Автомобиль на природном газе

Природный газ является самым экологичным ископаемым топливом. Использование природного газа в автомобилях позволяет снизить содержание в выхлопе углекислого газа на 25%, угарного газа на 75%. Основным компонентом природного газа выступает метан. Природный газ храниться под давлением 200 бар, поэтому другое его название – сжатый (компримированный) природный газ (Compressed Natural Gas, CNG). В настоящее время свыше 15 миллионов автомобилей в мире эксплуатируется на природном газе.

Другим преимуществом природного газа является его низкая цена (метан в 2-3 раза дешевле бензина). К недостаткам использования природного газа можно отнести падение мощности автомобиля (до 20% в зависимости от конструкции), неразвитая сеть заправочных станций в России, повышенный износ клапанов при работе двигателя на газе, высокая стоимость газобаллонного оборудования.

Отдельно необходимо сказать о безопасности автомобилей на природном газе. Исследования немецкого автомобильного клуба (ADAC) показали, что риск возникновения пожара при лобовом и боковом ударе транспортного средства не увеличивается. То есть при аварии автомобиль, работающий на природном газе, ведет себя как обычный автомобиль.

Различают следующие виды автомобилей на природном газе:

• серийные автомобили (выпущенные серийно на заводах автопроизводителей);
• модифицированные автомобили (переоборудованные на специализированных предприятиях).

Серийные автомобили на природном газе

Серийные автомобили на природном газе выпускаются в двух вариантах исполнения: двухтопливные (газ и бензин используются на равных правах, имеется возможность переключения режимов) и монотопливные (основное топливо газ, имеется аварийный бензобак, автоматическое переключение на бензин). Монотопливные автомобили лучше приспособлены для работы на природном газе, у них оптимальный расход топлива и низкий уровень вредных выбросов.

Для перевода на природный газ автопроизводители используют имеющиеся бензиновые двигатели (двигатели с искровым зажиганием). Наилучшим образом для перевода на газ приспособлены двигатели с турбонаддувом. Адаптация работы турбокомпрессора (большее сжатие, дополнительное давление наддува) позволяет добиться одинаковой для газа и бензина характеристики мощности и крутящего момента двигателя.

Особенностями сжатого природного газа являются повышенная детонационная стойкость (октановое число 130) и отсутствие смазывающих свойств, что приводит к повышенным нагрузкам на двигатель. Для противодействия перечисленным факторам в механическую часть двигателя вносятся различные изменения, повышающие прочность отдельных элементов и узлов (поршневых пальцев и колец, шатунных вкладышей, направляющих и седел клапанов). При необходимости повышается теплопроводность бензиновых форсунок, увеличивается производительность водяного и масляного насосов, заменяются свечи зажигания.

Серийные автомобили на природном газе предлагают большинство автопроизводителей, в том числе Audi, BMW, Citroen, Chevrolet, Fiat, Ford, Honda, Hyundai, Mercedes-Benz, Opel, Peugeot, Seat, Skoda, Toyota, Volkswagen, Volvo. Автомобили реализуются в регионах, где использование природного газа наиболее распространено. В нашей стране серийные автомобили на природном газе официально не продаются. Серийный автомобиль на природном газе с пробегом можно ввести в страну.

Модифицированные автомобили на природном газе

Теоретически все автомобили с бензиновым двигателем могут быть переоборудованы для работы на природном газе. Специализированные центры предлагают установку газобаллонного оборудования на природном газе от различных производителей. В результате вы получаете двухтопливный автомобиль, способный работать на газе и бензине. Ввиду высокой стоимости газобаллонное оборудование на природном газе устанавливается, в основном, на коммерческий транспорт (такси, автобус, грузовые автомобили), где оно быстрее окупается и позволяет получить существенную выгоду.

Дизельные двигатели также могут быть переведены на природный газ. Здесь реализуется два подхода: принудительное воспламенение топливно-воздушной смеси (установка системы зажигания вместе с газобаллонным оборудованием); самовоспламенение топливно-воздушной смеси (работа двигателя на смеси дизельного топлива и природного газа). Ввиду высокой стоимости на природный газ переводятся дизельные двигатели автобусов и грузовиков.

Газобаллонное оборудование

Газобаллонное оборудование (ГБО) для работы на сжатом природном газе объединяет систему питания газом и электронную систему управления. Состав газобаллонного оборудования для серийных и модифицированных автомобилей в основном идентичен и может иметь конструктивные различия в зависимости от конкретного производителя ГБО.

Система питания природным газом включает заправочную горловину, газовые баллоны, газовую магистраль высокого давления, регулятор давления газа, газовую распределительную магистраль и клапаны подачи газа.

Заправочная горловина (газозаправочный штуцер) располагается рядом с заливной горловиной топливного бака. Через нее при заправке газ под давлением поступает в газовые баллоны. В зависимости от объема двигателя, конструкции автомобиля устанавливается один или несколько толстостенных газовых баллонов различной емкости. В серийных автомобилях баллоны размещаются, как правило, под днищем автомобиля, в модифицированных автомобилях – в багажном отсеке. Баллоны крепятся к корпусу хомутами.

Из баллонов газ по магистрали высокого давления поступает в регулятор давления газа, который обеспечивает снижение давления газа до номинального рабочего давления (7-9 бар). В газобаллонном оборудовании используются регуляторы давления диафрагменного или плунжерного типа. Снижение давления (расширение) газа сопровождается его сильным охлаждением. Для предотвращения замерзания корпус регулятора давления газа включен в систему охлаждения двигателя.

Газ номинального рабочего давления поступает в газовую распределительную магистраль и далее к клапанам подачи газа во впускном коллекторе. Клапан подачи газа (в некоторых источниках – газовая форсунка) представляет собой электромагнитный клапан. При подаче тока на катушку электромагнита, поднимается якорь и открывается дозирующее отверстие. Газ в импульсном режиме поступает во впускной коллектор и смешивается с воздухом. При отсутствии тока, пружина удерживает клапан в закрытом положении.

Электронная система управления подачей газа включает входные датчики, блок управления и исполнительные устройства. Для серийных автомобилей система управления подачей газа является расширением системы управления двигателем. Модифицированные автомобили имеют отдельную систему управления.

К входным датчикам относятся датчик давления в баллоне и датчик давления в газовой распределительной магистрали. Датчик давления в баллоне располагается на регуляторе давления. Он определяет запас газа в баллоне (баллонах) величину заправки газом, а также герметичность баллона (баллонов). Датчик давления в газовой распределительной магистрали определяет давление газа в контуре низкого давления, на основании которого определяется продолжительность открытия клапанов подачи газа.

Сигналы от датчиков поступают в электронный блок управления. В своей работе блок управления использует информацию от других датчиков систему управления двигателем: частоты вращения коленчатого вала, положения дроссельной заслонки, кислородного датчика и др. В соответствии с заложенным алгоритмом блок управления выполняет рад функций:

• управление впрыском газа (в зависимости от числа оборотов двигателя, нагрузки, качества и давления газа);
• лямбда-регулирование работы на газе (обеспечение работы на гомогенной смеси, адаптация качества газа);
• холодный пуск двигателя (при температуре воздуха ниже 10оС запуск двигателя производится на бензине);
• аварийный пуск двигателя (если в течение нескольких секунд не производится запуск на газе, производится запуск на бензине).

Перечисленные функции реализуются с помощью исполнительных устройств: клапанов подачи газа, запорных клапанов на баллонах, клапане высокого давления в регуляторе давления.

Автомобильный справочник

для настоящих любителей техники

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 ( п омощи регулировочного винта на заводе-изготовителе.

Принцип действия модуля регулирования давления

Поток газа со стороны высокого давления че­рез регулируемую дроссельную диафрагму поступает в камеру низкого давления, в ко­торой находится мембрана. Мембрана через регулирующий стержень регулирует степень открытия дроссельной диафрагмы. Когда дав­ление в камере низкого давления понижается, мембрана прижимается пружиной к дроссель­ной диафрагме, которая открывается, позво­ляя возрастать давлению на стороне низкого давления. При повышении давления в камере низкого давления пружина дополнительно сжи­мается, и дроссельная диафрагма закрывается. Уменьшение проходного сечения дроссельной диафрагмы вызывает снижение давления на стороне низкого давления. В установившемся режиме образуется проходное сечение дроссельной диафрагмы, требуемое для создания рабочего давления, и давление в камере низкого давления остается практически постоянным.

Минимальные колебания рабочего давле­ния при изменениях нагрузки свидетельствуют об исправности регулятора давления.

Список автомобилей, которые можно купить в России с заводским ГБО

Автомобили на метане с завода: каталог

Владимир Путин уже несколько лет подряд поднимает тему перевода автомобилей в России на газомоторное топливо, при этом подчеркивая, что переход именно на сжиженный газ для России подходит лучше, чем внедрение у нас столь популярных на Западе электромобилей. И если году в 2017 автомобилисты не очень понимали, зачем им переходить на битопливную схему, если бензин стоит еще не очень дорого, то в сегодняшних реалиях с ценниками, ползущими в сторону 50 рублей за литр АИ-95, вопросы отпадают сами собой даже у самых отъявленных скептиков.

Плюсов от использования природного газа как топлива для моторов, действительно, очень много. Это и огромные залежи в нашей стране, и более дешевый метод добычи, по сравнению с бензином или диз. топливом, и экологичность… не говоря уж о том, что газ водители (в армии или других ведомствах и структурах) не сольют из бака, как бензин или солярку. А это в масштабе страны значительные цифры.

Цены на метан колеблются от 15 до 17 рублей, пропан немного дороже – 22-24 рубля

Впрочем, обсуждение планов на будущее – это лирика. Хорошие слова, не более того. Но как обстоят дела с производством автомобилей, оборудованных для работы на газе и на бензине прямо от автопроизводителя? Есть ли такие модели в продаже? И если есть, то насколько дороже они стоят своих бензиновых аналогов? Вопрос отнюдь не праздный! Ведь если на самом верху люди планируют перевод на ГБО если не всех, то многих гражданских автомобилей, в том числе министерских и других ведомственных машин, то должен уже начать реализовываться план по такому переходу. Должны быть модели ВАЗ и других производителей, работающих по битопливной схеме.

