Гбо на дизель

Установка ГБО

Газовый двигатель и газодизель.

14.03.2017

Технологически имеется два варианта переоборудования дизельных авто для работы на газообразном топливе. Первый способ, состоит в дефорсации двигателя и переоборудования его из дизельного в газовый. Плюсом этого способа являются отличные экономические показатели, и максимальный экологический эффект.

Переоборудованные автомобили с системой «ADIS» в газовый двигатель показали, что расход автомобиля по сравнению с дизельным двигателем, остался на одном уровне и составил 25 метров кубических СПГ вместо 25 л/дт. Соответственно и экологические показатели были оптимальными, вредные выбросы в атмосферу снизились до 90%. Но минус такого способа в том, что газовый двигатель не может работать на дизельном топливе, и вернуть двигатель в дизельный режим можно, если понести некоторые затраты, как правило сопоставимые со стоимостью капитального ремонта двигателя.

И второй, более распространенный и простой способ — газодизель, в случае с которым не вносятся изменения в конструкцию двигателя. На двигатель устанавливается газовое оборудование, и система ограничения подачи дизельного топлива, до 25%- 35% от номинальной. При этом вредные выбросы в атмосферу такие, как сажа, углеводороды, СО, бензопирен, окиси азота и т.д. снижаются до 90%.

В таком случае, мы имеем несколько меньшую экономическую выгоду, замещая не 100% дизельного топлива газом а примерно 70%, но переоборудовать таким образом авто гораздо проще, не внося никаких изменений в конструкцию, оставляя дизельный режим и добавляя еще один режим работы двигателя — ГАЗОДИЗЕЛЬ, который включается без глушения двигателя простым нажатием кнопки на приборной панели автомобиля.

В этом случае мы имеем отличную экономическую эффективность, сочетаемую с уникальными показателями выхлопа! Запальная доза (30% от номинального количества) дизельного топлива подаваемая в цилиндр всегда догорает полностью, образуя минимальное количество сажи и других вредных веществ, по сравнению с дизельным режимом работы двигателя. О системе Система «Gazodisel» — универсальная система, предназначенная для переоборудования дизельных двигателей под работу на всех видах газового топлива: СПГ (сжатый природный газ), СНГ (сжиженный нефтяной газ), биогаз (biogas), компримированном природном газу, водороде. Преимуществом этой системы, перед всеми аналогами, представленными на рынке является:

• контролируемая подача газа с фазированным впрыском (отдельно в каждый цилиндр).
• расчет времени впрыска и угла зажигания (для газовых двигателей) задается согласно заложенному Вами алгоритму и контролируется ЭБУ.
• самый эффективный алгоритм управления подачей газа контролируемый компьютером с защитой от всех возможных ошибок: все компоненты системы контролируются ЭБУ с мгновенным прекращением подачи газа в случае ошибок, что делает работу системы ADIS максимально безопасной
• возможность обновления прошивки блока управления АDIS без его замены, в случае разработки нового программного обеспечения.
• возможность индивидуальной настройки данной системы под температурный режим каждого региона, рельефа местности и особенностей перевозки.

Используемая нами система соответствует стандартам 4-го поколения ГБО. Отличается от своих аналогов на рынке газодизельных систем (которые работают на уровне второго поколения ГБО), раздельным впрыском и электронным управлением работы всей системы, включая управление работой системы ограничения подачи дизельного топлива, с многоуровневой защитой двигателя и системы, от сбоев и критических факторов, присущих предыдущим поколениям.

Одним из важнейших преимуществ использования газового топлива является экономическая оправданность использования газового топлива, ярче всего она выражается снижением стоимости перевозок в 2-4 раза (например есть страны где соотношение цены на природный газ к дизельному топливу составляет один к пяти). В большинстве стран среднее соотношение цены дизельного топлива к газу составляет один к двум.

Ниже приведен пример для грузового автомобиля с расходом 40л./100 км. пробега. При переводе его в газовый двигатель, вместо 40 литров д.т. он будет потреблять до 40 м3 сжатого природного газа, или до 44 литров сжиженного нефтяного газа в случае пропанобутановой смеси.

В случае перевода такого же автомобиля на газодизель, мы получим:

вместо расхода в 40 л. Д.Т. —> 12 л. Д.Т. + 28 м3 СПГ (сжатого природного газа) или 20 л. Д.Т. + 20 л. СНГ (сжиженного нефтяного газа).

Дизельный автомобиль, работающий на сжатом газе — метане

Монтаж газовых баллонов под метан на карьерном самосвале БЕЛАЗ

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.

Принцип работы

Отличие работы двигателей на дизельном топливе от бензиновых моторов заключается в том, что воспламенение горючего осуществляется за счет его сжатия. Эта особенность служит препятствием перехода на использование исключительно газа в качестве топлива, не подвергая силовой агрегат кардинальному переоборудованию без возможности возврата в исходное состояние

Работа системы DUAL FUEL осуществляется по следующему принципу:

• Топливная рампа создает требуемую величину давления, которое стремится быть максимально низкой. Благодаря этому появляется возможность произвести частичную замену дизельного топлива газом, отведя ему роль детонатора.
• Дизельное топливо и газ подаются в камеру сгорания в определенной пропорции. При определенном давлении происходит детонация солярки, которая воспламеняет газовую составляющую смеси. Горение газа происходит с высокой скоростью при повышенных температурах по отношению к аналогичным параметрам дизеля, поэтому система контролирует температурные показатели, чтобы мотор не перегревался. Кроме этого, на основании данных, полученных с соответствующих датчиков, ЭБУ корректирует качественные и количественные показатели топливной смеси, а также зажигание.

Современные возможности

Переоборудование

Это кардинальный способ перехода дизельного мотора на газ. Однако после завершения переоборудования обратный переход становится невозможным, что объясняется внесением существенных изменений в систему зажигания, питания и ряд других. Такая необходимость обусловлена особенностями используемого топлива. Для воспламенения солярки необходима температура 300-400С, а газ начинает гореть при 700С.

В этом случае изменения в дизельном двигателе выглядят так:

• вместо форсунок используются свечи зажигания;
• осуществляется установка газовых форсунок или дозатора;
• снижается степень сжатия, что позволяет использовать высокооктановое горючее.

В результате переоборудования получается газовый двигатель, который имеет следующие преимущества:

• существенно увеличивается ресурс силового агрегата;
• снижается объем вредных выбросов, которые наносят меньший вред окружающей среде;
• возрастает крутящий момент и мощность двигателя;
• работа мотора становится менее шумной и сопровождается детонацией.

К отрицательным моментам такого перехода относится:

• безальтернативность используемого топлива;
• усложняется настройка и регулировка;
• газовый баллон занимает много места в легковом автомобиле;
• сложности запуска при снижении температуры;
• сокращается интервал регламентного технического обслуживания.

Газодизель

На современные дизельные моторы установка обычного ГБО невозможна, что связано с принципиальным отличием работы системы зажигания, поэтому устанавливается газодизель. В этой системе дизельное топливо применяется только для воспламенения смеси, а работа мотора происходит на газе. Для стабильной работы мотора требуется, чтобы соблюдался топливный баланс, который контролируется датчиками и управляется ЭБУ.

При переходе дизеля на газ целесообразно использовать метан, который может быть разбавлен соляркой 1:4. Современные технологии позволяют получать этот газ путем переработки органики, поэтому открываются широкие перспективы при эксплуатации техники в местах непосредственного производства топлива — в сельской местности.

При использовании пропана потребность в газе возрастает в 2 раза, а его стоимость выше цены метана. Однако сеть метановых заправок находится в стадии становления, в отличие от пропановых АГНС.

Для подачи топлива может использоваться механический насос высокого давления, а также современная разработка — Common Rail, соответствующая стандарту Евро 4.

Установка газодизеля имеет следующие преимущества:

• возможности использования топлива двух видов;
• снижается уровень загрязнения окружающей среды;
• продлевается ресурс мотора;
• увеличивается интервал замены масла;
• отсутствие детонации.

А также некоторые недостатки:

• усложняется процесс регулировки и настройки;
• необходимо отвести много места для размещения газового баллона в легковой машине;
• приобретение и установка ГБО требуют значительных затрат, что делает переоборудование легковых автомобилей на газ нецелесообразным. Однако монтаж ГБО на грузовики, специальную и сельскохозяйственную технику позволяет получить ощутимый экономический эффект.

Турбодизель

Принцип действия турбированного двигателя не отличается от атмосферных моторов. Таким образом, переоборудование турбодизеля вполне возможно и выполняется аналогично атмосферным моделям.

Плюсы перевода дизеля на метан

• Простота установки. Установка ГБО на дизель подходит для всех типов двигателей, при этом нет нужды в полной модернизации мотора Вашего автомобиля.
• Экономичность. Перевод на газодизельные системы становиться на 35% экономнее для Вас, чем содержание автомобиля только на дизтопливе.
• Экологичность. Перевод дизеля на газ, в особенности на метан, увеличивает экологичность двигателя, тем самым уменьшает выбросы выхлопных газов в атмосферу.
• Снижение уровня шума при работе автомобиля.
• Увеличение срока службы системы подачи дизельного топлива.
• Перевод дизеля на метан увеличивает мощность двигателя до 30% процентов.
• Увеличение запаса хода. Ведь помимо дополнительно бака с дизельным топливом, есть еще и газовый баллон. На газовом дизеле можно проехать в три раза больше без дозаправки.

Устройство топливной системы дизельного мотора

Топливная система отвечает за подачу строго определенного количества топлива с определенным давлением по определенному графику. Поэтому это достаточно сложный и дорогой узел дизельного двигателя. Топливная система включает следующие основные элементы:

1. Топливный насос высокого давления. Подает топливо к форсункам в зависимости от действий водителя, режима работы мотора и инструкций управляющей программы. Современные топливные насосы представляют собой главный исполнительный механизм, который отрабатывает директивы шофера и управляет двигателем. На последних моделях легковых дизельных авто устанавливают топливные насосы распределительного типа, которые равномернее подают топливо, хорошо работают на высоких оборотах, имеют компактный размер.
2. Форсунки. Совместно с топливным насосом подают дозированное количество топлива в камеру сгорания. Тип распылителя форсунки задает форму факела сгорания топлива, давление её открытия – рабочее давление топливной системы. В настоящее время используются форсунки с многодырчатым и шрифтовым распылителем. Распылители форсунок обычно изготавливают из жаропрочных материалов, поскольку они непосредственно контактируют с камерой сгорания.
3. Топливный фильтр. Отделяет засоры и воду в топливной смеси. Насос ручной подкачки позволяет удалить воздух из топливной системы. Дополнительная установка электрического подогрева на топливном фильтре позволяет облегчить запуск мотора при низких температурах, избежать забивания фильтра парафином после кристаллизации дизельного топлива.

Состав ГБО для установки на дизельный двигатель

— Электронный блок управления. «Мозг» всего комплекта, состоит из нескольких микроконтроллеров.

Электронный блок управления считывает все показания датчиков, анализирует их и корректирует работу ГБО

Считывает все показания датчиков, анализирует их и корректирует работу комплекта под текущий режим работы автомобиля.

— Механизм перемещений упора рейки ТНВД. Топливный насос высокого давления — очень сложный и очень важный механизм в работе дизельного двигателя. Для того чтобы дизельный двигатель мог работать с газом, понадобится его переработка.

— Редуктор-испаритель. Пропан и бутан находятся в баллоне в жидком состояния, для превращения их обратно в газ и возвращения газа к атмосферному давлению существует специальный редуктор. Метан находится в баллоне в газообразном состоянии, но для поддержания его рабочего давления в системе также необходим редуктор.

— Газовые форсунки или дозатор. Через форсунки или дозатор газ попадает в камеру сгорания.

Переключатель видов топлива. Выполняется в виде кнопки или тумблера и устанавливается в салон автомобиля для удобного доступа водителя.

— Датчики. Датчик температуры, датчик синхронизации, датчик коленного вала, датчик газа и другие. Без датчиков современные двигатели работать не могут. Для работы дизельного двигателя используются часть родных датчиков и устанавливаются дополнительные. Они помогают двигателю мешать смесь в различных режимах работы.

Газовый баллон — самая крупная часть системы ГБО

— Газовый баллон. Самая крупная часть системы, дополнительный топливный бак, от его емкости зависит, сколько двигатель сможет отработать при совмещении с газом. Баллон занимает полезное пространство, поэтому к его установке необходимо подходить особенно тщательно, хотя для больших автомобилей этот вопрос не принципиален. Для пропана, бутана и метана используются разные баллоны. Баллоны для метана более толстые и должны выдерживать значительно большее давление.

— Магистраль высокого давления. Это труба, по которой газ от баллона попадает в редуктор и далее в двигатель.

— Заправочное устройство. Поскольку газ не может течь как жидкость, для него существуют специальные безопасные заправочные устройства.

— Мультиклапан. Особое устройство, по которому газ попадает в баллон и покидает его. Вместе с ним идет защитная аппаратура, которая может сбрасывать лишнее давление при нагреве или повреждении баллона и защищает его от переполнения газом.

— Газовый фильтр. Газ содержит в себе значительно меньше примесей, чем бензин. Но в баллоне и внутри системы могут находиться грязь и мусор, попадания в двигатель которых желательно избежать. Поэтому газ дополнительно фильтруется.

Газовые фильтры нужны для дополнительной фильтрации газа

— Комплект проводов, трубок, крепежи и соединения. Тут все понятно: для датчиков нужна проводка, всю систему необходимо объединить между собой и надежно закрепить к кузову автомобиля.

Выбор метана или пропана

На пропан-бутане доля впрыска в камеру сгорания едва достигает 40%. Все остальное — DT. Это связано с химическими характеристиками газа, но девелоперские компании постоянно совершенствуют эту тему. Экономия с пропаном сегодня, конечно, меньше, чем с метаном.

Закачка природного газа составляет 70%, и, следовательно, экономия гораздо заметнее. Но дизельно-метановая версия оборудования стоит в два раза дороже. Причина в том, что технология изготовления баллонов совершенно иная, для транспортировки метана используются другие стандарты, они выдерживают большее давление и, конечно, тяжелее. Итак, проанализировав несколько установок, можно сказать, что преобразование дизельного двигателя в газ возможно только при совместном впрыске, будь то пропан или метан.

Конечно, такая модернизация дизельного двигателя, безусловно, хорошо сказывается на его ресурсе. Двигатель начнет работать мягче, дизельное рычание исчезнет. Западные логические компании уже давно используют эту технологию.

PS: если вам нравится то, что вы только что видели — обязательно стоит подписаться

Источник

ГБО на дизель: о способах установки

Сегодня существует два основных способа установки газобаллонного оборудования на автомобиль, работающий на солярке. Один из них является весьма радикальным и используется крайне редко, тем не менее, о нём следует знать.

Речь идёт о врезке классических свечей зажигания в головку блока цилиндров. Таким образом будет возникать искра, от которой в свою очередь будет воспламеняться газ. Кроме того, свечами зажигания могут заменятся дизельные форсунки, если позволяет место.

Если же нет, то на место дизельных форсунок устанавливаются заглушки, а интеграция газовой инжекторной системы производится в коллекторе впуска. При этом для снижения сжатия газа, необходимо установить толстую прокладка между головкой и блоком цилиндров.

Всё эти переделки затрагивают не только топливную систему дизельного автомобиля, но и его электронику, и проводку. В итоге дизельный двигатель, по сути, перестаёт быть самим собой и превращается во что-то другое.

Второй вариант куда более простой, практичный и экономичный, и заключается он в интеграции ГБО в дизельный мотор, но только в том случае, если его конструкция максимально близка к конструкции бензиновых аналогов. Менять в системе зажигания в данном случае ничего не нужно, поскольку воспламенение газового топлива происходит от сжатия, точно так же, как и воспламенение солярки. В этом случае газовым топливом является смесь пропана и бутана, либо сжатый природный газ — метан. Примечательно, что использование природного газа выгоднее смеси пропана и бутана, поскольку метан стоит дешевле. Кроме того, природный газ способен на 80 процентов заменять собой дизельное топливо.

Как возрождают разработку и производство

Новые конструкции двигателей в России почти не создавались вплоть до 2010-х годов. Но при поддержке государства процесс постепенно возобновили, а для крупных отраслевых предприятий дизели стали одним из приоритетов. К примеру, общий объем инвестпрограммы с 2018 года по 2022 год составляет около ₽12 млрд. Эти деньги пошли в том числе на создание производств по выпуску топливной аппаратуры и эталонной линии сборки дизелей, участков для испытания двигателей.

По словам представителей ТМХ, основная задача сегодня — создать продукты, не уступающие иностранным, в тех целевых нишах, где традиционно присутствовали советские заводы. «Такой подход позволяет получить современную технику, удовлетворяющую требованиям потребителей, с минимальной или полностью отсутствующей зависимостью от заграницы, а также восполнить появившиеся в 1990-е пробелы в инженерной и производственной школах», — отмечает Денис Тарло.

Конечно, сейчас уже никто не собирается выпускать ту же продукцию, что советские предприятия. Речь идет о создании новых видов и семейств дизелей. Это двигатели внутреннего сгорания на различных видах топлива, силовые установки на водороде и агрегаты, в основе которых лежат электрохимические генераторы и системы накопления энергии. Они предназначены для тепловозов и судов, малой и атомной энергетики, нефтегазовой промышленности.

Часть новых двигателей рассчитана на газ. Он позволяет снизить объем вредных выбросов и повысить экологичность транспорта и производств. В ТМХ, в частности, уже создали новый двигатель-генератор 9ГМГ для маневровых локомотивов, которые используются на ж/д станциях и подъездных путях. Потенциально его можно применять не только на железной дороге, но и на электростанциях.

Зеленая экономика

В «зеленом» тренде: как РЖД ведет ответственный бизнес

«Дизельные двигатели на газе использовались уже в начале прошлого века, никаких технических препятствий для этого нет», — уверен основатель компании «Болотин и партнеры «Индустриальный консалтинг» Михаил Болотин. Однако переход на газовое топливо будет не быстрым, прогнозирует он.