В соответствии с сезонной сортностью немного изменяется и антидетонационная стойкость газовой смеси. Пропан имеет октановое число 110, а бутан -- 95, поэтому октановое число пропан-бутана может варьироваться от 99 до 106.
В настоящее время все западные автомобили оснащены каталитическими нейтрализаторами отработавших газов. Даже при работе на бензине нейтрализатор снижает выбросы СО и СН в 5 раз, а NOx -- в 8 раз. И если питать «катализаторную» машину метаном при помощи впрыска, то она запросто сможет «уложиться» в строгие нормы Euro 2
1.3. Специфика газобалонного оборудования для автомобилей.
По принципу работы, применяемые в настоящее время газовые системы, можно разделить на четыре поколения:
· I поколение
Механические системы с вакуумным управлением, которые устанавливают на бензиновые карбюраторные автомобили.
· II поколение
Механические системы, дополненные электронным дозирующим устройством, работающим по принципу обратной связи с датчиком содержания кислорода (лямбда-зонд). Они устанавливаются на автомобили, оснащенные инжекторным двигателем и каталитическим нейтрализатором отработавших газов.
· III поколение
Системы, обеспечивающие распределенный синхронный впрыск газа с дозатором-распределителем, который управляется электронным блоком. Газ подается во впускной коллектор с помощью механических форсунок, которые открываются за счет избыточного давления в магистрали подачи газа.
· IV поколение
Системы распределенного последовательного впрыска газа с электромагнитными форсунками, которые управляются более совершенным электронным блоком. Как и в системе предыдущего поколения, газовые форсунки устанавливаются на коллекторе непосредственно у впускного клапана каждого цилиндра.
Системы первого и второго поколений имеют ряд недостатков, и не отвечают действующим в настоящее время стандартам ЕЭК ООН. Токсичность отработавших газов (ОГ) автомобилей, оснащенных такими системами, как правило, находится на уровне норм ЕВРО-1, которые действовали в Европе до 1996 года, и лишь в отдельных случаях приближаются к нормам ЕВРО-2. В связи с этим производители газового оборудования разработали системы третьего и четвертого поколений, которые находят все большее распространение.
Системы с распределенным впрыском газа конструктивно сложнее, а значит дороже. Вместе с этим, по сравнению с механическими системами они имеют ряд преимуществ:
· точное дозирование подачи газа;
· меньший расход топлива;
· снижение мощности двигателя только на 2-3% (у систем 1-2 поколений -- 5-7%);
· снижение токсичности отработавших газов до норм ЕВРО-3 и ЕВРО-4;
· отсутствие режимов обеднения смеси, которые приводят к резкому повышению температуры впускных и выпускных клапанов и выходу их из строя;
· исключение «хлопков» -- эффект возникающий при воспламенении топливной смеси во впускном коллекторе, разрушающий датчики массового расхода воздуха, корпуса воздушных фильтров и другие элементы.
Поэтому в Европе, особенно в последние годы, на серийные легковые автомобили, например Renault и Volvo устанавливают исключительно системы 4 поколения. Более того, большинство современных автомобилей, особенно с системой бортовой самодиагностики (OBD), могут быть оснащены только системами 4 поколения
Газобаллонное оборудование- это стандартная топливная система, установленная в автомобиле, и позволяющая его двигателю работать на газовом топливе. При этом автомобиль не утрачивает своих прежних характеристик, и без малейших затруднений возвращается к работе с бензином.
В последнее время возрос интерес автолюбителей к газу, способному заменить бензин.
Характер работы двигателя на газе по сравнению с двигателем, работающим на бензине остается тот же, если не считать небольшую потерю мощности и некоторое ухудшение динамики автомобиля при разгоне и на подъеме.
Газовую аппаратуру можно установить на машинах разных марок, если их конструкция позволяет разместить в багажнике баллон с газом.
Газобаллонные установки выпускают многие заводы в России, например, в Рязани, Санкт-Петербурге, Нижнем Тагиле, Перми, а также завод имени Малышева в Харькове (Украина) и в Новогрудске (Беларусь).
Продукция последнего с успехом конкурирует с аналогичными изделиями Болгарии, Румынии, Югославии, Испании и других стран.
Эксплуатация автомобиля, оборудованного газобаллонной аппаратурой, незначительно отличается от обычного, однако владельцам таких автомобилей следует знать особенности использования газового топлива. Бытующее в среде владельцев автотранспортных средств мнение, что газовая система питания небезопасна, может повредить двигатель, снизить его мощность, моторесурс и увеличить расход топлива настолько, что экономический эффект от использования газа сведется к нулю, полностью опровергается практикой эксплуатации автомобильной техники, оснащенной газовыми топливными установками.
Газобаллонное оборудование (ГБО) может быть установлено практически на любой карбюраторный и инжекторный автомобиль, имеющий двигатель с жидкостным охлаждением, в том числе и на современные иномарки. В случае установки ГБО на машины с электронными системами впрыска монтируется дополнительный электронный блок, согласующий работу основной и дополнительной систем питания. Под каждый тип двигателя имеется свой смеситель. Комплект ГБО устанавливается на автомобиль дополнительно к основной системе питания. В общем виде он включает: газовый баллон с блоком арматуры, трубопроводы, электромагнитные клапаны (газовый и бензиновый), смеситель и дозатор газа, редуктор-испаритель и электронный блок управления.
После установки ГБО автомобиль сможет ездить на двух видах топлива - газе и бензине. При низких температурах двигатель заводится на бензине, затем переключается на газ. Переходить от одного вида топлива на другой можно с помощью соответствующих переключателей из салона автомобиля.
Газобаллонное оборудование, устанавливаемое на грузовых автомобилях, переоборудованных на сжиженный нефтяной газ состоит из:
· бытовых газовых баллонов с наполнительно-расходной и контрольно-предохранительной арматурой
· магистрального электромагнитного клапана
· испарителя сжиженного нефтяного газа
· газового фильтра
· двухступенчатого газового редуктора
· дозирующего устройства
· карбюратора-смесителя
· газопроводов высокого и низкого
Газобаллонное оборудование выполняет следующие функции:
· хранение в сжиженном состоянии пропано-бутанового газа;
· превращение сжиженного нефтяного газа из жидкой фазы в насыщенные пары;
· очистка сжиженного нефтяного газа, поступающего из баллона в газовую магистраль;
· ступенчатое редуцирование давления газа;
· дозирование газа;
· смесеобразование сжиженного нефтяного газа с воздухом;
· подача газовоздушной смеси в цилиндры двигателя.
Двигатели грузовых и легковых автомобилей, переоборудованных на сжиженный нефтяной газ, работают полноценно как на пропан бутановой смеси, так и на бензине. При переводе двигателя с газа на бензин или наоборот не следует допускать работу двигателя одновременно на смеси двух видов топлива, так как происходящее при этом нарушение состава горючей смеси приводит к образованию обратных вспышек, которые могут создать условия для возгорания в подкапотном пространстве автомобиля
1.4. Устройство системы газового оборудования на автомобиле
Самый "весомый" компонент системы газового оборудования на автомобиле это -- баллон. Он рассчитан на постоянное давление до 25 атмосфер, а заводы-изготовители обязаны проверять один баллон из каждой партии на разрыв при 80 атмосферах. Наиболее распространены традиционные цилиндрические баллоны, устанавливаемые в багажнике за спинкой заднего пассажирского сиденья. Но если для седанов, где между баллоном и задней стенкой багажника остается достаточно места, это приемлемо, то на универсале или хэтчбеке такой баллон напрочь лишит возможности трансформировать салон для перевозки длинномерных грузов. Поэтому некоторые зарубежные фирмы выпускают боковые и тороидальные баллоны -- первые можно разместить сбоку между аркой заднего колеса и задней стенкой, а вторые закрепить в нише под поликом багажника вместо "запаски". Боковые баллоны -- решение далеко не самое лучшее из-за постоянной повышенной нагрузки на одну сторону. А вот тороидальные баллоны перспективнее -- хотя они и дороже цилиндрических в среднем на 150 долларов. Выпуск таких баллонов пытаются освоить и в России.
К баллону подсоединяются две магистрали высокого давления -- одна ведет к заправочному клапану, а другая протягивается под днищем из багажника в моторный отсек. Процедура заправки газом намного сложнее привычной манипуляции с бензозаправочным пистолетом -- ведь газ подается из "газоколонки" под большим давлением, поэтому каждый раз необходимо кропотливо устанавливать и закреплять на приемном устройстве заправочный штуцер. На российских и зарубежных газонаполнительных станциях используются различные заправочные приспособления, поэтому владельцу машины с импортной системой необходим переходник. Заполнение баллона газом занимает несколько минут в зависимости от емкости баллона, конструктивных особенностей заправочной магистрали системы и производительности компрессора, нагнетающего газ в баллон.
Под капотом монтируются редуктор и два электромагнитных клапана, управляемые переключателем из салона. Один врезается в бензопровод и перекрывает подачу топлива при переходе на газ, а другой выполняет ту же функцию в газовой магистрали. Задача редуктора -- снизить давление газа с 16 атмосфер до практически атмосферного давления на выходе и обеспечивать точное дозирование испарившегося газа в систему питания двигателя. Из редуктора газ поступает в смеситель "газ--воздух". На карбюраторных двигателях смесители или устанавливаются сверху карбюратора, или встраиваются в него. Как показывает практика, большинство разработчиков отдает предпочтение первому типу, так как больший размер смесителя позволяет придать более оптимальнуюформу его рабочей части. При этом поток газа проходит сквозь карбюратор, который постепенно загрязняется неизбежными включениями смол и парафинов.
Для автомобилей с впрысковыми двигателями возможны два варианта питания газом. Простой -- установка смесителя в воздушный канал. Посложнее -- в канал подачи воздуха монтируется форсунка, через которую под контролем электроники впрыскивается газ, поступающий от редуктора под давлением 1--2 атмосферы. При этом в обоих вариантах при работе на газе производится отключение бензонасоса и топливных форсунок. Не станет помехой к переходу на газовое топливо и наличие турбонаддува.
Применение газа на дизельных двигателях сопряжено с некоторыми сложностями. Это обусловлено тем, что что двигатели с воспламенением от сжатия смогут работать на газовом топливе лишь в том случае, если в цилиндры подавать смесь газа и дизельного топлива в соотношении 7:1. Впрочем, вопрос дороговизны топлива для владельцев дизельных машин стоит не столь остро... Токсичность выхлопа при работе на газе уменьшилась, но не настолько, насколько обещает теория -- увы, при использовании отечественного газа с очень низкой степенью очистки существенного улучшения экологической ситуации в городах ждать не приходится. А аппетит автомобиля при работе на газе заметно возрос -- в городском цикле
Например, ВАЗ-21099 расходует на 30% больше пропан-бутановой смеси, нежели бензина. Зато газ ощутимо дешевле.
Одна из ведущих фирм производителей газового оборудования дл яавтомобилей компания M.T.M. Srl- BRC Gas Equipment Данная компания производит ряд электронных устройств, позволяющих дозировать подачу газа в зависимости от показателей датчика остаточного кислорода (лямбда зонда). Это способствует корректному переводу на газовое топливо всех инжекторных автомобилей, а также для соблюдения норм токсичности, введенных в Европе Данные системы необходимы для защиты каталитического нейтрализатора, который способен выполнять свои функции только при строго определенном количестве свободного кислорода в выхлопных газах. В противном случае катализатор быстро выходит из строя. Компания располагает большим ассортиментом различных дополнительных электронных устройств для инжекторных автомобилей, что создает максимальный комфорт для водителя. Среди этих устройств выделяются различные системы ECO Gas, автоматический переключатель газ/бензин, индикация уровня топлива в баллоне и т.д.
1.5. Проблема безопасности системы газового оборудования на автомобиле
При несоблюдении правил эксплуатации и обслуживания любое техническое изделие представляет определенную опасность. Газобаллонные автомобили - не исключение. При определении потенциальных рисков газобаллоного оборудования учитываются такие объективные факторы, как физико-химические свойства газов, температура и концентрационные пределы самовоспламенения. Для взрыва или воспламенения необходимо образование топливовоздушной смеси, то есть объемное смешение газа с воздухом. Нахождение газа в баллоне под давлением исключает возможность проникновения туда воздуха, в то время как в баках с бензином или дизельным топливом всегда присутствует смесь их паров с воздухом. Как видно из графиков, нижние температурные и концентрационные пределы воспламенения сжиженного нефтяного LPG и природного газа CNG - существенно выше, чем у жидких нефтяных видов топлива. Все это свидетельствует о большей безопасности газовых видов топлива при соблюдении правил эксплуатации и технического обслуживания. Сравнивая CNG и LPG , следует отметить, что сжиженный нефтяной газ LPG в эксплуатации более опасен. Он тяжелее воздуха и при проливе стремится вниз. При этом газ интенсивно испаряется и образует в приземном слое взрывоопасную смесь с воздухом. Именно поэтому в нормах пожарной безопасности для заправок сжиженным нефтяным газом, где проливы газа наиболее вероятны, предусматриваются самые большие противопожарные разрывы между зданиями и сооружениями.
Природный газ почти в два раза легче воздуха и при утечке стремится вверх, достаточно быстро "растворяясь" в атмосфере. Поэтому в большинстве стран строительство заправочных станций CNG разрешено непосредственно в городских кварталах жилой и общественной застройки. Более того, во многих странах разрешена заправка транспортных средств природным газом в подземных гаражах.
1.6. Производство газового оборудования для автомобилей.
В наши дни славу лучшего в мире производителя газовой автоаппаратуры перехватила Италия. И сейчас на мировом рынке наибольшим спросом пользуется техника итальянских компаний "Stargaz", "LANDI RENZO" и "LOVATO", электронные устройства, эмуляторы и блоки управления фирмы "A.E.B."; безаварийные на 100% газовые клапана "MED" и смесители "O.M.V.L.", электронные переключатели с памятью и цифровые датчики уровня топлива "Stargaz".
2. Машины на газовом топливе в Европе и Америке
На начало 2003 года в мире более 4 миллионов автомобилей примерно в 300 странах мира используют газ в качестве топлива.
Возможностью использовать газ, как более дешевое автомобильное топливо, инженеры ведущих автодержав мира озаботились еще лет 70 назад. Наибольшего прогресса в газовом автомобилестроении накануне войны достигла Германия, страна с развитой индустрией и убогими запасами энергоносителей.
Немецкими разработками, в свою очередь, воспользовалась группа советских инженеров и испытателей под руководством академика Е.Чудакова. используя главным образом трофейное немецкое оборудование, осенью 1946 года они провели пробег газоавтомобилей по маршруту Берлин-Киев-Москва. В авторобеге участвовало 13 немецких машин различного назначения и модификаций - начиная от малолитражки с объемом 0,5 литра и заканчивая 100-местным автобусом с объемом двигателя 7,4 литра, а также 5 советских грузовиков ЗИС и ГАЗ-АА. Весь путь караван преодолел за две недели.
В Западной Европе автомобили, использующие газ, действительно, стали популярными лишь лет 20-25 назад. Основным толчком послужил мировой нефтяной кризис начала 70-х годов, знаменитая сделка "газ-трубы", заключенная между СССР и ФРГ, и строительство газопровода из Западной Сибири в Западную Европу.
Дешевое голубое топливо Уренгоя хлынуло на запад, централизованный газ (метан) высвободил значительные объемы сжижженного газа (пропан-бутан), из квартир горожан исчезли газовые баллоны, и экономные европейцы начали активно устанавливать газовое оборудование на свои автомобили.
Сжиженый газ, а вернее, смесь пропана с бутаном, образующаяся как побочный продукт в процессе перегонки нефти, в качестве топлива для автомобилей используется уже давно.Как в Европе, так и в США. Наибольшее распостранение автомобили, работающие на газе, получили в таких европейских странах, как Италия, Голландия, Франция, Польша. Причем на данный момент есть оборудование, позволяющее использовать метан - сжатый газ, который подается по центральным газовым магистралям в дома, - но пробег от заправки до заправки и число заправочных станций для метана значительно меньше, и именно этим объясняется его меньшее
Таблица 1. Список основных фирм-производителей инжекторного газового оборудования № Фирма производитель Название газовой системы питания 1 AG Autogas systems (TeleflexGFI Europe BV) SGI (Sequential Gas Injection) 2 Koltec-NecamGSI (Gaseous Sequential Injection)3VialleLPI (Liquid Propane Injection)4BRC«Sequent»5Stargas«Polaris»6Bigas«Sequential Injection» | |
Как правило, фирмы, производящие газовые системы, используют детали и узлы, которые выпускаются сторонними производителями, расположенными как в Европе, так и вне ее (Франция, Люксембург, Италия, Китай, Тайвань и т.д). Такая тактика позволяет гибко подходить к выбору комплектующих деталей и снизить общую стоимость системы. |
