоне, а также ис­пользуется при выполнении диагностики. Ком­бинированный датчик давления и температуры, установленный на газовой рампе, позволяет си­стеме управления двигателем корректировать момент и продолжительность впрыска газа та­ким образом, чтобы состав смеси во впускном трубопроводе оставался стехиометрическим, несмотря на колебания плотности газа. Система управления двигателем также включает меха­низм адаптации к изменениям свойств газа.

Остальные датчики и исполнительные устройства системы управления двигателем в основном идентичны используемым в бен­зиновом двигателе.

Смесеобразование в двигателях на сжатом природном газе

В большинстве двигателей при работе на при­родном газе, так же как при работе на бензине, газ подается во впускной трубопровод. Из «об­щей топливной рампы низкого давления» газ подается к форсункам, которые в импульсном режиме осуществляют впрыск природного газа во впускной трубопровод. При этом улуч­шаются условия смесеобразования, поскольку подача полностью газообразного топлива исключает возможность его конденсации на стенках впускного трубопровода и отложения на них пленки топлива, как это может проис­ходить при работе на бензине. Выброс токсич­ных компонентов с отработавшими газами при использовании сжатого природного газа снижается, особенно при работе двигателя в режиме прогрева.

В настоящее время на рынке предлага­ются двухтопливные автомобили и варианты «Monovalent plus». Двухтопливные автомо­били могут работать как на природном газе, так и на бензине, однако при работе на природ­ном газе эффективная мощность двигателя снижается приблизительно на 10-15%. Это связано с более низким значением мощности на единицу рабочего объема двигателя, что можно объяснить вытеснением всасываемого воздуха, нагнетаемым природным газом.

Двигатели автомобилей могут быть опти­мизированы специально для работы на при­родном газе. Чрезвычайно высокая стойкость природного газа к детонации (октановое число по исследовательскому методу (RON) до 130) дает возможность увеличить степень сжатия и делает природный газ идеальным топливом для двигателей с наддувом. Одновременное уменьшение рабочего объема цилиндров по­вышает к.п.д. двигателя, благодаря дополни­тельному снижению сопротивления и потерь на трение.

Выбросы отработавших газов

При работе двигателя на природном газе коли­чество выбросов СO 2 снижается, по сравнению с работой на бензине, приблизительно на 25%. Причина заключается в более благоприятном соотношении водород/углерод (отношение Н/С) — почти 4:1 (для бензина приблизительно 2:1). Это приводит к образованию во время сгорания природного газа большего количе­ства воды и меньшего количества СO 2 .

Кроме практически полного отсутствия в вы­бросах твердых частиц, в сочетании с трехком­понентным каталитическим нейтрализатором, двигатель, работающий на природном газе, производит очень небольшие количества ток­сичных веществ (NO x , СО и НС). Каталитический нейтрализатор для двигателя, работающего на природном газе, содержит большее количество благородного металла, что необходимо для улуч­шения преобразования углеводородов, состоя­щих в основном из химически стабильного ме­тана, и компенсации более высокой температуры «поджига» для природного газа (минимальная температура каталитического нейтрализатора, при которой начинается преобразование токсич­ных веществ). Следует указать, что, в отличие от Европы, в США метан классифицируется как нетоксичное вещество и, следовательно, не рас­сматривается американским законодательством в области ограничения токсичности отработав­ших газов, как загрязняющее вещество.

Автомобили, работающие на природном газе, отвечают высоким требованиям в отно­шении предельного содержания токсичных веществ в отработавших газах, особенно это относится к автобусам, которые должны отвечать более строгим требованиям EEV (усо­вершенствованный экологически чистый автомобиль). Использование природного газа также дает значительные преимущества по сравнению с бензиновыми и дизельными двигателями в отношении выбросов загряз­няющих веществ, не регламентируемых за­конодательством. Некоторые из них являются канцерогенами, а также способствуют образованию смога и кислотных дождей.

Компоненты двигателей на сжатом природном газе

Для обеспечения двигателя внутреннего сгора­ния газообразным топливом необходимо до­зировать через газовые форсунки значительно большие объемы газа, чем объемы бензина в обычном бензиновом двигателе. Это условие предъявляет особые требования к конструкции газовой форсунки, которая должна быть адап­тирована к этим высоким значениям объемного расхода газа посредством увеличения проход­ных сечений. Кроме того, высокие скорости по­тока газа требуют специальной формы каналов с целью снижения потерь давления в форсунке.

