Ступінь стиснення двигуна. Газовий двигун Ступінь стиснення для пропану

1

1 Державний науковий центр Російської Федерації - Федеральне державне унітарне підприємство «Центральний ордена Трудового Червоного Прапора науково-дослідний автомобільний та автомоторний інститут (НАМІ)»

При конвертації дизеля газовий двигун для компенсації зменшення потужності застосовують наддув. Для запобігання детонації знижують геометричний ступінь стиснення, що спричиняє зменшення індикаторного ККД. Аналізуються відмінності між геометричним і фактичним ступенями стиснення. Закриття впускного клапана на однакову величину до або після НМТ викликає однакове зменшення фактичного ступеня стиснення порівняно з геометричним ступенем стиснення. Дано порівняння параметрів процесу наповнення при стандартній та укороченій фазі впуску. Показано, що раннє закриття впускного клапана дозволяє зменшити фактичний ступінь стиснення, знижуючи поріг детонації, зберігаючи при цьому високий геометричний ступінь стиснення та високий індикаторний ККД. Укорочений впуск забезпечує зростання механічного ККД з допомогою зниження тиску насосних втрат.

газовий двигун

геометричний ступінь стиснення

фактичний ступінь стиснення

фази газорозподілу

індикаторний ККД

механічний ККД

детонація

насосні втрати

1. Каменєв В.Ф. Перспективи покращення токсичних показників дизельних двигунів автотранспортних засобівмасою понад 3,5 т/В.Ф. Каменєв, А.А. Демідов, П.А. Щеглов // Праці НАМІ: зб. наук. ст. - М., 2014. - Вип. № 256. - С. 5-24.

2. Нікітін А.А. Регульований привод клапана впуску робочого середовища в циліндр двигуна: Пат. 2476691 Російська Федерація, МПК F01L1/34/А.А. Нікітін, Г.Є. Сєдих, Г.Г. Тер-Мкртичян; заявник та патентовласник ДНЦ РФ ФГУП «НАМИ», опубл. 27.02.2013.

3. Тер-Мкртичян Г.Г. Двигун з кількісним бездросельним регулюванням потужності // Автомобільна промисловість. – 2014. - № 3. – С. 4-12.

4. Тер-Мкртичян Г.Г. Наукові основи створення двигунів із керованим ступенем стиснення: дис. докт. … техн. наук. - М., 2004. - 323 с.

5. Тер-Мкртичян Г.Г. Управління рухом поршнів у двигунах внутрішнього згоряння. - М.: Металургіздат, 2011. - 304 с.

6. Тер-Мкртичян Г.Г. Тенденції розвитку акумуляторних паливних систем великих дизелів/Г.Г. Тер-Мкртичян, Є.Є. Старков // Праці НАМІ: зб. наук. ст. - М., 2013. - Вип. № 255. - С. 22-47.

Останнім часом досить широке застосування у вантажних автомобілях та автобусах знаходять газові двигуни, що конвертуються з дизелів шляхом доопрацювання головки блоку циліндрів із заміною форсунки на свічку запалювання та оснащення двигуна апаратурою подачі газу у впускний трубопровід, або у впускні канали. Для запобігання детонації ступінь стиснення знижують, як правило, доопрацьовуючи поршень.

Газовий двигунапріорі має меншу потужність та гіршу паливну економічність у порівнянні з базовим дизелем. Зниження потужності газового двигуна пояснюється зменшенням наповнення циліндрів паливоповітряною сумішшю за рахунок заміщення частини повітря газом, що має більший обсяг порівняно з рідким паливом. Для компенсації зниження потужності застосовують наддув, що потребує додаткового зниження ступеня стиснення. При цьому зменшується індикаторний ККД двигуна, що супроводжується погіршенням паливної економічності.

Як базовий двигун для конвертації на газ був обраний дизель сімейства ЯМЗ-536 (6ЧН10,5/12,8) з геометричним ступенем стиснення ε =17,5 та номінальною потужністю 180 кВт при частоті обертання колінчастого валу 2300 хв -1.

Рис.1. Залежність максимальної потужності газового двигуна від ступеня стиснення (кордон детонації).

На малюнку 1 наведено залежність максимальної потужності газового двигуна від ступеня стиснення (кордон детонації). У конвертованому двигуні при стандартних фазах газорозподілу задана номінальна потужність 180 кВт без детонації може бути забезпечена лише при значному зниженні геометричного ступеня стиснення з 17,5 до 10, що викликає відчутне зменшення індикаторного ККД.

Уникнути детонації без зниження або при мінімальному зниженні геометричного ступеня стиснення, а отже, і мінімальному зменшенні індикаторного ККД дозволяє реалізація циклу з раннім закриттям впускного клапана. У цьому циклі впускний клапан закривається до приходу поршня до НМТ. Після закриття впускного клапана при русі поршня до НМТ газоповітряна суміш спочатку розширюється і охолоджується і тільки після проходження поршнем НМТ і його руху до ВМТ починає стискатися. Втрати наповнення циліндрів компенсуються рахунок підвищення тиску наддува.

Основними завданнями досліджень було виявлення можливості конвертації сучасного дизеля в газовий двигун із зовнішнім сумішоутворенням та кількісним регулюванням із збереженням високих потужностей та паливної економічності базового дизеля. Розглянемо деякі ключові моменти підходів до вирішення поставлених завдань.

Геометрична та фактична ступеня стиснення

Початок процесу стиснення збігається з моментом закриття впускного клапана φ a. Якщо це відбувається в НМТ, то фактичний ступінь стиснення ε фдорівнює геометричному ступеню стиснення ε. При традиційній організації робочого процесу впускний клапан для поліпшення наповнення за рахунок дозарядки закривається через 20-40° після НМТ. При реалізації циклу з укороченим впуском клапан впускний закривається до НМТ. Тому в реальних двигунахфактичний ступінь стиснення завжди менший за геометричний ступінь стиснення.

Закриття впускного клапана на однакову величину або до або після НМТ викликає однакове зменшення фактичного ступеня стиснення в порівнянні з геометричним ступенем стиснення. Так, наприклад, при зміні? aна 30 ° до або після НМТ фактичний ступінь стиснення зменшується приблизно на 5%.

Зміна параметрів робочого тіла у процесі наповнення

При проведенні досліджень було збережено стандартні фази випуску, а фази впуску змінювалися за рахунок варіації кута закриття впускного клапана φ a. У цьому випадку при ранньому закритті впускного клапана (до НМТ) та збереженні стандартної тривалості впуску (Δφ вп=230°) впускний клапан довелося б відкривати задовго до ВМТ, що внаслідок великого перекриття клапанів неминуче призвело б до надмірного зростання коефіцієнта залишкових газів та порушень у протіканні робочого процесу. Тому раннє закриття впускного клапана вимагає значного зменшення тривалості впуску до 180°.

На малюнку 2 наведена діаграма тиску заряду у процесі наповнення залежно від кута закриття впускного клапана до НМТ. Тиск у кінці наповнення p aнижче тиску у впускному трубопроводі, причому зниження тиску тим більше, що раніше до НМТ закривається впускний клапан.

