Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Система питания дизельного двигателя

Система питания дизельного двигателя

Когда в 1897 г. Рудольф Дизель создал первый работоспособный двигатель, он не мог предвидеть, какие изменения претерпит его идея. Особенно большие изменения в системе питания дизелей произошли в последние годы, что сделало эти двигатели более пригодными для применения не только на грузовых, но и на современных легковых автомобилях. Более дешевое топливо, высокая экономичность дизельных двигателей, по сравнению с бензиновыми, всегда привлекали автомобилистов, но широкое применение дизелей сдерживалось присущими им недостатками — шумностью при работе, повышенным дымлением и сложностью пуска холодного двигателя. Современные конструкции дизелей в большинстве не имеют этих недостатков.
Система питания дизеля обеспечивает подачу очищенного дизельного топлива к цилиндрам, сжимает его до высокого давления, подает его в мелкораспыленном виде в камеру сгорания и смешивает с горячим (700–900 °С) от сжатия в цилиндрах (3–5 МПа) воздухом так, чтобы оно самовоспламенилось. После завершения рабочего хода необходимо очистить цилиндры от продуктов сгорания.
Дизельное топливо отличается от бензина более высокой плотностью и смазывающей способностью. Для оценки способности дизельного топлива к самовоспламенению служит цетановое число. Существующие дизельные топлива имеют цетановое число 45–50; при этом для современных дизельных двигателей предпочтительнее более высокие числа.

Варианты впрыска топлива в камеру сгорания дизеля.
Разделенная (а) и неразделенные (б, в) камеры сгорания:
а — вихревая (фирма «Перкинс»);
б — дельтавидная (двигатель Д-245);
в — тороидальная (двигатель КамАЗ);
1 — вставка вихревой камеры;
2 — головка цилиндров;
3 — форсунка;
А — полость вихревой камеры;
Б — полость в поршне

Существует два варианта процесса смесеобразования в дизелях, обусловленных формой камеры сгорания. В первом варианте топливо впрыскивается в предварительную камеру (предкамеру), а во втором варианте впрыск топлива осуществляется непосредственно в камеру сгорания, выполненную в поршне.
Двигатели, выполненные по первому варианту, называются дизелями с разделенной камерой сгорания и обозначаются IDI (In Direct Injection), а выполненные по второму варианту — дизелями с непосредственным впрыскомDI (Direct Injection). Дизели с разделенной камерой сгорания мягче работают и меньше шумят. Тем не менее, двигатели с непосредственным впрыском все более широко используются на автомобилях, потому что их топливная экономичность примерно на 20 % выше.
Основной функциональной задачей систем питания двигателей обоих типов является подача точного количества топлива в соответствующий цилиндр и в точно определенное время. В высокооборотных дизелях легковых автомобилей процесс впрыска занимает всего тысячную долю секунды, и при этом впрыскивается только небольшая доза топлива.

Схема системы питания дизеля:
1 — топливный бак;
2 — подкачивающий насос;
3 — топливный фильтр;
4 — топливный насос высокого давления;
5 — форсунка;
6 — сливная магистраль

Для облегчения пуска дизеля в холодное время часто применяются свечи накаливания, которые отличаются от искровых свечей зажигания тем, что они являются просто электрическими нагревателями и подогревают холодный воздух перед подачей его в цилиндры двигателя в процессе пуска. Топливный бак должен удовлетворять требованиям безопасности. Топливо из бака поступает в нагнетательный трубопровод, а затем к топливному фильтру, с помощью подкачивающего насоса. Топливный фильтр должен очистить топливо от возможных загрязнений, чтобы механические примеси не попали в ТНВД и далее. К топливному баку присоединяется также сливной трубопровод, по которому в бак сливаются излишки топлива из ТНВД и форсунок.
Самым сложным и дорогим устройством системы питания дизеля является топливный насос высокого давления (ТНВД). При создании первых стационарных двигателей Рудольф Дизель выяснил, что для надежного самовоспламенения топлива оно должно подаваться в цилиндр под высоким давлением. В его конструкциях для этого использовался мощный и громоздкий компрессор. В 20-е годы. Роберт Бош разработал компактный и надежный ТНВД. Первый серийный ТНВД для грузового автомобиля был выпущен фирмой Bosch еще в 1927 году, а в 1936 был налажен выпуск ТНВД для легковых автомобилей.
ТНВД не только создает давление топлива, но и распределяет его по форсункам соответствующих цилиндров в соответствии с порядком работы двигателя. Форсунки соединяются с ТНВД трубопроводами высокого давления. Форсунки входят своей нижней частью — распылителями — в камеры сгорания. Распылители имеют очень маленькие отверстия, необходимые для того, чтобы топливо поступало в камеру сгорания в мелко распыленном виде и легко воспламенялось.
Воздушный фильтр устанавливается на впускном трубопроводе двигателя и очищает поступающий в цилиндры воздух. Выпускная система содержит трубопроводы, глушитель и часто оборудуется каталитическими нейтрализаторами и другими устройствами для снижения количества вредных веществ в отработавших газах.

Почему в автомобиле с дизельным двигателем не использовали карбюратор

О карбюраторе и дизельных двигателях

Долгое время бензиновые двигатели производились с карбюраторной системой питания. Вплоть до конца 80-х, а в России и ряде других стран и до начала 2000-х с конвейеров бойко сходили автомобили, на двигателях которых устанавливали этот узел системы питания поршневых бензиновых ДВС. Подчеркнем — бензиновых. Но почему не дизельных?

По какой причине на более-менее современные дизельные моторы ставились системы впрыска?

На эти вопросы мы и попробуем дать ответ сегодня, а точнее воспользуемся рассуждениями одного сведущего человека по имени Габриэль Морено — инженера-механика, работающего на очень известного производителя дизельных двигателей в США, поэтому есть шанс, что на слова данного человека можно сослаться.

Итак, вот его объяснение, почему дизели никогда не использовали карбюраторы, но оборудовались ТНВД и системой прямого впрыска:

«Как известно, бензиновые моторы — это поршневые двигатели внутреннего сгорания, которые идут с искровым зажиганием. Основой зажигания в них выступает искра, которая проскакивает между электродами свечи в определенный момент для воспламенения топливно-воздушной смеси внутри цилиндра.

С другой же стороны, дизельные моторы — это двигатели внутреннего сгорания, в которых воспламенение происходит от сжатия, что означает, что воздушно-топливная смесь внутри цилиндра воспламеняется не от искры, а от тепла, создаваемого при сжатии воздушно-топливной смеси внутри цилиндра. Именно поэтому, как известно, дизельные двигатели имеют гораздо более высокую степень сжатия по сравнению с бензиновыми коллегами, а также и более высокий термический КПД.

Итак, теперь, когда изложено фундаментальное различие между бензином и дизелем, давайте перейдем к вопросу, говорит Габриэль, касающемуся того, почему карбюраторы нельзя использовать на дизельных моторах?

Что ж, поскольку топливно-воздушная смесь воспламеняется теплом от сжатия, у нас должен быть способ рассчитать время начала воспламенения. В бензиновом двигателе инженеры делают это, используя опережение зажигания, но без свечи зажигания в дизельном двигателе это и не нужно, поскольку в данном случае мы делаем это, рассчитывая момент впрыска топлива.

Иными словами, если бы мы попытались запустить дизель с карбюратором, он бы работал очень плохо, потому что на каждом такте впуска мы подавали бы воздух и топливо. Воспламенение в цилиндре в таком случае происходило бы, как только смесь становилась бы достаточно разогретой от сжатия, но такое состояние будет чрезвычайно сложно поймать.

Гораздо лучше, когда дизель будет использовать топливную систему высокого давления, которая впрыскивает топливо в очень точный момент, и оно (давление) должно быть высоким, чтобы давление струи топлива могло преодолевать давление в цилиндре и распылиться из форсунки, несмотря на момент впрыска в точке цикла, когда давление в цилиндре наиболее высокое, то есть в момент, когда поршень приближается к верхней мертвой точке.

Используя форсунку высокого давления, мы можем контролировать синхронизацию подачи топлива (и, следовательно, обороты двигателя), а контроль количества топлива, проходящего через форсунку, определяет, какое давление создается в цилиндре, что, следовательно, влияет на крутящий момент.

Без возможности управления синхронизацией подачи дизеля мы не могли бы заставить двигатель набирать обороты или производить мощность. Карбюратор на дизельном двигателе только позволял бы топливу течь постоянно, без контроля времени подачи топлива».

Вот в чем смысл! Если нет свечей зажигания, управляемых распределительным устройством двигателя, мы не сможем контролировать момент того, когда тот или иной поршень должен достигнуть своего рабочего хода. Вам нужно будет рассчитать время, контролируя при этом, когда будет впрыскиваться в цилиндр дизельное топливо. И все это механически.

Читать еще:  Что такое капремонт двигателя авто

Технически это крайне сложная и нестабильная схема работы, в частности из-за того, что с каждым цилиндром в таком случае нужно работать топливной системе индивидуально, поэтому установка с дроссельной заслонки не будет работать так же, как она работает на бензиновых моторах.

И еще это также означает, что нажатие на педаль газа на дизельном двигателе, оборудованном карбюратором, приведет к попаданию более богатой топливно-воздушной смеси в цилиндры, и если эта смесь будет слишком богатая, без достаточного количества воздуха, это приведет к плохому сгоранию, из-за чего автомобиль просто не будет тянуть, а мотор станет работать нестабильно и в режиме постоянного чрезмерного износа.

Управление работой дизельного двигателя

Управление работой дизельного двигателя

Требования к системе впрыска топлива

Топливный насос высокого давления (ТНВД) должен подавать топливо под давлением 350. 1600 бар — в соответствии с особенностями процесса

сгорания дизельного топлива — с максимальной точностью дозирования циклов

впрыска для достижения оптимального состава рабочей смеси. Начало впрыска должно быть точно установлено по времени в пределах около ±1°

поворота коленчатого вала для достижения оптимума между расходом

топлива, выбросом токсичных компонентов с отработавшими газами и уровнем шума. Муфта опережения вспрыскивания позволяет уточнять начало

впрыскивания и компенсировать продолжительность распространения волн

сжатия в топливопроводах реагированием на изменение частоты вращения и опережения начала закрытия отверстия насоса (действительное начало

подачи топлива насосом). Механические системы включают муфту опережения впрыскивания для учета изменений частоты вращения коленчатого вала двигателя. Винтовая кромка плунжера ТНВД позволяет

путем его поворота изменять цикловую подачу топлива в зависимости от

нагрузки. Для управления нагрузкой и частотой вращения коленчатого вала дизеля используется только изменение цикловой подачи топлива; количество

воздуха на впуске не дросселируется. Так как дизель на малых нагрузках при

увеличении цикловой подачи топлива может увеличивать частоту вращения, превышающую допустимую, важно иметь устройство, ограничивающее это

увеличение. Необходимо также иметь регулятор частоты вращения на режиме

При рассмотрении процесса впрыскивания топливо нельзя считать несжимаемым. Процессы, сопутствующие впрыскиванию, следует

рассматривать как динамические (в основном, отражающие акустические

принципы). Кулачковый вал ТНВД, приводимый от коленчатого вала двигателя, перемещает плунжеры топливного насоса, обеспечивая подачу топлива и

создавая высокое давление в топливопроводах. Нагнетательный клапан открывается при повышении давления и волна давления проходит в

направлении сопла форсунки со скоростью звука (приблизительно 1400 м/с). По достижении требуемого давления запорная игла рабочего сопла форсунки

преодолевает усилие пружины, открывая проходное сечение, и топливо

подается через распылительные отверстия в камеру сгорания двигателя. Процесс впрыскивания заканчивается с открытием сливного отверстия в

гильзе плунжера. Давление в надплунжерной полости уменьшается,

нагнетательный клапан закрывается и давление в топливопроводе снижается

до пределов, выбираемых из следующих условий: запорная игла форсунки

должна закрываться мгновенно, исключая утечку топлива; колебательные

явления в топливопроводах не должны вызывать повторного открытия иглы и становиться причиной кавитационного разрушения.

