full screen background image

Газовый двигатель внутреннего сгорания – меняет ли топливо принцип действия?

28

Содержание

Газовый двигатель внутреннего сгорания – меняет ли топливо принцип действия?

Строение

Газовый двигатель – особый вид двигателя внутреннего сгорания, работающий на газообразном топливе, работающий по циклу Отто. Чаще всего газовые двигатели работаю на пропане, но есть и другие, работающие на попутных (нефтяных), сжиженном, доменных, генераторных и других видах газообразного топлива.

Цикл Отто – процесс описывающий термодинамическую работу ДВС, с воспламенение сжатой смеси с помощью стороннего источника энергии (свечи зажигания)

Принципиальное отличие газовых двигателей от бензиновых и дизельных в более высокой степени сжатия. Применение газа позволяет избежать излишнего износа деталей, так как процессы сгорания топливовоздушной смеси происходят более правильно, благодаря исходному (газообразному) состоянию топлива. Также газовые двигатели более экономичны, так как газ стоит дешевле нефти и легче добывается.

К несомненным преимуществам двигателей на газе стоит отнести безопасность и бездымность выхлопа, что делает их незаменимыми при использовании на погрузчиках в больших складах, а также под землей и на общественном транспорте

Сами по себе газовые двигатели редко выпускаются серийно, чаще всего они появляются после переделки традиционных ДВС, путем оборудования их специальным газовым оборудованием.

По большей части любой бензиновый ДВС может стать универсальным если поставить на него газовое оборудование. Любую машину Российского производства как правило легко переоборудовать на газ, при условии грамотного подхода.

Пи переоборудовании машины на газ в багажник

Но у таких газовых двигателей есть один существенный недостаток. Пи понижении температуры окружающего воздуха, давление в баллоне падает и автомобиль невозможно завести, поэтому чаще всего применяются гибридные установки – газ/бензин. Заводится машина с бензина, а затем переключается на газ.

Оборудование автомобиля газобаллонным оборудованием не займет много времени и производится во многих мастерских по всему миру.

1 – баллон 2 – мультиклапан 3 – газовая магистраль высокого давления 4 – выносное заправочное устройство 5 – газовый клапан 6 – редуктор-испаритель 7 – дозатор 8 – смеситель воздуха и газа 9 – бензиновый клапан 10 – переключатель видов топлива

Газель обрудованная ГБО

Однако не только бензиновый но дизельный двигатель можно перевести на газ, для этого дизель снабжается системой зажигания, поскольку при сильном сжатии газ не детонирует как дизельное топливо. Еще одним способом воспламенить топливо является впрыскивание вместе с газом в цилиндры еще ди дизельного топлива, в количестве примерно 40-50%.

Газовый двигатель, переоборудованный из дизельного наиболее полно раскрывает все плюсы использования газа, так как степень сжатия в дизелях намного выше, что позволяет добиться КПД в районе 30-45%.

В сумме переоборудование двигателей на газ достаточно дорогое удовольствие – от 500 до 1000 долларов за импортное оборудование, но при условии достаточно интенсивной езды, затраты на ГБО окупаются достаточно быстро, поскольку газ стоит примерно в два раза дешевле бензина или дизельного топлива.

В начале статьи приведена фотография газового двигателя Caterpillar G 3508, мощностью 528 кВт, объемом 34,5 литра и степенью сжатия 9:1.

Трактор «АГРОМАШ 85ТК МЕТАН» с газовым двигателем Мусоровоз «ГАЗон NEXT» с газовым двигателем ЯМЗ-534 CNG с искровым зажиганием, турбонаддувом и охладителем наддувочного воздуха Для автомобилей нового поколения «Урал NEXT» предусмотрена комплектация с газовым двигателем ЯМЗ-536 CNG АГНКС ПАО «ГАЗПРОМ» в Кургане Низкопольный городской автобус НефАЗ 5299-30-51 Euro 5 на компримированном метане. Двигатель – Mercedes-Benz M 906 Многотопливный газовый двигатель Недостатки Перспективный 8-цилиндровый газовый двигатель КамАЗ-830.13-400 Euro 5 размерности 120х130, с рабочим объемом 11,762 л, с турбонаддувом, системой EGR, чугунными моноголовками, электронным управлением, системами нейтрализации отработавших газов и бортовой диагностики

Газобаллонные автомобили

Машины с газовым мотором:

Камаз 820.60

  • Камаз 820.60;
  • Камаз 820.70;
  • трактор «Агромаш ТК85 метан»;
  • автомобиль «Урал Next».