В двигателях с интенсивным наддувом дав­ление во впускном трубопроводе может воз­растать до 2,5 бар (абсолютное давление). Для снижения влияния давления во впускном трубо­проводе на массовый расход необходимо, чтобы давление перед соплом в самом узком месте (точка дросселирования) было, как минимум, в два раза больше максимального давления во впускном трубопроводе (давление после сопла). При этом скорость газового потока равна скоро­сти звука, независимо от абсолютного давления после сопла. Отсюда следует, что переменное давление во впускном трубопроводе не ока­зывает влияния на массовый расход. С учетом возможных потерь давления перед точкой дрос­селирования минимальное рабочее давление (абсолютное) должно составлять 7 бар.

Конструкция и принцип действия газовой форсунки

Якорь электромагнита (см. рис.) находится в гильзе, служащей в качестве направляющей. Топливо протекает через канал внутри якоря. На выходном конце этого канала имеется эласто­мерное уплотнение. Это уплотнение прилегает к седлу клапана и изолирует подачу топлива от впускного трубопровода. При подаче питания катушка электромагнита создает магнитную силу, необходимую для подъема якоря элек­тромагнита и открытия дозирующего сечения (точка дросселирования в седле клапана). Когда катушка обесточена, пружина клапана удержи­вает форсунку в закрытом положении.

Оптимизированная геометрия газовой форсунки

Благодаря оптимизированному маршруту потока, потери давления перед точкой дрос­селирования сведены к минимуму, что обе­спечивает максимально возможный массовый расход. Кроме того, самое узкое сечение и, следовательно, точка дросселирования нахо­дится на выходном конце, после уплотнения. Здесь скорость потока близка к скорости звука, поэтому в физическом смысле клапан пред­ставляет собой практически идеальное сопло.

Геометрия уплотнений форсунки для природного газа

Газовая форсунка установлена с эластомер­ным уплотнением и в отношении геометрии уплотнения седла подобна запорным клапа­нам для пневматических систем. Эластомер­ный материал улучшает герметичность уплот­нения металлических игольчатых клапанов.

Эластомерный материал также обладает демпфирующими свойствами и предотвра­щает «дребезг», т.е. повторные нежелательные колебания якоря электромагнита вовремя за­крытия, что повышает точность дозирования.

Первые работы над созданием двигателя внутреннего сгорания на базе газовых смесей велись под руководством известного инженера Отто в Германии. На то время, первичная основа его функционирования состояла в заблаговременном сильном сжатии смеси горючего вещества в пиковой точке нахождения поршня.

И только после полутора десятка лет упорных и непростых исследований и переработок, инженеру все же удалось собрать инновационный экономичный двигатель. КПД данной модели приравнивался к показателю 15%. Этот двигатель уже был четырехтактным, и рабочий цикл происходил как следствие четырех ходов поршня.

Агрегаты современных моделей подобного принципа приводятся в движение на природном либо попутном видах газа, а также на пропан-бутане сжиженного вида или доменном газе. Преимущественно, подобные установки имеют положительные стороны, заключающиеся в меньшей степени стирания ключевых деталей и элементов. Это достигается благодаря получению оптимальной комбинации сжигающей субстанции и правильного ее сгорания. Плюс ко всему, отработанные газы фактически не содержат токсичных добавок.

КПД агрегатов нового поколения на данном виде топлива уже равно приблизительно 42 %. Широкое использование они получили в секторе производства сырья для нефтяной и газовой промышленности. Кроме того, ее применяют в приводных аппаратах на газоперекачивающих сооружениях. Начиная с недавнего времени, они перестали быть новшеством и в колесных транспортных средствах.

В отличие от современных моделей, первый двигатель Отто характеризовался достаточно низким количеством оборотов и был через чур массивным. Как только обороты вала увеличивались до 180 об/мин, часто наблюдались неполадки в его работе. Кроме этого, золотник подвергался слишком быстрому износу. Емкостью для хранения газа служил большой бак, поэтому монтаж его на средства передвижения был практически невозможным. Но его начали широко применять на заводах и фабриках разной специализации.

Принцип работы газовых двигателей

Система питания газовых двигателей внутреннего сгорания, предназначенная для установки на автомобили представляет собой дозирующую систему, использующую вместо бензина сжиженный газ. Ее комплектация предусматривает:

1. Баллон для топлива, который может иметь различную форму.
2. Переключатель с разных топливных жидкостей, установленный в автомобильном салоне.
3. Редуктор-испаритель, выполняет функцию подогрева и испарения сжиженного топлива.
4. Электромагнитный газовый клапан - перекрывает поступление топлива, когда автомобиль не находится в движении.
5. Электромагнитный бензиновый клапан - перекрывает поступление бензина, когда агрегат работает на газе.
6. Устройство для заправки.
7. Специальный клапан, не позволяющий случится утечке газа.

Принцип работы такого оборудования не отличается от нюансов работы бензиновой установки. На начальной стадии, сжиженный газ, через топливные трубки, проходят в клапанный фильтр. Здесь происходит предварительная фильтрация и очищение от всех видов тяжелых веществ и смол. И только, когда газ чистый, он поступает в испарительный редуктор, где давление снижается до уровня 1 атмосферы. Есть специальный дозатор, через который газ поступает в смеситель.

В установках для инжекторных агрегатов не предусмотрен монтаж бензинового клапана. Вместо него используют эмулятор форсунок.

Типы газовых установок

Как известно, есть две широко используемых разновидности газовых установок:

1. для метана (сжатого газа);
2. для пропан-бутана (сжиженного газа).

Они различаются разве в способе накопления и сбережения топливной смеси. В двух видах оборудования установлены баллоны. Вот только для метана необходимы толстостенные емкости, рассчитанные на высокое давление, достигающее показателя 200 кГс. Они более габаритны, чем баллоны с тонкими стенками для пропан-бутана, рассчитанные на давление всего до 10 кГс.

Вопрос точной настройки оборудования актуален для всех видов топливных смесей. Слаженная работа всех узлов позволяет повысить ресурс двигателя. Вот только есть важное различие параметров сгорания газа и бензина. Газ известен большей детонационной стойкостью, чем у бензина с самым высоким октановым числом. Вообще-то для улучшения работы на газовом топливе неплохо бы уменьшить камеру сгорания и тем самым увеличить степень сжатия. Но тогда мотор уже не сможет нормально работать на бензине.

Современные разработки автомобильных систем подачи горючего предусматривают две варианта установки газового оборудования:

1. Классическая схема предусматривает собой подачу газа напрямую в карбюратор или инжектор.
2. Последовательная схема позволяет топливу подаваться в форсунки, находящиеся на уровне, параллельном с бензиновыми силовыми агрегатами.

Первый принцип подачи популярен, как более экономичный. К его преимуществам относится несложная установка на автомобиль. Правда, существует один важный нюанс - во время перехода между режимами потребления разных видов топлива, смесь выходит неудовлетворительного качества. Как результат, некоторые части двигателя подвергаются быстрому износу. Специалисты поэтому и утверждают, что последовательная схема хоть и требует больше затрат, но характеризуется высшим качеством подачи газового топлива.

Преимущественные стороны установки газового оборудования на автомобиль:

1. Установить газовый двигатель можно собственноручно - это совсем не сложно. Достаточно лишь собрать данную установку на автомобиле самостоятельно.
2. Экономия средств на более дешевом виде топлива.
3. Желаемое качество, основанное на высоком октановом числе.
4. Относительная экологичность - выбросы переработанного газа не содержат токсичных веществ.
5. Повышения мощности двигателя и качества его работы.
6. Использование газа в качестве сжигаемой смеси, увеличивает ресурс силового агрегата.

Нюансы:

1. На автомобиле наблюдается снижение динамики разгона.
2. Клапаны газораспределительного механизма подвергаются повышенной нагрузке.
3. Газовая установка является габаритной, и занимает много пространства.
4. В холодное время года водитель может столкнуться с трудностями запуска аппаратуры.
5. Газобаллонное оборудование можно установить собственноручно и дополнительно подсоединить к заводской топливной системе автомобиля. Его зачастую покупают на рынке. А к определенной модели силового агрегата необходимо подбирать соответствующий вид аппаратуры.

Емкость для топлива с дополнительными деталями, такими, как клапан и испаритель, занимают место «запаски».

Затем, нужно установить внешнюю заправочною емкость. Ее отверстие следует вывести на внешнюю сторону кузова. После чего на двигателе устанавливаются клапаны против утечки газа, для перекрывания бензина при включении газа. А в салоне автомобиля располагается переключатель бензин-газ. Если вы сомневаетесь в своих знаниях о традиционном устройстве мотора, то не рискуйте к нему присоединять газовую аппаратуру, лучше обратитесь в специализированную компанию.

Природный газ является самым экологичным ископаемым топливом. Использование природного газа в автомобилях позволяет снизить содержание в выхлопе углекислого газа на 25%, угарного газа на 75%. Основным компонентом природного газа выступает метан. Природный газ храниться под давлением 200 бар, поэтому другое его название – сжатый (компримированный) природный газ (Compressed Natural Gas, CNG). В настоящее время свыше 15 миллионов автомобилей в мире эксплуатируется на природном газе.

Другим преимуществом природного газа является его низкая цена (метан в 2-3 раза дешевле бензина). К недостаткам использования природного газа можно отнести падение мощности автомобиля (до 20% в зависимости от конструкции), неразвитая сеть заправочных станций в России, повышенный износ клапанов при работе двигателя на газе, высокая стоимость газобаллонного оборудования.

Отдельно необходимо сказать о безопасности автомобилей на природном газе. Исследования немецкого автомобильного клуба (ADAC) показали, что риск возникновения пожара при лобовом и боковом ударе транспортного средства не увеличивается. То есть при аварии автомобиль, работающий на природном газе, ведет себя как обычный автомобиль.