Система впрыскивания топлива

Управление работой дизельного двигателя

Система впрыскивания топлива предназначена для точного дозирования

топлива при различных режимах работы. Она включает в себя топливный бак, топливный фильтр, топливоподкачивающий насос, перепускной клапан

и топливные трубопроводы. Давление топлива, требуемое для

впрыскивания, создается ТНВД, откуда топливо подается через нагнетательный клапан по топливным трубопроводам высокого давления к

Топливный насос высокого давления

В ТНВД автомобильных дизельных двигателей, главным образом,

используется одна из следующих систем впрыскивания топлива: насос с рядным расположением плунжерных пар и насос распределительного типа. В

насосе с рядным расположением плунжерных пар, широко применяемом на

двигателях большегрузных автомобилей, кулачковый вал приводит в действие один плунжер, подающий топливо только к одному цилиндру двигателя. Другая конструкция ТНВД с рядным расположением плунжерных пар может

регулировать фазы впрыскивания в дополнение к изменению количества

топлива. Насос распределительного типа характеризуется механическим или электронным регулятором и интегральным устройством, управляющим углом

опережения впрыскивания. Одноплунжерный насос распределительного типа с вращающимся плунжером обычно применяется для высокооборотных двигателей легковых автомобилей и малотоннажных грузовиков. Центральный плунжер, приводимый в движение от кулачкового диска, создает давление и распределяет топливо по отдельным цилиндрам, а дозатор или электромагнитный клапан регулирует количество впрыскиваемого топлива. Насос распределительного типа с радиальным расположением плунжерных пар встречаются на дизелях с высокой частотой вращения коленчатого вала для легковых автомобилей и малотоннажных грузовиков с непосредственным впрыскиванием топлива. Элементы насоса в обоих типах систем изготавливаются с высокой точностью для обеспечения продолжительного срока службы и стабильности работы, точного регулирования момента отсечки и количества впрыскиваемого топлива, а также равномерности дозирования по отдельным цилиндрам. Имеются также насосы с рядным расположением плунжерных пар и распределительного типа, приводимые в действие от кулачкового вала двигателя. Другой концепцией впрыскивания топлива представляется система насос-форсунка, в которой насос и форсунка объединены в один узел. Насос-форсунка устанавливается в головке каждого цилиндра. Устройство приводится распределительным валом двигателя, непосредственно толкателем или косвенно при помощи коромысла (рокера). Система впрыскивания топлива с общим нагнетательным топливным трубопроводом (аккумулятором) позволяет разделить функции создания давления и впрыскивания.

Топливные фильтры Качество фильтра и соответствие необходимой степени очистки оказывают

решающее влияние на долговечность системы впрыскивания топлива. Наиболее важный компонент топливного фильтра — фильтрующий элемент —

состоит из гидрофобного бумажного элемента; свернутого по спирали в целях

получения максимальной площади фильтрующей поверхности, что повышает грязеемкость фильтра. Эффективность фильтрования, главным образом, определяется пористостью бумаги, ее массой и типом используемых волокон.

Управление работой дизельного двигателя

В системах с насосами распределительного типа используются фильтры со

средним размером пор 4. 5 мкм, хотя с другими типами насосов могут

использоваться фильтры с размером пор 8. 10 мкм. Фильтры для дизельных систем впрыскивания топлива могут быть линейные (только насосы VE) или

типа патрона (состоящие из кожуха фильтра и ввинчиваемого сменного

патрона). Полностью линейный фильтр или фильтр с патроном должны заменяться, когда истекает установленный срок обслуживания (> 30 тыс. км).

Читать еще:  Что такое гильзация двигателя

Фильтры для насосов VE включают специальные отстойники для сбора

содержащейся в топливе влаги, которая собирается на стороне загрязнения бумаги фильтра и затем просачивается на чистую сторону. Измерительный

датчик сигнализирует о достижении максимально допустимого уровня воды.

Для удаления воды используется дренажная пробка. Также в фильтре может устанавливаться электрический обогреватель в целях предупреждения

каких-либо помех, вызываемых загущением парафиновых составляющих

топлива при низких температурах.

Насосы с рядным расположением плунжерных пар

Плунжерный насос подает топливо к ТНВД под давлением порядка 1. 2,5 бар. Плунжер подкачивающего насоса, приводимый в действие от распределительного кулачка, при каждом такте перемещается в верхнюю мертвую точку. Возвратное движение осуществляется пружиной во время обратного такта — происходит впуск топлива. Чем больше давление в топливопроводе, тем меньше ход плунжера, подающего топливо.

Насос с рядным расположением плунжерных пар: 1- втулка нагнетательного клапана: 2 — опорный торец пружины: 3 — нагнетательный клапан: 4 — втулка плунжера: 5 — плунжер насоса; 6 — рычаг со сферической головкой; 7 — управляющая рейка; 8 — поворотная втулка; 9 — управляющий пояс плунжера: 10 — пружина плунжера: 11 — седло пружины: 12 — роликовый толкатель; 13 — кулачковый вал

Топливный насос высокого давления Каждый насос высокого давления с рядным

расположением плунжеров имеет плунжерную пару для каждого цилиндра двигателя. Приводимый в движение двигателем кулачковый вал вызывает движение плунжера, повышающего давление топлива. Возврат его в первоначальное положение осуществляется пружиной. Плунжер подгоняется к втулке с такой точностью (зазор составляет 3. 5 мкм), что он фактически работает без утечек даже при высоком давлении и на любых частотах

вращения коленчатого вала двигателя. Рабочий

ход плунжера является постоянным.

Управление работой дизельного двигателя

Регулирование подачи топлива в ТНВД с рядным расположением плунжерных пар:

1 — из топливного канала: 2 — к форсунке: 3 — втулка: 4 — плунжер: 5 — нижняя регулирующая спиральная выемка: 6 — вертикальная канавка

Количество подаваемого топлива регулируется посредством поворота

плунжера — спиральная выемка изменяет его действительный рабочий ход.

Активная работа насоса начинается, когда верхняя кромка плунжера закрывает впускное отверстие. Прорезь соединяет камеру выше плунжера с

зоной ниже пространственной спиральной выемки.

ТНВД с рядным расположением плунжерных пар с механическим регулятором (центробежного типа): 1- топливный бак: 2 — регулятор: 3 — то-

пливоподкачивающий насос; 4 — ТНВД; 5 — муфта опережения впрыскивания: 6 —

привод от двигателя; 7 — топливный фильтр: 8 — перепускной канал: 9 — форсунка:

10 — линия возврата топлива; 11пиния избыточного потока

Для регулирования подачи топлива используются плунжеры с различными типами спиральных канавок. В плунжерах только с нижней спиральной канавкой начало подачи топлива всегда происходит при том же такте сжатия, а при вращении плунжера может изменяться опережение или запаздывание впрыска топлива. При верхнем расположении спиральной канавки изменяется начало впрыска топлива. Имеются

также плунжеры с верхним и нижним расположением спиральных канавок. Для ТНВД используются следующие типы нагнетательных клапанов: клапан с объемной разгрузкой; клапан-дроссель обратного хода: клапан постоянного давления.

Штуцер ТНВД с нагнетательным клапаном: а- с клапаном объемного течения и ограничением обратного течения: Ь — с клапаном постоянного давления; 1 — корпус нагнетательного клапана: 2 — обратный клапан: 3 — промежуточный объем: 4 — разгрузочный поясок; 5 — сферический клапан; 6 — втулка клапана; 7 — нагнетательный клапан; 8 — жиклер; 9 — обратный клапан

Для ряда случаев применяются специально разработанные нагнетательные клапаны

постоянного давления, которые используются в целях гашения волновых явлений при отражении от сопла форсунки, предупреждая,

таким образом, повторное впрыскивание

топлива. Клапан постоянного давления используется для поддержания стабильных гидравлических характеристик в системах впрыска топлива высокого давления и в небольших двигателях непосредственного впрыска,

Газодизельный двигатель

Газомоторное топливо остается экономически привлекательной альтернативой традиционному жидкому топливу, особенно для России, располагающей огромными разведанными запасами природного газа, огромной добычей и самой могучей в мире газотранспортной системой. Казалось бы, бери и пользуйся. Ведь затраты на газомоторное топливо для автомобильной и тракторной техники примерно вдвое ниже, чем на эквивалентное количество дизельного топлива.

В качестве бонуса газомоторное топливо дает значительно менее токсичный выхлоп, чем дизельное топливо, что делает его привлекательным для прохождения техосмотра. Плюс уменьшенный износ цилиндро-поршневой группы благодаря тому, что газ не смывает с поверхности цилиндра масляную пленку, и сокращение расхода масла на угар.

Неспешное распространение газомоторного топлива – компримированного природного газа (КПГ) и сжатого природного газа (СПГ) – породило битопливные силовые установки газодизели. Под газодизелем понимается конвертированный автомобильный или тракторный дизель с комбинированным смесеобразованием.

Комбинированное смесеобразование подразумевает, что в цилиндре сгорают два заряда – газовоздушной смеси и дизельного топлива, причем дизельное топливо служит запалом для газовоздушной смеси. Дизель оборудуют системой регулируемой подачи газа во впускной коллектор. Газовоздушная смесь засасывается под воздействием разрежения или принудительно нагнетается турбокомпрессором в цилиндр, сжимается, при этом температура газовоздушного заряда поднимается выше температуры воспламенения дизельного топлива.

В конце такта сжатия через штатную форсунку впрыскивается заряд дизельного топлива, который самовоспламеняется под воздействием температуры и поджигает газовоздушный заряд. Далее рабочий ход, выпуск и цикл повторяются. Самый обычный рабочий цикл дизельного двигателя, за исключением того, что в цилиндр подается не чистый воздух, а в смеси с метаном, и минимальное количество дизельного топ­лива необходимо для поджига этой газовоздушной смеси. Для газодизельного цикла необходимо сохранить степень сжатия, и конвертированный дизель подвергают минимальным переделкам – подключают к впускному коллектору газовую аппаратуру и к системе впрыска топлива подключают электронику, которая берет на себя управление впрыском. С газодизельного цикла легко перейти на дизельный, перекрыв подачу газа. При необходимости газодизель также легко конвертировать обратно в дизель.

Теплотворность пропан-бутана значительно превышает теплотворность метана, но пропан-бутан, или сжиженный нефтяной газ (СНГ), для газодизеля не годится, так как не обеспечивает необходимых параметров горения на высокой степени сжатия. Перевод двигателя на работу только в газовом режиме с СНГ, КПГ, СПГ или магистральным метаном требует более глубокой проработки: снижения степени сжатия прокладками головки блока цилиндров (ГБЦ), демонтажа топливной системы, установки системы искрового зажигания. У заводских газовых двигателей ГБЦ значительно отличается от дизельной.

На борту газомоторное топ­ливо хранят в баллонах, то есть в сосудах под давлением, которым можно придать цилиндрическую, шарообразную или торообразную форму. Это вызывает затруднения с размещением запаса топлива на транспортном средстве, и этого запаса всегда не хватает. По сравнению с жидким топливом масса баллонов с КПГ больше в 6–10 раз, а объем они занимают в 4–5 раз больше при том же запасе хода.

Повышение давления в баллоне дает выигрыш в объеме, но при этом придется увеличить толщину стенки баллона и потерять в полезной грузоподъемности машины. Решить проблему с массой в какой-то степени помогают облегченные высокопрочные материалы — композитные материалы, армированные пластики.

Сжиженный природный газ имеет такие преимущества перед сжатым, что для того же запаса хода баллонное хозяйство занимает в 1,5–2,5 раза меньший объем и весит в 3–4 раза меньше. При этом баллон с СПГ весит вдвое больше и занимает в 2,8 раза больший объем, чем топ­ливный бак.

Читать еще:  Электронные термометры температура двигателя

Для СПГ требуется не просто баллон, а баллон-термос, который будет обеспечивать температуру хранения от –160 до –196 °С. В состав аппаратуры баллона входит клапан для сброса избыточного давления. Кроме того, для работы с СПГ необходимо устройство регазификации сжиженного метана – испаритель. Остальная газовая аппаратура и система управления такая же, как в случае с КПГ.

Сжиженный метан предпочтительнее там, где требуется значительный запас хода или большой расход топлива, а для баллонов мало места. Это городские автобусы, магистральные тягачи и карьерные самосвалы.

Так как баллоны – это сосуды под давлением, то они подлежат периодическому освидетельствованию – осмотру и гидравлическому испытанию пробным давлением в соответствии с «Правилами промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением». Баллоны для КПГ, выполненные из легированной стали и металлокомпозитных материалов, освидетельствуют 1 раз в 5 лет, баллоны из углеродистой стали и металлокомпозитных материалов – 1 раз в 3 года, баллоны из неметаллических материалов – 1 раз в 2 года. Баллоны для сжиженного природного газа подлежат освидетельствованию 1 раз в 2 года. Периодическое освидетельствование плюс жесткие требования к помещениям, в которых обслуживают и ремонтируют газобаллонные автомобили, удорожают эксплуатацию, нивелируя выигрыш от экономии топ­лива.

Температура воспламенения метана выше, чем у дизельного топлива, а скорость горения, наоборот, ниже. И в полном объеме переделка дизеля в газодизель требует увеличения хода поршня, но это слишком сильное, дорогостоящее и затрудняющее обратную конвертацию мероприятие. На газодизельный цикл основное влияние оказывает объем тепла от запального заряда, способ смесеобразования и угол опережения впрыска. Многочисленные исследования показывают, что чем меньше запальный заряд, тем меньше его влияние на процесс горения, тем лучше. Это лучше и с точки зрения экономии дизельного топлива, и с точки зрения экологии. На реальных газодизелях соотношение расхода дизельного топлива и газа зависит от системы впрыска. Для современных двигателей с аккумуляторной системой впрыска это соотношение 20:80, то есть дизельного топлива расходуется довольно много. На старых двигателях с ТНВД это соотношение еще больше – от 30:70 до 35:65 из-за ограничений конструкции ТНВД и топливной аппаратуры в целом.

Поскольку основной заряд газовый, а горючая смесь приготовляется не непосредственно в цилиндре, а на некотором удалении от него, то газодизелю присуща некоторая инерционность, его реакция на манипуляции педалью газа чуть-чуть запаздывает. Чем ближе к цилиндру инжектируется газовый заряд, тем лучше реакция двигателя. В идеале газ должен впрыскиваться непосредственно в цилиндр, причем несколькими форсунками для оптимального смесеобразования.

Газовый выхлоп экологичен благодаря чистоте метана и бедной рабочей смеси. Обратная сторона обеднения смеси в том, что газодизель теряет до 6% мощности, снижается приемистость, и медленно набирается скорость.

В России достаточно много сервисных компаний, предлагающих конвертирование дизелей, а также установку газового двигателя на шасси. Производство газовых двигателей освоил Ярославский моторный завод. Так, компания «РариТЭК» из Набережных Челнов, партнер ПАО «КАМАЗ», занимается установкой газовых двигателей и конвертацией дизелей. Объемы выпуска газобаллонных автобусов НефАЗ и автомобилей КамАЗ с двигателями КамАЗ, Daimler-Benz и Cum­mins довольно значительные. Машины заказывают автобусные парки и городские хозяйства. Теоретическая мощность производства газобаллонной автотехники компанией «РариТЭК» составляет до 3 тыс. единиц в год.