Внимание! Российские компании сотрудничают с западными автомобильными концернами и совместно выпускают гибридные транспортные средства. Например, Ярославский автомобильный завод вместе с Westport создали серию газовых двигателей модели ЯМЗ 530.



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.



Двигатель ЗМЗ 402


Самым распространенным мотором, которым могли похвастаться двигатели ГАЗ, был ЗМЗ 402. Выпускался он с начала 1980 и до 2006 года. Сейчас можно встретить исключительно в поддержанном виде.

Данный двигатель ГАЗ является самым распространенным, так как его производили более чем 20 лет, что позволяет с легкостью подыскивать нужные запчасти и проводить ремонт.

От своих предшественников в плане технических характеристик особенно ничем не отличается:

  • Цилиндр мотора выполнен из алюминия, система питания карбюраторная.
  • Максимальный объем двигателя – 2115 см. куб.
  • Данный движок отличается достаточно большим потреблением топлива – до 14 литров на 100 км пробега по городу.
  • Одним из главных преимуществ данного мотора является его универсальность, благодаря которой его можно использовать практически на всех машинах марки ГАЗ.

Поломки и проведение ремонта двигателя ЗМЗ 402

Несмотря на высокое качество и массовость в производстве мотора Газель ДВС, поломки в нем все-же имеют место быть. К таковым следует относить следующие неисправности:

  1. Одной из самых хрупких деталей в двигателе ЗМЗ 402 является сальник коленвала. Сделан он из обычной веревки, предварительно пропитанной в графитовой смазке. Предел прочности такой детали – до 2500 об/мин. Если превысить данный показатель, то сальник коленвала попросту начнет пропускать масло наружу. Для того чтобы избежать таких неприятных ситуаций с ЗМЗ 402, следует провести замену сальниковой набивки на более качественную, сделанную из прочного материала;
  2. Возможно появление ненормальной вибрации, неестественных звуков и подергиваний во время работы двигателя на холостом ходу. Такие признаки неисправности могут появиться в следствии износа карбюратора, так как его конструкция изначально кривая и является не самым лучшим решением, внедренным в двигатели на Газель. Из-за такой особенности в цилиндры мотора топливо подается неравномерными частями, что приводит к вышеописанной неисправности;
  3. Возникновение нездоровых звуков в моторе во время его работы. В основном владелец автомобиля с двигателем ГАЗ сталкивается с постукиванием в двигателе, что говорит о неисправной подаче топлива через клапан. Для того чтобы избегать подобных неприятностей, следует своевременно проводить регулировку зазоров клапанов. В основном данный автомобиль нуждается в уходе за движком после каждых 15 000 км пробега. Если стук возникает не из-за кривого клапана, то стоит обратить свое внимание на шатунные вкладыши или распределительный вал.

Благодаря широкому распространению, практически любая поломка ЗМЗ 402 может быть исправлена, достаточно узнать причину неисправности и провести качественный ремонт или замену поврежденной части. Именно поэтому двигатели на газель не часто полностью меняют из-за поломки.

Модификации ЗМЗ

Также существует большое количество модифицированных версий моторов ЗМЗ 402, которые массово производились и выпускались под одноименные автомобили.

К самым распространенным следует отнести следующие модификации:

  • ЗМЗ 402.10

Именно эту модификацию чаще всего можно встретить у автомобилистов в нашей стране. Устанавливается она на Волгах и работает с 92 бензином;

  • ЗМЗ 4022.10

Не самое лучшее инженерное решение для автомобилей с невысокой стоимостью, так как оно содержит в себе ряд сложных инженерных решений, таких как измененный карбюратор и улучшенный коленвал.

Такие нововведения должны были увеличить характеристики, экономичность, уменьшить токсичность двигателя ГАЗ. Но на деле получилось далеко не все так хорошо, не было ожидаемой экономичности, а вся конструкция требовала значительных доработок;

  • ЗМЗ 4025.10

Особенных отличий от модели 402 не имеет, но разработан и используется для машин семейства «Газель».

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.

Двигатель УМЗ 4216


УМЗ 4216 одна из самых современных модификаций моторов от данного производителя. Его хорошие спецификации и высокая надежность доказываются многими положительными отзывами среди автомобилистов.

Главным отличием от более старых моделей – это значительно увеличенный объем двигателя, улучшенные выпускные клапана, ставшие больше на 3 мм по сравнению с предыдущей моделью и инжекторный тип работы и подачи бензина.

Также на базе УМЗ 4216 была разработана серия двигателей Эвотек. Если сравнивать данный движок с ЗМЗ 402, то УМЗ 4216 имеет блоки значительно повышенной прочности, вместо мокрых гильз начали устанавливать сухие и тонкие аналоги, цилиндры стали больше в диаметре и теперь равняются 100 мм против 92мм, используемых на ЗМЗ 402.

Также на Ульяновском моторном заводе, где были произведены двигатели с аббревиатурой УМЗ, собирают дизельный двигатель на Газель.

Основные поломки и неисправности с данным мотором особенно не отличаются от вышеописанных проблем для ряда других двигателей. Это обусловлено тем, что каких-либо глобальных отличий серии моторов ЗМЗ от УМЗ нет, и они имеют схожее строение и принцип работы.

Для того чтобы двигатель ГАЗ работал как можно дольше, следует каждые 10 000 км пробега проверять и регулировать зазоры клапанов, что поможет избежать серьезных поломок. Такие же правила справедливы при ремонте и эксплуатации двигателя ГАЗ 3307, распространенного среди хозяйственных и государственных предприятий, имеющих в своем автопарке грузовые машины данного производителя.

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.

Другие двигатели

На данный автомобиль устанавливаются следующие двигатели:

  • УМЗ 4216;
  • ЗМЗ 402;
  • ЗМЗ 406;
  • ЗМЗ 405;
  • ГАЗ-51,52;
  • Дизельный движок cummins ISF 2.8 (ГАЗель) и ISF 3.8 (Валдай);
  • ЗМЗ 4021 (Волга) 76;
  • ЗМЗ 4052 (Волга) 92Б;
  • ЗМЗ 511 (ГАЗ-53,3307);
  • ММЗ Д245.7Е2 без компрессора с генератором (ГАЗ 3308,3309 с гидравлическими тормозами);
  • УМЗ 3302 дв 274 ГУР Евро-4 EvoTech;
  • Также возможна установка японского двигателя на Газель-Бизнес.

Каждый из этих моторов имеет свои особенности, о которых следует узнать при покупке или эксплуатации данного авто, что позволит узнать какой двигатель лучше для современного автомобилиста.

Марки газовых автомобильных топлив

ГОСТ 20448-90 предусматривает выпуск сжиженного газа двух марок: СПБТЗ (смесь пропанобутановая техническая зимняя) и СПБТЛ (смесь пропанобутановая техническая летняя). Устаревший стандарт (ГОСТ 27578-87) также предусматривал две марки сжиженного газа: зимнюю — ПА (пропан автомобильный) и летнюю — ПБА (пропанобутановая смесь автомобильная).

Основными компонентами сжиженного газового топлива являются пропан (С3Н8) и бутан (С4Н10). В сжиженных газах, поставляемых для автомобильного транспорта, по техническим причинам может содержаться некоторое количество масла, поступающего из компрессоров и насосов.

Зимняя смесь отличается от летней повышенным содержанием пропана и применяется при температуре окружающего воздуха ниже +5 ˚С. Летняя смесь применяется при температуре +5 ˚С и выше. Пропан остается в жидком состоянии при температуре ниже —42 °С, для бутана эта температура составляет —0,5 °С. В весенний период времени с целью полной выработки запасов сжиженного газа марки СПБТЗ допускается ее применение при температуре до +10 °С. Более высокая температура может привести к нежелательному повышению давления в системе подачи газа и ее разгерметизации.

Сжатый природный газ выпускается двух марок: «А» и «Б». Они отличаются содержанием метана и азота. Основные горючие компоненты сжатых газов — метан (СН4), окись углерода (СО) и водород (Н2) получают из горючих газов различного происхождения (природных, попутных, нефтяных, коксовых и др.). В попутных газах в зависимости от месторождения нефти содержание метана может находиться в пределах 40-82%.

Требования, предъявляемые к газообразным топливам

Требования, предъявляемые к двигателям, работающим на природном газе:

газовое топливо

  • агрегат должен обеспечивать хорошее смесеобразование;
  • поступающее топливо должно быть высококалорийным;
  • не должно происходить коррозии или коррозийного износа во время работы мотора на природном газе.

Подобные моторы не образуют отложений на впускных и выпускных компонентах. Топливо должно сохранять свои качества при транспортировке. А также стоимость на подобное горючее не должна превышать допустимые цены государством.

Популярные модификации двигателей автомобилей ГАЗель

Модификации ГАЗ-3302 33021:

  • двигатель ЗМЗ-4025.10 мощностью 90 л. с.,
  • двигатель ЗМЗ-4026.10 мощностью 100 л.с.,
  • двигатель ЗМЗ-4061.10 мощностью 100 л.с.,
  • двигатель ЗМЗ-4063.10 мощностью 110 л.с..

Модификации ГАЗ-3302-216:

  • двигатель УМЗ-4216,
  • двигатель ЗМЗ-40524,
  • двигатель ГАЗ-5602.

Модификации ГАЗ-3302-216:, ГАЗ-330200-0404

  • двигатель Chrysler 2.4L-DOHC,
  • двигатель ЗМЗ-40524.

Модификации ГАЗ-330202-531, ГАЗ-330202-748, ГАЗ-33027-408:

  • дизельный двигатель ГАЗ-5602,
  • двигатель Chrysler 2.4L-DOHC;
  • двигатель ЗМЗ-40524,
  • двигатель УМЗ-4216.

Кому выгоден двигатель на газе

Сейчас ДВС с газомоторной смесью устанавливают на автобусы, спецтехнику. То есть на транспортные средства, которые сжирают много топлива и работают ежедневно, чтобы уменьшить затраты на бензин или дизель.

Автобусы на газе

Однако появилось много легкового транспорта, работающего на гибридных двигателях. Считается, что газовые двигатели пока еще молодое направление. Оно не достигло технической зрелости.

Газовые двигатели особенности работы газового двигателя

Газовый двигатель – особый вид двигателя внутреннего сгорания, работающий на газообразном топливе, работающий по циклу Отто. Чаще всего газовые двигатели работаю на пропане, но есть и другие, работающие на попутных (нефтяных), сжиженном, доменных, генераторных и других видах газообразного топлива.

Цикл Отто – процесс описывающий термодинамическую работу ДВС, с воспламенение сжатой смеси с помощью стороннего источника энергии (свечи зажигания)

Принципиальное отличие газовых двигателей от бензиновых и дизельных в более высокой степени сжатия. Применение газа позволяет избежать излишнего износа деталей, так как процессы сгорания топливовоздушной смеси происходят более правильно, благодаря исходному (газообразному) состоянию топлива. Также газовые двигатели более экономичны, так как газ стоит дешевле нефти и легче добывается.

К несомненным преимуществам двигателей на газе стоит отнести безопасность и бездымность выхлопа, что делает их незаменимыми при использовании на погрузчиках в больших складах, а также под землей и на общественном транспорте

Сами по себе газовые двигатели редко выпускаются серийно, чаще всего они появляются после переделки традиционных ДВС, путем оборудования их специальным газовым оборудованием.

По большей части любой бензиновый ДВС может стать универсальным если поставить на него газовое оборудование. Любую машину Российского производства как правило легко переоборудовать на газ, при условии грамотного подхода.

Пи переоборудовании машины на газ в багажник

Но у таких газовых двигателей есть один существенный недостаток. Пи понижении температуры окружающего воздуха, давление в баллоне падает и автомобиль невозможно завести, поэтому чаще всего применяются гибридные установки – газ/бензин. Заводится машина с бензина, а затем переключается на газ.

Оборудование автомобиля газобаллонным оборудованием не займет много времени и производится во многих мастерских по всему миру.

1 – баллон 2 – мультиклапан 3 – газовая магистраль высокого давления 4 – выносное заправочное устройство 5 – газовый клапан 6 – редуктор-испаритель 7 – дозатор 8 – смеситель воздуха и газа 9 – бензиновый клапан 10 – переключатель видов топлива

Газель обрудованная ГБО

Однако не только бензиновый но дизельный двигатель можно перевести на газ, для этого дизель снабжается системой зажигания, поскольку при сильном сжатии газ не детонирует как дизельное топливо. Еще одним способом воспламенить топливо является впрыскивание вместе с газом в цилиндры еще ди дизельного топлива, в количестве примерно 40-50%.

Газовый двигатель, переоборудованный из дизельного наиболее полно раскрывает все плюсы использования газа, так как степень сжатия в дизелях намного выше, что позволяет добиться КПД в районе 30-45%.

В сумме переоборудование двигателей на газ достаточно дорогое удовольствие – от 500 до 1000 долларов за импортное оборудование, но при условии достаточно интенсивной езды, затраты на ГБО окупаются достаточно быстро, поскольку газ стоит примерно в два раза дешевле бензина или дизельного топлива.

В начале статьи приведена фотография газового двигателя Caterpillar G 3508, мощностью 528 кВт, объемом 34,5 литра и степенью сжатия 9:1.

Газобаллонные автомобили

Газовые двигатели – двигатели, работающие на газообразных топливах, широко применяются на современном автомобильном транспорте. При этом используется сжиженный нефтяной газ (СНГ), состоящий в основном из пропана и бутана, а также сжатый природный газ (СПГ) метан или компримированный природный газ. Запас сжатого или сжиженного газа хранят в специальных баллонах, поэтому и автомобили, работающие на газе, называют газобаллонными.
Двигатели, работающие на газовом топливе, относятся к тепловым двигателям с принудительным воспламенением рабочей смеси, т. е. используют искровое зажигание, как и бензиновые двигатели, поэтому оценивать достоинства и недостатки газообразного топлива объективнее в сравнении с бензином.

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.

Тем не менее, эта проблема оказалась преодолимой, и еще во времена СССР было найдено ее техническое решение: впрыскивать в камеру сгорания совместно газ и дизельное топливо. В частности, такое решение применялось для некоторых моделей автомобилей марки «КАМАЗ». Принцип действия газодизельного двигателя основывался на том, что в цилиндры подается запальная доза дизельного топлива (20%-30%), а остальная порция топлива (70%-80%) замещалась подачей природного газа. При этом выгоднее подавать в цилиндры сначала газ, чтобы он хорошо перемешался с воздухом, а затем впрыснуть запальную порцию дизельного топлива.

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. Однако, в отличие от перевода бензиновых двигателей на газ, 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. Конечно же, после таких переделок многие преимущества дизеля теряются.

Требования, предъявляемые к газообразным топливам

Требования, предъявляемые к газовым топливам мало отличаются от требований к другим видам топлива для двигателей:

  • 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.

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.

Бензиновый, дизельный или газовый — какой двигатель лучше?

При выборе двигателя всплывает масса вопросов: бензиновый, дизельный или работающий на газе? Атмосферный или с турбонаддувом? У каждого варианта свои плюсы и минусы.

Прочность якорной цепи равна прочности ее самого слабого звена.

Поговорка старых английских шкиперов

Бензиновый двигатель

Его правильнее называть двигателем с искровым зажиганием. Почему? Хотя бы потому, что производители топлива в некоторых странах добавляют в бензин до 20–24% этилового спирта. Таким образом, двигатель можно назвать бензоспиртовым.

Примерно до середины прошлого века в системе питания таких моторов властвовал карбюратор, а мощность, в основном, зависела от рабочего объема. В настоящее время карбюраторы вымерли, а современников я бы условно разделил на несколько групп:

  • безнаддувные двигатели со впрыском во впускной трубопровод (их еще называют атмосферными моторами)
  • двигатели с непосредственным впрыском
  • наддувные двигатели
  • двигатели с непосредственным впрыском и турбонаддувом.

Приблизительно в таком же порядке у этих двигателей растут и показатели технических характеристик, но одновременно уменьшается надежность.

Безнаддувные двигатели с распределенным впрыском топлива во впускной трубопровод просты по конструкции. Они имеют надежную систему управления. Модификации с регулированием фаз на впуске и выпуске обеспечивают неплохие показатели по литровой мощности (это отношение мощности мотора к его рабочему объему в литрах). Современные двигатели рабочим объемом 1,6 л выдают мощность порядка 125–130 л.с. Улучшить удельные показатели (ту же мощность, снимаемую с единицы рабочего объема) можно только повышением частоты вращения коленчатого вала до 7–8 тыс. об/мин, но это требует создания уже совсем другого, «околоспортивного» двигателя, а также усовершенствованной трансмиссии. Например, еще в начале 1990-х Honda разработала двигатель объемом 1,6 л, который выдавал 160 л.с. Но с современными экологическими нормами о нем лучше даже не вспоминать.

Непосредственный впрыск немного улучшает показатели двигателя по мощности и экологичности. Но он ощутимо сложнее, так как требует применения топливного насоса высокого давления (ТНВД) и особых форсунок. А еще распространение таких двигателей сдерживается потребностью в топливе высокого качества. Недаром многие фирмы долгое время не поставляли такие моторы в нашу страну. У нас и без того подъезжаешь к бензоколонке как к столу с рулеткой, а тут еще и двигатель более требовательный.

Наддув позволяет значительно повысить показатели или уменьшить рабочий объем, сохранив ту же мощность. Полуторалитровый двигатель развивает от 150 л.с. и больше. Максимальный крутящий момент наддувника, в отличие от момента атмосферника, достигается значительно раньше, уже при частоте вращения коленчатого вала 1600–1800 об/мин., причем «полка» высокого крутящего момента может простираться до 4000–4500 об/мин. Все благодаря оптимальному снабжению воздухом поршневой части двигателя с помощью электронно-управляемого турбокомпрессора . В результате наддувный двигатель при небольших и средних нагрузках чуть экономичнее в сравнении с безнаддувным собратом при прочих равных. Такой двигатель прекрасно тянет с самых низов, а на малых оборотах потери энергии на трение меньше из-за меньших путей проходимых всеми деталями двигателя и, соответственно, выше КПД.

Однако статистика говорит о том, что наддувных моторов продается все-таки значительно меньше, чем атмосферных. Почему?

Первая причина — такие двигатели сложнее и несколько дороже в производстве. Да и налоговых льгот при малом рабочем объеме мотора у нас в стране нет, в отличие, к примеру, от той же Европы.

Вторая причина — ограниченный ресурс турбокомпрессора , обычно не превышающий 150 000 км пробега. Более нагружена у наддувных двигателей и поршневая часть, а где нагрузки, там и повышенный износ.

Третья причина — турбонаддув подразумевает разветвленную сеть трубопроводов, датчиков, приводов и жгутов проводов, которые могут соскочить, заржаветь и потерять герметичность. А любая поломка в системе управления может вывести из строя сам двигатель или агрегат турбонаддува. Также наддувные двигатели нежелательно глушить сразу после работы на напряженных режимах. Больше всего страдает раскаленный турбокомпрессор, т.к. циркуляция масла прекращается мгновенно, а ротор продолжает вращаться с большой частотой. К слову, турботаймер, призванный компенсировать этот недостаток, получил распространение лишь в качестве опции нештатных сигнализаций. Наконец, фанаты породистого звука признают, что выхлоп от турбодвигателей звучит недостаточно привлекательно.

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.

Газ или бензин? За и против

Учитывая то, что цены на бензин постоянно растут, многие автолюбители уже начинают подумывать о том, чтобы перевести свой автомобиль на газ.

И действительно некоторые пользуются такой привилегией, причем появилась она уже более десяти лет.

Но до сих пор есть мифы и споры, которые противоречат друг другу.

Давайте разберемся, какие плюсы и минусы будут ожидать водителя, если он начнет заправляться газом?

Несомненные достоинства такого перевода.

Достаточно низкая по сравнению с бензином. Газ дешевле бензина более чем на 30%.

Даже если авто будет расходовать газ больше, чем бензин на 30% и если добавить стоимость за установку оборудования, то все равно вы сможете окупить все расходы за несколько лет.

Этим занимаются только профессионалы. Они регулируют газовое оборудование. Выхлоп.

При газе выхлоп является наименее токсичным. Он, конечно же, чище, чем бензиновый, причем в три раза. И соответственно меньше урона окружающей среде.

Он меньше изнашивается в этом случае потому, что работа двигателя происходит тише и мягче.

Когда сгорает газовое топливо, то будет образовываться намного меньше золы, а также твердых частиц и нагара.

Масло для двигателя будет портиться не так быстро, поэтому менять его вы будете намного реже. Не нужны частые дозаправки. У авто увеличится пробег в несколько раз без дозаправок, потому что будете пользоваться двумя топливными системами.

Детонация газовых баллонов отсутствует, потому что будет срабатывать предохранительный клапан, находящийся на баллоне.

Если случается ДТП, пропан испарится и тем самым улетучится, а не растечется опасной лужей, как бензин.

Такая установка может помешать и угону. Если будет вынут коммутатор, это даст блокировку обоим топливным системам.

Теперь о минусах.

Место в багажнике.

Такой баллон занимает большое количество места в багажнике.

Чтобы ликвидировать этот запах, должен сливаться конденсат из редуктора. После этого выкидывайте использованные тряпки.

У газа он больше, чем у бензина, а значит экономить вы будете явно не 30%, а меньше.

Правда, чем выше поколение ГБО, тем меньше этот разрыв, так как расход газа приближается к расходу бензина, и это радует.

Марки газовых автомобильных топлив

ГОСТ 20448-90 предусматривает выпуск сжиженного газа двух марок: СПБТЗ (смесь пропанобутановая техническая зимняя) и СПБТЛ (смесь пропанобутановая техническая летняя). Устаревший стандарт (ГОСТ 27578-87) также предусматривал две марки сжиженного газа: зимнюю — ПА (пропан автомобильный) и летнюю — ПБА (пропанобутановая смесь автомобильная).

Основными компонентами сжиженного газового топлива являются пропан (С3Н8) и бутан (С4Н10). В сжиженных газах, поставляемых для автомобильного транспорта, по техническим причинам может содержаться некоторое количество масла, поступающего из компрессоров и насосов.

Зимняя смесь отличается от летней повышенным содержанием пропана и применяется при температуре окружающего воздуха ниже +5 ˚С. Летняя смесь применяется при температуре +5 ˚С и выше. Пропан остается в жидком состоянии при температуре ниже —42 °С, для бутана эта температура составляет —0,5 °С. В весенний период времени с целью полной выработки запасов сжиженного газа марки СПБТЗ допускается ее применение при температуре до +10 °С. Более высокая температура может привести к нежелательному повышению давления в системе подачи газа и ее разгерметизации.

Сжатый природный газ выпускается двух марок: «А» и «Б». Они отличаются содержанием метана и азота. Основные горючие компоненты сжатых газов — метан (СН4), окись углерода (СО) и водород (Н2) получают из горючих газов различного происхождения (природных, попутных, нефтяных, коксовых и др.). В попутных газах в зависимости от месторождения нефти содержание метана может находиться в пределах 40-82%.

Источник https://tuning-mg.ru/marki/gazomotornyj-dvigatel.html

Источник https://drajver.ru/vidy-i-marki/gazovye-dvigateli-vnutrennego-sgoraniya.html

Источник

Источник




Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *