Как работает двигатель на газу

Как работают автомобили на газе?

И сжиженные углеводородные газы (LPG), и природный газ могут использоваться в модифицированном двигателе искрового зажигания (бензиновый двигатель). Эти газы являются идеальным топливом для двигателей внутреннего сгорания из-за их высокого октанового числа, низкого уровня летучих органических соединений и тем, что они могут легко смешиваться с воздухом перед сгоранием. Эти характеристики приводят к более полному сгоранию, что снижает токсичность выхлопных газов. Свойства горения газа также снижают нагрузку на двигатель, поэтому так продлевается срок его службы.

Из-за ограниченной доступности этого вида топлива, большинство адаптированных для использования газа автомобилей являются би-топливными, то есть они способны работать на любом газе или бензине; топливо выбирают по щелчку переключателя. Современные преобразованные двигатели используют электронное управление системой впрыска газа, которое позволяют оптимальную производительность с любым типом топлива.

Наиболее существенным различием между газовыми и обычными автомобилями является способ хранения топлива. Хотя и LPG, и природный газ находятся в газообразном состоянии при комнатной температуре и давлении, сжиженный нефтяной газ может легко сжижаться под давлением, что делает его более популярным видом из двух автомобильных газов. Чтобы держать топливо под давлением, обычно используются стальные резервуары, что может добавлять до 60 кг веса транспортному средству.

Эксплуатация автомобиля на газе похожа на использование обычного бензинового автомобиля. Основной дополнительный контроль представляет собой переключатель, как правило, расположенный на рычаге переключения передач или на приборной панели, которая позволяет водителю выбрать газ или бензин.

Что касается производительности, водители би-топливных автомобилей могут заметить небольшую потерю мощности на полном газу в режиме газового топлива.

Эксплуатация авто на газу

Эксплуатация авто на газу не кардинально отличается от эксплуатации на том же бензине или дизеле, но существуют некоторые особенности, которые будет полезно знать автовладельцу. Об этом мы и поговорим в данной статье.

Пуск двигателя лучше осуществлять на бензине. Если заводить двигатель на газу, то газобаллонное оборудование (ГБО) выйдет из строя быстрее, т. к. работа холодного двигателя подвергается серьезным перегрузкам. Это правило относится только к зимнему периоду при температуре ниже -10C, в летнее время двигатель можно запускать и на газу. Переключаться на газ лучше всего на ровном участке дороги, где нет светофоров и можно двигаться в спокойном режиме долгое время.

При переходе на газ лучше всего сначала переключиться в нейтральное положение и подождать несколько секунд пока выработается бензин, затем, когда двигатель начнет работать с перебоями переключиться на газ.

При заправке автомобиля газом, следует учитывать, что объем газа не должен превышать 80% от общего объема баллона, чтобы в нем поддерживалось определенное давление. При установке современных ГБО обычно устанавливают специальное устройство – мультиклапан, которое настроено так, что будет автоматически прекращаться подача газа в баллон при достижении определенного уровня. В этом случае вам не придется заботиться о том, какой объем газа заправить.

Летом заправка автомобиля газом занимает больше времени, чем в зимний период. Это связано с тем, что при повышении температуры газ расширяется, что приводит к увеличению давления в баллоне. Некоторые, кто знает о данном факте, прибегаю к раскачке автомобиля в поперечном направлении при заправке, это приводит к охлаждению стенок баллона и тем самым немного снижается давление в нем.

После заправки необходимо вынуть шланг, отсоединить переходник при его наличии, закрутить крышку на ВЗУ. Также необходимо убедиться, что вентиль на мультиклапане открыт.

На автомобилях, у которых установлено ГБО, обычно установлена и бензиновая сиcтема, т. е. они являются двух топливными. Многие задаются вопросом – для чего нужна бензиновая топливная система, если есть ГБО?

Бензиновая система нужна, если неожиданно закончится газ либо в случае отказа ГБО. Современные ГБО (часто на немецких авто) оснащаются автоматическим переключателем. В таком случае произойдет автоматическое переключение на бензин, когда газ полностью израсходуется либо выйдет из строя газовое оборудование. На ГБО российского стандарта обычно устанавливается ручной переключатель.

При эксплуатации автомобиля на газу важно соблюдать основные меры безопасности и проводить периодический осмотр системы ГБО.

Перед поездкой следует убедиться, что двигатель работает исправно, все соединения герметичны, т. е. отсутствуют утечки и запах газа. Также необходимо периодически поверять надежно ли закреплен газовый баллон и его трубопроводы.

Если планируется длительная стоянка, то рекомендуется закрывать расходный вентиль на баллоне, предварительно выработав весь газ из системы.

Необходимо регулярно проходить освидетельствование газового баллона, не допуская эксплуатацию автомобиля с истекшим сроком освидетельствования.

Подведем итоги всего вышесказанного по эксплуатации автомобиля на газу:

• заправлять не более 80% от общего объема баллона;
• заводить автомобиль в холодную погоду на бензине и после прогрева двигателя переключаться на газ;
• переключаться на газ через нейтральное положение для выработки оставшегося в камерах сгорания бензина;
• следовать основным правилам безопасности при заправке.

Как работает ГБО и зачем переводить автомобиль на газ

ГБО — газобалонное оборудование, которое монтируют на автомобиль. В результате наряду с бензином в качестве топлива можно использовать газ — пропан, бутан или метан.

Что такое ГБО и как оно работает

Двигатели внутреннего сгорания работают на производных нефти — бензине или дизельном топливе, при этом бензиновый двигатель может работать и на газу. Для этого используется сжиженный нефтяной газ (пропан-бутан) или сжатый природный (метан). Чтобы в качестве топлива мотор использовал газ, на автомобиль устанавливают дополнительное оборудование — газобалонное (ГБО).

Дизельный мотор тоже можно переделать под газ, доработав механическую часть и понизив степень сжатия топливной смеси или частично замещая ДТ газом, но это не целесообразно для легковых автомобилей — такая экономия составит всего 20%.

С установкой ГБО в конструкции автомобиля практически ничего не меняется, разве что в топливную магистраль устанавливается электромагнитный клапан, который отключает подачу бензина. Газобалонное оборудование — дополнение, которое можно снять и выбросить в любой момент. После установки мотор сможет использовать и газ, и бензин. В основном на легковые автомобили устанавливают пропан-бутан.

ГБО устроено и работает проще, чем бензиновая система питания двигателя. Газ (пропан-бутан) хранится в сжиженном виде в герметичном баллоне под давлением. Баллон обычно установлен в багажнике. Мультиклапан на баллоне регулирует подачу газа, стравливая его по магистрали подачи в цилиндр.

Под давлением газ в виде жидкости поступает в редуктор, который подогревается антифризом из системы охлаждения. Электромагнитный клапан перед редуктором регулирует подачу газа. В редукторе газ испаряется до привычного газообразного состояния и поступает в смеситель через регулировочное устройство — дозатор.

Смеситель представляет собой железный элемент, который ставят перед дроссельными заслонками. Смеситель перемешивает газ с атмосферным воздухом — так готовится рабочая смесь. Затем смесь впрыскивается форсунками в цилиндры двигателя.

Переоборудование машины под ГБО важно доверять профессионалам, потому что помимо баллона в багажник приходится устанавливать дополнительное оборудование — комплекс датчиков и замера давления, рампу на цилиндры.

Как пользоваться ГБО

При установке ГБО на автомобиль переключатель газ-бензин выводится в салон, обычно его выносят на щиток приборов и устанавливают на три положения «газ», «бензин», «ничего». Соответственно водитель может перекрыть один или оба клапана.

При выключенном зажигании закрыты оба клапана — и на подачу бензина, и на подачу газа. В отдельных случаях ГБО самостоятельно прекратит подачу газа из баллона, если пропала искра зажигания.

На сегодняшний день вышло уже 6 поколений ГБО. Начиная с современных поколений 4 и 4+ электронный блок управления ГБО может управлять и бензиновым впрыском в цилиндры. То есть двигатель сам решает, когда какое топливо лучше использовать.

Переключатель ГБО в салоне позволяет водителю запустить двигатель на бензине, а затем переключиться на газ.

Переключение на газ происходит обычно на свободном участке дороги: водитель переводит переключатель в нейтральное положение и в момент, когда мотор выработал запас бензина и начинает глохнуть, включает положение «газ».

Переключение перед длительной стоянкой с газа на бензин происходит таким же образом.

Каждую тысячу километров (раз в 2-3 заправки) нужно сливать конденсат из редуктора, это простая операция — нужно только уточнить у установщиков местоположение винта (гайки) на редукторе.

Зачем устанавливают ГБО

Обычно автомобиль переводят на газ, чтобы экономить на топливе. Пропан-бутановая смесь стоит дешевле бензина практически вдвое, метан и того меньше.

Чтобы ожидания владельцев от установки ГБО оправдались, нужно ставить качественную газовую систему европейского производителя. Сама такая система и профессиональный монтаж с последующим техобслуживанием в лицензированной компании стоят немало. Поэтому важно считать окупаемость газобалонного оборудования.

Чем больше ездит автомобиль и чем выше расход топлива, тем более целесообразно поставить на неё ГБО. Перевод автомобиля на газ — долгосрочная инвестиция. В среднем при больших пробегах срок окупаемости газобалонного оборудования составляет год-два.

Кому нет смысла устанавливать ГБО:

• владельцам малолитражек — динамика автомобилей с малым объёмом двигателя после перехода на газ существенно пострадает, а существенно сэкономить не получится за счёт изначально малого топливного расхода;
• собственникам нового автомобиля — после установки ГБО, машина лишается гарантии на фирменное обслуживание;
• водителям, которые мало ездят — переход на газ имеет смысл рассматривать при пробегах от 15-20 тыс. км в год, иначе сроки окупаемости оборудования составят несколько лет;
• экономным экономистам — да, ГБО ставят, чтобы сэкономить. Но для корректной и безопасной работы важно выбрать современное надёжное оборудование, поставить его в специализированном сервисе, регулярно обслуживать, поменять регистрационные документы на машину и, помимо техосмотра, проходить ещё и регулярную диагностику ГБО. Всё это требует денег и внимания владельца. Если рассматривается вариант оборудования «по дешёвке» и смонтированного кое-как в гаражах, а вопрос с обслуживанием ГБО не рассматривается вовсе — от перехода на газ лучше отказаться, потому что в этом случае это экономия на безопасности своей и окружающих.

Когда ГБО необходимо:

• большие пробеги — если владелец проезжает в год свыше 20 тысяч километров в год
• высокий топливный расход — если расход бензина составляет от 8-9 литров на трассе и 11-12 литров в городе, это повод задуматься о ГБО
• использование АИ-95 и АИ-98 — если автомобиль нужно заправлять бензином с высоким октановым числом, экономия на газу будет очевидна.

Наш опыт установки ГБО на разные автомобили говорит о том, что в последнее время растёт спрос на установку газа на дорогие паркетники и премиум-седаны с большим объёмом двигателя и внушительным топливным расходом.

Преимущества установки ГБО

Экономия на топливе. Да, расход газа по сравнению с бензином выше на 10-15%, но за счёт двукратной разницы в стоимости при больших ежегодных пробегах получится значительно сэкономить.

Посчитать экономическую выгоду от перевода автомобиля на газ из расчёта на 1 км пути можно по формуле (Х * (Y₁ — 1,2 * У₂)) / 100, где

• Х — топливный расход машины, литрs бензина на 100 км пути
• Y₁ — цена литра бензина
• У₂ — цена литра сжиженного газа
• 1,1 — повышающий коэффициент, ведь расход газа будет в среднем на 10-20% выше, чем бензина

Разделив стоимость установки ГБО на полученную экономию с километра пути, получим срок окупаемости оборудования из расчёта пробега автомобиля.

Пример. Машина Андрея потребляет 14 литров АИ-95 на 100 км пути. Литр бензина стоит $0.79, литр пропана $0.44.
С установкой ГБО Андрей сэкономит (14 * (0.79 — 1,2 * 0.44)) / 100 = $0,03668 на 1 километр пути.
Если Андрей поставит ГБО 4 поколения европейского производства ориентировочной стоимостью $637, окупаемость ГБО наступит через ($637 / $0,03668) 17,366 тыс. км. Это примерный пробег авто за год.

Вместе с тем при расчёте окупаемости ГБО важно учесть и затраты на бензин, который мотор будет потреблять для запуска и прогрева, а также в режиме максимальных нагрузок.
Плюс траты на обслуживание ГБО: замена фильтров раз в 20 тыс. км (фильтр жидкой фазы) и 10 тыс. км (фильтр паровой фазы). Плюс единоразовая оплата внесения изменений в техпаспорт при оформлении газобалонного оборудования.

В свою очередь, установка ГБО позволит экономить на замене моторного масла, масляного и топливного фильтра из-за увеличения интервала обслуживания в полтора-два раза. Срок службы свечей зажигания увеличивается с установкой ГБО тоже.

Запас хода на одной заправке. За счёт параллельного использования газа и бензина суммарный пробег на одной заправке возрастает вдвое. Солидный запас хода пригодится в дальней дороге и позволит не заправляться в провинции или соседних странах.

Безотказность запуска двигателя. Даже если умер бензонасос, автомобиль с ГБО запустится. Бензонасос часто отказывает внезапно — и владелец остаётся без колёс. Но если машина переведена на газ, можно прогреть редуктор горячей водой и запустить двигатель на газе — этого хватит, чтобы добраться до сервиса своим ходом.

Экологичность. Использование газа в качестве топлива снижает уровень вредных выбросов в атмосферу. Газ экологичнее бензина в три раза, не содержит серы и присадок, как ДТ. По уровню токсичности ниже газа только электромоторы и водородные двигатели. Экологичность автомобилей ценится в Европе. Ограничения на въезд в определённые районы транспорта на «т
«тяжёлом» топливе не страшны автомобилям с ГБО.

Увеличение ресурса двигателя. Октановое число газа выше — порядка 110, он горит дольше и равномернее, чем бензин. Это значит, что ударные нагрузки на ЦПГ ниже, детонация в камере сгорания исключена. Износ деталей мотора с ГБО меньше на 30-45% по сравнению с бензиновым. Владельцы автомобилей на газу отмечают более мягкую плавную работу двигателя, снижение шума и вибраций.
Пропан-бутан подаётся в камеру сгорания в оптимальном газообразном состоянии и более равномерно смешивается с воздухом. За счёт этого детали ЦПГ испытывают меньшую нагрузку, а на стенках цилиндров не остаётся отложений и нагара. Моторное масло на «газовых» автомобилях чище, служит дольше. Защитная смазочная плёнка не смывается со стенок цилиндров, как это происходит с бензином.

А как насчёт недостатков?

В интернете полно легенд о ужасных последствиях перевода автомобиля на газ. Дискуссируют в основном диванные эксперты.
Типичные мнения — ГБО «убивает» двигатель, от него прогорают поршни и клапаны в цилиндрах; газ обязательно взорвётся; для перевода автомобиля на газ нужно перебрать полмашины и так далее.

На самом деле проблемы с дружбой газобалонного оборудования и ЦПГ моторов были во времена карбюраторов и ГБО первого поколения. Современным двигателям с ГБО поколения 4, 4+ бояться нечего при грамотной установке и настройках. За правильное приготовление смеси отвечает бензиновый контроллер и комплекс датчиков.

Взрывоопасность газа, сложность его обслуживания, вред двигателю и другую народную мифологию мы подробно рассматривали в статье «Пять мифов о вреде ГБО, которые мешают вам экономить». Рекомендуем к прочтению.

Среди установщиков ГБО и интересующихся есть выражение «подсел на газ». Подавляющее большинство автовладельцев после успешного опыта установки газа повторяют то же самое со всеми своими следующими машинами — и это, пожалуй, лучшая рекомендация.

Чтобы перевод автомобиля на газ оправдал ваши ожидания в полной мере, тщательно выбирайте производителя ГБО, доверяйте установку оборудования только специализированным аккредитованным сервисам и не забывайте время проходить техобслуживание баллонов каждые 10-15 тыс. км.

Газодизель — что это такое.

Двухтопливным газодизельным двигателем называется силовая установка, на которую дополнительно смонтировано оборудование для работы от газа. Принцип работы такой установки заключается в одновременной подаче в камеру сгорания двух видов топлива. Основным топливом является солярка, а дополнительным газ метан. Причем дизтопливо подается в значительно меньшем объеме, чем обычно.

Солярка, по сути, является своеобразным “запалом” для газовоздушной смеси. Подача солярки связана с тем, что температура воспламенения у метана выше, чем у солярки. По этой причине в момент сжатия в камере сгорания сам метан воспламениться не может. Для его поджига на такте впуска в камеру сгорания подается некоторое количество солярки.

Газодизельный двухтопливный двигатель сохраняет возможность работать только от солярки, но не способен работать на одном газу.

Какую экономию при этом можно получить?:

Экономия денег от газодизельного режима зависит от того, в каком процентном соотношении происходит замещение дизтоплива газом.

Процент замещения солярки метаном может колебаться в пределах от 50 до 85%. На этот показатель влияет несколько факторов:

• характеристики штатной топливной системы;
• конструкция применяемой газодизельной системы;
• манера вождения.

При запуске двигателя, либо при его работе на малых нагрузках, используется практически только дизтопливо. Связано это с тем, что при данных режимах работы затруднительно определить оптимальные параметры подачи газа.

Далее, с повышением нагрузок, создаются оптимальные условия для перехода в газодизельном режиме. Именно в этот момент замещение может вырастать до 85%. В тоже время, во избежание перегрева форсунок и последующего закоксовывания распылителей, сохраняется подача некоторого объема дизтоплива.

При выходе ДВС на полную мощность велик риск появления детонации и возникновения эффекта калильного зажигания. Система управления газодизелем начинает снижать порцию газа.

Для экономичной, в финансовом плане, эксплуатации важным является показатель, определяющий, сколько кубометров метана будет нужно на 1 литр солярки. На всех режимах дизель работает с избытком воздуха. В связи с этим газ, подаваемый в камеру сгорания, разрежен воздухом. Это, в свою очередь, снижает ступень его возгорания. Таким образом, сгорание газо-воздушной смеси протекает в непосредственной близости с каплями солярки. Остатки несгоревшего газа выводятся вместе с выхлопом.

В теории для замещения 1 литра дизтоплива требуется не более 0,9 кубометра метана. На практике, по причине несовершенства процесса горения, коэффициент замены может составлять 1,1 — 1,3 кубометра.

	SCANIA DC13 карьерный самосвал	SCANIA DC13 седельный тягач	Газель Cummins ISF 2.8
Технология	Подача газа перед турбиной, управление подачей дизельного топлива через эмуляцию сигнала педали газа, управление подачей газа через GPS	Подача газа перед турбиной, управление подачей дизельного топлива через эмуляцию сигнала педали газа, управление подачей газа через GPS	Подача газа перед турбиной, управление подачей дизельного топлива через эмуляцию сигнала педали газа
Замещение	50%	60%	70%
1 литр ДИЗ топлива замещается на	1.1 нм 3	1.2 нм 3	1.3 нм 3

Чтобы произвести практические расчеты замещения, за основу берется гарантированный показатель 60%. Эта величина ориентирована на обычные двигатели. Для газового показателя принято учитывать коэффициент 1,2. Отсюда следует, что для замещения 1 литра дизтоплива расходуется 1,2 кубометра метана. При условии соблюдения корректного стиля вождения допустима большая степень замещения. Но гарантий в этом нет.

Чтобы рассчитать экономию, берется сумма затрат на дизельное топливо из расчета расхода на 100 км пробега. Эта сумма должна соответствовать расходам при работе двигателя до перевода на газ. Затем фиксируются затраты на сниженный объем расхода солярки, и прибавляется сумма на приобретение газового топлива.

Как осуществляется трансформация в газодизель:

Для переоборудования в газодизель изменение конструкцию штатного двигателя не требуется.

В систему поступления воздуха, расположенную перед турбиной, производится установка газовых инжекторов. Они, получая импульсы от электронного блока управления, впрыскивают газ.

Подобная схема газоподачи имеет ряд преимуществ:

• высокая степень взрыво — пожаробезопасности. В этом режиме газ разбавляется воздухом, и его предельная концентрация не способна загореться.
• благодаря прохождению через турбину образуется однородная газовоздушная смесь.
• в случае отказа одного или нескольких газоинжекторов происходит обычное снижение тяги двигателя без отрицательных последствий

Подача дизтоплива ограничивается сигналом педали газа или методом эмуляции.

Контроль теплорежимов работы газодизеля осуществляется на основании показаний термопары, которая устанавливается на входе горячей части турбины.

Поменяются ли силовые показатели двигателя после перевода в газодизель?:

Установка на ДВС газодизельной системы никак не влияет на его работу. Все характеристики дизеля, включая степень сжатия, наддув, компрессию остаются без изменений.

Эти сведения основаны на откликах водителей, что их газодизельная машина прекрасно справляется с перевозкой груза даже на крутых подъемах. При этом была включена передача, на которой обычно они передвигаются на простом дизельном моторе.

Стендовые испытания двигателей также показали неизменность параметров при их работе с газодизельной установкой.

Экологический эффект газодизеля:

Газодизельный ДВС наносит меньший ущерб природе, чем обычный. В тоже время этот показатель меняется в зависимости от режима эксплуатации мотора и степени замещения солярки.

Европейская ассоциация газомоторных ТС заявляет, что даже при 50% замещении солярки достигается значительное снижение вредных веществ при выхлопе.