Анализ: как влияет установленный на бензиновый двигатель газ – положительные и отрицательные стороны
Мотор на голубом топливе, как ни странно, самый прожорливый: аппетит на 10-20% выше, чем у аппарата на бензине. И это без наличия дополнительных топливных присадок в последнем. Пресловутая экономия достигается за счет более низкой стоимости газа: 43-45 против 20-22 рублей. В плане расходов получаем превосходный результат, а как дела обстоят в остальных отношениях.
Цена вопроса
Маленькая себестоимость обычной городской поездки, этот несомненно положительный момент настает только после установки газобаллонного оборудования. Прежде чем интересоваться, вреден ли газ для бензинового двигателя, стоит ознакомиться со стоимостью работ по оснащению машины ГБО.
Поскольку тюнинг могут осуществлять только сертифицированные СТО, цена немала. 20 000-45 000 рублей специалисты возьмут за монтаж системы 4 поколения, подходящей для современных моторов с распределенным впрыском. А вот моторы с непосредственной инжекцией горючки сложны в переоборудовании: минимум 200 000 рублей. Окупить можно, но при одном условии – большой годовой пробег.
Как изменяется работа мотора
Кому как не владельцам машин на газу, предельно ясно, в какие плюсы и минусы встает обсуждаемая экономия. Осведомлены и эксперты, которые так трактуют влияние ГБО на двигатель:
- Мощность падает на 10-15%. Эта потеря ощутима даже неопытным водителем. Однако уменьшение тяги не критично: автолюбители отмечают, что в городе ее достаточно для активного перемещения с активированным кондиционером.
- Возрастает плавность функционирования. Из-за более высокого октанового числа (у газа оно составляет 110) силовая установка работает тише и генерирует куда более узкий спектр вибраций.
- Увеличивается ресурс на 20-30%. Скорость термической реакции газа меньше, чем у бензина. Получаем более равномерный цикл работы, что благоприятно сказывается на долговечности поршневой группы.
О минусах
Думать, что денежные затраты ограничиваются стартовым монтажом и заправкой, ошибочно. Обслуживание – также неотъемлемый пункт сметы. В среднем, оно производится каждые 15 000 км и заключается в следующем:
- Регулировка и настройка ключевых узлов.
- Замена фильтров.
- Чистка форсунок.
- Общая диагностика системы.
К сведению. При анализе вопроса, как влияет газ на бензиновый двигатель, не лишним будет проявить интерес к качеству ГБО. Надежными экземплярами считаются Rail, Lovato, Valtek. Осматриваются они реже – раз в 25 000-35 000 км.
Это далеко не последний недостаток владения газобаллонным оборудованием. Вот еще пакет минусов:
- Необходимость документального оформления проделанных работ в ГИБДД.
- Уменьшение полезного пространства в багажном отделении в результате размещения емкости для хранения газа.
- Аннулирование гарантии на транспортное средство, если такой тюнинг не разрешен производителем.
Расположение баллона в багажнике уменьшает погрузочный объем – это факт. Да, можно расположить его под днищем, если позволяет конструкция машины. Но, тогда имеем ухудшение проходимости. Есть и общий недостаток – вне зависимости от способа монтажа дополнительного бака возрастает общий вес автомобиля и, как следствие, появляются дополнительные нагрузки на подвеску.
Цилиндропоршневая часть
Данная часть представляет собой цилиндры или гильзы, поршни, поршневые кольца и пальцы. Именно на этих деталях основан принцип работы бензинового двигателя. Здесь выполняется вся работа. В цилиндрах сгорает топливо, а выделенная энергия преобразовывается во вращение коленчатого вала. Горение происходит внутри цилиндров, которые с одной стороны закрыты ГБЦ, а с другой – поршнями. Поршень свободно перемещается внутри цилиндра.
Принцип работы бензинового двигателя основывается не только на сгорании топлива, но и на сжатии топливовоздушной смеси. Чтобы обеспечивать это, нужна герметичность. Она обеспечивается поршневыми кольцами. Последние предотвращают попадание топливной смеси и продуктов горения между поршнем и цилиндром.