В Подмосковье группа компаний «Ротор» занимается разработкой, производством оборудования и строительством газозаправочной инфраструктуры, комплексным переводом автотранспорта на газомоторное топливо. Компания обеспечила компрессорным и газозаправочным оборудованием более 30% АГНКС в 20 регионах страны. В числе ее постоянных клиентов «Газпром газомоторное топливо», другие дочерние компании «Газпрома», НК «Роснефть». Компания конвертирует дизели как с системой впрыска Common Rail, так и с ТНВД.

При обосновании перехода на газомоторное топливо стоит учитывать скоростной режим транспортного средства, который может увеличить расход газомоторного топлива выше планируемого – в городском цикле расход в лучшем случае вдвое больше, чем на трассе, расходы на периодическое освидетельствование и на обслуживание и ремонт в специально подготовленных для этого цехах, а также косвенные потери, как, например, потеря в полезной грузоподъемности транспортного средства из-за массы баллона и газовой аппаратуры. Переход на газ это привязка к газовой заправке, то есть потеря автономности, а если не привязываться, зачем переходить на газ и возить бесполезную аппаратуру, которую в любом случае нужно периодически освидетельствовать, чтобы пройти техосмотр.

Теперь о перспективах метана как газомоторного топлива. Постановление Правительства РФ от 15.01.1993 № 31 «О неотложных мерах по расширению замещения моторных топлив природным газом» первым пунктом своим гласило: «Установить на период действия регулируемых цен на природный газ, поставляемый населению, предельную отпускную цену на сжатый природный газ, производимый автомобильными газонаполнительными компрессорными станциями, в размере не более 50 процентов от цены реализуемого в данном регионе бензина А-76, включая налог на добавленную стоимость». И до недавнего времени это положение действовало и сохраняло ценовую привлекательность КПГ, пока 10 апреля 2015 г. специальное Постановление Правительства РФ № 338 не ликвидировало этот порядок, и сегодня продавец может назначать на КПГ цену по своему усмотрению.

Цена отпущена в свободное плавание, а вместе с ней предсказуемость и возможность планирования бюджета. По логике Правительства РФ переход на метан станет еще привлекательнее, если цена на него устремится вверх, что она и не замедлила сделать, причем опережающими темпами. На конец ноября 2015 г. цена на 1 м 3 КПГ достигла 16 рублей – вдвое ниже цены на 1 л дизельного топлива. Уже при такой цене метан малоинтересен, а дальнейший неконтролируемый рост запустит обратный переход на дизельное топливо.

Что касается стремительного развития инфраструктуры заправок метаном, главным образом компримированным, то надежды возлагают на «Газпром газомоторное топливо», созданную «Газпромом» сравнительно недавно дочернюю компанию, миссия которой заключается в строительстве 2000 заправок КПГ. Возможно, этого количества окажется достаточно, чтобы стимулировать стремительный переход автопарка на метан и чтобы запустить волну строительства заправок метаном владельцами сетей АЗС. В существующей рыночной парадигме метан и пропан-бутан – конкурирующие продукты: метан принадлежит «Газпрому», пропан-бутан – нефтяным компаниям. Нефтяникам, владеющим большинством АЗС в стране, интереснее сбывать свой продукт – пропан-бутан, более того, им нужно его куда-то и как-то сбывать. Технология сжижения и дистрибуции сжиженного нефтяного газа существенно дешевле и проще, чем компримированного и сжиженного природного газа.

Противоречива и непредсказуема судьба метана как газомоторного топлива. Вероятнее всего, он останется нишевым энергоносителем, применяемым в принудительном порядке за счет городских бюджетов. При всех своих побочных эффектах газодизель – это прекрасное решение на период перехода от дизельной экономики к газовой, он работоспособен в них обеих и оставляет возможность обратной конвертации.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector