Принцип работы дизельного двигателя на метане

Правила эксплуатации автомобилей с ГБО

Руководство запуска ГБО на Камазе:

• включить зажигание, двигатель сначала начнет работать на бензине;
• на переключателе cng мигает красный фонарик, это значит, что автомобиль работает на бензине;
• в холодное время двигатель нужно прогреть до 35 градусов, если это не сделать, то газовое оборудование может выйти из строя;
• переключить работу двигателя на газовое оборудование.

Техника безопасности:

1. Тогда, когда у вас возникают проблемы с работой газового оборудования, не стоит пытаться самостоятельно его починить. Необходимо сразу обратиться в сервисный центр.
2. Нельзя эксплуатировать автомобиль, когда газа в баке осталось меньше 10%.
3. Воздушный фильтр нужно заменять каждые 5000 километров.
4. В ГБО необходимо регулярно сливать скопившейся конденсат. Это нужно делать каждые 3000 километров.
5. Если наблюдается сбой в работе оборудования, то нужно переключиться на бензиновый ход и обратиться в СТО.
6. Нельзя использовать автомобиль, когда в бензиновом баке нет топлива.

Точно также работают автомобили на пропане.

Требования, предъявляемые к газообразным топливам

Главные требования, которым должен соответствовать СПГ:

• газ должен обладать высокой смешиваемостью с воздухом, чтобы вырабатывалась горючая смесь;
• смесь должна иметь высокий уровень калорийности;
• при сгорании сжатого газа в двигатели не должно быть детонации;
• минимальное содержание в газе примесей;
• возможность хранения своих свойств долгое время;
• невысокая стоимость.

Основные неисправности и ремонт

Проведение ремонта и ТО Камаза на ГБО имеет целый ряд особенностей. Если при ремонте будет оказываться тепловое воздействие на автомобиль, например, сварка, необходимо выполнить следующие действия:

• выпустить из баллонов весь газ;
• перевести весь остававшийся газ при работающем двигателе;
• продуть баллоны азотом;
• плотно закрыть все клапаны;
• как только ремонт будет завершен, нужно проверить газовое оборудование на повреждения.

Возможные неисправности в газовом оборудовании представлены ниже.

Машина не заводиться:

• плотно закрыть клапан ГБО;
• остановить подачу газа;
• проверить систему охлаждения двигателя;
• проверить клапан редуктора.

При появление запаха газа нужно проверить соединения внутри газового оборудования.

Бензиновый расход топлива серьезно повышается после переключения с ГБО, тогда необходимо проверить герметичность электромагнитного клапана.

Работа двигателя с ростом пробега сильно ухудшается. Это может быть связано с износом запчастей.

Прогретый двигатель запускается не сразу:

• смещение регулировочного винта;
• перепады давления внутри баллонов;
• баллоны пропускают газ.

Слишком большой расход газа может быть связан с не герметичностью топливного шланга или с засорением воздушного фильтра баллонов.

Камаз 5490 является газодизельным автомобилем. Эта модель, работающая на метане, стала очень популярной благодаря своей комфортности и низкому расходу топлива. Кроме того, Камаз оборудован двигателем от компании Мерседес.

Камаз 65115 также работает на природном газу. Это полноприводный строительный самосвал. У него 2 ведущих задних моста, благодаря которым он может перевозить груз весом до 15 тонн.

Таким образом, Камазы на метане сейчас получают большую популярность. Новые модели также оснащаются газовым оборудованием, так как это позволяет сократить расходы на топлива практически в 2 раза.

Устройство и принцип работы газобаллонного автомобиля

Газозаправочная аппаратура на автомобиле

Карбюратор-смеситель Автомобиль, оснащённый газобаллонным оборудованием (ГБО), использует в качестве топлива сжиженный нефтяной газ (смесь газов «пропан-бутан») или сжатый природный газ (метан).

На автомобиле сжиженная пропан-бутановая смесь находится в баллонах, установленных на раме, под полом салона автобуса или в багажнике легкового автомобиля. Сжиженный газ находится в баллоне под давлением 16 атмосфер (баллон рассчитан на максимальное давление 25 атмосфер).

На баллоны для сжиженного газа устанавливается специальный мультиклапан, через который производится заправка баллона и отбор газа в топливную систему двигателя. Мультиклапан является важным компонентом газобаллонного оборудования, обеспечивающим его безопасное использование. Он включает в себя:

• Заправочный и расходный вентиль
• Указатель уровня газа в баллоне. Представляет собой поплавок на рычаге, находящийся внутри баллона, и связанный с ним стрелочный индикатор либо электронную схему, передающую информацию о положении поплавка на индикатор внутри салона автомобиля
• Обратный клапан в заправочной магистрали, предотвращающий вытекание газа через неё
• Скоростной клапан в расходной магистрали, перекрывающий подачу газа при превышении его расходом некоторого порогового значения. Порог подобран так, чтобы клапан закрывался только при разрыве расходной магистрали (предотвращая, таким образом, сильную утечку газа), и оставался открытым при обычном уровне расхода газа.
• Стопорный клапан, предотвращающий наполнение баллона газом более чем на 80-90 %%. Клапан находится в заправочной магистрали и закрывается при достижении указанной степени заполнения баллона. Ограничение максимального наполнения баллона необходимо для предотвращения чрезмерного повышения давления в нём в случае нагрева (например, на солнце в жаркую погоду)

Мультиклапан также может содержать в себе предохранительный клапан (стравливает газ при высоком давлении, например при перегреве баллона), пробку из легкоплавкого сплава (не допустить взрыва баллона при пожаре, сбросить газ в атмосферу, чтобы он просто сгорел) и дополнительный вентиль для отбора в двигатель паровой фазы при запуске холодного двигателя. Однако, наличие данных компонентов в мультиклапане не обязательно.

Баллоны для сжатого природного газа находятся на раме, под полом салона автобуса или на его крыше. Сжатый метан находится под давлением до 200 атмосфер. Несколько баллонов объединены в общую магистраль, имеется общий заправочный вентиль, каждый баллон также имеет собственный вентиль.

Газ из общей магистрали поступает в испаритель (подогреватель) — теплообменник, включён в систему жидкостного охлаждения, после прогрева двигателя газ подогревается (сжиженный газ испаряется) до температуры ≈75 . Далее газ проходит через магистральный фильтр.

Затем газ поступает в двухступенчатый газовый редуктор, где его давление снижается до рабочего. Современные газовые редукторы обычно совмещают эти два устройства (испаритель и собственно редуктор) в едином устройстве.

Далее, газ поступает в смеситель (или в карбюратор-смеситель или в смесительную проставку под штатным карбюратором, определяется конструкцией топливной аппаратуры). В силу того, что в смесителе происходит смешивание двух газов, их конструкция существенно проще чем конструкция бензиновых карбюраторов, в которых происходит смешивание двух разных фаз — жидкой (бензин) и газообразной (воздух), из-за чего в конструкции карбюратора имеются довольно сложные системы для поддержания постоянного состава смеси при разных расходах.

Двигатели разделяются на:

• специальные (или модифицированные), предназначенные только для работы на газе, бензин используется краткосрочно при неисправности газовой аппаратуры, когда нет возможности произвести ремонт на месте;
• универсальные, рассчитанные на длительную работу как на газе, так и на бензине.

Бензобак и топливный насос на автомобилях с газовыми двигателями сохраняются.

В холодное время года запуск двигателя, работающего на сжиженном газе производится путём отбора паровой фазы, после прогрева испарителя происходит переключение на жидкую фазу. Однако, для бензиновых двигателей, переоборудованных для работе на газе, крайне рекомендуется пуск двигателя осуществлять на бензине, а на газ двигатель переключать после прогрева до температуры 40-50 °C.

Выгодно ли это?

Если бензиновый мотор полностью работает на газу, стоимость затрат на топливо уменьшается ровно в два раза. 

При благоприятных условиях, окупаемость ГБО на дизеле наступит через 70-100 тысяч километров. И только после этого пробега вы начнете экономить. Вот почему газ на дизельный двигатель ставят лишь в редких случаях, да и то – на отечественные грузовики. На легковых автомобилях такая система практически не встречается.

Требования, предъявляемые к газообразным топливам

• обеспечение хорошего смесеобразования;
• высокая калорийность горючей смеси;
• отсутствие коррозии и коррозионных износов;
• минимальное образование отложений во впускном и выпускном трактах;
• сохранение качества при хранении и транспортировании;
• низкая стоимость производства и транспортирования.

Преимущества использования газообразного топлива

Октановое число газового топлива выше, чем бензина (среднее значение октанового числа – 105), поэтому детонационная стойкость сжиженного газа больше, чем бензина даже самого высшего качества.

Это позволяет добиться большей экономичности использования топлива в двигателе с повышенной степенью сжатия. При этом скорость сгорания газа немного меньше, чем у бензина. В результате снижаются нагрузки на стенки цилиндров, поршневую группу и коленчатый вал, что позволяет двигателю работать ровно и тихо.

Газ легко смешивается с воздухом и равномерней наполняет цилиндры однородной смесью, поэтому двигатель работает ровнее и тише.Газовая смесь сгорает полностью, поэтому не образуется нагар на поршнях, клапанах и свечах зажигания.

Газовое топливо не смывает масляную пленку со стенок цилиндров, а также не смешивается с маслом в картере, не ухудшая, таким образом, смазочные свойства масла. В результате цилиндры и поршни изнашиваются меньше, а периодичность замены моторного масла увеличивается.

По сравнению с бензином сжиженный газ имеет следующие преимущества:

• в полтора-два раза меньше себестоимость;
• более высокая детонационная стойкость (октановое число 105);
• двигатель на газе работает мягче, а срок его службы увеличивается примерно в полтора раза;
• увеличивается периодичность замены моторного масла в полтора-два раза, поскольку уменьшается срок его старения;
• увеличивается на 40% срок службы свечей зажигания;
• газ практически не содержит серы, которая вызывает коррозию металлов и их изнашивание;
• снижается токсичность отработавших газов (СО в два раза, СН на 50…100%, NOx на 20…30 %);
• в отличие от бензина газовая смесь более однородна по составу;
• не накапливаются смолистые отложения на деталях и приборах системы питания, так как нефтяной газ растворяет их;
• значительно уменьшается нагарообразование на деталях двигателя.

Сжатый природный газ по сравнению со сжиженным нефтяным газом имеет следующие преимущества:

• бόльшая безопасность, так как он легче воздуха и при утечках улетучивается;
• дешевле;
• большие природные запасы;
• отработавшие газы экологически более чистые.

Недостатки:

• более низкая скорость сгорания по сравнению с бензином, в результате чего мощность двигателя снижается примерно на 7…12% (до 20%);
• затрудненный пуск двигателя при низких температурах;
• увеличение металлоемкости автомобиля на 25…30 кг при сжиженном газе и на 700…800 кг при сжатом;
• применение дополнительного дорогостоящего оборудования приводит к увеличению стоимости автомобиля на 20..27%;
• повышенный расход газа по сравнению с бензином;
• необходимость периодического освидетельствования баллонов для хранения газа на испытательных станциях;
• трудоемкость ТО и ремонта двигателя возрастает на 3…5%, (эти затраты перекрываются экономией от увеличения межремонтного ресурса двигателей);
• дальность поездки на одной заправке не превышает 200…250 км;
• повышенные требования техники безопасности при использовании газобаллонных установок.

Сжиженный газ обычно используется в системах питания двигателей легковых автомобилей. Переоборудовать автомобиль для работы на сжиженном газе проще и дешевле, чем для работы на сжатом. Кроме того, сжиженный газ находится в баллоне под относительно небольшим давлением (примерно 1,6 МПа), а высокая степень разреженности сжатого газа требует увеличить этот показатель в 12-15 раз.

Как это работает?

Запуск двигателя осуществляется только на дизельном топливе. После этого в ход идет газовый редуктор. Он подает смесь в камеру сгорания через впускной клапан. Газ идет вместе с кислородом. Наряду с этим в камеру попадает небольшая порция дизеля. Когда поршень почти достигает верхней мертвой точки, дизельное топливо воспламеняется. Его температура составляет около 900 градусов. Этого достаточно для самовозгорания метана или пропана. Таким образом, в камере горит сразу два вида топлива. КПД у такого мотора неизменный, за исключением того, что порция дизеля на порядок уменьшается.

Какой газ можно поставить на дизельный двигатель? Установить можно как пропановую систему, так и метановую. Но здесь есть подводные камни. Если говорить о пропане, его процент содержания в смеси относительно небольшой – до 50 процентов. В случае с метаном, используется до 60 процентов газа. Таким образом, порция подаваемого в камеру дизеля уменьшается. Это положительно сказывается на экономии. Но полностью ограничить подачу дизеля нельзя. Иначе такая смесь просто не воспламенится без посторонних источников.

Для дизельных двигателей газовое топливо не получило широкого распространения в силу того, что газ физически не может воспламеняться при той температуре, которую имеет сжатый воздух в цилиндрах дизеля с нормальной степенью сжатия. Просто подвести газ к камерам сгорания недостаточно. Газ не воспламенятся сам по себе от сжатия, так как его температура самовозгорания (460…480 ˚С) примерно в полтора раза выше чем у дизельного топлива (300…320 ˚С). Поэтому при переводе дизеля на газ даже теоретически невозможно использовать одно только газовое топливо без принудительного его воспламенения.

Технически любой дизельный двигатель можно переоборудовать для работы с газобаллонным оборудованием — как на нефтяной пропанобутановой смеси, так и на природном метане, без использования запальной порции дизельного топлива. Но модернизация дизельного двигателя для работы на одном лишь газовом топливе потребует радикальных изменений штатной системы питания дизеля и использования системы зажигания. Необходимо демонтировать топливную аппаратуру, и вместо нее установить систему зажигания. Форсунки меняются на свечи зажигания, и после этого монтируется газобаллонное оборудование. Газ при помощи дозатора поступает во впускной коллектор и двигатель будет работать на газовом топливе. Но после таких переделок многие преимущества дизеля теряются.

Газ на дизель (дизельный двигатель). принцип работы и сколько стоит оборудование

Продолжаю раскрывать тему газообразного топлива, мы уже поговорили про метан и пропан, про поколения ГБО, но сегодня еще одна тема, которая только набирает обороты.

Будем говорить про газификацию дизельного двигателя, да-да именно ГАЗ на дизель! Скажите – «это не возможно»! Вы просто не умеете его готовить! Расскажу все, начиная от принципа работы, заканчивая стоимостью оборудования, будет и видео, так что читаем (смотрим), будет интересно …

Собственно устанавливать газобаллонное оборудование (ГБО) или нет, это дело каждого, кстати не всегда это выгодно для личного пользования, легкового автомобиля (подробно здесь).

Но для владельцев коммерческого транспорта, может принести ощутимую пользу.

Ведь метан или пропан намного дешевле бензина или дизеля, примерно в два раза. А современные системы ГБО позволяют расходовать (почти) столько же газа сколько и жидкого топлива, разница в процентах.

Газобаллонная система и дизель

Собственно всегда газ устанавливался на бензиновые двигатели и почти никогда (по крайней мере раньше лично я такого не слышал) не устанавливался на дизельные двигатели. Все дело в том, что бензиновый и дизельный агрегаты очень сильно различаются по принципам воспламенения топлива, а также по степени сжатия.

Бензиновый – поджигает топливо при помощи специальных устройств, свечей зажигания. А степень сжатия у него примерно 10:1 – 12:1

Дизельный – поджигает топливо благодаря большой степени сжатия в цилиндрах, здесь она около 18:1 – 22:1, у него нету свечей зажигания.

Если применение газобаллонного оборудования в бензиновых агрегатах не вызывает сложностей (как с установкой так и с эксплуатацией), газ также поджигается свечами, а его октановое число корректируется собственным ЭБУ (если взять пятое поколение). То дизель это совершенно другая история, здесь смесь загорается от давления, но с газом такой фокус не проходит. И причин здесь масса.

Сложности эксплуатации ГБО на дизеле

Причин всего три:

• Температура самовоспламенения дизеля 380 – 390 градусов Цельсия, а вот газа (будь то метан или пропан), около 700 градусов
• Соответственно газообразное топливо нужно поджигать. Но в дизеле нет свечей!
• Октановое чисто дизеля меньше чем у газа, 50 – 60 против 110 – 120 единиц. Чтобы мотор не пошел в «разнос», нужно снизить либо октановое число, либо степень сжатия

Как видите реализация достаточно сложная, однако на данный момент времени найдено всего два решения которые позволяют использование газа на дизельном агрегате.

Два принципа работы

Полная переделка. Способ спорный и не всегда эффективный как кажется на первый взгляд.

Что делают – полностью переделывается дизельный двигатель на газ, ОГРОМНЫМ минусом такого переоборудования является невозможность использования дизеля — ТОЛЬКО ГАЗ!

Агрегат модернизируют, чтобы он не пошел в разнос, степень сжатия снижают до 12:1 – 14:1 делается это для того чтобы можно было переварить октановое число в 110 – 120 единиц.

Устанавливается система поджога смеси, аналогично бензиновым агрегатам, то есть устанавливаются свечи. Такой мотор уже никогда не вернется к дизельному топливу. Еще одним БОЛЬШИМ минусом является цена такой переделки, она действительно велика.

Комбинированный принцип работыили так называемый Dual Fuel.

Это самый правильный и самый легкореализуемый вариант, стоит отметить — что он еще и достаточно дешев.

Однако здесь нет полного отказа от дизельного топлива, в цилиндры двигателя подается как дизель так и газ, можно сказать попеременно.

Для того чтобы газ поджегся, используется дизельное топливо, ведь свечей здесь просто нет.

Принцип работы здесь такой

• Двигатель запускается только на дизельном топливе и больше никак
• Далее активируется газовая система, дизель сжимается — воспламеняется и именно в момент воспламенения в цилиндр подается газ, который загорается от уже воспламененного топлива
• Далее открываются клапана и сгоревшая смесь отводится
• Цикл повторяется

Стоит отметить, что такая система может работать и на пропане – бутане, а также на метане.

Вариант на пропане менее эффективный, можно заменить от 40 до 50% топливной смеси, в случае с метаном около 50 – 60%, однако оборудование немного дороже из-за высокого давления в баке.

Как становится понятно дизель здесь также расходуется, но на 50 – 60% меньше от заявленного производителем.

Экономичность стоит дорого

Это суровая правда нашего времени. В последние годы двигатели становятся все сложнее, особенно дизельные моторы. Затраты на их ремонт могут быть астрономическими. Поэтому приходится выбирать. Либо простой и слабый бензиновый силовой агрегат, который без особых проблем «подружится» с оборудованием для работы на газе. Либо современный и мощный мотор, требующий дорогой системы. Либо турбодизель, более дорогой в обслуживании.

Здесь трудно однозначно посоветовать, какое из решений наиболее правильное. Все они имеют свои недостатки. Возможно, с учетом небольших средних годовых пробегов и плохой доступности качественного топлива, гораздо выгоднее плеснуть в бак бензина, а сэкономленное на ремонте и обслуживании время лучше потратить на приятное общение в кругу друзей.

Двигатель Газель Некст

На Газель Некст сейчас устанавливают два вида двигателей:

Дизельный двигатель Cummins ISF 2.8

Дизельный двигатель Cummins ISF 2.8 начали устанавливать на Газель Next с момента начала производства этих автомобилей и сейчас с таким двигателем производятся все автомобили серии Газель Next.

Агрегат соответствует стандарту ЕВРО-4.  Заявленный производителем ресурс составляет 500 тысяч километров. Надо сказать, довольно хорошая цифра. Современная конструкция двигателя обеспечивает выполнение текущих и перспективных экологических требований с минимальным усложнением конструкции Высокий крутящий момент и оптимально подобранные передаточные числа трансмиссии обеспечивают высокую динамику и позволяют работать без предельных нагрузок на шасси автомобиля в самых экстремальных условиях (максимальная загрузка, сложные дорожные условия).

Пожалуй, единственным минусом является его китайская сборка. Двигатель Next собирают именно в Китае, откуда он идет на завод, для установки автомобиля. Но сами детали и узлы изготавливаются не в поднебесной. Поставщиком является американская компания «Cummins».

Характеристики

Отзывы о двигателе Cummins ISF 2.8 для Газель Next можно найти на нашем форуме.

Бензиновый двигатель УМЗ EvoTech 2.7

Газель Next с двигателем EvoTech 2.7 начали выпускать в 2014 году и сейчас большинство моделей можно приобрести с этим бензиновым двигателем.

В разработке двигателя EvoTech 2,7 принимали участие ведущие конструкторы «Группы ГАЗ» и южнокорейского гиганта Tenergy – лидера в области создания силовых агрегатов. Бензиновый мотор рассчитан на не менее 400 тыс. км пробега, при этом на него идет гарантия 3 года или 150 тыс. км. Двигатель EvoTech выгодно отличается от более ранних аналогов, которые производятся на УМЗ.

Новый мотор потребляет на 10% меньше топлива, значительно вырос крутящий момент, улучшились тягово-динамические характеристики. Все эти усовершенствования сделаны не во вред экологии и стоимости: EvoTech 2,7 соответствует высоким требованиям стандартов Евро-4 и Евро-5, имеет минимальную стоимость владения среди аналогов.

Улучшение тягово-динамических характеристик выглядит действительно впечатляюще, поскольку при этом удалось уменьшить объем с 2,9 до 2,7 литров. Мощностные характеристики не ухудшились, так как удалось снизить механические и тепловые потери с помощью изменения фаз газораспределения. Внедрение новой формы водяной рубашки и доработка головки блока цилиндров позволили добиться повышения эффективности системы охлаждения, при этом улучшился термический КПД двигателя.

Разработчики усовершенствовали основные узлы и детали мотора. Среди новшеств можно выделить новую конструкцию поршней, блока цилиндров, распредвала и камеры сгорания. Существенно изменилось электрооборудование двигателя, а также уплотнительные соединения, крепления ряда узлов, системы охлаждения, зажигания, питания и смазки. Все усовершенствования выполнены в рамках традиционной четырехцилиндровой 8-клапанной схемы.

Двигатель стал более легким и технологичным, в его конструкции стало больше пластиковых деталей. За счет этого улучшились виброакустические характеристики. В производстве моторов используется продукция надежных зарубежных производителей. Свечи зажигания, поршневая группа, большинство шлангов и уплотнительных соединений поставляются соседями Tenergy по Корейскому полуострову — компанией LG. Датчики электроники завозятся из Германии, их производит компания Bosch. Не обошлось и без американцев: корпорация Eaton поставляет гидрокомпенсаторы

Характеристики

Отзывы о двигателе УМЗ EvoTech 2.7 для Газель Next можно найти на нашем форуме.