Автомобильный справочник

для настоящих любителей техники

Работа двигателя на сжатом природном газе

Ввиду повсеместных усилий, направленных на снижение выбросов СO₂, природный газ приобретает все большую важность в ка­честве альтернативного вида топлива для автомобилей. Сжатый природный газ (СПГ), который не следует путать со сжиженным нефтяным газом (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.

Применение сжатого природного газа на автомобилях

По сравнению с бензином, при сгорании сжатого природного газа образуется приблизительно на 25% меньше СO₂. Таким образом, сжатый природный газ дает наи­меньшее количество выбросов СO₂ 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 СO₂ 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 СO₂ и токсичных веществ). На автомобилях варианта «Monovalent plus», тем не менее, предусмотрен небольшой бензобак ( п омощи регулировочного винта на заводе-изготовителе.

Принцип действия модуля регулирования давления

Поток газа со стороны высокого давления че­рез регулируемую дроссельную диафрагму поступает в камеру низкого давления, в ко­торой находится мембрана. Мембрана через регулирующий стержень регулирует степень открытия дроссельной диафрагмы. Когда дав­ление в камере низкого давления понижается, мембрана прижимается пружиной к дроссель­ной диафрагме, которая открывается, позво­ляя возрастать давлению на стороне низкого давления. При повышении давления в камере низкого давления пружина дополнительно сжи­мается, и дроссельная диафрагма закрывается. Уменьшение проходного сечения дроссельной диафрагмы вызывает снижение давления на стороне низкого давления. В установившемся режиме образуется проходное сечение дроссельной диафрагмы, требуемое для создания рабочего давления, и давление в камере низкого давления остается практически постоянным.

Минимальные колебания рабочего давле­ния при изменениях нагрузки свидетельствуют об исправности регулятора давления.

Газовый двигатель внутреннего сгорания – меняет ли топливо принцип действия?

Первый газовый двигатель внутреннего сгорания был разработан немецким изобретателем Н. Отто. Принцип его работы заключался в том, что горючая смесь предварительно подвергалась сильному сжатию в верхней точке положения поршня. На создание экономичного двигателя, КПД которого достигал 15 %, изобретателю потребовалось около 15 лет, он получил название четырехтактного, поскольку рабочий цикл в нем протекал за четыре хода поршня.

Газовый двигатель внутреннего сгорания – общее описание агрегата

Современные двигатели такого рода работают на природном и попутном газах, а также на сжиженном пропан-бутане, доменном газе и других. Преимущество таких двигателей заключается в меньшем износе основных узлов и деталей, что достигается путем создания качественной горючей смеси и ее эффективного сжигания. К тому же, в выхлопах практически отсутствуют вредные примеси.

КПД современных двигателей на таком топливе достигает порядка 42 %. Наиболее широко они применяются в газовой и нефтяной промышленности в качестве приводных устройств на газоперекачивающих установках. В последнее время перестали быть новинкой такие агрегаты и в автомобиле.

В отличие от них первый двигатель Отто был достаточно низкооборотным и обладал большой массой. При увеличении оборотов вала до 180 об/мин происходили перебои в его работе, а также ускоренный износ золотника. В качестве бака для хранения газа использовался большой резервуар, поэтому установка его на автомобили была попросту невозможной, однако его стали широко применять на различных заводах и фабриках.

Система питания газовых двигателей и общая схема устройства

Система питания газовых двигателей внутреннего сгорания, которая устанавливается на автомобилях – это дозирующая система, позволяющая использовать вместо бензина сжиженный газ. В ее комплект входят:

• топливный баллон, который может иметь различную форму;
• переключатель вида топлива, вмонтированный в салон автомобиля;
• редуктор-испаритель, который предназначен для подогрева и испарения сжиженного топлива;
• газовый клапан (электромагнитный), перекрывающий подачу топлива во время стоянки автомобиля;
• электромагнитный бензиновый клапан или эмулятор форсунок, служащий для перекрытия подачи бензина во время использования газа;
• заправочное устройство (выносное);
• мультиклапан, который предотвращает утечку газа.

Работает такое оборудование практически так же, как и бензиновое. Вначале сжиженный газ по топливной магистрали поступает в клапан-фильтр, где проходит предварительную очистку от различных взвесей и смол. Далее очищенный газ поступает в редуктор-испаритель, в котором его давление понижается до 1 атмосферы, после чего через дозатор подается в смеситель.

В оборудовании для инжекторных двигателей не применяется бензиновый клапан, вместо него устанавливается эмулятор форсунок.

Газовый двигатель своими руками – реально ли это?

В настоящее время на автомобилях применяются две схемы подключения оборудования:

• классическая – газ подается непосредственно в карбюратор или инжектор;
• последовательная – топливо поступает в форсунки, которые установлены параллельно с бензиновыми.

Классическая схема считается менее затратной, отличается простотой установки, но имеет существенный недостаток. При переключении режимов образуется смесь низкого качества, в результате чего двигатель быстро изнашивается. На сегодняшний день последовательная система хоть и является более дорогостоящей, но отличается более качественной подачей газа.

Основные достоинства применения такого оборудования:

1. Возможность легко создать газовый двигатель своими руками, то есть смонтировать установку на автомобиле самостоятельно.
2. Низкая стоимость топлива.
3. Высокое октановое число.
4. Отсутствие вредных выбросов.
5. Более качественная работа двигателя.
6. Благодаря применению газа значительно увеличивается ресурс двигателя.

1. Снижение динамики разгона автомобиля.
2. Существенно возрастает нагрузка на клапаны газораспределительного механизма.
3. Все оборудование занимает слишком много места.
4. Сложности с использованием оборудования в зимнее время.

Газобаллонное оборудование (ГБО), которое дополнительно может встраиваться своими руками в уже существующую топливную систему автомобиля, приобретается на рынке, каждой модели двигателя соответствует своя модель ГБО. Заправочный баллон с комплектующими (клапан и испаритель) крепится в какой-нибудь нише, чаще всего это место для «запаски».

Следом подсоединяется выносное заправочное устройство, отверстие которого будет выходить на внешнюю сторону кузова. А затем 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 знания о традиционном устройстве мотора, то не рискуйте к нему присоединять ГБО, лучше обратитесь к специалистам.

Двигатель газ бензин: стоит ли овчинка выделки?

Из-за высокой стоимости бензина он в настоящее время становится для многих автолюбителей непозволительной роскошью, поэтому владельцы автомобилей все чаще задумываются об оснащении «железных лошадок» газобаллонными установками, которые позволяют достичь неплохой экономии.

О преимуществах и недостатках двигателя газ-бензин, а также о многих важных нюансах, которые следует учесть перед переоборудованием транспортного средства, пойдет речь в нашем сегодняшнем разговоре.

В первую очередь, отметим, что существуют установки ГБО 2 видов:

• на пропан-бутане (это сжиженный газ, являющийся вторичным продуктом, получаемым в результате переработки нефти);
• на метане – подверженном сжижению природном газе.

Об установках на метане мы говорить не будем, материал затронет исключительно оборудование, функционирующее на пропан-бутане.

Мифы и заблуждения

Бытует мнение, что мотор авто, работающий на газу, гораздо быстрее выходит из строя и чаще подвергается износу, однако на самом деле это не так. По мнению инженеров, двигатели машины «газ-бензин» способны работать без ремонта в среднем в полтора-два раза дольше, чем исключительно бензиновые аналоги.

Это обусловлено тем, что газ является смесью более однородной, быстро и равномерно смешивается с воздухом, к тому же во время работы двигателя он, в отличие от бензина или дизельного топлива, сгорает полностью, не оставляя нагара на деталях мотора.

Преимущества газового топлива

По сравнению с бензином пропан-бутановая смесь обладает массой преимуществ:

• Доступная цена, которая в среднем на 30-50 процентов ниже, чем у бензина.
• Сниженный уровень выхлопа (газ мене токсичен, он значительно чище бензина, поэтому урон, наносимый им окружающей среде, заметно ниже, чем в случае с бензином).
• Лучшая сохранность двигателя, ведь в процессе сгорания газа образовывается намного меньше нагара и твердых частиц, да и сам мотор на газу работает тише, мягче.
• Уменьшенный расход масла – оно портится медленнее, менять его придется не так часто.

Как показывает практика, разница износа двигателя «бензин газ» просто огромна. На газу мотор изнашивается меньше, благодаря тому, что газ – субстанция гораздо более чистая, чем бензин, сгорает он полностью, а в процессе горения не образует столько копоти и вторичных продуктов.

• Более редкие дозаправки. Авто «газ-бензин» фактически оснащено двумя баками. Если закончится бензин, можно перейти на газ и наоборот, следовательно, продолжительность времени между заправками станет длиннее.
• Отсутствие риска детонации в случае ДТП. Так как на баллонах установлен предохранительный клапан, риск их детонации сведен к минимуму даже в случае удара. При повреждении баллона газ улетучится, а не образует взрывоопасной лужи, как происходит в случаях с бензином. В этой связи следует упомянуть температуру горения бензина и газа в двигателе, если в первом случае (бензин) она составляет 250 градусов, то в случае с газом это 550 градусов. Говоря иными словами, газ намного менее опасен, чем бензин.
• Препятствие угону. Как бы странно это ни звучало, если после остановки двигателя вынуть коммутатор, это заблокирует обе топливные системы, двигатель не заведется и угнать машину будет нереально. Такая вот дополнительная противоугонка.

Недостатки использования ГБО

Есть у двигателей с ГБО и некоторые минусы:

• Установка занимает место в багажнике.
• Несколько больший расход, нежели у бензина.
• Возможен неприятный запах в салоне. Чтобы его не было, необходимо своевременно сливать из редуктора конденсат.
• В сильный мороз запустить двигатель на газу достаточно сложно, поэтому специалисты рекомендуют прогревать мотор на бензине и только потом переключаться на газ.

Поколения ГБО и различия между ними

С момента появления газобаллонные установки, монтируемые на автомобили, неоднократно претерпевали существенные изменения и совершенствовались. Всего существует 6 поколений ГБО, однако на самом деле это разделение можно считать условным, вызванным доработкой существующей конструкции.

• 1-е поколение характеризовалось наличием множества минусов, очень длинным путем газа до камеры сгорания, что влекло за собой массу неудобств. Однако одним большим плюсом стал сам факт появления такого оборудования и возможность его дальнейшего совершенствования.
• 2-е поколение отличалось модернизированным редуктором, что позволяло переключаться с одного топлива на другое нажатием одной кнопки, не выходя из салона. Появилась функция холодного старта.
• 3-е поколение уже можно было устанавливать на машины как с карбюраторными, так и с инжекторными двигателями, появился датчик температуры, а сама установка стала соответствовать требованиям ЕВРО-2.
• 4-е поколение – это оборудование с принципиально новым принципом подачи топлива, ведь в нем появились газовые форсунки (по одной на каждый цилиндр).
• 5-е поколение отличается значительными изменениями в системе подачи топлива. К его плюсам следует отнести возможность старта двигателя без дополнительного прогрева даже при минусовой температуре, к тому же установка такого оборудования осуществляется без вмешательства в систему охлаждения ТС.

В ГБО 5 поколения нивелирован основной минус работы двигателя на газу и бензине – увеличенный расход топлива. С появлением таких установок уровень потребления газа стал аналогичен расходу бензина.

• 6-е поколение – это новейшая европейская разработка, предназначенная для двигателей с прямым впрыском топлива. Она еще не получила широкого распространения, но, по заявлениям создателей, будет обеспечивать мотору такую же мощность, как и на бензине, расход тоже останется аналогичным, при этом отдельного внимания заслуживает простота обслуживания и минимум деталей самой установки.

Сравнительная характеристика цен на топливо и расходники ГБО/бензин

Для большей наглядности приведем пример установки ГБО 5 поколения на BMW 520:
стоимость установки – около 1200 евро;
расход бензина – около 8-ми литров на каждую сотню км;
стоимость газа – 32 рубля;
стоимость бензина – 75 руб.

Без установки газового баллона затраты на 100 км пути составляли около 600 руб., на газу эти расходы снизились до 260-ти руб. Срок окупаемости установки при приведенных выше расчетах равен в среднем 1,5 года.

Выводы

С учетом всего сказанного выше можно смело сделать вывод о том, что газ для авто намного лучше бензина. Во-первых, налицо экономия на заправках, во-вторых, работа ГБО способствует меньшему износу двигателя, в-третьих, негативное влияние на окружающую среду минимально. Единственное – сам процесс переоборудования стоит денег, но в данном случае такие вложения вполне оправданны.

ГАЗ или БЕНЗИН что лучше?