Газовый двигатель внутреннего сгорания – меняет ли топливо принцип действия?

Первый газовый двигатель внутреннего сгорания был разработан немецким изобретателем Н. Отто. Принцип его работы заключался в том, что горючая смесь предварительно подвергалась сильному сжатию в верхней точке положения поршня. На создание экономичного двигателя, КПД которого достигал 15 %, изобретателю потребовалось около 15 лет, он получил название четырехтактного, поскольку рабочий цикл в нем протекал за четыре хода поршня.

Газовый двигатель внутреннего сгорания – общее описание агрегата

Современные двигатели такого рода работают на природном и попутном газах, а также на сжиженном пропан-бутане, доменном газе и других. Преимущество таких двигателей заключается в меньшем износе основных узлов и деталей, что достигается путем создания качественной горючей смеси и ее эффективного сжигания. К тому же, в выхлопах практически отсутствуют вредные примеси.

КПД современных двигателей на таком топливе достигает порядка 42 %. Наиболее широко они применяются в газовой и нефтяной промышленности в качестве приводных устройств на газоперекачивающих установках. В последнее время перестали быть новинкой такие агрегаты и в автомобиле.

В отличие от них первый двигатель Отто был достаточно низкооборотным и обладал большой массой. При увеличении оборотов вала до 180 об/мин происходили перебои в его работе, а также ускоренный износ золотника. В качестве бака для хранения газа использовался большой резервуар, поэтому установка его на автомобили была попросту невозможной, однако его стали широко применять на различных заводах и фабриках.

Система питания газовых двигателей и общая схема устройства

Система питания газовых двигателей внутреннего сгорания, которая устанавливается на автомобилях – это дозирующая система, позволяющая использовать вместо бензина сжиженный газ. В ее комплект входят:

• топливный баллон, который может иметь различную форму;
• переключатель вида топлива, вмонтированный в салон автомобиля;
• редуктор-испаритель, который предназначен для подогрева и испарения сжиженного топлива;
• газовый клапан (электромагнитный), перекрывающий подачу топлива во время стоянки автомобиля;
• электромагнитный бензиновый клапан или эмулятор форсунок, служащий для перекрытия подачи бензина во время использования газа;
• заправочное устройство (выносное);
• мультиклапан, который предотвращает утечку газа.

Работает такое оборудование практически так же, как и бензиновое. Вначале сжиженный газ по топливной магистрали поступает в клапан-фильтр, где проходит предварительную очистку от различных взвесей и смол. Далее очищенный газ поступает в редуктор-испаритель, в котором его давление понижается до 1 атмосферы, после чего через дозатор подается в смеситель.

В оборудовании для инжекторных двигателей не применяется бензиновый клапан, вместо него устанавливается эмулятор форсунок.

Газовый двигатель своими руками – реально ли это?

В настоящее время на автомобилях применяются две схемы подключения оборудования:

• классическая – газ подается непосредственно в карбюратор или инжектор;
• последовательная – топливо поступает в форсунки, которые установлены параллельно с бензиновыми.

Классическая схема считается менее затратной, отличается простотой установки, но имеет существенный недостаток. При переключении режимов образуется смесь низкого качества, в результате чего двигатель быстро изнашивается. На сегодняшний день последовательная система хоть и является более дорогостоящей, но отличается более качественной подачей газа.

Основные достоинства применения такого оборудования:

1. Возможность легко создать газовый двигатель своими руками, то есть смонтировать установку на автомобиле самостоятельно.
2. Низкая стоимость топлива.
3. Высокое октановое число.
4. Отсутствие вредных выбросов.
5. Более качественная работа двигателя.
6. Благодаря применению газа значительно увеличивается ресурс двигателя.

1. Снижение динамики разгона автомобиля.
2. Существенно возрастает нагрузка на клапаны газораспределительного механизма.
3. Все оборудование занимает слишком много места.
4. Сложности с использованием оборудования в зимнее время.

Газобаллонное оборудование (ГБО), которое дополнительно может встраиваться своими руками в уже существующую топливную систему автомобиля, приобретается на рынке, каждой модели двигателя соответствует своя модель ГБО. Заправочный баллон с комплектующими (клапан и испаритель) крепится в какой-нибудь нише, чаще всего это место для «запаски».

Следом подсоединяется выносное заправочное устройство, отверстие которого будет выходить на внешнюю сторону кузова. А затем на двигателе устанавливаются клапаны против утечки газа, для перекрывания бензина при включении газа. А в салоне автомобиля располагается переключатель бензин-газ. Если вы сомневаетесь в своих знания о традиционном устройстве мотора, то не рискуйте к нему присоединять ГБО, лучше обратитесь к специалистам.

Работа двигателя во время езды на газу. Технические решения для снижения рисков прогара клапанов.

Что такое газ и что происходит во время горения газа? Сжиженный нефтяной газ (пропан-бутан) является производной нефти и по параметрам горения очень похож с бензином. Основное отличие газа и бензина – его плотность: 1 литр пропан-бутана имеет удельный вес около 0,5 кг, 1 литр бензина около 0,75 кг. Из-за этого на нормально работающей системе расход газа на 10-20 % выше бензинового.

Есть мнение, что газ «сушит», приводит к ускоренному износу двигателя. Эта «страшилка» не соответствует действительности и идет со времен, когда использовалось еще простое газовое оборудование. В карбюраторе находились резиновые уплотнители, которые при подаче газа рассыхались, так как газ более агрессивно действует на резину, чем бензин. В современных двигателях с инжекторной системой подачи топлива резиновых уплотнителей, с которыми газ вступал бы в прямой контакт – нет. Поэтому современный двигатель газ – не “сушит”.

В последние годы газобаллонное оборудование абсолютно нормально работает на всех двигателях и при нормальной эксплуатации ресурс двигателя зачастую выше. И можно смело заявлять о возможности установки газового оборудования на любой двигатель внутреннего сгорания.
Скорость горения пропан-бутана почти равна бензиновой, однако есть одна очень важная характеристика газа… Жидкий бензин, попадая на впускные клапана, на стенки цилиндра и поршень, испаряется, а также поглощает температуру.

При повышенных нагрузках на двигатель это свойство часто используется автомобильными конструкторами, чтобы снять температурную нагрузку с двигателя (при этом растет расход бензина пропорционально скорости). В отличии от бензина, газ попадает в камеру сгорания в испаренном виде (начиная с 5 поколения ГБО он испаряется во впускном коллекторе). Поэтому при повышенных нагрузках газ не способен так же хорошо снимать термо нагрузку в двигателе. И это может привести к более быстрому износу клапанов и седел в головке блока цилиндра.

На практике это происходит так: Вы часами едете на скоростях свыше 150 км в час, при этом кратковременные обгоны не в счет. Двигатель работает в режиме повышенной нагрузки в котором, на бензине, подается топливо в излишке (богатая смесь) чтобы “охладить” поршневую группу. Газ на это не способен и металл начинает нагреваться до более высоких температур.

Это приводит к тому, что процесс износа металла ускоряется, и он становиться менее прочным. У автомобилей, которые ездят на трассе быстро и без наблюдения при плановом обслуживании ГБО могут появиться определенные сложности уже через 70-100 тыс. км пробега в виде тяжелого запуска двигателя/вибраций на холостом ходе и впоследствии прогара клапанов. У городских автомобилей таких проблем практически нет.

ПРИ РЕШЕНИИ УСТАНОВИТЬ ГБО ГЛАВНОЕ ЗАПОМНИТЬ ВАЖНЫЙ МОМЕНТ: Газовое оборудование ставится, чтобы экономить. Для спортивной езды (как стиля вождения) газ не подходит. Чтобы избежать прогара клапанов при езде на газе, необходимо избегать повышенных скоростей.

• Повышенные скорости для бюджетных и среднего класса автомобилей – это 135+ кмчас.
• Повышенные скорости для автомобилей премиум класса 150-170 кмчас.
• Для автомобилей немецкой автомобильной промышленности 190-220 кмчас.

Какие возможные технические решения для снижения рисков прогара клапанов при езде на газе?

Решение №1 Исключение механических и электронных погрешностей ГБО.

В газобаллонном оборудовании BRC, благодаря тому, что все компоненты были разработаны одним производителем, возможно использование очень сложных и тонких алгоритмов, которые позволяют избежать проблем с клапанами, а именно:
1. Высокоточная электроника точно и быстро производит расчет необходимой порции газа для каждого отдельного цилиндра
2. Газовый редуктор точно и стабильно обеспечивает подачу подогретого должным образом газа при постоянном давлении.
3. Газовые форсунки не подвержены загрязнению и тем самым сохраняют свои первоначальные параметры многие годы (но помните, что нужно раз в 10 тысяч км производить плановую замену фильтров). Так как в газовом блоке управления содержится информация о параметрах производительности форсунки, возможно применение очень интересного алгоритма сохранения клапанов (головки блока цилиндра)

Решение №2 Внедрение специальных алгоритмов в газовой электронике.

Это очень интересный момент, который раньше практиковался в ручном режиме с меньшей точностью из-за того, что использовались постоянно разные комплектующие, с разбросом характеристик.

В электронике ГБО BRC было применено два очень точных и продуманных алгоритма.
Алгоритм №1 VSR – Valve Seat Recession ( дословно “усадка седел клапанов”). Суть данного алгоритма в том, что установщик выставляет (если знает что и как делать) порог оборотов и нагрузки двигателя, после которых газовый блок управления ГБО начинает замещать часть газа и подавать вместо него порцию бензина.
Внимание: двигатель не переходит на бензин выше определенных оборотов…вместо этого происходит подача микро доз бензина и только при достижении определенной нагрузки. Этот алгоритм возможно реализовать только, если вы знаете точную дозировку газовой форсунки, характеристики редуктора. С ГБО BRC это возможно. Так же благодаря этому режиму возможна установка ГБО на скоростные/спортивные автомобиля без ущерба ресурсу.

Алгоритм №2 Leaning in open loop strategy (дословно “обеднение смеси при разорванной петле” лямбда регулирования). Подавая в избыточном количестве бензин, он будет отбирать тепло с мест, где слишком жарко(во время испарения). На газе этого сделать эффективно не удастся (на 6 поколении ГБО это возможно), так как в камеру сгорания он попадает уже испаренным. При этом в прямом смысле газ при повышенных нагрузках вылетает в выхлопную трубу и нагружает катализатор (который должен дожечь избыточное топливо). Суть данного алгоритма в том, что установщик может убрать излишки газа в режимах повышенных нагрузок, а газовая электроника это сможет четко реализовать. На некоторых автомобилях речь идет о 20, а иногда и о 30% уменьшения расхода на газе на режимах разгона и повышенной нагрузке. Именно поэтому на ГБО BRC, возможно очень точно настроить параметры расхода газа.

Газобаллонное оборудование для авто: описание,принцип работы,регистрация.

ГБО или газобаллонное оборудование — устройства, которые устанавливаются на машину и позволяют использовать газ в качестве топлива. Использование газового оборудования на автомобиле позволяет снизить затраты на бензин и увеличить ресурс двигателя, сократить ремонты, а также снизить количество вредных выбросов. При ежедневных перемещениях в районе 100 км установка ГБО на авто окупается в течение 3 — 4 месяцев.

ЧТО ТАКОЕ ГБО

Многие автолюбители слышали о ГБО, но не знают расшифровки этого сокращенного названия. А все просто: так называют систему устройств, подающих газ из баллона в двигатель, то есть газобаллонное оборудование. Данная конструкция монтируется как вспомогательная, и ее наличие позволяет переключаться с бензина на газ. Рассмотрим схематически, что входит в состав этого самого ГБО в машине. Если максимально упростить перечисление: баллон, газовые трубопроводы и приборы, которые обеспечивают правильную подачу газа. Первый важный прибор на магистрали «баллон–мотор» – испаритель.

Он необходим для того, чтобы превратить сжиженный (жидкий) пропан в газообразное состояние при помощи тосола из системы охлаждения двигателя. За счет разницы температур газ испаряется и уже в таком виде попадает в газовый редуктор. Какую роль играет редуктор? Самую важную: помогает подавать газ в нужном количестве и контролирует давление. Последний отрезок трубопровода ведет к смесителю или рампе с форсунками (в зависимости от поколения ГБО). В системе предусмотрен газовый фильтр, ведь попадание механических частиц в цилиндры двигателя внутреннего сгорания недопустимо.

Также подсоединены манометры для контроля давления в баллоне и редукторе. В инжекторных машинах газобаллонное оборудование управляется отдельным электронным блоком. От него в салон выводится кнопка «газ/бензин». Это значит, что если установлено ГБО, штатная система питания также остается, и в любое время можно переключиться на бензин.

ИСТОРИЯ ГАЗОБАЛЛОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Пионером в газобаллонном оборудовании является Италия. Более 50 лет назад небольшие семейные компании на севере Италии начали осваивать производство компонентов для перевода бензиновых автомобилей на газ. Италия и по сей день является основным поставщиком газового оборудования на автомобили и новых газовых технологий.

В последнее время эту эстафету активно подхватили такие страны как Польша, особенно в области электроники, Турция, Китай и Литва. Помимо Италии, которая сегодня является страной с самым большим распространением газового оборудования на авто, много автомобилей с ГБО евро также появилась в Польше, России, Украине — Milano Ukraine, в странах Южной Америки, Индии, Китае и Австралии. Во многих из этих стран автопроизводители непосредственно на конвейере производят либо полностью газовые, либо двухтопливные (например, бензин и газ) автомобили.

Принцип работы ГБО

Газовое оборудование на авто работает на различных формах газа: сжиженной и газообразной. Чаще для работы используют сжиженный газ — пропано-бутановую смесь. Реже — сжатый природный газ (метан). Метановых заправок мало, поэтому баллоны со сжатым газом не пользуются популярностью. Как работает система ГБО? Газ поступает из баллона через фильтр к редуктору. Поскольку в баллоне он находится под давлением (около 16 атм), то по трубе он движется самотёком. Попадая в редуктор, сжиженный газ преобразовывается в пар — испаряется. Для этого редуктор снижает его давление и подогревает. Во время работы двигателя, для подогрева жидкого газа используется тепло от работы мотора. После редуктора пары газа проходят ещё через один фильтр и поступают в смеситель.

Во многих системах ГБО поступление в смеситель происходит через форсунки. Их количество соответствует количеству цилиндров — поршней. А их открытием руководит электронный блок управления. Подавая команды на форсунки, блок управления регулирует количество впрыскиваний и количество газа, которое поступает в камеру сгорания. Запуск двигателя и первые 20 — 30 секунд работы происходят на бензине. Как только редуктор прогреется, система управления газовым оборудованием автоматически включает подачу газа и его впрыскивание в систему сгорания.

При этом подача бензина автоматически выключается. Обратный переход на бензин происходит при снижении давления в трубах газа, то есть, когда газ в баллоне заканчивается. Кроме того, в системе управления есть возможность ручного переключения режимов «бензин — газ». Описанный принцип работы является схемой для сжиженного пропано-бутанового топлива. Для природного газа (метана) используется другая схема. Поскольку он является газом, то поступает сразу к газовым инжекторам и далее — в камеру сгорания без фильтра и редуктора.

Регистрация газового оборудования

Газовое оборудование необходимо регистрировать документально в соответствующих службах. Это утверждение справедливо и сильно ограничивает возможность установить ГБО своими руками. Дело в том, что для регистрации ГБО в Автоинспекции нужно предъявлять специальный сертификат и лицензию на право заниматься работами по установке такого газового оборудования. Получается, что самостоятельные вмешательства в конструкцию автомобиля недопустимы.

Среди автолюбителей не раз поднимался вопрос о том, что автомобиль с установленной, но не имеющей регистрации газовой системой питания, не может пройти ТО. Такие машины с ГБО отказываются ставить на учет или снимать с учета в ГАИ . Проблемы возникнут, но только при отсутствии соответствующих документов на установленное ГБО. Документы на ГБО на законных основаниях могут попросить также на газовой заправке, хотя на практике этого не возникает.

Поколения ГБО

Особенности установки

БЕЗОПАСНОСТЬ ГБО

Слово «газ» само по себе несет некую опасность, поэтому производители газовых систем уделяют огромное внимание безопасности своих систем.

Арматура газового баллона оборудована пожарным, аварийным и электромагнитными клапанами, а также клапаном, перекрывающим поток газа, в случае обрыва газовой магистрали. Под капотом автомобиля газобаллонная электроника моментально перекрывает подачу газа, в случае использования бензина или остановки двигателя машины.

Все компоненты ГБО проходят обязательную сертификацию и многочисленные испытания, подтверждающие их безопасность. Стандарты безопасности для газобаллонного оборудования на авто, устанавливаемых на вторичном рынке абсолютно идентичны стандартам газовых автомобилей, производимых автопроизводителями. Установив ГБО на авто, Вы можете быть уверены, что защищены так же, как и владелец газового автомобиля с установленным газовым оборудованием непосредственно на конвейере.

Существуют некоторые мнения об опасности использования газового оборудования на автомобиле. На самом деле – это не более, чем миф.

Преимущества ГБО

Газовое оборудование для автомобилей экономичнее, чем работа бензинового или дизельного двигателя. Оно сокращает расходы топлива и продлевает жизнь двигателя. Приведём описание основных преимуществ машин «на газу»: Машина с ГБО может передвигаться как на газу, так и на бензине. Сокращаются расходы на топливо. Улучшается качество езды машины: движется мягче, без рывков, стартует и разгоняется быстрее. Сокращается количество вредных выбросов. Это происходит благодаря более полному сжиганию топлива. Смесь пропана и бутана отличается высоким октановым числом (до 108), благодаря чему прогорает почти полностью, не оставляя выхлопных газов или других выбросов. На заметку: по данным проведенных исследований, процент сокращения вредных выбросов для карбюраторного двигателя составляет 2/3 или 70%. Для дизельного — половина или 52%. Так же к преимуществам ГБО можно отнести: увеличение ресурса работы двигателя, благодаря бережному отношению к мотору, боле полному сгоранию топлива, меньшему количеству нагара на цилиндрах; увеличение пробега машины без дозаправки; вместо одного бензинового бака в машине — два бака с двумя видами топлива. Перечисленные выше достоинства присущи системам ГБО, установленным в лицензированных проверенных мастерских, с использованием качественного сертифицированного оборудования. Также важно после установки ГБО своевременно делать технические обслуживание и менять фильтры. А именно — каждые 10 — 15 тыс. км. На заметку: первый после установки ГБО осмотр надо пройти раньше — уже через 1,5 тыс. км.

Недостатки ГБО

Существенные денежные траты на установку газовое оборудование на автомобиль. Его стоимость составляет несколько десятков тысяч. Кроме того, необходимо оформить установку дополнительного оборудования в ГИБДД, что также потребует затрат денег и времени. Снижение количества свободного места — актуально для автомобилей с небольшим багажником. Однако этот недостаток можно сделать неактуальным, если использовать выносную модель газового баллона, которая крепится снаружи корпуса и не занимает пространства внутри багажника, салона. Увеличение количества техосмотров и оплаты на их проведение. Повышенные требования к соблюдению техники безопасности — газ опаснее бензина. Установка нового оборудования аннулирует гарантии производителя. Поэтому она не всегда целесообразна для нового автомобиля на заводской гарантии.

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ ГАЗОБАЛЛОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ НА АВТО

В настоящее время помимо традиционного и инжекторного газобаллонного оборудования на авто появились новые направления развития. Это дизельные газовые системы, так называемые газодизели. Иначе говоря — использование газа на дизельных автомобилях.

В таких системах ГБО газ подается в двигатель одновременно с подачей основного топлива — дизеля. Использование газодизельного оборудования позволяет существенно снизить затраты на топливо, особенно это актуально для использования на магистральных тягачах.

Вторым современным направлением является использование газа на бензиновых автомобилях с прямым впрыском бензина. На данных современных автомобилях бензиновые форсунки установлены непосредственно в камеру сгорания двигателя. ГБО под прямой впрыск, которое может быть установлено на данные машины, также использует одновременную подачу газа и бензина.

Еще одним современным направлением является углубление связей между газовыми и автомобильными системами управления. Современное газобаллонное оборудование умеет общаться со штатными автомобильными контроллерами через системы передача данных по определенным протоколам, что позволяет информировать водителя, например, через бортовой компьютер о возникших неполадках или сбоях в работе газобаллонного оборудования.

Источник Источник Источник Источник http://carnovato.ru/gazovyj-dvigatel-vnutrennego-sgoranija/
Источник http://s-gaz.com/rabota-dvigatelya-vo-vremya-ezdy-na-gazu-tehnicheskie-resheniya-dlya-snizheniya-riskov-progara-klapanov/
Источник http://seite1.ru/obzory-i-sovety/gazoballonnoe-oborudovanie-dlya-avto-opisanieprincip-rabotyregistraciya/.html