Типы газовых двигателей

Двигатели на природном газе подходят для широкого спектра применений, включая легковые автомобили, легкие коммерческие автомобили, вилочные погрузчики, тяжелые грузовики, автобусы, морские суда, даже железнодорожные локомотивы и самолеты. Чистые свойства природного газа и отсутствие твердых частиц часто снижают износ двигателя, а также, увеличении интервалов обслуживания и замены масла. Это еще больше снижает эксплуатационные расходы.

Двигатели доступны в различных форматах, но обычно подпадают под следующие категории:

• Газовый двигатель (монотопливный)
• Газовый двигатель (двухтопливный)
• Газодизельный двигатель
• Газовый двигатель (трех-топливный)
• Прямой впрыск высокого давления, HPDI

Газовый двигатель (монотопливный)
Специальный двигатель использует природный газ в качестве единственного источника топлива. Газовый двигатель имеет преимущество, он «оптимизирован» для работы на природном газе, что обеспечивает максимальную эффективность и оптимальные результаты по выбросам. Некоторые специальные автомобили также оснащены запасным бензиновым баком, который используется, если в автомобилях заканчивается природный газ. Поскольку автомобиль оптимизирован для использования на природном газе, бензин следует использовать только для коротких поездок, а не на регулярной основе.

Газовый двигатель (двухтопливный)
Двухтопливные двигатели работают на природном газе или бензине (или другом топливе с искровым зажиганием, таком как этанол). Примечание. Газовый двигатель использует бензин для зажигания при включении двигателя, поэтому для успешной работы всегда требуется небольшое количество бензина.

Газодизельный двигатель
Газодизельный двигатель использует смесь природного газа и дизельного топлива, причем смесь природного газа и воздуха воспламеняется дизельным «пилотом». Дизель впрыскивается непосредственно в камеру сгорания, а газ вводится в воздухозаборник путем карбюрации или впрыска газа. Смесь природного газа и дизельного топлива варьируется в зависимости от нагрузки и рабочего цикла двигателя, в диапазоне от 80% до 0% газа. При более низких нагрузках на двигатель использование дизельного топлива, как правило, выше, тогда как при более высоких нагрузках на двигатель можно использовать более высокую долю газа. Газодизель обычно является результатом дооборудования дизельного двигателя и имеет преимущество, они не полностью зависят от природного газа для подачи топлива. Таким образом, если в транспортном средстве заканчивается природный газ или он находится вдали от доступного источника топлива для СПГ, он может работать исключительно на дизельном топливе.

Газовый двигатель (трехтопливный)
Относительно недавняя разработка технологий. Транспортное средство с трехтопливной системой использует бензин, этанол и метан. Транспортное средство может работать на бензине, этаноле (либо одновременно на бензине и этаноле) или природном газе. Трехтопливные автомобили впервые появились на рынке в 2005 году в Бразилии, где этанол и природный газ широко используются для транспорта.

Прямой впрыск высокого давления, HPDI
Запатентованная технология канадской компанией Westport заменяет приблизительно 90% дизельного топлива природным газом. Основой топливной системы HPDI 2.0 является инновационная форсунка с двойной концентрической иглой. Она позволяет впрыскивать под высоким давлением в камеру сгорания небольшие объемы природного газа. Газ подается в конце такта сжатия. Для воспламенения газа при давлении, которое обеспечивает обычный дизельный двигатель, требуется более высокая температура. Поэтому для облегчения воспламенения в цилиндр предварительно впрыскивается небольшое количество дизельного топлива с последующим основным впрыском природного газа. Горящее дизтопливо мгновенно поджигает горячие продукты сгорания в цилиндре, а те, в свою очередь, впрыскиваемую следом порцию природного газа.

Газовые двигатели внутреннего сгорания

Газовый двигатель – это мотор, который использует в качестве горючего пропано-бутановую смесь или природный газ метан. Дал жизнь подобному агрегату немецкий ученый Отто. У него ушло около пятнадцати лет на разработку подобного двигателя. Износ подобных агрегатов сведен на нет, благодаря применению чистого природного газа, который не имеет твердых частиц. Соответственно снижаются расходы на уход и ремонт устройства.

Давайте посмотрим, что из себя представляет этот движок внутреннего сгорания.

Что же такое газовый двигатель внутреннего сгорания

Существует несколько типов газовых двигателей с внутренним сгоранием:

• монотопливный. Этот агрегат использует газ только в качестве одного источника питания. У подобных устройств экокласс равен Евро 5, а производительность увеличена в несколько раз по сравнению с другими видами моторов. Однако, некоторые транспортные средства с этим мотором оптимизированы под работу на бензине. Водителям рекомендуется ездить на короткие дистанции на бензиновом топливе, так как агрегат может быстро выйти из строя, если постоянно использовать бензин вместо газа;
• двухтопливный. Разница между первым и двухтопливным двигателе в том, что последний работает как на бензине, так и на газе. Кроме того, автовладельцу нужно постоянно иметь немного бензина в баке, если он ездит на транспортном средстве с этим агрегатом. Потому что для успешного запуска газовый двигатель использует небольшое количество бензина;
• газодизельный агрегат. В этих моторах используется смесь газа и дизеля. Поджигается газ специальных дизельным «пилотом». Как это происходит: горючее впрыскивается в камеру сгорания, газовая смесь попадает в воздухозаборник, посредством впрыска. Если газовый двигатель работает под большими нагрузками, то соответственно использование дизеля будет больше, чем газа. Если же агрегат не нагружается и работает в спокойном режиме, то максимальное количество газовой смеси, которое используется для работы агрегата, равняется 80 процентам;
• трехтопливный. Это разработка уже современного типа. В устройстве, работающем на природном газе, используются следующие виды топлива: бензин, метан и этанол. Первая модификация агрегата появилась в 2005 году в Бразилии;
• HPDI. Эти газовые двигатели оснащены прямым впрыском высокого давления. Впрыск происходит посредством форсунки с двойной концентрической иглой. Смесь попадает в камеру сгорания в конце такта сжатия. Для облегчения воспламенения в камеру впрыскивается небольшое количество дизельного топлива.

Познакомиться с системой питания в двигателях на природном газе можно в следующем блоке.

Система питания двигателя от газобаллонной установки

На транспортных средствах газовая смесь в сжатом виде находится в баллонах. На этих устройствах устанавливается специальный мультиклапан, который позволяет заправлять баллон, и дозировать поступление смеси в газовый двигатель внутреннего сгорания.

Мультиклапан включает в себя:

• заправочный и расходный вентиль;
• указатель уровня газа, который в виде поплавка находится внутри баллона;
• обратный клапан;
• скоростной клапан;
• стопорный.

Сжиженная смесь поступает по газовой магистрали в клапан, с установленным фильтрующим устройством. Здесь газ проходит очистку от твердых частиц и смол, которые могут находиться в нем. Затем смесь поступает в газовый испаритель. Давление газа понижается до 1 атмосферы.

Смесь попадает в дозатор и передается в смеситель. В этом приборе смешивается и поступает в камеру сгорания.

Газобаллонные автомобили

Машины с газовым мотором:

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

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

Требования, предъявляемые к газообразным топливам

Требования, предъявляемые к двигателям, работающим на природном газе:

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

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

Преимущества использования газообразного топлива

В использовании природной газомоторной смеси есть положительные стороны. Вот некоторые из них:

• малая себестоимость, а значит и цена на подобное горючее будет меньше, чем у бензина или дизеля;
• стойкость к детонации. Так как октановое число газа равно 105;
• жизненный ресурс мотора увеличивается в 2 раза, а сам агрегат работает мягко и тихо;
• в половину увеличивается срок службы свечей зажигания;
• не образует нагар на стенках цилиндров и клапанах;
• не образуются смолистые отложения на элементах мотора.

В отличие от бензиновых моторов, токсичность сгоревших газов снижена в этом случае на 80 процентов. Газовая смесь имеет однородный состав по сравнению с бензином. Ее нельзя разбавить более худшим топливом.

Недостатки газообразного топлива

Но есть и недостатки у подобного горючего. К примеру:

• снижение мощности газового двигателя из-замедленного сгорания газа;
• возникновение трудностей с зажиганием во время понижения температур ниже минус двадцати градусов;
• увеличение веса авто. Например, при работе на сжиженном газе вес увеличивается до 50 кг и на сжатом – 800 кг;
• увеличивается цена на транспортное средство из-за использования дорогостоящего оборудования;
• сложность технического обслуживания;

А также заправки с газом должны находится на расстоянии 250 км. Больше авто на газе не проедет. Водитель должен соблюдать правила безопасности при использовании топлива с газом в машине. Баллоны с газом должны проходить освидетельствование в ГИБДД,

Кому выгоден двигатель на газе

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

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

Заключение

Так или иначе газовые двигатели входят в нашу жизнь. В будущем возможно полное замещение природным газом бензина и дизеля.

Вредно ли ГБО для двигателя — ответ опытного моториста

Постоянное подорожание бензина приводит к росту популярности газового баллонного оборудования (ГБО), которое устанавливается параллельно бензиновой топливной системе. Особенно выгодно это тем автомобилям, которые расходуют много топлива и передвигаются на большие расстояния.

В среде автолюбителей существует множество мифов, которые предостерегают владельцев авто от перехода на газ. Важно разобраться, являются ли обоснованными такие предостережения.

Особенности мотора на газе и преимущества

Чаще всего ГБО устанавливается на автомобили с бензиновым двигателем. В качестве топлива для таких систем используется смесь газов пропана, метана и бутана. При этом метан является природным газом, а бутан – это продукт перегонки нефти.

Данная технология дает ощутимую экономию по сравнению с основными видами современного автомобильного топлива. Кроме того, газ при сгорании дает выхлоп намного чище бензинового. На внутренних деталях двигателя практически не образуется нагар и отложения, поскольку газ не содержит смолы, парафин, свинец, серу. Данная особенность способствует увеличению обязательных интервалов замены моторного масла, которое более длительное время остается чистым.

Высокое октановое число, устойчивость газовой смеси к детонации снижает нагрузку на элементы моторной поршневой группы. Параллельная с бензиновой топливной системой установка ГБО повышает надежность авто, увеличивает запас его хода.

При отсоединении коммутатора завести двигатель не удастся, поэтому такие методы обеспечат надежную защиту автомобиля от угона. Газобаллонное оборудование не содержит дорогостоящих деталей, требующих периодического ремонта. Поэтому в системе по большому счету ничего не ломается. Кроме того, газовую смесь нельзя слить из баллона и продать.

Мифы о рисках и негативном влиянии ГБО на двигатель

На фоне постоянной борьбы за чистоту выхлопа, развития альтернативных вариантов топливных систем, моторных конструкций появляется все больше мнений, негативно характеризующих ГБО для легковых автомобилей. Некоторые из утверждений настойчиво пугают водителей, но являются на самом деле не более чем мифами.

Баллоны имеют свойство взрываться

Это одно из самых распространенных заблуждений. На самом деле баллон имеет гораздо более толстые стенки по сравнению с бензиновыми аналогами, поэтому может выдерживать экстремальные температурные перепады, значительные ударные нагрузки.

Кроме того, система предусматривает четыре аварийных клапана, которые контролируют внутреннее давление, повреждение и обрыв топливной магистрали.

В случае малейшей опасности подача газа мгновенно пресекается. Также из соображений безопасности закачка газа осуществляется только до 80%. Это позволяет газовой смеси расширяться без достижения критичных показателей давления.

На безопасность напрямую влияет качество установки ГБО. При правильном монтаже, регулярном проведении ТО взрыв газового баллона в авто – практически нереальное событие.

Газ вредит мотору

Газовая смесь практически не содержит вредных химических добавок, поэтому не является агрессивной по отношению к любым деталям двигателя. В отличие от бензина, она не смывает со стенок цилиндра защитную антифрикционную масляную пленку.

Соответственно, поршневые кольца меньше изнашиваются из-за трения и поэтому служат дольше. Таким образом, мотор на газе работает намного мягче и меньше подвергается механическому износу. При этом его мощность снижается только на 5-10%.

Быстро прогорают клапана

Газовая смесь внутри камеры сгорания горит медленнее бензина на фоне значительного повышения внутренней температуры. Поэтому выпускные клапаны вместе с седлами, катализатор и лямбда-зонд могут прогореть.

С другой стороны, такая ситуация может возникать только при постоянной агрессивной езде на 4500 оборотах в минуту. Предотвратить такие проблемы может тщательная регулировка клапанов, выполненная в специализированных центрах.

Эксплуатационный ресурс свечей зажигания на газе втрое меньше

Из-за более высокой температуры сгорания газовой смеси свечи зажигания, высоковольтные провода работают не так долго, как в случае бензиновых моторов. Опытные специалисты по ГБО утверждают, что их ресурс уменьшается не больше, чем на 25%.

Не стоит решать данную проблему с помощью специальных газовых свечей, которые стоят гораздо дороже.

Проблемы с зимним запуском

При низких зимних температурах во время холодного пуска двигателя сильно затвердевают и стареют резиновые прокладки. Кроме того, на морозе газ теряет способность испаряться, поэтому повышается вероятность залива свечей зажигания.

Поэтому важно придерживаться правильного алгоритма запуска двигателя на морозе. Вначале нужно завести машину на бензине, прогреть мотор, газовый редуктор до рабочей температуры, а уже после этого переходить на газ. Следует помнить, что для ДВС крайне необходимо периодически работать на бензине.

А есть ли явные минусы?

Недостатки установки ГБО на легковой автомобиль можно перечислить по пунктам:

• высокая стоимость установки;
• увеличение общей массы автомобиля;
• потеря полезного пространства багажника;
• снижение динамики разгона и скорости, необходимость дополнительной регулировки зажигания;
• недостаточное количество газовых заправок;
• неполная заправка из-за особенностей оборудования.

Каждый водитель самостоятельно определяет для себя целесообразность ГБО. Важно доверить данную работу исключительно профессионалам, а в процессе эксплуатации проводить регулярное ТО.