Газодизельный двигатель принцип работы

ГАЗОДИЗЕЛЬ — ПРАВДА И МИФЫ

Плотность природного газа почти в два раза ниже (0,554…0,70) плотности воздуха, и в случае негерметичности системы утечка сразу же будет подниматься вверх.

Как и любое топливо, природный газ относится к группе веществ, способных образовывать с воздухом взрывоопасные смеси. Верхний концентрационный предел взрываемости в смеси с воздухом составляет 15%, а нижний – 5% в соотношении по объему.

В это же время, всего 1% паров дизельного топлива в смеси с кислородом воздуха образует взрывоопасную концентрации. А, например, пропан-бутановая смесь при концентрации 2,1…9,5% также может воспламениться. Кроме того, пропан-бутан тяжелее воздуха и любая утечка скапливается около автомобиля.

Также очень важным аспектом применения природного газа в автомобилестроении является то, что он не оказывают токсического действия на организм человека (не ядовит). По токсилогической характеристике КПГ в соответствии с ГОСТ отнесен к самому безопасному 4-му классу опасности горючих веществ. Углеводороды природных газов в организме человека не аккумулируются и в воздушной среде токсичных соединений не образуют. Однако повышенная концентрация в воздухе может вызвать раздражение кожных покровов, слизистых оболочек глаз и верхних дыхательных путей, действовать удушающе, а при высоких концентрациях вызвать отравления, связанные из-за недостатка кислорода с асфиксией. Но скопить такую концентрацию, особенного на открытом воздухе, при соблюдении требований техники безопасности невозможно.

Эмиссия токсичных компонентов в отработавших газах двигателей, работающих на различных видах топлива, при оптимальной регулировке топливной аппаратуры приведена в таблице. Выбросы при сжигании бензина приняты за 100% (используется неэтилированный бензин).

Как видно из таблицы, применение двигателей, работающих либо на природном газе, либо в двухтопливном режиме (дизель-газ), существенно повышает экологичность автомобильного транспорта. И это ещё один большой плюс в пользу природного газа.

На сегодняшний день существует два принципиальных способа установки газового оборудования (ГБО) на дизельные автомобили:

• Первый – полное переоборудование двигателя для работы только на газовом топливе. Для этого двигатель подвергается основательной модернизации (замена поршневой группы, головок блока цилиндров т.д.).

• Второй, более простой и дешевый, вариант установки ГБО основан на комбинированном режиме питания (газодизельный режим).

Как мы уже говорили раньше, существует два, принципиально отличающихся друг от друга, способа использования природного газа как топлива:

• ̶ Монотопливная система, т.е. двигатель, работающий только на природном газе.

• ̶ Двухтопливная система, т.е. двигатель, работающий на смеси природного газа и дизельного топлива.

Если проанализировать таблицу, то можно сделать следующие выводы:

• Монотопливная система имеет преимущества перед двухтопливной системой с моновпрыском с точки зрения экологического класса (а не за горами введение в России экологического стандарта Евро-6) и процента замещения, т.к. стоимость природного газа значительно ниже стоимости дизельного топлива. Процент замещения в двухтопливных системах (моновпрыск) составляет максимально 50…55%. Проценту замещения мы уделим особое внимание, но немного позже.

• Монотопливная система имеет ряд недостатков, к которым прежде всего стоит отнести снижение мощности и крутящего момента двигателя, если сравнить с аналогичным по объему дизельным двигателем, в среднем на 10…20%. При работе в двухтопливном режиме сохраняется мощность и крутящий момент двигателя на уровне дизеля. Кроме того, на сегодняшний день цены на автомобили с газовым двигателем значительно выше, чем на дизельные. Также одним из сдерживающих факторов развития монотопливных газовых двигателей является слабо развитая инфраструктура заправок. Двухтопливный автомобиль в свою очередь может продолжить движение в дизельном режиме без каких-либо ограничений.

• Существует еще один вариант двухтопливной системы – HPDI система. Это самая инновационная система на рынке двухтопливных автомобилей, разработанная в холдинге «Westport», в который входят «Prins», способна давать замещение до 95%. Принцип работы заключается в том, что газ подается непосредственно в камеру сгорания под давлением 300 бар. Причём подача топлива осуществляется двухтопливной форсункой, т.е. в форсунке имеются два канала, по которым подается дизельное топливо и газ. Газ подается в конце такта сжатия. Однако для его воспламенения при давлении, которое обеспечивает обычный дизельный двигатель, требуется более высокая температура. Поэтому в цилиндр предварительно впрыскивается небольшое количество дизельного топлива с последующим основным впрыском газа. Эта система в России на сегодняшний день представлена только на автомобилях Volvo и она достаточно дорогостоящая.

Во время такта впуска при открытом впускном клапане в цилиндр двигателя вместе со свежим воздухом поступает природный газ. Затем при такте сжатия в цилиндре двигателя повышается давления и, следовательно, температура. Однако этой температуры недостаточно для воспламенения природного газа. Температура самовоспламенения природного газа находится в пределах 600…640ºС, поэтому воспламеняться от сжатия он не может (для воспламенения газа необходим искровой или запальный разряд). В конце такта сжатия осуществляется подача дизельного топлива, которое и выполняет функцию свечи зажигания, т.е. воспламеняет топливовоздушную смесь.