Ну а пока те водители, которые понимают плюсы использования газа, сами являются инициаторами посещения сертифицированного СТО, на котором им устанавливают отечественное или иностранное оборудование.

Какие автомобили можно официально купить с оборудованием ГБО с завода в России?

Давайте посмотрим на автомобили, которые с завода можно приобрести с оборудованием для работы на газе. Список пока не очень велик, но такие модели действительно есть.

Прежде чем вы посмотрите подборку автомашин, стоит отметить преимущества покупки автомобиля с газобаллонным оборудованием с завода: как правило, оно внедряется в багажник более продуманно, при этом какая-никакая запаска-«докатка» от завода обычно также кладется в багажное отделение. Правда, не всегда и не у всех, но тем не менее.

АвтоВАЗ

Лада достаточно давно экспериментирует с несколькими типами топлива, можно сказать, что эксперименты по внедрению заводского газового оборудования на заводе проводились с 90-х годов. Например, чуть больше 10 лет назад волжский автопроизводитель показал модель Lada Priora CNG, работающую, в том числе, и на метане. В серию модель не пошла – не было интереса у покупателей.

Lada Vesta CNG

Лада предлагает четыре модификации модели Vesta, оборудованных системой хранения и подачи газового топлива. Все версии обладают 1.6-литровым двигателем и оборудуются пятиступенчатой механической коробкой переключения передач.

Хотелось бы рассказать про официальный расход газа и динамические характеристики, но здесь возникает такая проблема:

Нет этих данных даже на сайте Лада. Стесняются? Странные люди…

Зато объем газового баллона известен: 90 литров. Также из тест-драйва «За рулем» ясно, что в автомобиле присутствует полноценная запаска. Подробности здесь: Битопливная Лада Веста — тест-драйв ЗР

Стоимость: от 654 900 рублей

Lada Largus CNG

Двухтопливная модификация Lada Largus также скоро появится на рынке. Об этом стало известно буквально вчера из сообщения на официальной странице Lada.ru:

«LADA расширяет линейку двухтопливных автомобилей и представляет LADA Largus CNG – практичный универсал, который может работать как на бензине, так и на природном газе метане. Газобаллонное оборудование устанавливается на легкие коммерческие и 5-местные пассажирские версии семейства LADA Largus: фургон, 5-местный универсал и версию LADA Largus Cross. Использование метана позволяет в три раза сократить затраты на топливо, повышает ресурс мотора и экологичность автомобиля».

Для того чтобы не уменьшать полезный объем, газовый баллон расположен не совсем стандартно – за перегородкой, отделяющей кабину от кузова.

LADA Largus CNG оснащаются 16-клапанным двигателем LADA объемом 1,6 л и механической коробкой переключения передач. Природный газ закачивается в баллон объемом 90 л, рассчитанный на 22 кубометра сжатого метана. При этом сохранен штатный 50-литровый бензобак. При полной заправке LADA Largus CNG обладает запасом хода более 1 000 км.

Стоимость: от 753 900 рублей (цена с учетом субсидии по госпрограмме Ecogas)

Второй отечественный производитель, давно подружившийся с темой газа. Поскольку речь идет о небольшом автобусе/грузовичке, установка баллонов осуществляется проще и «безболезненнее», чем на легковушках.

ГАЗель NEXT

Модель отличается возможностью установки двух вариантов газового оборудования: LPG (пропан) и CNG (природный газ – метан).

Вариант LPG: битопливный четырехцилиндровый четырехтактный двигатель Evotech (модернизированный мотор УМЗ-4216) объемом 2.7 литра, мощностью 104 л. с. при работе на газе и 106 л. с. при сжигании традиционного бензинового топлива. Максимальный крутящий момент при работе на бензине – 220,5 Нм, при работе на газе – 219 Нм.

Емкость баллона 100 литров (заправочный объем составляет 80 литров).

Расход топлива составляет: при движении с постоянной скоростью 60 км/ч – 9,8 л/100 км на бензине и 11,8 л/100 км на газе; при движении с постоянной скоростью 80 км/ч – 12,1 л/100 км на бензине и 14,5 л/100 км на газе.

Стоимость

Бортовой автомобиль: от 1 165 000 рублей

Автобусы: от 1 635 000 рублей

Volkswagen (Caddy)

Когда-то Volkswagen был представлен линейкой из нескольких моделей с заводским ГБО. В нее входил Passat и Caddy. Теперь, по всей видимости, остался только «каблучок» Caddy. У него на борту 26 кг КПГ для Caddy со стандартной базой или 37 кг для Caddy Махi, при этом доступно 55 литров бензина.

Газовые баллоны в новом Caddy TGI расположены под полом, что очень удобно: грузовой отсек остается нетронутым. Но не оторвется ли ничего от днища на зимних улицах городов? Вроде, не отрывалось.

На одном баке машинка может проехать до 1 тыс. км вне города.