Автомобилистам доступны два типа газового питания, на которые (либо на один, либо на другой – строго!) можно без труда перевести любой бензиновый (а также и дизельный, но это нераспространено) двигатель внутреннего сгорания. А именно – пропан и метан. Что нужно знать про эти газы?
– Пропан используется для заправки автомобилей в сжиженном виде, находится в баллоне под небольшим давлением. Переоборудование автомобиля на пропан стоит вполне терпимых денег, а пропановых заправок достаточно много по всей стране. Измеряется и продается в литрах, хотя иногда пересчитывается и в килограммы.
– Метан используется для заправки автомобилей в сжатом виде, находится в баллоне под чрезвычайно высоким давлением. Метановое газовое оборудование для переоборудования двигателя стоит существенно дороже пропанового. Заправок крайне мало даже в столицах. Измеряется и продается в кубометрах.
Так вот, из трубы в обычной городской квартире идет именно газообразный метан под минимальным давлением, а не пропан, как многие думают.
Бытового оборудования для сжижения газообразного пропана в природе не существует, да и взять газообразный пропан для сжижения обывателю неоткуда. А вот газообразный метан вполне доступен каждому, у кого дома есть газовая плита и труба.
Сжав домашний газ до требуемого давления (около 200 атмосфер), его вполне можно закачать в автомобиль, переоборудованный под метан!
Более того, для таких задач существует специализированное оборудование бытового класса. Это небольшие метановые компрессорные станции, достаточно компактные, предназначенные для установки на стену гаража.
Размером с прикроватную тумбочку – если выражаться крайне упрощенно. За рубежом их называют «gas fuelmaker».
Точно такие же (в конструктивном смысле) установки стоят на полноценных городских газовых заправках – только раз в пятьдесят больше и мощнее.
На российском рынке оборудования для домашнего сжимания метана не так уж много, но в целом некоторый выбор есть. Наиболее распространено итальянское, есть тайваньские модели, начали появляться чисто китайские.
Метановая компрессорная станция подключается обычным шлангом низкого давления к бытовой газовой трубе – через тройник-разветвитель, чтобы сохранить одновременное питание газом кухонной газовой плиты или отопительного котла, если он есть.
Ну и к электросети 220 вольт, разумеется. Мощность электропроводки требуется весьма скромная, способная выдержать электрочайник.
Промышленных нагрузок газовая заправочная станция не дает, поскольку все домашнее оборудование такого типа – априори маломощное, рассчитанное за многочасовую заправку автомобильного газового бака среднестатистического объема.
Поставили вечером машину в гараж, подключили быстросъемный шланг к заправочному штуцеру и запустили станцию. К утру баллон в багажнике будет полон. Станция обладает множеством защитных датчиков, выключающих ее по достижению предельного давления и в случае возникновения любой нештатной ситуации.
Минусы
Выглядит здорово? Да, но не спешите бурно радоваться… Проблем у такого способа «кормления» автомобиля немало. Но основных – пять. Перечислим их по мере уменьшения значимости, хотя очередность некоторых пунктов – вопрос индивидуальный…
Во-первых, самым серьезным препятствием в деле «автономной газификации автомобиля» является цена заправочных станций. Самые доступные итальянские модели стоят сегодня около 350 000 рублей. Тайваньские – примерно на четверть дешевле.
С китайскими поделками связываться просто страшно, когда речь идет о газе, сжатом до 200 атмосфер… Приобретать подержанные «gas fuelmaker'ы» – крайне сомнительная затея, если только вы не практикующий инженер-газовщик и не способны самостоятельно устранять неисправности в компрессорах высокого давления.
Во-вторых, для использования такой технологии вы непременно должны быть жителем частного дома – загородного коттеджа или хотя бы газифицированного дачного поселка, чтобы смонтировать заправочную станцию в гараже или под навесом, где вы паркуете свой авто рядом с жилищем.
В условиях квартиры реализовать подобное нереально –автомобиль в квартиру, разумеется, не затащить, а выводить в окно газовый шланг высокого давления – безумие. Заправлять же дома некий съемный мобильный баллон, эдакий «газовый пауэрбанк», который можно затем принести в машину и подключить к системе питания, в случае сжатого метана также невозможно.
Таскать туда-сюда баллоны и подключать их можно, только если они с жидким пропаном. Метановое оборудование с его давлениями таких трюков не позволяет.
В-третьих, нормы пожарной безопасности в России (в отличие от той же Европы) не позволяют монтировать газокомпрессорное оборудование рядом с жилыми зданиями. То есть, опять же, ни один официальный газовщик не возьмется подключить частнику такую технику и обслуживать ее.
А если при регулярной обязательной проверке инспекцией внутридомового газового оборудования (проводимой по закону с 2017-го ежегодно, тогда как раньше интервал составлял 3 года) компрессор будет обнаружен, вы получите штраф и требование ликвидировать «самогонный аппарат».
А если откажетесь демонтировать, то и полное перекрытие газоснабжения до выполнения предписаний инспекторов…
В-четвертых, дорогостоящее оборудование крайне долго будет окупаться: 350 000 рублей за компрессорную станцию, не менее 70 000 рублей за установку метанового оборудования на бензиновый автомобиль…
Затем к стоимости каждого кубометра сжатого метана, полученного от бытовой газовой сети, нужно прибавить стоимость электричества, затраченного на его сжимание, а также стоимость самого несжатого газа по счетчику, если платите по счетчику, а не по усредненному тарифу (а в частных домах, как правило, счетчики).
Срок «выхода в ноль» по затратам до начала реальной экономии на заправке весьма приличный, и не на каждой машине он достижим в принципе…
В-пятых, нельзя не отметить ряд трудностей с заправкой, которые постоянно испытывает любой владелец метанового автомобиля (в отличие от владельца пропанового авто и тем более – бензинового). Быстрой заправки домашняя метановая станция в принципе не обеспечивает – процесс идет несколько часов.
И когда будет нужно срочно выехать, а газовый бак окажется пуст, вы поедете на бензине.
Если же потребуется заправиться в пути, вне дома, то опять же, скорее всего, придется покупать бензин, ибо метановых заправок даже в Москве не более десятка, а по стране их сеть и вовсе катастрофически редка…
Плюсы
Впрочем, находятся и те, кто почти все минусы готов представить плюсами!
Стоимость оборудования не так уж высока для проживающего в частном владельца крупного и мощного внедорожника со средним расходом бензина под двадцать литров на сотню. Или коммерческого пользователя автомобиля, накатывающего большие пробеги. И окупится станция в случае прожорливого и/ или много ездящего авто относительно быстро.
Люди с руками из нужного места и вовсе строят такие заправочные станции самостоятельно – чаще всего на основе широко распространенных в нашей стране индустриальных компрессоров АК-150.
Эти агрегаты с советских времен и по сей день используются повсеместно – от танков до кораблей, и купить новый с хранения на сайте бесплатных объявлений можно тысяч за сорок, а подержанный – вдвое дешевле. Дайверы строят на них заправочные стенды для аквалангов, а рукастые автомобилисты – компрессоры для сжимания бытового метана.
Хотя это уже, конечно, весьма опасный экстрим, и, откровенно говоря, сложно упрекнуть соседей, которые, прознав о таких опасных экспериментах, незамедлительно сообщат о самоделкине куда следует. Жить-то хочется!
И если уж дошло до экстремальных вариантов, то подключить метановую станцию к бытовой газовой трубе технически достаточно просто и в обход правил.
Давление там чуть выше атмосферного, и сделать отвод с вентилем «на дополнительную плиту» или отопительный котел сможет любой газовщик из местного треста газового хозяйства, которому совершенно не обязательно откровенно рассказывать о том, что вместо плиты будет работать совсем другое устройство.
Да и без газовщика можно справиться, если уж честно… Спрятать систему от проверяющих тоже вполне возможно – внезапных проверок в этой сфере не бывает, и по закону газовая инспекция обязана предупреждать граждан о грядущем визите за много дней.
Деньги
Теорию неплохо бы подкрепить какими-то конкретными цифрами – и лучше всего в рублях! Возьмем для примера относительно распространенную (с поправкой на узость этого рынка в принципе), одну из наиболее компактных домашних метановых станций с производительностью по метану 2 м3/час и потребляемой мощностью от электросети 1 кВт и автомобиль с метановым баллоном на 100 литров – внедорожник со средним расходом бензина 15 литров на сотню. Некоторые усредненные вводные, необходимые нам для расчетов, таковы:
- расход метана в кубометрах приблизительно на 10% меньше расхода бензина в литрах;
- при расходе бензина 15 л/100 км расход метана составит около 13,5 м3/100 км;
- стоимость 1 литра бензина АИ-95 – около 46 рублей (Москва);
- стоимость 1 кубометра метана на городской метановой заправке – около 17 рублей (Москва).
- стоимость 1 киловатт-часа для жителей частных домов в сельской местности (Подмосковье) – 4 рубля;
- стоимость 1 кубометра бытового метана по счетчику для домов с газовыми плитами – 6,56 рублей; для домов с газовыми плитами и АГВ – 5,79 рублей (Подмосковье).
В 100-литровый баллон вмещается 25 кубометров сжатого метана (формально, реально чуть меньше). Если вы приезжаете с работы, скажем, в восемь вечера, а в шесть утра уже встаете, то в вашем распоряжении 10 часов. При производительности компрессора по метану 2 м3/час мы можем загнать в баллон автомобиля 20 «кубов». Итак, включаем «шайтан-машину»!
10 часов работы метановой компрессорной станции – это 10 потраченных на сжатие газа киловатт-часов стоимостью 40 рублей.
20 кубометров метана, выкачанных станцией из бытовой газовой трубы, – это 116 рублей.
116+40=156 рублей. То есть за 156 рублей мы получили 20 кубов сжатого метана. За тот же самый объем сжатого газа, покупай мы его на городской метановой заправке, мы бы заплатили 340 рублей. То есть выгода между городской и домашней заправкой – 184 рубля на каждые 20 кубов, или 8 рублей против 17 за один кубометр. Более чем в два раза дешевле.
Разница же с бензином выглядит еще вкуснее. В условиях городского движения соотношение расхода метана и бензина равно 1:1, а на трассе – 0,8:1, но даже если принять расход один к одному, это 8 рублей против 46 рублей. Разница почти в 6 раз!Теперь посчитаем, как быстро окупится оборудование, для простоты приравняв литр жидкого топлива к кубометру газообразного.
Предположим, что сумма затрат на покупку метановой заправочной станции, ее монтаж и оснащение автомобиля метановым питанием вылилась в 400 000 рублей (и это весьма оптимистичная цифра, отметим). И если в год мы проезжаем на нашем автомобиле, кушающим 15 литров бензина на 100 км, 20 000 километров, на бензин мы потратим 138 000 рублей.
А на «домашнем газе» при тех же условиях – 24 000 рублей.Экономия в год – 114 тысяч рублей. И на этой экономии можно отбить наши вложенные 400 000 рублей за 3,5 года. Если же пробег автомобиля в год составит 30 000 километров, то окупится газовое «железо» уже за 2,3 года.
А при пробеге в 50 000 в год – меньше, чем за 1,5 года!Впрочем, если у вас экономичная малолитражка, даже в самом пробочном режиме не кушающая более 8 литров на сотню, а проезжаете вы типичные для многих жителей мегаполиса 15 000 километров в год, то окупаемость «самогонного аппарата» растянется лет на десять. При подобном раскладе вложения в «домашний газ» явно нерентабельны.
За десяток лет почти еженощной работы заправочная станция износится до полной неработоспособности, да и газовое оборудование на автомобиле тоже. В общем, либо ишак сдохнет, либо султан, либо сам Ходжа…
Опрос
Задумались о переводе на метан и заправке «от плиты»?
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 (
Купил компрессор и заправляешься газом бесплатно? Да, но нет
Эксперт «За рулем» все подсчитал.
Вопрос с форума «За рулем» — мы отвечаем на них время от времени:
Материалы по теме
— В статье про газобаллонное оборудование вы упомянули домашние газовые компрессоры, позволяющие заправлять автомобиль с ГБО от бытовой сети. Следует ли понимать, что такая заправка фактически бесплатна?
— Да, там, где нет счетчиков, за газ платить не надо. Но в то же время федеральный закон № 261‑ФЗ «Об энергосбережении…» определяет нормы, при которых собственники жилых домов, квартир и дач обязаны установить газовые счетчики (или это сделают принудительно). По сути, счетчики необходимы тем, кто потребляет более двух кубометров газа в час.
Материалы по теме
В интернете советуют обратить внимание на домашние газовые компрессоры, позволяющие заправлять автомобили от бытовой сети. Но это дорого: самые простые компрессоры оценивают в 250–300 тысяч рублей, сложные — до миллиона и далее. Причем для установки компрессора требуется разрешение газовой службы, инженерный проект и регистрация. Все остальные варианты — вне закона. За несанкционированное подключение для физических лиц предусмотрен штраф 10–15 тысяч рублей (КоАП РФ, ст. 7.19) с принудительным отключением.
Материалы по теме
По счастью, не предложено никакого способа определения расхода газа, кроме общего ориентира — одна газовая плита столько сжечь не может. Не предусмотрено и санкций за отсутствие счетчика. Однако при легальной установке компрессора с его официальной регистрацией наверняка потребуется и счетчик: самые простые маломощные установки прокачивают 50–100 л газа в минуту.
У вас есть вопросы? Пишите на [email protected]. И присоединяйтесь к обсуждению на форуме «За рулем»!
- 9 причин НЕ переводить машину на газ — тут.
- Хотите избавить автомобиля от очагов коррозии? Приезжайте к нам за Цинкором — рроверенное и эффективное средство!
- «За рулем» теперь можно читать в Яндекс.Дзен.
depositphotos и фирмы-производители
Что нужно знать при выборе газового генератора
- 29 июля 2014 г. в 17:21
- 1619
Газовые генераторы, или газопоршневые электрогенераторные установки вырабатывают электроэнергию, используя в качестве топлива газ. Наряду с дизельными и бензиновыми электрогенераторными установками, газовые генераторы имеют свои особенности, о которых необходимо знать.
Мнение при выборе
В настоящее время газовые генераторы обеспечивают выработку наиболее дешевой и экологически чистой электроэнергии по сравнению с бензиновыми и дизельными аналогами. Поэтому если у вас есть возможность подключить газовый электрогенератор (есть природный газ или газгольдер со сжиженным газом), то применение газового генератора всегда целесообразно.
Выбор конструктивного варианта напрямую зависит от того, есть ли у вас центральное электроснабжение в принципе и какого оно качества. Если электричества нет вообще или его качество постоянно низкое (например, напряжение значительно ниже требуемой нормы) имеет смысл подумать об электростанции для постоянного электроснабжения.
Однако, такие модели имеют очень большую стоимость даже при относительно малой мощности.
Такой агрегат, как правило, очень массивен, и снабжен очень большим по объему двигателем внутреннего сгорания. Если у вас есть центральное электроснабжение, и вы хотите застраховать себя от перебоев с электроснабжением, можно купить недорогую газовую электростанцию. Однако учитывайте, чтобы ее мощности хватило на электроснабжение вашего дома.
Маленькая станция, работающая от бытового баллона, в этом случае вряд ли подойдет. И наконец, ситуация, когда перебои с нормальным электроснабжением бывают, непредсказуемы, к таким перебоям мы относим и снижение напряжения в сети, когда все работает «вполнакала».
И даже если перебои не часты, то приходят они, когда никто не ждал, путают все планы и могут продлиться неизвестно сколько. Что делать в этом случае. В этом случае рекомендуется выбрать станцию с жидкостной системой охлаждения по приемлемой цене, такие модели на рынке сейчас есть.
Эта электростанция станция не будет так дорога, как генератор, созданный, непосредственно для постоянного электроснабжения. А самое главное сможет работать долго без технологических перерывов, которые необходимы для станций с воздушным охлаждением.
Рекомендуемая мощность
Ключевым параметром газогенераторной установки является её мощность. Иначе говоря, это количество киловатт, которое способен выдавать газовый генератор. И здесь несколько слов о маркировке.
Если вы видите на корпусе или заводской шильде генератора цифру 10 или 15 это еще не значит, что вы получите 10 или 15 киловатт мощности. Надо внимательно присмотреться к единицам измерения.
Дело в том, что часто на самом видном месте красуется полная мощность генератора, измеряемая в киловольт-амперах, которая выше активной мощности, измеряемой в киловаттах, и на которую, в конечном счете, вы можете рассчитывать.
Например, у генератора полной мощностью 30 киловольт-ампер генератора активная мощность будет 24 киловатта. То есть выдавать в вашу сеть он будет только 24 киловатта. Это разные характеристики генератора и надо правильно учитывать. Определиться с производительностью установки Вам, вероятно, помогут результаты опроса владельцев загородных домов:
- Для загородного дома общей площадью до 200м3 рекомендуется использовать электрогенераторы от 6 до 12кВт
- Для загородного дома площадью выше 200м3 предпочтительнее использовать установки мощностью от 20 до 40кВт
Потребление топлива и ресурс генератора
Газопоршневую установку уместно сравнивать с автомобильным двигателем, если мы говорим о расходе топлива: чем больше нагрузка, тем выше расход топлива.
Газовые генераторы потребляют 0,330 грамм пропан-бутана или 0,45 м3 метана (магистрального газа) на один киловатт. Как и автомобильный двигатель, газовый генератор имеет свой штатный режим работы.
Например, если на корпусе генератора гордо красуется наклейка «10кВт», относитесь к ней как к цифре «180 км/ч» на спидометре семейного автомобиля. В нормальном режиме эксплуатации газопоршневая установка должна работать на 75% от номинальной мощности.
«Превышение скорости» рекомендуется делать только на короткий срок. Поэтому, если Вам требуется генератор мощностью не менее 12кВт, добавьте 25% и смело приобретайте установку на 15 киловатт.
Дело в том, что работа электрической машины в диапазоне 75-100 % нагрузки повышает риск ее преждевременного износа. К тому же эти 25% процентов смогут без вреда для вашей установки компенсировать высокие пусковые токи при включении отдельных электроприборов. И второй немаловажный вопрос.
Чаще всего для работы на генераторной установке берется первичный двигатель внутреннего сгорания, который способен вращать данный электрогенератор при работе на максимальной мощности с небольшим запасом.
Поэтому эксплуатируя газопоршневую установку на пределе её возможностей, Вы также сокращаете срок службы двигателя внутреннего сгорания — моторесурс.
Естественно, что ваш генератор способен обеспечить вас электроэнергией при работе на пределе номинальной мощности в течение своего срока службы. Но чтобы этот срок был больше, разумный хозяин всегда выберет машину, учитывая вышеуказанные требования. И в конечном итоге только выиграет от этого.
Эти требования справедливы для любого генератора не зависимо от его стоимости, и кто его произвел, так как продиктованы законами физики. Что касается ресурса первичного двигателя (двигателя внутреннего сгорания), то он для стационарно работающих установок рассчитывается в моточасах.
Установить корректную зависимость моточасов, от пробега в километрах как это принято в автомобильной отрасли сложно.
На двигатель в генераторном варианте не влияют такие факторы как постоянная работа в режимах разгона или торможения, которые и являются основными «убийцами» двигателя, поэтому ресурс и надежность работы двигателя на генераторе (естественно при бережном к нему отношении) выше, чем при работе на «железном коне».
Но в газогенераторном варианте существенным фактором является соблюдение температурного режима. Данный режим в идеале должен обеспечивать достаточную температуру головки цилиндра для запуска двигателя в любое время года (подогрев) и хороший отвод тепла при работе, чтобы не перегреть агрегат.
Условия работы при отрицательной температуре
Многие продавцы с гордостью заявляют, что их газовые генераторы могут работать при температуре до -50 градусов. Обычно такие заявления сопровождаются малозаметной припиской «при использовании комплекта для зимнего запуска». Как этот комплект работает? Известно, что топливо для газового генератора (газ) обладает достаточно низкой температурой.
Попадая в цилиндр двигателя с температурой -50 градусов, этот газ конденсируется. Разумеется, что в таком случае двигатель просто не заведётся. Чтобы избежать проблем с запуском двигателя в холодное время года, необходимо подогревать блок цилиндров двигателя. Это возможно только на генераторах с жидкостным охлаждением.
Такие генераторы можно запустить даже в суровые морозы.
Уровень шума
Уровень шума измеряется в децибелах кем угодно и как придётся. Децибел является величиной относительной, а единых правил для замеров не существует.
Менеджеры могут заявлять Вам о рекордно низком уровне шума газового генератора и даже приводить определённые цифры в децибелах. Может вполне оказаться, что данный уровень шума был зафиксирован на расстоянии в тридцать метров от электрогенераторной установки.
Обычно он замеряется на расстоянии 7 м от установки. Поэтому поинтересуйтесь у менеджеров, на каком расстоянии производился замер.
Время непрерывной работы газогенератора
Газовые генераторы бывают с воздушным и жидкостным охлаждением. Генераторы с воздушным охлаждением обладают более компактными размерами и привлекательной ценой, но на них нет возможности установить подогрев двигателя. Таким образом, эти генераторы невозможно использовать в условиях низких температур.
Некоторые производители устанавливают нагревательные пластины на поддон с маслом, что позволяет запускать генератор при отрицательной температуре, но не ниже —10 градусов. Генераторы с воздушным охлаждением являются аварийными, то есть должны запускаться на непродолжительный срок.
Можете провести аналогию с мотоциклом, который невозможно эксплуатировать круглый год, особенно зимой. Внимательно изучите инструкцию электрогенераторной установки. Для генераторов с воздушным охлаждением в паспорте чётко указано максимальное непрерывное время работы.
Обычно оно составляет не более 5 часов, после чего генератор необходимо отключить хотя бы на час. Причем это параметр берется для идеальных условий работы. При повышении температуры окружающего воздуха этот период сократится.
Работа при низком давлении газа
Зимой, в связи с повышенным потреблением газа, давление в магистральных газопроводах существенно падает.
Некоторые производители газопоршневых электрогенераторных установок знают об этой проблеме и в качестве её решения устанавливают дорогостоящие ноль-регуляторы давления, которые позволяют установке работать при низком давлении.
Эта возможность обязательно прописывается в паспорте. О возможности работы газогенератора при давлении 8мБар Вам должен говорить не продавец, а документация к установке.
Итог
При выборе производителя требуется проверить:
- Существует ли система подогрева газопоршневых цилиндров двигателя для эксплуатации в зимний период? Как она действует и где указано её наличие.
- Заявлена ли в паспорте возможность работы при давлении от 8 мБар?
- Описание цикличности работы генератора и время непрерывной работы должно предоставляться заводом изготовителям.
- Проверьте наличие сертификата соответствия и разрешение на применение.
- Где расположены сервисные и ремонтные помещения завода?
- Проверьте гарантийный талон.
Компания «Химгазкомплект»
Газодизельный двигатель принцип работы
На сегодняшний день существует два принципиальных способа установки газового оборудования (ГБО) на дизель.
Первый — полное переоборудование на стопроцентное питание газом, для чего двигатель подвергается основательной модернизации.
Так как октановое число метана, к примеру, достигает 120, то штатная степень сжатия дизельного двигателя для него слишком высока, и чтобы избежать детонации и, как следствие, быстрого разрушения агрегата, ее необходимо снизить до 12:1-14:1.
Кроме того, температура самовоспламенения газа составляет около 700 °С против 320-380°С у дизтоплива, потому воспламеняться от сжатия он не может и для его поджига цилиндры необходимо оснастить системой искрового зажигания, как на бензиновых моторах.Разумеется, обратной переделке под дизтопливо такой агрегат не подлежит.
Есть более простой и дешевый вариант установки ГБО на дизель, основанный на комбинированном режиме питания. Основным здесь по-прежнему является дизельное топливо, однако часть его замещается газом — метаном или пропаном.
Дизельное топливо при этом выполняет функцию поджига топливовоздушной смеси — ведь для воспламенения газа, необходим искровой или запальный разряд. Степень замещения основного топлива дополнительным зависит от нагрузки на двигатель и самой топливной аппаратуры — оригинальной дизельной и устанавливаемой газовой.
В настоящее время системы ведущих мировых производителей позволяют замещать до 50% дизтоплива в случае с метаном и до 30% — в случае с пропаном.
Преимущества газодизельных систем
1) Простота монтажа: комплекты оборудования универсальны, подходят для всех типов дизельных двигателей с электрооборудованием как 12V, так и 24V, включая самые современные, и не требуют разборки и модификации силового агрегата, а переход на исходный дизельный режим возможен в любой момент времени простым нажатием на кнопку переключателя в кабине водителя.
2) Увеличение КПД и ресурса. Добавка дозы газа повышает мощность и крутящий момент двигателя — с турбонаддувом рост показателей может достигать 30%.
При этом двигатель работает заметно тише и эластичнее, а благодаря снижению нагрузки на систему подачи дизельного топлива увеличивается срок службы ее элементов, особенно в случае с непосредственным впрыском Common Rail, работающим с переменным высоким давлением в зависимости как раз от нагрузки.
3) Экономика и экология. Замещение части дизтоплива газом позволяет до 20% снизить стоимость эксплуатации автомобиля по отношению к стоимости эксплуатации его только на дизельном топливе.
А изменение состава и существенное снижение объема отработавших газов улучшает экологические показатели двигателей, уменьшает токсичность и дымность выхлопа и содержание в нем твердых частиц (сажи) настолько, что позволяет отказаться от использования раствора мочевины на агрегатах, отвечающих нормам Евро-4 и Евро-5.
Почему трудно перевести дизельный двигатель на газ?
- Температура воспламенения. Если у дизельного двигателя топливо самовоспламеняется при 400 градусах, то газ горит при 700 и выше. И неважно, метан это или пропан-бутан.
- Отсутствие свечей. Какой бы степень сжатия ни была в дизельном двигателе, ее не хватит, чтобы разогреть газовую смесь до температуры самовоспламенения. Поэтому без установки сторонних свечей зажигания не обойтись.
- Октановое число. У дизельного топлива ОЧ составляет 50 единиц. У газа – не менее 102. Если такое топливо попадет в дизельный двигатель, он уйдет вразнос (это неконтролируемая работа мотора на высоких оборотах). Способов решения проблемы несколько. Это коррекция степени сжатия, либо уменьшение октанового числа газовой смеси.
Методы установки
- С полной переделкой двигателя.
- С внедрением системы Dual Fuel.
Дизельный двигатель полностью переделывается на газ. После такого вмешательства он будет работать только на газу.
Чтобы агрегат не пошел вразнос, корректируют его степень сжатия. Она составляет около 12:1. Только так мотор может «переварить» топливо с высоким октановым числом. Далее устанавливается система поджога смеси. Каких-либо особых механизмов здесь нет. Для поджога используются обычные свечи, как и на бензиновых моторах.
Недостаток такой переделки в высокой стоимости комплекса работ и снижении мощности мотора и крутящего момента.
Система Dual Fuel
Это комбинированная система подачи топлива, устанавливаемая на некоторых моделях МАЗ и КАМАЗ. На данный момент это самый дешевый, правильный и легкореализуемый вариант.
Здесь нет необходимости в установке свечей зажигания. Чтобы воспламенить метан (или пропан-бутан), используется само дизельное топливо.
Основные состовляющие — газовый редуктор, шланги и магистрали, а также баллоны для хранения топлива.
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.
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.
Загрузка...