Степень же замещения дизельного топлива газом зависит от нагрузки на двигатель и, собственно, самой топливной аппаратуры – оригинальной дизельной и применяемой газовой. В настоящее время системы ведущих мировых производителей позволяют замещать до 50. 55% дизтоплива. На рынке газодизельных автомобилей многие производители систем предлагают замещения 60% и выше. Мы провели множество испытаний автомобилей и можем с уверенностью утверждать, что замещение более 55% возможно, но это приводит к снижению экологических норм и снижению ресурса двигателя, т.к. увеличение подачи природного газа может привести к детонации, калильному зажиганию и повышению температуры в камере сгорания.

Горение в цилиндре двигателе – это сложный процесс, который требует точной настройки оборудования и контроля. Небольшая ошибка управления или отклонение от нормы вызовут ненормальное протекание процесса сгорание и, как уже говорилось ранее, детонации. Некоторые производители двухтопливных систем устанавливают дополнительные датчики, в том числе датчик детонации (ДД), предназначенный для считывания вибраций, которые могут происходить при преждевременном воспламенении или непреднамеренном возгорании топливовоздушной смеси. Однако применение данных датчиков в двухтопливных системах с моновпрыском не имеет особого смысла, т.к. датчик имеет достаточно большую инертность в работе, а подача природного газа осуществляется во впускной коллектор. Таким образом, даже в случае обнаружения электронным блоком управления детонации, с момента снижения подачи газа инжекторами и поступлением газа в цилиндр двигателя до сигнала данного датчика пройдет немало времени, т.к. система с моновпрыском имеет более длительное время реакции на изменение цикловой подачи топлива. Кроме того, в двухтопливных автомобилях воспламенение происходит за счет дизельного топлива, которое, как мы знаем, воспламеняется от сжатия.
Поэтому целесообразно не «пичкать» систему датчиками, а провести четкую настройку подачи газа и процента замещения, но это более сложный и трудоёмкий процесс. Фирма «Prins» проводит именно такие испытания, благодаря которым и получают оптимальную настройку системы. Но, к сожалению, далеко не все производители идут по трудному пути.

ГАЗ НА ДИЗЕЛЬ

Добавим к этому экологический аспект: с точки зрения экологической безопасности метан является более чистым видом топлива, нежели полученные из нефти бензин, солярка или пропан. В нашей стране на это, в общем-то, наплевать, но в той же Западной Европе это вопрос принципиальный: владельцы «зеленого» транспорта могут иметь от государства преференции в виде льгот, допуска в центральную часть крупных городов и т.д.
Есть и еще «бонусы»: по сравнению с дизтопливом газ обеспечивает двигателю большую мощность, при работе на газу моторное масло медленнее теряет свои качества, что позволяет увеличить интервалы его замены, а это, опять же, сэкономленные деньги.
Одним словом, доводов «за» вполне достаточно. А возражения — те же, что и в случае с переводом на газ бензиновых версий: установка дополнительной системы — это усложнение конструкции, баллоны, как правило, отбирают полезное пространство и снижают грузоподъемность, а в случае с природным газом следует добавить высокую стоимость переоборудования и привязку к немногочисленным заправочным станциям (АГНКС). Но в случае с газодизелем есть и другие нюансы.

ГАЗОДИЗЕЛЬ МОЖЕТ РАБОТАТЬ НА ДВУХ ВИДАХ ТОПЛИВА: ЕСЛИ НЕТ ГАЗА, МОЖНО ПРОДОЛЖИТЬ ДВИЖЕНИЕ НА СОЛЯРКЕ. С ДРУГОЙ СТОРОНЫ, НА ОДНОМ ГАЗУ БЕЗ ДИЗТОПЛИВА НЕ ПОЕДЕШЬ — А ЕГО ОБЯЗАТЕЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СНИЖАЕТ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ

Проблемы и решения
Как известно, в дизельном двигателе топливо воспламеняется от сжатия, что в случае с природным газом довольно проблематично, учитывая, что температура его самовозгорания — 650 С. Для данной проблемы на сегодняшний день найдено два различных решения.
В первом случае штатная топливная система демонтируется, вместо нее устанавливается газовая, а главное, мотор оснащают системой зажигания — но в этом случае мы получаем чисто газовый двигатель, работающий исключительно на одном типе топлива. К тому же приходится решать проблему с высокой степенью сжатия мотора — для газа она должна быть гораздо меньше, чем обычно имеет дизель.
Второй подход подразумевает работу двигателя на смешанном топливе: порядка 70 % приходится на газ, оставшиеся 30 % — на дизельное топливо, которое выступает в качестве так называемой запальной дозы, воспламеняясь от сжатия. Благодаря этому нет необходимости мудрить с системой зажигания, однако приходится ограничивать подачу дизтоплива (в случае с ТНВД используется специальный электромагнитный клапан или шаговый мотор). С одной стороны, газодизель может работать на двух видах топлива: если нет газа, можно продолжить движение на солярке. С другой стороны, на одном газу без дизтоплива не поедешь — а его обязательное использование снижает экономический эффект.

Белорусские реалии
Кстати, как утверждает директор «Газавтосистем» Дмитрий Янковский, реальная замещаемость солярки газом составляет всего 30 — 40 %, причем эта величина зависит от типа топливной системы двигателя:
— На старых моторах получается соотношение 60 на 40 (60% дизеля и 40 % газа), на Common Rail — 70 на 30. Это критическое соотношение: больше замещать нельзя.
— Какая же это экономия, если мы только 30% дизтоплива замещаем газом?
— Экономия все равно есть. Например, «Валдай» потребляет в среднем 16 л дизельного топлива. При переводе на газ расход солярки составит 12 л, а 4 л будет замещено газом. В принципе, можно довести замещение до 30%, это производитель железно дает. Но даже с этими цифрами при нынешних ценах на топливо на каждые 100 км пробега будет иметься экономия 8.500 рублей — при пробеге 100.000 км это уже 8.500.000 рублей. При старом курсе это были деньги. А если перевести автомобиль не на пропан, а на метан, экономия будет еще существенней. Правда, и сама система — дороже.

— По сравнению с бензиновым мотором перевод на газ дизеля выходит намного дороже?
— Да в общем-то нет, обходится примерно в те же деньги. Например, оснащение «Валдая» с Common Rail стоило примерно 2.000 долларов — и то во многом из-за множественности курсов. Но это мы говорим про ГБО, работающее на пропане — метановое оборудование будет всегда дороже, потому что 80% от его стоимости приходится на баллоны.
— Какие нюансы имеет перевод на газ дизельного мотора по сравнению с бензиновым?
— Как известно, у дизельного двигателя высокая степень сжатия, а пропану и метану нужна степень сжатия, приближенная к бензиновой. Но двигатель Минского моторного завода Д-245 и так имеет относительно небольшую (для дизеля) степень сжатия — 16:1. Газодизель хорошо работает, когда топливная система находится в идеальном состоянии, а в случае со старыми моторами это далеко не всегда так. В общем-то перевод на газ «уставшего» мотора нецелесообразен. Да нам и не интересно заниматься старыми моторами — нас интересуют системы, которые связаны с будущим. Тот же Common Rail, например
— О каком оборудовании идет речь?
— Раньше ставили украинское: у него оригинальный блок управления, проводка, а остальные комплектующие — импортного производства. В общем-то, неплохое оборудование, хотя с ним еще надо поработать. А сейчас предлагаем польское Europegaz. Догнать Европу в плане выпуска редукторов или газовых клапанов сложно и особого смысла нет: если уже там налажено производство и отработаны технологии, проще эти группы закупать, чем пытаться производить.
— Как много дизелей вы перевели на газ?
— За последний год мы переоснастили 7 машин. Это грузовики ГАЗ, шесть из них с ТНВД и «механическим» впрыском, один — с Common Rail. Эти машины работают в Витебске, Гомеле, Слониме. Наш первый автомобиль с газодизелем эксплуатируется на базе минского РАЙПО уже три года, насколько нам известно, без ремонтов.
— Понятно, что со временем даже дорогое оборудование «отобьется» и начнет приносить экономию. Тем не менее, число газодизельных машин в нашей стране невелико.
— В Европе эти системы пользуются популярностью за счет большой разницы в цене на дизтопливо и газ. Даже небольшой грузовичок с 2,0-литровым двигателем Common Rail с переводом на газ позволяет экономить порядка 5 евро с каждых 100 км. Для каждого предпринимателя это деньги. Коммерческий транспорт имеет большие пробеги, поэтому затраты на топливо внушительны, и возможность их снизить означает значительную экономию.
У нас же многие попросту не готовы к этому. Вопросы экономии государственные предприятия, по большому счету, не волнуют — они все равно на дотациях. Водители в этом тоже не заинтересованы: газ, в отличие от солярки, в канистру не сольешь. А если кто даже и подумывает об установке ГБО, то не всегда есть деньги на переоснащение автомобиля. Здесь бы помогло стимулирование со стороны государства: льготное кредитование, налоговые послабления, другие преференции. Но ничего этого, естественно, нет. Я думаю, что все равно, рано или поздно мы к этому придем, и даже этот доллар на 100 км покажется деньгами. Экономить нас заставит сама жизнь.

Вердикт «Автобизнеса»
Газодизель, безусловно, имеет шансы на жизнь. Но, как верно подметил эксперт, в наших реалиях его преимущества недооценены, а недостатков никто не отменял. Тем более сейчас, когда автомобильное топливо (что дизель, что газ), если считать его по «черному» курсу в валютном эквиваленте, подешевело практически вдвое — при таком раскладе газовое оборудование, стоимость которого в долларах осталась практически неизменной, будет «отбиваться» долго. Но что-то подсказывает, что цены на топливо продолжат расти — и рано или поздно достигнут такого предела, что и перевод дизеля на газ уже не будет казаться шуткой.

Кстати.

Еще в 1987 году КамАЗ впервые в мире начал серийное производство целого семейства автомобилей с данным типом двигателей — тягачей КамАЗ-53208, КамАЗ-53218, седельных тягачей КамАЗ-54118 и самосвалов КамАЗ-55118. На данной технике использовалась газодизельная модификация двигателя КамАЗ-7409-10 мощностью 210 л.с., этот мотор мог работать в двух режимах: дизельном и газодизельном. С распадом Советского Союза «газовая» программа была практически свернута, но в последние годы КамАЗ взялся за ее дальнейшее развитие. Тем более, что с этим альтернативным видом топлива работают и такие производители коммерческой техники, как Iveco или Volvo.

Иван КРИШКЕВИЧ.
Фото автора и Глеба МАЛОФЕЕВА.

Газодизель на метане

Двухтопливные газодизельные двигатели позволяют реально экономить на дизельном топливе 25-30% денежных средств , там где есть возможность заправиться газом и смело ехать туда где нет АГНКС.

В двухтопливном газодизельном режиме в двигатель подают два топлива – основное дизельное (но в существенно меньшем количестве) и дополнительное — замещающее газовое. При этом основное дизельное топливо играет роль «запальной» дозы для воспламенения интегральной газовоздушной топливной смеси.

Запальное топливо необходимо для поджигания газовоздушной смеси. Метан имеет существенно более высокую температуру самовозгорания, чем дизельное топливо и поэтому сам он воспламенится в обычном дизельном цикле не может.

Именно по этому, для реализации газодизельного режима в конце такта сжатия в цилиндры подается некоторое количество дизельного топлива, которая и поджигает газо-воздушную смесь, поступившую на такте впуска.

Газодизельный двигатель может работать только на дизельном топливе, но не может работать только на газу.

Степень замещения дизельного топлива газовым является важнейшим показателем работы двигателя в газодизельном режиме от которого и зависит экономия Ваших финансовых средств.

Величина степени замещения может колебаться в достаточно для метана широких пределах от 50% до 85%. Конкретные значения зависят от вида топливной аппаратуры исходного двигателя, совершенства используемой газодизельной системы и да же от манеры Вашей езды.

Запуск двигателя и его работа в режиме малых нагрузок осуществляется практически на чистом дизельном топливе, так как в таком режиме очень трудно подобрать устойчивые параметры подачи газа.

Далее с ростом нагрузки идет участок наиболее благоприятный для газодизельного режима, степень замещения газом дизельного топлива на этом участке максимальна и может достигать 85%. Однако в целях предотвращения закоксовывания распылителей дизельных форсунок приходится отставлять некоторое потребление ДТ для их охлаждения.

Когда двигатель выходит на полную мощность и максимальные обороты, то возникает опасность детонации и автозажигания и системе управления газодизелем приходится уменьшать его подачу.

Не менее важным, для экономии Ваших финансов является так называемый газовый фактор, показывающий сколько нм3 газа понадобится, что бы заместить 1 л дизельного топлива.

Дизельный двивгатель практитчески во всех режимах работает с большим избытком воздуха, поэтому газ поступающий в двигатель очень сильно разбавлен воздухом, ниже предела возгорания. Поэтому, сгорание газо-воздушной смеси происходит только в зоне горения капель дизельного топлива, остальной газ просто выбрасывается с выхлопными газами.

В идеальном случае для замещения 1 л ДТ достаточно всего 0,9 нм3, но в реальной жизни из-за несовершенства процесса сгорания газовый коэффициент в газодизельно может принимать значений 1.1-1.3 л/нм3

Для практических расчетов можно использовать гарантированную степень замещения в 60% для двигателей работающих в штатном режиме и газовый коэффициент 1.2 ( для замещения 1 л ДТ потребуется 1.2 нм3 газа). Большие степени замещения возможны, особенно при правильном стиле вождения, но не гарантированны.

Величина Вашей экономии высчитывается как разница между затратами на 100 км пробега на дизельное топливо до конвертации двигателя и затратами на уменьшенное количество дизельного топлива и затратами на приобретение газового топлива.

Перевод дизельного двигателя в газодизельный режим не потребует вмешательства в сам двигатель и осуществляется с выездом наших специалистов к Вам на предприятие на всей территории РФ .

В входной тракт забора воздуха перед турбиной устанавливаются газовые инжектора, которые впрыскивают газ по сигналам поступающим от управляющего компьютера. Такая схема подачи топливного газа имеет следующие преимущества:

• пожаро-взрыво безопасность, так как газ в любых режимах сильно разбавлен воздухом в концентрации ниже чем НКПРП и не может поддерживать самостоятельное горение
• Вращение турбины обеспечивает абсолютно однородную воздушно-газовую смесь
• Отказ одного или нескольких газовых инжекторов не имеет отрицательных последствий для двигателя, а ощущается просто как снижение тяги

Ограничение подачи дизельного топлива осуществляется методом эмуляции или ограничения сигнала педали газа.

Контроль тепловых режимов работы газо-дизельного двигателя осуществляется по показаниям термопары, установленной в за выходом из горячей части турбины.

Для желающих углубится. Вводный урок по газодизельным технологиям из обучающего курса по ГДК «Триоль» :

При установке газодизельной системе изменениний в режиме работы двигателя не происходит. Степень сжатия, максимальное давление цикла, давление наддува и температура выхлопных газов остается на том же уровне.

Поэтому, основные характеристики двигателя : мощность, максимальный момент, кривая зависимости момента от оборотов двигателя, шумность, температура выхлопных газов в газодизельном режиме НЕ ИЗМЕНЯЮТСЯ !

В основном справедливость этих утверждений проверяется на практике по отзывам водителей ТС, что газодизельная машина везет свой вес, выходит на гору на той же передаче. что и дизельная и т.п. Однако, иногда, удается провести натурные испытания конвертированных газодизельных двигателей на моторном стенде и утверждения о неизменности характеристик в газодизельном режиме тоже подтверждаются.
Проверка на моторном стенде газодизельного двигателя CUMMINS KTA50

Двигатель работающий в газодизельном режиме обладает более совершенными экологическими характеристиками чем двигатель работающий на дизельном топливе.

Однако, степень уменьшения эмиссии экологических вредных веществ сильно зависит от режима работы двигателя и степени замещения дизельного топлива газовым.

По данным Еропейской ассоциации газомоторных транспортных средств при уровне замещения 50% дизельного топлива газовым ( метаном ) достигается следующее уменьшении эмиссии вредных веществ:

Установка ГБО на дизель: можно ли установить, плюсы и минусы

Некоторые водители, которые эксплуатируют автомобиль на бензине или дизеле, стараются отдавать предпочтение более экологичному и экономичному топливу, например газу. Вот только так ли целесообразно ставить на машину с дизелем ГБО? Об этом читайте далее.

Особенности дизельного двигателя Трудности перевода дизеля на газовое оборудование Особенности и принципы работы ГБО на дизельном двигателе В каком месте устанавливать?Необходимые документы для регистрации Как и где регистрировать ГБО?Плюсы и минусы установки ГБО на дизель var index=document.getElementsByClassName(‘index-post’);if (index.length>0)0)>>

Особенности дизельного двигателя

Прежде чем приступить к изучению информации, необходимо рассмотреть особенности дизельного двигателя. Он относится к группе моторов внутреннего сгорания.

Воспламенение осуществляется после сжатия. Его особенность заключается в том, что он в себя втягивает воздух. В результате он намного эффективней сжимается, если сравнивать с обычными двигателями, которые основаны на тепловоздушной смеси.

Знаете ли вы? Газ для заправки автомобилей бывает летним и зимним. Если в топливе для лета соотношение пропана и бутана составляет 50/50, то для зимы — 30% пропана/70% бутана.

К основным преимуществам ДД можно отнести:

малая чувствительность к детонации; небольшой расход топлива;низкий уровень вредных выбросов в выхлопных газах.

Трудности перевода дизеля на газовое оборудование

ГБО — это газобаллонное оборудование. Ещё в прошлом веке его не устанавливали на дизельные двигатели, т. к. они не совмещались между собой — характеризуются разным октановым числом и отличаются по принципу детонации. Если дизельное топливо воспламеняется от подобных свечей, то газ загорается от разряда, поступающего от стандартных.

Важно! Зажигание в моторе (если установлено газовое оборудование) считается более эффективным, а процесс осуществляется равномерно. Благодаря этой особенности понижаются нагрузки на группу цилиндров и поршней.

Учитывая, что ГБО характеризуется высоким октановым числом (105), газ дольше горит, соответственно выделяет больше тепла. Температура самовоспламенения для газа составляет +700°С, а для дизеля всего от +350°С до +380°С. Поэтому совместимость двух систем до недавнего времени была невозможной.

Особенности и принципы работы ГБО на дизельном двигателе

Буквально недавно на рынке появилась итальянская система под названием PRIDE Dual Fuel, которая позволяет установить ГБО на дизельный двигатель.

Для установки потребуется монтаж следующих элементов:

форсунки газового типа;редуктор;ЭБУ (требуется настройка для конкретного автомобиля).

Принцип работы ГБО на дизельном двигателе заключается в подаче смеси по разным тактам:

Впуска. Сначала подаётся смесь газа и воздуха, т. к. она горит довольно долго. Сжатия. Повышается газовая температура, возрастает цилиндрическое давление и загорается газ. Подаётся дизельное топливо. Оно загорается от давления, исходящего от горящего газа. Дизельное топливо становится источником поджига для метана и пропана.

Несмотря на то, что ГБО на дизель окупается довольно долго (по сравнению с бензиновым ГБО в 3 раза), он способен оптимизировать расход топлива. Используя подобные установки, можно снизить количество вредных веществ, которые попадают в атмосферу (на дизеле выпускается из выхлопной трубы вредный чёрный дым). Основное преимущество заключается в том, что ГБО обеспечивает более плавную, тихую и ровную работу двигателя. Это существенно повышает сроки его службы.

В каком месте устанавливать?

Чтобы разобраться, в каком месте устанавливать ГБО на дизель, необходимо изучить все доступные методы переделки:

Полное изменение. Сначала необходимо удалить ненужные металлы из рабочей камеры головки цилиндрических блоков (ГБЦ). После этого под ячейку устанавливают прокладку декомпрессионного типа. Заменяют дизельные форсунки на газовые и ставят свечи зажигания. Минимальное изменение. Этот способ подойдёт для тех, кто желает обеспечить функционирование двигателя на двойном топливе (газодизель).

Второй вариант способен сократить затраты на дизельное топливо почти в 2 раза (если будет использоваться метан) или в 3 раза (в случае применения пропана).

Важно! Больше всего экономия от перевода дизеля на ГБО чувствуется на грузовых машинах. Если у вас легковой автомобиль с минимальным пробегом (до 50 тыс. км), то почувствовать разницу будет трудно.

Чтобы установить ГБО, необходимо провести несколько действий:

На впуском коллекторе (около ГБЦ) врезают дополнительные форсунки газового типа. Между редуктором и форсунками устанавливают аттуатор — это деталь, которая регулирует расход топлива. Этот элемент контролируется электронным блоком управления. Настраивают упор рейки регулирования. Монтируют дополнительные детали: баллоны, электромагнитный клапан, редуктор, трубопровод. В кабине устанавливают кнопку, которая будет переключать режимы работы (с дизеля на газ и наоборот).

Необходимые документы для регистрации

Согласно ТС 018/2011, если вы собираетесь установить в авто ГБО, значит, вы переоборудуете транспортное средство. В ст. 12.5 ч. 1 КоАП РФ сказано, что нельзя эксплуатировать автомобиль, изменения которого не зарегистрированы.

Для того, чтобы зафиксировать переоборудование машины, необходимо подготовить такие документы:

заявление;паспорт;сертификаты на детали (оборудование);лицензия установщика;паспорт транспортного средства (ПТС);диагностическая карта;свидетельство о регистрации транспортного средства;квитанция о том, что вы оплатили государственную пошлину.

Как и где регистрировать ГБО?

Регистрация должна осуществляться в ГИБДД. Сначала вы должны получить разрешение на установку. Для этого необходимо написать заявление. После этого нужно пойти к установщику, чтобы он оформит акт приёма машины и декларацию о количестве выполненных работ.

Знаете ли вы? Первый автомобиль, который оснастили дизельным двигателем, — Mercedes 260D. Его выпустили в середине 30-х гг. XX в.

Следующий этап — прохождение технического осмотра. Когда все документы собраны, отправляйтесь в ГИБДД. Предоставьте им автомобиль для осмотра.

После они внесут специальные отметки в ПТС, выдадут новый СОР и СКТС (свидетельство об изменении конструкции транспортного средства). Все эти действия регламентируются Приказом МВД от 7 декабря 2000 г. №1240.

Плюсы и минусы установки ГБО на дизель

Самая основная причина, по которой автомобилисты стараются ставить ГБО на дизельный двигатель, заключается в экономии денег на топливо. Учитывая, что цены на него постоянно растут, приходится находить выход из ситуации. Переоборудование имеет огромный перечень преимуществ и недостатков. Если рассматривать их соотношение, то минусов будет немного больше. Но несмотря на это, спрос на использование ГБО всё равно растёт.

Рекомендуем для прочтения:

Штраф за ГБО без документов (2019)

Устанавливаем ГБО на карбюраторный двигатель: знакомимся со всеми аспектами вопроса

Установка ГБО: что выбрать — пропан, или метан?

Перерегистрация транспортных средств с ГБО

К плюсам относят:

возможность одновременного использования бензина и газа. Это преимущество оценят автомобилисты, которые регулярно совершают поездки на дальние дистанции;работа двигателя на газе намного тише и стабильнее;ГБО считается экологичным оборудованием, т. к. менее загрязняет атмосферу токсинами;простота эксплуатации;минимальный риск возникновения пожаров и взрывов.

Самое весомое преимущество переоборудования дизеля на газобаллонное оборудование заключается в экономии средств. Несмотря на то, что расход газа почти на 30% выше (по сравнению с бензином), цена на него вполовину меньше. Учитывайте, что экономия наблюдается при активной эксплуатации транспортного средства. Заметить это преимущество реально, если ежегодно ваш пробег будет превышать 15–20 тыс. км.

Среди минусов использования ГБО следует отметить:

Высокую начальную стоимость. Средняя цена составляет около 500 евро. Снижение мощности по сравнению с бензином. Необходимость переоборудования системы транспортного средства. Высокие затраты на обслуживание системы. Каждые 15 тыс. км необходимо менять фильтр. Плановые проверки совершаются каждые 250 тыс. км пробега. Снижение вместительности багажника. Проблематику парковки. Не на все подземные стоянки вы сможете заехать, т. к. автомобили на газе туда пускают редко (из-за техники безопасности). Необходимость регистрации оборудования. Проблемы с продажей авто с ГБО. Некоторые покупатели могут быть противниками переоборудования и откажутся брать машину.

Теперь вы знаете об особенностях установки и использования газобаллонного оборудования. Поскольку преимуществ и недостатков переоборудования огромное количество, каждый автомобилист самостоятельно решает, пользоваться ему подобными изменениями в авто или нет.

Газодизельный двигатель

Газомоторное топливо остается экономически привлекательной альтернативой традиционному жидкому топливу, особенно для России, располагающей огромными разведанными запасами природного газа, огромной добычей и самой могучей в мире газотранспортной системой. Казалось бы, бери и пользуйся. Ведь затраты на газомоторное топливо для автомобильной и тракторной техники примерно вдвое ниже, чем на эквивалентное количество дизельного топлива.

В качестве бонуса газомоторное топливо дает значительно менее токсичный выхлоп, чем дизельное топливо, что делает его привлекательным для прохождения техосмотра. Плюс уменьшенный износ цилиндро-поршневой группы благодаря тому, что газ не смывает с поверхности цилиндра масляную пленку, и сокращение расхода масла на угар.

Неспешное распространение газомоторного топлива – компримированного природного газа (КПГ) и сжатого природного газа (СПГ) – породило битопливные силовые установки газодизели. Под газодизелем понимается конвертированный автомобильный или тракторный дизель с комбинированным смесеобразованием.

Комбинированное смесеобразование подразумевает, что в цилиндре сгорают два заряда – газовоздушной смеси и дизельного топлива, причем дизельное топливо служит запалом для газовоздушной смеси. Дизель оборудуют системой регулируемой подачи газа во впускной коллектор. Газовоздушная смесь засасывается под воздействием разрежения или принудительно нагнетается турбокомпрессором в цилиндр, сжимается, при этом температура газовоздушного заряда поднимается выше температуры воспламенения дизельного топлива.

В конце такта сжатия через штатную форсунку впрыскивается заряд дизельного топлива, который самовоспламеняется под воздействием температуры и поджигает газовоздушный заряд. Далее рабочий ход, выпуск и цикл повторяются. Самый обычный рабочий цикл дизельного двигателя, за исключением того, что в цилиндр подается не чистый воздух, а в смеси с метаном, и минимальное количество дизельного топ­лива необходимо для поджига этой газовоздушной смеси. Для газодизельного цикла необходимо сохранить степень сжатия, и конвертированный дизель подвергают минимальным переделкам – подключают к впускному коллектору газовую аппаратуру и к системе впрыска топлива подключают электронику, которая берет на себя управление впрыском. С газодизельного цикла легко перейти на дизельный, перекрыв подачу газа. При необходимости газодизель также легко конвертировать обратно в дизель.

Теплотворность пропан-бутана значительно превышает теплотворность метана, но пропан-бутан, или сжиженный нефтяной газ (СНГ), для газодизеля не годится, так как не обеспечивает необходимых параметров горения на высокой степени сжатия. Перевод двигателя на работу только в газовом режиме с СНГ, КПГ, СПГ или магистральным метаном требует более глубокой проработки: снижения степени сжатия прокладками головки блока цилиндров (ГБЦ), демонтажа топливной системы, установки системы искрового зажигания. У заводских газовых двигателей ГБЦ значительно отличается от дизельной.

На борту газомоторное топ­ливо хранят в баллонах, то есть в сосудах под давлением, которым можно придать цилиндрическую, шарообразную или торообразную форму. Это вызывает затруднения с размещением запаса топлива на транспортном средстве, и этого запаса всегда не хватает. По сравнению с жидким топливом масса баллонов с КПГ больше в 6–10 раз, а объем они занимают в 4–5 раз больше при том же запасе хода.

Повышение давления в баллоне дает выигрыш в объеме, но при этом придется увеличить толщину стенки баллона и потерять в полезной грузоподъемности машины. Решить проблему с массой в какой-то степени помогают облегченные высокопрочные материалы — композитные материалы, армированные пластики.

Сжиженный природный газ имеет такие преимущества перед сжатым, что для того же запаса хода баллонное хозяйство занимает в 1,5–2,5 раза меньший объем и весит в 3–4 раза меньше. При этом баллон с СПГ весит вдвое больше и занимает в 2,8 раза больший объем, чем топ­ливный бак.

Для СПГ требуется не просто баллон, а баллон-термос, который будет обеспечивать температуру хранения от –160 до –196 °С. В состав аппаратуры баллона входит клапан для сброса избыточного давления. Кроме того, для работы с СПГ необходимо устройство регазификации сжиженного метана – испаритель. Остальная газовая аппаратура и система управления такая же, как в случае с КПГ.

Сжиженный метан предпочтительнее там, где требуется значительный запас хода или большой расход топлива, а для баллонов мало места. Это городские автобусы, магистральные тягачи и карьерные самосвалы.

Так как баллоны – это сосуды под давлением, то они подлежат периодическому освидетельствованию – осмотру и гидравлическому испытанию пробным давлением в соответствии с «Правилами промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением». Баллоны для КПГ, выполненные из легированной стали и металлокомпозитных материалов, освидетельствуют 1 раз в 5 лет, баллоны из углеродистой стали и металлокомпозитных материалов – 1 раз в 3 года, баллоны из неметаллических материалов – 1 раз в 2 года. Баллоны для сжиженного природного газа подлежат освидетельствованию 1 раз в 2 года. Периодическое освидетельствование плюс жесткие требования к помещениям, в которых обслуживают и ремонтируют газобаллонные автомобили, удорожают эксплуатацию, нивелируя выигрыш от экономии топ­лива.

Температура воспламенения метана выше, чем у дизельного топлива, а скорость горения, наоборот, ниже. И в полном объеме переделка дизеля в газодизель требует увеличения хода поршня, но это слишком сильное, дорогостоящее и затрудняющее обратную конвертацию мероприятие. На газодизельный цикл основное влияние оказывает объем тепла от запального заряда, способ смесеобразования и угол опережения впрыска. Многочисленные исследования показывают, что чем меньше запальный заряд, тем меньше его влияние на процесс горения, тем лучше. Это лучше и с точки зрения экономии дизельного топлива, и с точки зрения экологии. На реальных газодизелях соотношение расхода дизельного топлива и газа зависит от системы впрыска. Для современных двигателей с аккумуляторной системой впрыска это соотношение 20:80, то есть дизельного топлива расходуется довольно много. На старых двигателях с ТНВД это соотношение еще больше – от 30:70 до 35:65 из-за ограничений конструкции ТНВД и топливной аппаратуры в целом.

Поскольку основной заряд газовый, а горючая смесь приготовляется не непосредственно в цилиндре, а на некотором удалении от него, то газодизелю присуща некоторая инерционность, его реакция на манипуляции педалью газа чуть-чуть запаздывает. Чем ближе к цилиндру инжектируется газовый заряд, тем лучше реакция двигателя. В идеале газ должен впрыскиваться непосредственно в цилиндр, причем несколькими форсунками для оптимального смесеобразования.

Газовый выхлоп экологичен благодаря чистоте метана и бедной рабочей смеси. Обратная сторона обеднения смеси в том, что газодизель теряет до 6% мощности, снижается приемистость, и медленно набирается скорость.

В России достаточно много сервисных компаний, предлагающих конвертирование дизелей, а также установку газового двигателя на шасси. Производство газовых двигателей освоил Ярославский моторный завод. Так, компания «РариТЭК» из Набережных Челнов, партнер ПАО «КАМАЗ», занимается установкой газовых двигателей и конвертацией дизелей. Объемы выпуска газобаллонных автобусов НефАЗ и автомобилей КамАЗ с двигателями КамАЗ, Daimler-Benz и Cum­mins довольно значительные. Машины заказывают автобусные парки и городские хозяйства. Теоретическая мощность производства газобаллонной автотехники компанией «РариТЭК» составляет до 3 тыс. единиц в год.

В Подмосковье группа компаний «Ротор» занимается разработкой, производством оборудования и строительством газозаправочной инфраструктуры, комплексным переводом автотранспорта на газомоторное топливо. Компания обеспечила компрессорным и газозаправочным оборудованием более 30% АГНКС в 20 регионах страны. В числе ее постоянных клиентов «Газпром газомоторное топливо», другие дочерние компании «Газпрома», НК «Роснефть». Компания конвертирует дизели как с системой впрыска Common Rail, так и с ТНВД.

При обосновании перехода на газомоторное топливо стоит учитывать скоростной режим транспортного средства, который может увеличить расход газомоторного топлива выше планируемого – в городском цикле расход в лучшем случае вдвое больше, чем на трассе, расходы на периодическое освидетельствование и на обслуживание и ремонт в специально подготовленных для этого цехах, а также косвенные потери, как, например, потеря в полезной грузоподъемности транспортного средства из-за массы баллона и газовой аппаратуры. Переход на газ это привязка к газовой заправке, то есть потеря автономности, а если не привязываться, зачем переходить на газ и возить бесполезную аппаратуру, которую в любом случае нужно периодически освидетельствовать, чтобы пройти техосмотр.

Теперь о перспективах метана как газомоторного топлива. Постановление Правительства РФ от 15.01.1993 № 31 «О неотложных мерах по расширению замещения моторных топлив природным газом» первым пунктом своим гласило: «Установить на период действия регулируемых цен на природный газ, поставляемый населению, предельную отпускную цену на сжатый природный газ, производимый автомобильными газонаполнительными компрессорными станциями, в размере не более 50 процентов от цены реализуемого в данном регионе бензина А-76, включая налог на добавленную стоимость». И до недавнего времени это положение действовало и сохраняло ценовую привлекательность КПГ, пока 10 апреля 2015 г. специальное Постановление Правительства РФ № 338 не ликвидировало этот порядок, и сегодня продавец может назначать на КПГ цену по своему усмотрению.

Цена отпущена в свободное плавание, а вместе с ней предсказуемость и возможность планирования бюджета. По логике Правительства РФ переход на метан станет еще привлекательнее, если цена на него устремится вверх, что она и не замедлила сделать, причем опережающими темпами. На конец ноября 2015 г. цена на 1 м 3 КПГ достигла 16 рублей – вдвое ниже цены на 1 л дизельного топлива. Уже при такой цене метан малоинтересен, а дальнейший неконтролируемый рост запустит обратный переход на дизельное топливо.

Что касается стремительного развития инфраструктуры заправок метаном, главным образом компримированным, то надежды возлагают на «Газпром газомоторное топливо», созданную «Газпромом» сравнительно недавно дочернюю компанию, миссия которой заключается в строительстве 2000 заправок КПГ. Возможно, этого количества окажется достаточно, чтобы стимулировать стремительный переход автопарка на метан и чтобы запустить волну строительства заправок метаном владельцами сетей АЗС. В существующей рыночной парадигме метан и пропан-бутан – конкурирующие продукты: метан принадлежит «Газпрому», пропан-бутан – нефтяным компаниям. Нефтяникам, владеющим большинством АЗС в стране, интереснее сбывать свой продукт – пропан-бутан, более того, им нужно его куда-то и как-то сбывать. Технология сжижения и дистрибуции сжиженного нефтяного газа существенно дешевле и проще, чем компримированного и сжиженного природного газа.

Противоречива и непредсказуема судьба метана как газомоторного топлива. Вероятнее всего, он останется нишевым энергоносителем, применяемым в принудительном порядке за счет городских бюджетов. При всех своих побочных эффектах газодизель – это прекрасное решение на период перехода от дизельной экономики к газовой, он работоспособен в них обеих и оставляет возможность обратной конвертации.