Различают следующие виды автомобилей на природном газе:

• серийные автомобили (выпущенные серийно на заводах автопроизводителей);
• модифицированные автомобили (переоборудованные на специализированных предприятиях).

Серийные автомобили на природном газе

Серийные автомобили на природном газе выпускаются в двух вариантах исполнения: двухтопливные (газ и бензин используются на равных правах, имеется возможность переключения режимов) и монотопливные (основное топливо газ, имеется аварийный бензобак, автоматическое переключение на бензин). Монотопливные автомобили лучше приспособлены для работы на природном газе, у них оптимальный расход топлива и низкий уровень вредных выбросов.

Для перевода на природный газ автопроизводители используют имеющиеся бензиновые двигатели (двигатели с искровым зажиганием). Наилучшим образом для перевода на газ приспособлены двигатели с турбонаддувом . Адаптация работы турбокомпрессора (большее сжатие, дополнительное давление наддува) позволяет добиться одинаковой для газа и бензина характеристики мощности и крутящего момента двигателя.

Особенностями сжатого природного газа являются повышенная детонационная стойкость (октановое число 130) и отсутствие смазывающих свойств, что приводит к повышенным нагрузкам на двигатель. Для противодействия перечисленным факторам в механическую часть двигателя вносятся различные изменения, повышающие прочность отдельных элементов и узлов (поршневых пальцев и колец, шатунных вкладышей, направляющих и седел клапанов). При необходимости повышается теплопроводность бензиновых форсунок, увеличивается производительность водяного и масляного насосов, заменяются свечи зажигания.

Серийные автомобили на природном газе предлагают большинство автопроизводителей, в том числе Audi, BMW, Citroen, Chevrolet, Fiat, Ford, Honda, Hyundai, Mercedes-Benz, Opel, Peugeot, Seat, Skoda, Toyota, Volkswagen, Volvo. Автомобили реализуются в регионах, где использование природного газа наиболее распространено. В нашей стране серийные автомобили на природном газе официально не продаются. Серийный автомобиль на природном газе с пробегом можно ввести в страну.

Модифицированные автомобили на природном газе

Теоретически все автомобили с бензиновым двигателем могут быть переоборудованы для работы на природном газе. Специализированные центры предлагают установку газобаллонного оборудования на природном газе от различных производителей. В результате вы получаете двухтопливный автомобиль, способный работать на газе и бензине. Ввиду высокой стоимости газобаллонное оборудование на природном газе устанавливается, в основном, на коммерческий транспорт (такси, автобус, грузовые автомобили), где оно быстрее окупается и позволяет получить существенную выгоду.

Газ номинального рабочего давления поступает в газовую распределительную магистраль и далее к клапанам подачи газа во впускном коллекторе. Клапан подачи газа (в некоторых источниках – газовая форсунка) представляет собой электромагнитный клапан. При подаче тока на катушку электромагнита, поднимается якорь и открывается дозирующее отверстие. Газ в импульсном режиме поступает во впускной коллектор и смешивается с воздухом. При отсутствии тока, пружина удерживает клапан в закрытом положении.

Электронная система управления подачей газа включает входные датчики, блок управления и исполнительные устройства. Для серийных автомобилей система управления подачей газа является расширением системы управления двигателем . Модифицированные автомобили имеют отдельную систему управления.

К входным датчикам относятся датчик давления в баллоне и датчик давления в газовой распределительной магистрали. Датчик давления в баллоне располагается на регуляторе давления. Он определяет запас газа в баллоне (баллонах) величину заправки газом, а также герметичность баллона (баллонов). Датчик давления в газовой распределительной магистрали определяет давление газа в контуре низкого давления, на основании которого определяется продолжительность открытия клапанов подачи газа.

Сигналы от датчиков поступают в электронный блок управления. В своей работе блок управления использует информацию от других датчиков систему управления двигателем: частоты вращения коленчатого вала , положения дроссельной заслонки , кислородного датчика и др. В соответствии с заложенным алгоритмом блок управления выполняет рад функций:

• управление впрыском газа (в зависимости от числа оборотов двигателя, нагрузки, качества и давления газа);
• лямбда-регулирование работы на газе (обеспечение работы на гомогенной смеси, адаптация качества газа);
• холодный пуск двигателя (при температуре воздуха ниже 10оС запуск двигателя производится на бензине);
• аварийный пуск двигателя (если в течение нескольких секунд не производится запуск на газе, производится запуск на бензине).

Перечисленные функции реализуются с помощью исполнительных устройств: клапанов подачи газа, запорных клапанов на баллонах, клапане высокого давления в регуляторе давления.