При закритті впускного клапана ВМТ температура заряду в кінці наповнення T aтрохи вище температури у впускному трубопроводі T k. При більш ранньому закритті впускного клапана температури зближуються, і при φ a>35...40° ПКВ заряд під час наповнення не нагрівається, а охолоджується.

1 - φ a= 0 °; 2 - φ a= 30 °; 3 - φ a= 60 °.

Рис.2.Вплив кута закриття впускного клапана зміну тиску у процесі наповнення.

Оптимізація фази впуску на режимі номінальної потужності

За інших рівних умов наддув або підвищення ступеня стиснення в двигунах із зовнішнім сумішоутворенням обмежуються тим самим явищем - виникненням детонації. Очевидно, що при однаковому коефіцієнті надлишку повітря та однакових кутах випередження запалення умови виникнення детонації відповідають певним значенням тиску p cта температури T c заряду в кінці стиснення, що залежить від фактичного ступеня стиснення .

При однаковому геометричному ступені стиснення і, отже, однаковому обсязі стиснення p c/ T cоднозначно визначає кількість свіжого заряду у циліндрі. Відношення тиску робочого тіла до його температури пропорційно до щільності. Тому фактичний ступінь стиснення показує, наскільки збільшується щільність робочого тіла у процесі стиснення. На параметри робочого тіла в кінці стиснення, крім фактичного ступеня стиснення, істотно впливають тиск і температура заряду в кінці наповнення, що визначаються протіканням процесів газообміну, насамперед процесу наповнення.

Розглянемо варіанти двигуна з однаковим геометричним ступенем стиснення та однаковою величиною середнього індикаторного тиску, один з яких має стандартну тривалість впуску ( Δφ вп=230°), а іншому впуск вкорочений ( Δφ вп=180°), параметри яких представлені у таблиці 1. У першому варіанті впускний клапан закривається через 30° після ВМТ, а в другому варіанті впускний клапан закривається за 30° до ВМТ. Тому фактичний ступінь стиснення ε фу двох варіантів з пізнім та раннім закриттям впускного клапана однакова.

Таблиця 1

Параметри робочого тіла в кінці наповнення для стандартного та укороченого впуску

Δφ вп, °	φ a, °	P k, МПа		P a, МПа		ρ a, кг/м3

Середній індикаторний тиск при незмінній величині коефіцієнта надлишку повітря пропорційно добутку індикаторного ККД кількість заряду в кінці наповнення. Індикаторний ККД за інших рівних умов визначається геометричним ступенем стиснення, яка в варіантах, що розглядаються, однакова. Тому індикаторний ККД також може бути прийнятий однаковим.

Кількість заряду наприкінці наповнення визначається добутком щільності заряду на впуску на коефіцієнт наповнення ρ kη v. Використання ефективних охолоджувачів наддувного повітря дозволяє підтримувати температуру заряду у впускному трубопроводі приблизно постійної незалежно від рівня підвищення тиску в компресорі. Тому приймемо у першому наближенні, що щільність заряду у впускному трубопроводі прямо пропорційна тиску наддуву.

У варіанті зі стандартною тривалістю впуску та закриттям впускного клапана після НМТ коефіцієнт наповнення на 50% вище, ніж у варіанті з укороченим впуском та закриттям впускного клапана до НМТ.

При зменшенні коефіцієнта наповнення підтримки середнього індикаторного тиску на заданому рівні необхідно пропорційно, тобто. на ті ж 50% збільшити тиск наддуву. При цьому у варіанті з раннім закриттям впускного клапана тиск і температура заряду в кінці наповнення будуть на 12% нижче, ніж відповідні тиск і температура у варіанті із закриттям впускного клапана після НМТ. У зв'язку з тим, що у аналізованих варіантах фактичний ступінь стиснення однаковий, тиск і температура кінця стиснення у варіанті з раннім закриттям впускного клапана також будуть на 12% нижче, ніж при закритті впускного клапана після НМТ.

Таким чином, у двигуні з укороченим впуском та закриттям впускного клапана до НМТ при збереженні незмінним середнього індикаторного тиску можна відчутно знизити ймовірність виникнення детонації порівняно з двигуном, що має стандартну тривалість впуску та закриття впускного клапана після НМТ.

У таблиці 2 дано порівняння параметрів варіантів газового двигуна під час роботи на номінальному режимі.

Таблиця 2

Параметри варіантів газового двигуна

№ варіанта
Ступінь стиску ε
Відкриття впускного клапана φ s, ° ПКВ
Закриття впускного клапана φ a, ° ПКВ
Ступінь підвищення тиску в компресорі pk
Тиск насосних втрат pнп, МПа
Тиск механічних втрат pм, МПа
Коефіцієнт наповнення η v
Індикаторний ККД η i
Механічний ККД η м
Ефективний ККД η e
Тиск початку стиснення p a, МПа
Температура початку стиснення T a, K

На малюнку 3 представлені діаграми газообміну при різних кутах закриття впускного клапана і однаковою тривалістю наповнення, а на малюнку 4 дано діаграми газообміну за однакового фактичного ступеня стиснення та різної тривалості наповнення.

На режимі номінальної потужності кут закриття впускного клапана φ a=30° до НМТ фактичний ступінь стиснення ε ф=14,2 і рівень підвищення тиску в компресорі π k=2,41. У цьому забезпечується мінімальний рівень насосних втрат. При більш ранньому закритті впускного клапана через зниження коефіцієнта наповнення потрібно суттєво збільшити тиск наддуву на 43% (π k=3,44), що супроводжується значним зростанням тиску насосних втрат.

При ранньому закритті впускного клапана температура заряду на початку такту стиснення Та, внаслідок його попереднього розширення, на 42 К нижче порівняно з двигуном зі стандартними фазами впуску.

Внутрішнє охолодження робочого тіла, що супроводжується відбором частини теплоти від гарячих елементів камери згоряння, знижує ризик детонації і калільного запалення. Коефіцієнт заповнення зменшується на третину. З'являється можливість працювати без детонації зі ступенем стиснення 15 проти 10 при стандартній тривалості впуску.

1 - φ a= 0 °; 2 - φ a= 30 °; 3 - φ a= 60 °.

Мал. 3. Діаграми газообміну при різних кутах закриття впускного клапана.

1 -φ a= 30 ° до ВМТ; 2 -φ a= 30 ° за ВМТ.

Рис.4. Діаграми газообміну за однакового фактичного ступеня стиснення.

Час-перетин впускних клапанів двигуна можна змінювати, регулюючи висоту їхнього підйому. Одним із можливих технічних рішеньє розроблений у ГНЦ НАМІ механізм керування висотою підйому впускного клапана. Велику перспективу мають розробки гідроприводних пристроїв незалежного електронного управління відкриттям та закриттям клапанів, засновані на принципах, промислово реалізованих в акумуляторних. паливних системахдизелів.

Незважаючи на підвищення тиску наддуву і більш високий ступінь стиснення в двигуні з укороченим впуском через раннє закриття впускного клапана і, отже, більше низького тискупочатку стиснення, середній тиск у циліндрі не збільшується. Тому також не збільшується тиск тертя. З іншого боку, при укороченому впуску відчутно (на 21%) зменшується тиск насосних втрат, що призводить до зростання механічного ККД.

Реалізація вищого ступеня стиснення у двигуні з укороченим впуском викликає зростання індикаторного ККД та у поєднанні з деяким збільшенням механічного ККД супроводжується підвищенням ефективного ККД на 8%.

Висновок

Результати проведених досліджень свідчать про те, що раннє закриття впускного клапана дозволяє в широких межах маніпулювати коефіцієнтом наповнення та фактичною мірою стиснення, знижуючи поріг детонації без зменшення індикаторного ККД. Укорочений впуск забезпечує зростання механічного ККД з допомогою зниження тиску насосних втрат.

Рецензенти:

Каменєв В.Ф., д.т.н., професор, провідний експерт, ДНЦ РФ ФГУП «НАМІ», м. Москва.

Сайкін А.М., д.т.н., начальник управління, ДНЦ РФ ФГУП "НАМІ", м. Москва.

Бібліографічне посилання

Тер-Мкртичян Г.Г. КОНВЕРТАЦІЯ ДИЗЕЛЯ У ГАЗОВИЙ ДВИГУН З ЗМЕНШЕННЯМ ФАКТИЧНОГО СТУПЕНЯ СТРУМКУ // Сучасні проблеминауки та освіти. - 2014. - № 5.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=14894 (дата звернення: 01.02.2020). Пропонуємо до вашої уваги журнали, що видаються у видавництві «Академія Природознавства»

МАШИНОБУДУВАННЯ

УДК 62l.43.052

ТЕХНІЧНА РЕАЛІЗАЦІЯ ЗМІНИ ступеня стиснення малолітражного двигуна, який працює на природному газі

Ф.І. Абрамчук, професор, д.т.н., О.М. Кабанов, доцент, к.т.н.,

А.П. Кузьменко, аспірант, ХНАДУ

Анотація. Наведено результати технічної реалізації зміни ступеня стиснення двигуна МеМЗ-307, який переобладнаний для роботи на природному газі.

Ключові слова: ступінь стиснення, автомобільний двигун, природний газ.

ТЕХНІЧНА РЕАЛІЗАЦІЯ ЗМІНИ СТУПЕНЯ СТИСКУВАННЯ МАЛОЛІТРАЖНОГО АВТОМОБІЛЬНОГО ДВИГУНА,

ЩО ПРАЦЮЄ НА ПРИРОДНОМУ ГАЗІ

Ф.І. Абрамчук, професор, д.т.н., О.М. Кабанов, доцент, к.т.н.,

А.П. Кузьменко, аспірант, ХНАДУ

Анотація. Наведено результати технічної реалізації зміни ступеня стискання двигуна МеМЗ-307, переобладнань для роботи на природному газі.

Ключові слова: ступінь стискання, автомобільний двигун, природний газ.

TECHNICAL REALIZATION OF COMPRESSION RATIO VARIATION OF SMALL-CAPACITY AUTOMOTIVE NATURAL GAS POWERED ENGINE

F. Abramchuk, Profesor, Doctor of Technical Science, A. Kabanov, Associate Profesor, Doctor of Technical Science, A. Kuzmenko, postgraduate, KhNAHU

Abstract. Результати технічного виконання композиції ratio variation MeMZ-3Q7 engine converted for natural gas running are given.

Key words: compression ratio, automotive engine, natural gas.

Вступ

Створення та успішна експлуатація чисто газових двигунів, які працюють на природному газі, залежать від правильного виборуосновних параметрів робочого процесу, що визначають їх технічні, економічні та екологічні характеристики Насамперед це стосується вибору ступеня стиснення.

Природний газ, маючи високе октанове число (110-130), дозволяє підвищити рівень стиснення. Максимальне значенняступеня

стиснення, що виключає детонацію, можна у першому наближенні вибрати розрахунковим шляхом. Проте перевірити та уточнити розрахункові дані можливо лише експериментально.

Аналіз публікацій

У роботі під час перекладу бензинового двигуна(Vh = 1 л) автомобіля VW POLO на природний газ спрощено форму вогневої поверхні поршня. Зменшення обсягу стиснення камери призвело до збільшення ступеня стиснення з 10,7 до 13,5.

На двигуні Д21А зниження ступеня стиску з 16,5 до 9,5 дообрабатывался поршень . Камера згоряння напівсферичного типу дизеля змінена під робочий процес газового двигуна з іскровим запалюванням.

При конвертації дизеля ЯМЗ-236 газовий двигун ступінь стиснення з 16,2 до 12 зменшена також за рахунок дообробки поршня.

Мета та постановка задачі

Метою роботи є розробка конструкції деталей камери згоряння двигуна МеМЗ-307, що дозволяють забезпечити ступінь стиснення е = 12 та е = 14 для проведення експериментальних досліджень.

Вибір підходу до зміни ступеня стиснення

Для малолітражного бензинового двигуна, що конвертується в газовий, зміна ступеня стиснення означає її збільшення в порівнянні з базовим ДВС. Виконати це завдання можна кількома способами.

В ідеальному випадку на двигун бажана установка системи зміни ступеня стиснення, що дозволяє виконувати це завдання в режимі реального часу, у тому числі не перериваючи роботи двигуна. Однак такі системи дуже дорогі та складні в конструкції та експлуатації, вимагають внесення суттєвих змін у конструкцію, а також є елементом ненадійності двигуна.

Змінювати рівень стиснення можна також за рахунок збільшення кількості або товщини прокладок між головкою і блоком циліндрів. Цей спосіб дешевий, проте при цьому збільшується ймовірність прогоряння прокладок у разі порушення нормального процесу згоряння палива. Крім того, такий спосіб регулювання ступеня стиснення відрізняється низькою точністю, так як значення е залежатиме від сили затягування гайок на шпильках головки блоку та якості виготовлення прокладок. Найчастіше такий спосіб використовують для зниження ступеня стиснення.

Використання накладок на поршні технічно складно, оскільки виникає проблема надійного кріплення щодо тонкої накладки (близько 1 мм) до поршня та надійної роботи цього кріплення в умовах камери згоряння.

Оптимальним варіантомє виготовлення комплектів поршнів, кожен із яких забезпечує заданий ступінь стиснення. Цей спосіб вимагає часткового розбирання двигуна для зміни ступеня стиснення, проте забезпечує досить високу точність значення е в експерименті та надійність роботи двигуна зі зміненим ступенем стиснення (не знижується міцність та надійність конструктивних елементів двигуна). До того ж, цей спосіб порівняно дешевий.

Результати досліджень

Суть завдання полягала в тому, щоб, використовуючи позитивні якостіприродного газу (високе октанове число) та особливості сумішоутворення, компенсувати втрату потужності при роботі двигуна на даному паливі. На виконання поставленої завдання було вирішено змінювати ступінь стиснення.

Згідно з планом експерименту ступінь стиснення повинен змінюватися від е = 9,8 (серійна комплектація) до е = 14. Доцільно проміжне значення ступеня стиснення вибрати е = 12 (як середнє арифметичне крайніх значень е). У разі потреби можливе виготовлення комплектів поршнів, які забезпечують інші проміжні значення стиснення.

Для технічної реалізації зазначених ступенів стиснення було виконано розрахунки, конструкторські розробки та експериментально перевірені обсяги камер стиснення методом проливки. Результати проливання вказані у таблицях 1 та 2.

Таблиця 1 Результати проливання камери згоряння в головці циліндрів

1 цил. 2 цил. 3 цил. 4 цил.

22,78 22,81 22,79 22,79

Таблиця 2 Результати проливання камери згоряння в поршнях (поршень встановлений у циліндр)

1 цил. 2 цил. 3 цил. 4 цил.

9,7 9,68 9,71 9,69

Товщина прокладки у стислому стані становить 1 мм. Потопання поршня щодо площини блоку циліндрів становить 0,5 мм, що було визначено за допомогою обмірів.

Відповідно об'єм камери згоряння Ус складатиметься з об'єму в головці циліндрів Уг, об'єму в поршні Уп і об'єму щілини між поршнем і головкою циліндра (утоплення поршня щодо площини блоку циліндрів + товщина прокладки) Ущ = 6,6 см3.

Ус = 22,79 + 9,7 + 4,4 = 36,89 (см3).

Прийнято рішення - ступінь стиснення змінювати за рахунок зміни об'єму камери згоряння шляхом зміни геометрії головки поршня, оскільки даний спосібдозволяє реалізувати всі варіанти ступеня стиснення, і при цьому можна повернутися до серійної комплектації.

На рис. 1 наведено серійну комплектацію деталей камери згоряння з об'ємами в поршні Уп = 7,5 см3.

Мал. 1. Серійна комплектаціядеталей камери згоряння Ус = 36,9 см3 (е = 9,8)

Для отримання ступеня стиснення е = 12 достатньо комплектувати камеру згоряння поршнем з плоским днищем, у якому виконані дві невеликі вибірки загальним обсягом

0,1 см3, що запобігають зустрічі впускних та випускних клапанів з поршнем під час

перекриття. У цьому випадку об'єм камери стиснення дорівнює

Вус = 36,9 – 7,4 = 29,5 (см3).

В цьому випадку проміжок між поршнем і головкою циліндрів залишається 8 = 1,5 мм. Конструкція камери згоряння, що забезпечує є = 12 показана на рис. 2.

Мал. 2. Комплектація деталей камери згоряння газового двигуна для отримання ступеня стиснення є = 12 (Ус = 29,5 м3)

Реалізувати ступінь стиснення є = 14 прийнято рахунок збільшення висоти поршня з плоским днищем на І = 1 мм. У цьому випадку поршень також має дві вибірки під клапани загальним об'ємом 0,2 см3. Об'єм камери стиснення зменшується на

ДУ = - І =. 0,1 = 4,42 (см3).

Така комплектація деталей камери згоряння дає об'єм.

Ус = 29,4 – 4,22 = 25,18 (см3).

На рис. 3 показана комплектація камери згоряння, що забезпечує ступінь стиснення = 13,9.

Зазор між вогневою поверхнею поршня та головкою циліндра становить 0,5 мм, що достатньо для нормальної роботи деталей.

Мал. 3. Комплектація деталей камери згоряння газового двигуна з е = 13,9 (Ус = 25,18 см3)

1. Спрощення геометричної форми вогневої поверхні поршня (плоска голівка з двома маленькими вибірками) дозволило збільшити ступінь стиснення з 9,8 до 12.

2. Зменшення зазору до 5 = 0,5 мм між головкою циліндра та поршнем у ВМТ та спрощення геометричної форми вогневої по-

верхності поршня дозволило збільшити до 13,9 одиниць.

Література

1. За матеріалами сайту: www.empa.ch

2. Бганцев В.М. Газовий двигун на базі

чотиритактного дизеля загального призначення/ В.М. Бганцев, А.М. Левтерів,

B.П. Мараховский // Світ техніки та технологій. – 2003. – №10. – С. 74-75.

3. Захарчук В.І. Розрахунково-експеримен-

тальне дослідження газового двигуна, переобладнаного з дизеля / В.І. Захарчук, О.В. Сітовський, І.С. Козачук // Автомобільний транспорт: зб. наук. тр. -Харків: ХНАДУ. – 2005. – Вип. 16. -

4. Богомолов В.А. Особливості конструкції

експериментальної установки для проведення досліджень газового двигуна 64 13/14 із іскровим запаленням / В.А. Богомолов, Ф.І. Абрамчук, В.М. Ма-нойло та ін // Вісник ХНАДУ: зб. наук. тр. - Харків: ХНАДУ. -2007. - №37. - С. 43-47.

Рецензент: М. А. Подрігало, професор, д.т.н., ХНАДУ.

Про переваги газомоторного палива, зокрема метану, сказано чимало, але нагадаємо про них ще раз.

Це екологічний вихлоп, що відповідає поточним і навіть майбутнім законодавчим вимогам до токсичності. У рамках культу глобального потепління це важлива перевага, оскільки норми Euro 5, Euro 6 і всі наступні будуть насаджуватись в обов'язковому порядку і проблему з вихлопом так чи інакше доведеться вирішувати. До 2020 р. у Євросоюзі новим транспортним засобам буде дозволено виробляти в середньому не більше ніж 95 г СО2 на кілометр. До 2025 р. цю допустиму межу можуть ще опустити. Двигуни на метані здатні задовольнити ці норми токсичності і не тільки завдяки меншому викиду СО2. Показники викидів твердих частинок у газових двигунах також нижчі, ніж у бензинових чи дизельних аналогів.

Далі, газомоторне паливо не змиває олію зі стінок циліндра, що уповільнює їх знос. Як стверджують пропагандисти газомоторного палива, ресурс двигуна чарівним чином зростає у рази. При цьому вони скромно замовчують теплонапруженість працюючого на газі двигуна.

І головна перевага газомоторного палива – це ціна. Ціна і лише ціна покриває всі недоліки газу як моторного палива. Якщо ми говоримо про метан, це нерозвинена мережа АГНКС, яка буквально прив'язує газовий автомобіль до заправки. Кількість заправок зрідженим природним газом мізерна, цей вид газомоторного палива сьогодні є нішевим, вузькоспеціальним продуктом. Далі, газобалонне обладнання займає частину корисної вантажопідйомності та корисного простору, ГБО клопітно та накладно в обслуговуванні.

Технічний прогрес породив такий вид двигуна, як газодизель, що живе у двох світах: дизельному та газовому. Але як універсальний засіб газодизель не реалізує повному обсязі можливості ні того, ні іншого світу. Не можна оптимізувати процес згоряння, ні показники ККД, ні утворення викидів для двох видів палива на одному двигуні. Для оптимізації газоповітряного циклу потрібен спеціалізований засіб - газовий двигун.

Сьогодні всі газові двигуни використовують зовнішнє утворення газоповітряної суміші та займання від свічки запалювання, як у карбюраторному бензиновому двигуні. Альтернативні варіанти- на стадії розробки. Газоповітряна суміш утворюється у впускному колекторі шляхом інжекції газу. Що ближче до циліндра відбувається цей процес, то швидше реакція двигуна. В ідеалі газ повинен упорскуватися прямо в камеру згоряння, про що йтиметься нижче. Складність управління не єдиний недолік зовнішнього сумішоутворення.

Інжекція газу керується електронним блоком, що також регулює кут випередження запалювання. Метан горить повільніше дизельного палива, тобто газоповітряна суміш повинна займатися раніше, кут випередження також регулюється залежно від навантаження. Крім того, метану потрібний менший ступінь стиснення, ніж дизельне паливо. Так, у атмосферному двигуні ступінь стиснення знижують до 12–14. Для атмосферних двигунів характерний стехіометричний склад газоповітряної суміші, тобто коефіцієнт надлишку повітря a дорівнює 1, що певною мірою компенсує втрату потужності від зниження ступеня стиснення. ККД атмосферного газового двигуна на рівні 35%, тоді як у атмосферного дизеля ККД на рівні 40%.

Автовиробники рекомендують використовувати в газових двигунах спеціальні моторні олії, що відрізняються водостійкістю, зниженою сульфатною зольністю і одночасно високим значенням лужного числа, але не забороняються і всесезонні олії для дизельних двигунів класів SAE 15W-40 і 10W-40, які на практиці застосовують у дев'яти випадках десяти.

Турбокомпресор дозволяє знизити ступінь стиснення до 10-12 залежно від розмірності двигуна і тиску у впускному тракті, а коефіцієнт надлишку повітря збільшити до 1,4-1,5. При цьому ККД досягає 37%, але одночасно значно зростає теплонапруженість двигуна. Для порівняння: ККД турбованого дизельного двигуна сягає 50%.

Підвищена теплонапруженість газового двигуна пов'язана з неможливістю продування камери згоряння при перекритті клапанів, коли в кінці такту випуску одночасно відкриті випускні та впускні клапани. Потік свіжого повітря, особливо в наддувному двигуні, міг би охолоджувати поверхні камери згоряння, знижуючи таким чином теплонапруженість двигуна, а також знижуючи нагрівання свіжого заряду, це збільшило коефіцієнт наповнення, але для газового двигуна перекриття клапанів неприпустимо. Через зовнішнє утворення газоповітряної суміші повітря завжди подається в циліндр разом з метаном, і випускні клапани в цей час повинні бути закриті, щоб уникнути попадання метану у випускний тракт і вибуху.

Зменшений ступінь стиснення, підвищена теплонапруженість та особливості газоповітряного циклу вимагають відповідних змін, зокрема, в системі охолодження, конструкції распредвала і деталей ЦПГ, а також у застосовуваних для них матеріалах для збереження працездатності та ресурсу. Таким чином, вартість газового двигуна не так відрізняється від вартості дизельного аналога, а то й вище. Плюс до цього вартість газобалонного обладнання.

Флагман вітчизняного автомобілебудування ПАТ «КАМАЗ» серійно випускає газові 8-циліндрові V-подібні двигуни серій КамАЗ-820.60 та КамАЗ-820.70 розмірністю 120х130 та робочим об'ємом 11,762 л. Для газових двигунів використовують ЦПГ, що забезпечує ступінь стиснення 12 (дизельного КамАЗ-740 ступінь стиснення 17). У циліндрі газоповітряна суміш займається іскровою свічкою запалювання, встановленої замість форсунки.

Для великовантажних автомобілів із газовими двигунами використовують спеціальні свічки запалювання. Так, Federal-Mogul поставляє ринку свічки з іридієвим центральним електродом і бічним електродом, виконаним з іридію чи платини. Конструкція, матеріали та характеристики електродів та самих свічок враховують температурний режим роботи великовантажного автомобіля, характерний широким діапазоном навантажень та порівняно високий ступінь стиснення.

Двигуни КамАЗ-820 обладнають системою розподіленого упорскування метану у впускний трубопровід через форсунки з електромагнітним дозуючим пристроєм. Газ інжектується у впускний тракт кожного циліндра індивідуально, що дозволяє коригувати склад газоповітряної суміші для кожного циліндра з метою отримання мінімальних викидів шкідливих речовин. Витрата газу регулюється мікропроцесорною системою залежно від тиску перед інжектором, подача повітря регулюється дросельною заслінкоюіз приводом від електронної педалі акселератора. Мікропроцесорна система управляє кутом випередження запалення, забезпечує захист від займання метану у впускному трубопроводі при збої в системі запалення або несправності клапанів, а також захист двигуна від аварійних режимів, підтримує задану швидкість автомобіля, забезпечує обмеження моменту, що крутить, на провідних колесах автомобіля і самодіагностику при включенні системи.

«КАМАЗ» значною мірою уніфікував деталі газових та дизельних двигунів, але далеко не всі, і багато зовні схожі деталі для дизеля – колінвал, распредвал, поршні з шатунами та кільцями, головки блоку циліндрів, турбокомпресор, водяний насос, масляний насос, Впускний трубопровід, піддон картера, картер маховика - не підходять для газового двигуна.

У квітні 2015 р. «КАМАЗ» запустив корпус газових автомобілівпотужністю 8 тис. одиниць техніки на рік. Виробництво розміщено у колишньому газодизельному корпусі автозаводу. Технологія збирання наступна: шасі збирають і встановлюють на нього газовий двигун на головному конвеєрі складальному. автомобільного заводу. Потім шасі буксують у корпус газових автомобілів для монтажу газобалонного обладнання та проведення всього циклу випробувань, а також для обкатки автотехніки та шасі. При цьому газові двигуни КАМАЗ (у тому числі модернізовані з компонентною базою «БОШ»), що збираються на моторному виробництві, також проходять випробування та обкатування в повному обсязі.

«Автодизель» (Ярославський моторний завод) у співдружності з компанією Westport розробив та випускає лінійку газових двигунів на базі сімейства 4- та 6-циліндрових рядних двигунів ЯМЗ-530. Шестициліндровий варіант може встановлюватись на автомобілі нового покоління «Урал NEXT».

Як уже говорилося вище, ідеальний варіант газового двигуна - це безпосереднє впорскування газу в камеру згоряння, але досі потужне глобальне машинобудування не створило такої технології. У Німеччині дослідження веде консорціум Direct4Gas, очолюваний компанією Robert Bosch GmbH у партнерстві з Daimler AG та Штутгартським науково-дослідним інститутом автомобільної технікита двигунів (FKFS). Міністерство економіки та енергетики Німеччини підтримало проект сумою в 3,8 млн євро, що насправді не так багато. Проект працюватиме з 2015-го до січня 2017 р. На-гора мають видати промисловий зразок системи безпосереднього упорскуванняметану та, що не менш важливо, технологію її виробництва.

У порівнянні з нинішніми системами, що використовують багатоточковий упорскування газу в колектор, перспективна система безпосереднього впорскування здатна на 60% збільшити крутний момент на низьких оборотахтобто ліквідувати слабке місцегазовий двигун. Безпосереднє упорскування вирішує цілий комплекс «дитячих» хвороб газового двигуна, принесених разом із зовнішнім сумішоутворенням.

У проекті Direct4Gas розробляють систему безпосереднього впорскування, здатну бути надійною та герметичною та дозувати точну кількість газу для впорскування. Модифікації самого двигуна зведені до мінімуму, щоб промисловість могла використовувати колишні компоненти. Команда проекту комплектує експериментальні газові двигуни нещодавно розробленим клапаном упорскування високого тиску. Систему передбачається тестувати в лабораторії та безпосередньо на транспортних засобах. Дослідники також вивчають утворення паливно-повітряної суміші, процес управління запаленням та утворення токсичних газів. Довгострокова мета консорціуму - створення умов, за яких технологія зможе вийти на ринок.

Отже, газові двигуни – це молодий напрямок, який ще не досяг технологічної зрілості. Зрілість настане, коли Bosch з товаришами створять технологію безпосередньо впорскування метану в камеру згоряння.

Характеризується рядом величин. Одна з них – ступінь стиснення двигуна. Важливо не плутати її з компресією значенням максимального тискуу циліндрі мотора.

Що таке ступінь стиснення

Цей ступінь – це співвідношення об'єму циліндра двигуна до об'єму камери згоряння. Інакше можна сказати, що значення компресії – відношення об'єму вільного місця над поршнем, коли він знаходиться у нижній мертвою точкою, до аналогічного обсягу при знаходженні поршня у верхній точці.

Вище згадувалося, що компресія та ступінь стиснення – не синоніми. Відмінність стосується і позначень, якщо вимірюють компресію в атмосферах, ступінь стиснення записується як деяке відношення, наприклад, 11:1, 10:1, і так далі. Тому не можна точно сказати, у чому вимірюють ступінь стиснення двигуна – це «безрозмірний» параметр, залежить від інших характеристик ДВС.

Умовно ступінь стиснення можна описати також як різницю між тиском у камері при подачі суміші (або дизпалива у випадку з дизельними двигунами) та при запаленні порції пального. Даний показник залежить від моделі та типу двигуна та обумовлений його конструкцією. Ступінь стиснення може бути:

• високою;
• низькою.

Розрахунок стиснення

Розглянемо, як дізнатися ступінь стиснення двигуна.

Вона обчислюється за такою формулою:

Тут Vр означає робочий об'єм окремого циліндра, а Vс значення обсягу камери згоряння. Формула показує значення значення об'єму камери: якщо його, наприклад, знизити, то параметр стиснення стане більше. Те саме станеться і у разі збільшення об'єму циліндра.

Щоб дізнатися робочий об'єм, потрібно знати діаметр циліндра та хід поршня. Обчислюється показник за такою формулою:

Тут D – діаметр, а S – перебіг поршня.

Ілюстрація:

Оскільки камера згоряння має складну форму, її обсяг зазвичай вимірюється методом заливання рідини. Дізнавшись, скільки води помістилося в камеру, можна визначити її об'єм. Для визначення зручно використовувати саме воду через питому вагу в 1 грам на куб. см - скільки залилося грам, стільки і "кубиків" у циліндрі.

Альтернативний спосіб, як визначити ступінь стиснення двигуна – звернутись до документації на нього.

На що впливає ступінь стиснення

Важливо розуміти, на що впливає ступінь стиснення двигуна: від неї прямо залежить компресія та потужність. Якщо зробити стиск більше, силовий агрегатотримає більший ККД, оскільки зменшиться питома витрата пального.

Ступінь стиснення бензинового двигуна визначає, пальне з яким октановим числом він споживатиме. Якщо паливо низькооктанове, це призведе до неприємного явища детонації, а надто високе октанове число викликає брак потужності - двигун з малою компресією просто не зможе забезпечувати потрібне стиснення.

Таблиця основних співвідношень ступенів стиснення та рекомендованих палив для бензинових ДВЗ:

Стиснення	Бензин
До 10	92
10.5-12	95
Від 12	98

Цікаво: бензинові турбовані двигуни функціонують на пальному з більшим октановим числом, ніж аналогічні ДВЗ без наддуву, тому їх ступінь стиснення вищий.

Ще більше вона у дизелів. Оскільки в дизельних ДВСрозвиваються високі тиски, даний параметру них також буде вищим. Оптимальний ступінь стиснення дизельного двигуна знаходиться в межах від 18:1 до 22:1 залежно від агрегату.

Зміна коефіцієнта стиснення

Навіщо міняти ступінь?

Насправді така необхідність виникає нечасто. Міняти стиск може знадобитися:

• за бажання форсувати двигун;
• якщо потрібно пристосувати силовий агрегат під роботу на нестандартному для нього бензині, що відрізняється від рекомендованого октановим числом. Так робили, наприклад, радянські автовласники, оскільки комплектів для переобладнання машини на газ у продажу не зустрічалося, але бажання заощадити на бензині було;
• після невдалого ремонту, щоб усунути наслідки некоректного втручання. Це може бути теплова деформація ГБЦ, після якої потрібна фрезерування. Після того, як підвищили ступінь стиснення двигуна зняттям шару металу, робота на спочатку призначеному для нього бензині стає неможливою.

Іноді змінюють ступінь стиснення у конвертації автомобілів для їзди на метановому паливі. У метану октанове число - 120, що вимагає підвищувати стиск для ряду бензинових автомобілів, і знижувати – для дизелів (СЖ перебуває у межах 12-14).

Переведення дизеля на метан впливає на потужність і веде до певної такої втрати, що можна компенсувати турбонаддувом. Турбований двигун вимагає додаткового зниження ступеня стиснення. Може знадобитися доробка електрики та датчиків, заміна форсунок дизельного моторана свічки запалювання, новий комплект циліндро-поршневої групи.

Форсування двигуна

Щоб знімати більше потужностіабо отримати можливість їздити дешевшими сортами палива, ДВС можна форсувати шляхом зміни обсягу камери згоряння.

Для отримання додаткової потужності двигун слід форсувати збільшуючи ступінь стиснення.

Важливо: помітний приріст за потужністю буде лише на тому двигуні, який штатно працює з нижчим ступенем стиснення. Так, наприклад, якщо ДВС з показником 9:1 тюнінговано до 10:1, він видасть більше додаткових «коней», ніж двигун зі стоковим параметром 12:1, форсований до 13:1.

Можливі такі методи, як збільшити ступінь стиснення двигуна:

• встановлення тонкої прокладки ГБЦ та доопрацювання головки блоку;
• розточування циліндрів.

Під доопрацюванням ГБЦ мають на увазі фрезерування її нижньої частини, що стикається з самим блоком. ГБЦ стає коротшим, завдяки чому зменшується об'єм камери згоряння і зростає ступінь стиснення. Те саме відбувається і при монтажі тоншої прокладки.

Важливо: ці маніпуляції можуть також вимагати встановлення нових поршнів зі збільшеними клапанними виїмками, оскільки у ряді випадків виникає ризик зустрічі поршня та клапанів. В обов'язковому порядку налаштовуються заново фази газорозподілу.

Розточування БЦ також веде до встановлення нових поршнів під відповідний діаметр. В результаті зростає робочий об'єм і стає більшим ступінь стиснення.

Дефорсування під низькооктанове паливо

Така операція проводиться, коли питання потужності вторинне, а основне завдання – пристосувати двигун під інше пальне. Це робиться шляхом зниження ступеня стискання, що дозволяє двигуну працювати на малооктановому бензині без детонації. Крім того, є і певна фінансова економія на вартості пального.

Цікаво: таке рішення часто використовується для карбюраторних двигунів старих машин. Для сучасних інжекторних ДВС з електронним керуваннямдефорсування украй не рекомендується.

Основний спосіб, як зменшити ступінь стиснення двигуна – зробити прокладку ГБЦтовстішою. Для цього беруть дві стандартні прокладки, між якими роблять алюмінієву прокладку-вставку. В результаті зростає об'єм камери згоряння та висота ГБЦ.

Деякі цікаві факти

Метанольні двигуни гоночних машинмають стиск понад 15:1. Для порівняння, стандартних карбюраторний двигун, що споживає неетильований бензин, має стиск максимум 1.1:1.

З серійних зразків моторів на бензині зі стисненням 14:1 на ринку є зразки від Mazda (серія Skyactiv-G), що ставляться, наприклад, на CX-5. Але їх фактична СЖ знаходиться в межах 12, оскільки в цих моторах задіяний так званий цикл Аткінсона, коли суміш стискається в 12 разів після пізнього закриття клапанів. Ефективність таких двигунів вимірюється не за стисненням, а за ступенем розширення.

У середині XX століття у світовому двигунобудуванні, особливо в США, спостерігалася тенденція до збільшення ступеня стиснення. Так, до 70-х переважна більшість зразків американського автопрому мала СЖ від 11 до 13:1. Але штатна робота таких ДВС вимагала використання високооктанового бензину, який на той час вміли отримувати лише процесом етилування – додаванням тетраетилсвинцю, високотоксичного компонента. Коли в 1970-х роках з'явилися нові екологічні стандарти, етілювання стали забороняти, і це призвело до зворотної тенденції зниження СЖ в серійних зразках двигунів.

Сучасні двигуни мають систему автоматичного регулювання кута запалювання, яка дозволяє ДВС працювати на «нерідному» паливі – наприклад, 92 замість 95, і навпаки. Система управління УОЗ допомагає уникнути детонації та інших неприємних явищ. Якщо ж її немає, то, наприклад, затока високооктановий бензиндвигун, не розрахований на таке пальне, можна втратити у потужності і навіть залити свічки, оскільки запалення буде пізнім. Ситуацію можна виправити ручним виставленням УОЗ за інструкцією до конкретної моделі автомобіля.

Двигунний двигун повністю працює на метані дозволить заощадити на паливі до 60% від суми звичайних витрат і, звичайно, істотно скоротити забруднення навколишнього середовища.

Ми можемо перевести практично будь-який дизельний двигун на використання метану як газомоторного палива.

Не чекайте завтра, починайте економити сьогодні!

Як дизельний двигун може працювати на метані?

Дизельний двигун є двигуном, займання палива в якому здійснюється при нагріванні від стиснення. Стандартний дизельний двигун не може працювати на газовому паливі, тому що метан має суттєво більше високою температуроюзаймання ніж дизельне паливо (ДП - 300-330 С, метан - 650 С), яка не може бути досягнута при ступенях стиснення, що використовуються в дизельних двигунах.

Другий причиною, через яку дизельний двигун зможе працювати на газовому паливі є явище детонації, тобто. не штатного (вибухоподібного горіння палива, яке виникає при надмірному ступені стиснення. Для дизельних двигунів використовуються ступінь стиснення паливо-повітряної суміші в 14-22 рази, метановий двигун може мати ступінь стиснення до 12-16 разів.

Тому для переведення дизельного двигуна в газомоторний режим потрібно зробити дві основні речі:

• Зменшити ступінь стиснення двигуна

• Встановити іскрову систему запалювання

Після цих доопрацювань Ваш двигун працюватиме лише на метані. Повернення в дизельний режим можливе лише після проведення спеціальних робіт.

Докладніше про суть виконуваних робіт дивіться у розділі «Як саме здійснюється переведення дизеля на метан»

Яку економію я можу отримати?

Величина Вашої економії розраховується як різниця між витратами на 100 км пробігу на дизельне паливо до конвертації двигуна і витратами на придбання газового палива.

Наприклад, для вантажного автомобіля Freigtleiner Cascadia середня витратадизельного палива становив 35 літрів на 100 км, а після конвертації для роботи на метнані витрати газового палива становили 42 нм3. метану. Тоді за вартості дизельного палива 31 рубль 100 км. пробігу спочатку коштувало 1085 рублів, а після конвертації за вартістю метану 11 рублів за нормальний кубічний метр (нм3) 100 км пробігу стало коштувати 462 рубля.

Економія становила 623 рубль на 100 км пробігу чи 57%. З урахуванням річного пробігу 100.000 км, річна економія становили 623.000 рубль. Вартість установки пропану на цю машину склала 600 000 рублів. Таким чином, термін окупності системи склав — приблизно 11 місяців.

Так само додатковою перевагоюметану як газомоторного палива є те, що його вкрай важко вкрасти і практично неможливо «злити», оскільки за нормальних умов це газ. З тих же міркувань, його неможливо продати.

Витрата метану після обробки дизеля в газомоторний режим може коливатися в межах від 1.05 до 1,25 нм3 метану на літр витрати дизельного палива (залежить від конструкції дизеля, його зношеності та інше).

Приклади з нашого досвіду зі споживання метану, які ми конвертували дизелями, Ви зможете прочитати .

У середньому для попередніх розрахунків дизельний двигун при роботі на метані споживатиме газомоторне паливо з розрахунку 1 л споживання ДП у дизельному режимі = 1,2 нм3 метану в газомоторному режимі.

Конкретні значення економії для Вашої машини Ви зможете отримати, заповнивши заявку на конвертацію, натиснувши червону кнопку в кінці цієї сторінки.

Де можна заправитися метаном?

У країнах СНД налічується понад 500 АГНКС, причому на Росію припадає більше 240 АГНКС.

Ви зможете подивитись актуальну інформаціюза розташуванням та годиною роботи АГНКС на інтерактивній карті, розташованій нижче. Карта люб'язно надана сайтом gazmap.ru

А якщо ще поряд з Вашим автогосподарством проходить газова труба, то варто розглянути варіанти будівництва власної АГНКС.

Просто зателефонуйте нам і ми із задоволенням Вас проконсультуємо за всіма варіантами.

Який пробіг буде на одній заправці метаном?

Метан на борту автомашини зберігається в газоподібному стані під високим тискому 200 атмосфер у спеціальних балонах. Велика вага та розмір цих балонів є суттєвим негативним фактором, що обмежує використання метану як газомоторного палива.

ТОВ "РАГСК" використовуємо у своїй роботі високоякісні металопластикові композитні балони (Тип-2), сертифіковані для використання в РФ.

Внутрішня частина цих балонів виконана з високоміцної хромо-молібденової сталі, а зовнішня обмотана склопластиком і залита епоксидною смолою.

Для зберігання 1 нм3 метану потрібно 5 літрів об'єму гідравлічного балона, тобто. наприклад 100-літровий балон дозволяє зберігати приблизно 20 нм3 метану (насправді трохи більше, за рахунок того, що метан не є ідеальним газом і краще стискається). Вага 1 літра гідравлічного становить 0,85 кг, тобто. вага системи зберігання 20 нм3 метану буде приблизно 100 кг (85 кг це вага балона і 15 кг вага власне метану).

Балони Типу-2 для зберігання метану виглядають так:

Система зберігання метану у зборі виглядає так:

Насправді, зазвичай вдається, досягти наступних значень пробігу:

• 200-250 км - для мікроавтобусів. Вага системи зберігання - 250 кг
• 250-300 км - для міських автобусів середнього розміру. Вага системи зберігання - 450 кг
• 500 км - для сідельних тягачів. Вага системи зберігання - 900 кг

Конкретні значення пробігу на метані для Вашої машини Ви зможете отримати, заповнивши заявку на конвертацію, натиснувши червону кнопку в кінці цієї сторінки.

Як саме здійснюється переведення дизеля на метан?

Переведення дизельного двигуна в газовий режим вимагатиме серйозного втручання в сам двигун.

Спочатку ми повинні змінити ступінь стиснення (навіщо? див. розділ » Як дизельний двигун може працювати на метані?») Ми використовуємо різні методи для цього, підбираючи найкращий для Вашого двигуна:

• Фрезерування поршня
• Прокладка під ГБЦ

• Встановлення нових поршнів
• Укорочення шатуна

Найчастіше ми застосовуємо фрезерування поршнів (див. ілюстрацію вище).

Приблизно так виглядатимуть поршні після фрезерування:

Також ми встановлюємо ряд додаткових датчиків та пристроїв (електронну педаль газу, датчик положення колінвалу, датчик кількості кисню, датчик детонації тощо).

Усі компоненти системи керуються електронним блоком керування (ECU).

Приблизно так виглядатиме комплект компонентів для установки на двигун:

Чи зміниться характеристики двигуна під час роботи на метані?

Потужність Є поширена думка, що на метані двигун втрачає потужність до 25%. Ця думка справедлива для двопаливних «бензин-газ» двигунів і частково справедлива для безнадувних дизельних двигунів.

Для сучасних двигунів, оснащених надувом цю думку помилково.

Високий ресурс міцності вихідного дизельного двигуна, призначений для роботи зі ступенем стиснення 16-22 рази і високе октанове число газового палива дозволяють нам використовувати ступінь стиснення 12-14 разів. Такий високий ступінь стиснення дозволяє отримувати ті ж (і такі ж великі) питомі потужності, працюючи на стехеометрических паливних сумішах.Однак виконання при цьому норм токсичності вище ЄВРО-3 не є можливим, так само зростає теплова напруженість конвертованого двигуна.

Сучасні надувні дизелі (особливо з проміжним охолодженням надувного повітря) дозволяють працювати на суттєво збіднених сумішах із збереженням потужності вихідного дизельного двигуна, утримавши тепловий режим у колишніх межах та вклавшись у норми токсичності ЄВРО-4.

Для безнадувних дизельних двигунів ми пропонуємо 2 альтернативи: або зниження робочої потужності на 10-15% або застосування системи упорскування води у впускний колектор з метою підтримки прийнятної робочої температури та досягнення норм токсичності викидів ЄВРО-4

Вид типової залежності потужності від оборотів двигуна, за типами палива:

Момент Максимальна величина моменту, що крутить, не зміниться і навіть може бути трохи збільшена. Однак точка досягнення максимального моменту зміститься у бік вищих обертів. Це звичайно неприємно, але на практиці водії практично не скаржаться і швидко звикають, особливо якщо є запас потужності двигуна.

Радикальним рішенням проблеми зміщення піку моменту для газового двигуна є заміна турбіни на перерозміряну турбіну спеціального типу з електромагнітним клапаном перепуску на високих оборотах. Проте висока вартість такого рішення не дає нам можливості застосовувати його за індивідуальної конвертації.

Надійність Ресурс двигуна значно збільшиться. Так як горіння газу відбувається більш рівномірно ніж дизельного палива, ступінь стиснення газового двигуна менше ніж дизельного і газ не містить на відміну від дизельного палива сторонніх домішок. Олія Газові двигуни більш вимогливі до якості олії. Ми рекомендуємо застосовувати якісні всесезонні олії класів SAE 15W-40, 10W-40 та міняти олію не рідше 10.000 км.

Якщо є можливість, бажано використовувати спеціальні олії, типу ЛУКОЙЛ ЕФОРСЕ 4004 або Shell Mysella LA SAE 40. Це не обов'язково, але з ними двигун прослужить дуже довго.

Внаслідок більшого вмісту води у продуктах згоряння газоповітряних сумішей у газових двигунах можуть виникати проблеми водостійкості. моторних масел, також газові двигуни більш чутливі до утворення зольних відкладень у камері згоряння. Тому сульфатна зольність масел для газових двигунів обмежується нижчими значеннями, а вимоги до гідрофобності олії підвищуються.

Шум Ви будете дуже здивовані! Газовий двигун дуже тиха машина в порівнянні з дизельним. Рівень шуму знизиться на 10-15 Дб за приладами, що відповідає в 2-3 тихішій роботі з суб'єктивних відчуттів.

Звичайно, всім начхати на екологію. Але все таки… ?

Метановий газовий двигун істотно перевершує за всіма екологічними характеристиками аналогічний за потужністю двигун, що працює на дизельне паливоі поступається за рівнем викидів лише електричним та водневим двигунам.

Особливо це помітно за таким важливим для великих міст показником як димність. Усіх городян неабияк дратують димні хвости за ліазами На метані цього не буде, так при горінні газу сажеутворення відсутнє!

Як правило, екологічний клас для метанового двигуна — це Євро-4 (без використання сечовини або системи рецеркуляції газів). Однак при встановленні додаткового каталізатора можна підвищити екологічний клас рівня Євро-5.