Недостатки газообразного топлива
Но есть и недостатки у подобного горючего. К примеру:
- снижение мощности газового двигателя из-замедленного сгорания газа;
- возникновение трудностей с зажиганием во время понижения температур ниже минус двадцати градусов;
- увеличение веса авто. Например, при работе на сжиженном газе вес увеличивается до 50 кг и на сжатом – 800 кг;
- увеличивается цена на транспортное средство из-за использования дорогостоящего оборудования;
- сложность технического обслуживания;
А также заправки с газом должны находится на расстоянии 250 км. Больше авто на газе не проедет. Водитель должен соблюдать правила безопасности при использовании топлива с газом в машине. Баллоны с газом должны проходить освидетельствование в ГИБДД,
Газ или бензин? За и против
Учитывая то, что цены на бензин постоянно растут, многие автолюбители уже начинают подумывать о том, чтобы перевести свой автомобиль на газ.
И действительно некоторые пользуются такой привилегией, причем появилась она уже более десяти лет.
Но до сих пор есть мифы и споры, которые противоречат друг другу.
Давайте разберемся, какие плюсы и минусы будут ожидать водителя, если он начнет заправляться газом?
Несомненные достоинства такого перевода.
Достаточно низкая по сравнению с бензином. Газ дешевле бензина более чем на 30%.
Даже если авто будет расходовать газ больше, чем бензин на 30% и если добавить стоимость за установку оборудования, то все равно вы сможете окупить все расходы за несколько лет.
Этим занимаются только профессионалы. Они регулируют газовое оборудование. Выхлоп.
При газе выхлоп является наименее токсичным. Он, конечно же, чище, чем бензиновый, причем в три раза. И соответственно меньше урона окружающей среде.
Он меньше изнашивается в этом случае потому, что работа двигателя происходит тише и мягче.
Когда сгорает газовое топливо, то будет образовываться намного меньше золы, а также твердых частиц и нагара.
Масло для двигателя будет портиться не так быстро, поэтому менять его вы будете намного реже. Не нужны частые дозаправки. У авто увеличится пробег в несколько раз без дозаправок, потому что будете пользоваться двумя топливными системами.
Детонация газовых баллонов отсутствует, потому что будет срабатывать предохранительный клапан, находящийся на баллоне.
Если случается ДТП, пропан испарится и тем самым улетучится, а не растечется опасной лужей, как бензин.
Такая установка может помешать и угону. Если будет вынут коммутатор, это даст блокировку обоим топливным системам.
Теперь о минусах.
Место в багажнике.
Такой баллон занимает большое количество места в багажнике.
Чтобы ликвидировать этот запах, должен сливаться конденсат из редуктора. После этого выкидывайте использованные тряпки.
У газа он больше, чем у бензина, а значит экономить вы будете явно не 30%, а меньше.
Правда, чем выше поколение ГБО, тем меньше этот разрыв, так как расход газа приближается к расходу бензина, и это радует.
Как работает и где применяется двигатель внешнего сгорания
Несмотря на то, что двигатели Стирлинга были забыты на некоторый период, в современном производстве при создании новых модификаций выдающееся изобретение набирает новую популярность. Народные умельцы по достоинству оценили преимущества двигателей внешнего сгорания и сооружают самостоятельно в домашних условиях различные приспособления, основанные на их применении. Для изготовления теплового двигателя своими руками в домашних мастерских используются различные материалы и подручные средства:
- Большие и средние емкости, позаимствованные из домашнего хозяйства.
- Подшипники от старых механизмов.
- Диски.
- Металлические стержни различного диаметра для осей, стоек.
- Листы из металла, древесных плит для изготовления платформы.
Данные устройства используются в домашнем хозяйстве для выполнения самых различных работ:
- Вырабатывание электрической энергии в мелких масштабах.
- Создание тепловой энергии.
Количества мощности некоторых образцов самодельных двигателей Стирлинга, достаточно для обустройства электрической сети и обеспечения теплом частных домов, небольших школ, лечебных корпусов, спортивных сооружений, производственных мастерских и пр.
Двигатели, созданные своими руками, функционируют от различных источников тепла:
- природный газ;
- дрова;
- уголь;
- торф;
- пропан и прочие виды топлива местного производства или полезных ископаемых.
Благодаря простоте конструкции, тепловые устройства, изготовленные своими руками, не нуждаются в регулярном техническом обслуживании агрегата. Сжигание топлива осуществляется за пределами корпуса цилиндра, поэтому рабочее тело не загрязняется продуктами сгорания, на внутренних стенках оборудования не скапливаются вредные отложения.
В сравнении с ДВС, в состав данной конструкции входит вдвое меньше подвижных узлов и деталей. Здесь требуется намного меньше смазки для ухода за быстро изнашиваемыми элементами. Требования к качеству смазочных материалов – минимальны.
Для подведения электросети к потребителям не требуется приобретать дорогостоящее оборудование. Подсоединение проводов к электрической сети осуществляется простыми привычными методами.
Двигатели внешнего сгорания, произведенные в бытовых условиях, легко монтируются на ровных площадках, покрытых гравием, без прочной фиксации. Данные установки не подвержены вредным атмосферным воздействиям. Для обеспечения бесперебойной стабильной работы двигателю не требуется специальный защитный корпус.
Как установить ГБО на дизель
Как отмечалось, установка ГБО на дизельный двигатель легкового или грузового автомобиля бывает двух видов. Полная переделка не особенно эффективна, ведь в таком случае пропадает возможность применения солярки. Мотор легкового авто приходится оптимизировать, и снижать сжатие до 12 к 1, чтобы он мог работать с октановым числом газа. Вернуть такой мотор к солярке уже не получится. Комбинированный — более доступный вариант, позволяющий остаться на прежнем топливе, но подключить ГБО на дизельный автомобиль.
Легковой
Принцип установки подразумевает монтаж дополнительных газовых форсунок на коллекторе впуска. Между редуктором и форсунками ставится актуатор, регулирующий расход топлива. Он контролируется ЭБУ. Далее настраивается упор регулирующей рейки, ставятся дополнительные элементы — баллоны, редуктор, трубопровод, датчики и электромагнитный клапан. В салоне легкового автомобиля ставится кнопка для перевода дизельного двигателя с ГБО на «родное» топливо».
Грузовой
Многие компании с целью экономии ставят ГБО на дизельные двигатели грузовых транспортных средств. Такой шаг позволяет увеличить мощность мотора, снизить выработку масла, уменьшить расходы на горючее и сделать более редкой частоту смены фильтров. Также снижается количество вредных выбросов и появляется возможность диверсифицировать разные виды топлива.
В процессе переделки устанавливаются следующие элементы:
- блок управления;
- датчик давления газа;
- газовый фильтр;
- термопара выхлопных газов;
- комплект впрыска газа;
- пропановый редуктор;
- комплект жгутов и трубок.
Размер и тип баллона выбирается с учетом расхода в сравнении с ДТ, а также местом установки. Чаще всего он ставится за кабиной водителя или вместо запаски.
Газ на дизельные двигатели.
14 Окт 2014
Как поставить дизель на газ, а вернее заставить двигатель работать в режиме газо-дизель. На сегодняшний день, вопрос оптимизации затрат и экономии средств в транспортной сфере является одним из наиболее актуальных. Известно много теорий экономии средств на топливе, но широкое распространение получило только газобаллонное оборудование для бензиновых двигателей, т.к. гибридные и электродвигатели по разным причинам не получают широкого распространения. При этом, коммерческий автотранспорт в основном составляют автомобили с дизельными двигателями, для которых, вопрос экономии на ГСМ остается открытым. Для дизельных авто, ГБО не получило распространения в силу того, что газ физически не может преодолеть степень сжатия дизельного двигателя и воспламениться. Но эта проблема оказалась решаемой, и еще во времена СССР было найдено решение: подавать газ и д.т. т.е. газо-дизель, которое состояло в подаче запальной дозы д.т. и которая бы поджигала впрыскиваемый газ. Применялось такое решение для КАМАЗ-ов, причем даже серийно. Принцип действия состоит в том, чтобы подавать запальную дозу дизельного топлива ~ 20%-30% и остальную дозу ~ 70%-80% замещать подачей природного газа. Камский автозавод первым озаботился вопросом: «как перевести дизельный двигатель на газ» и с 1987 года выпускал газодизельные КамАЗ-ы с атмосферными двигателями, в то время как велись разработки по работе турбированного КамАЗ-7403 на газодизельном топливе. Потом, после развала СССР, разработки направленные на газо-дизель прекратились, т.к. финансировались они из дотаций государства, и при низкой стоимости дизельного топлива на то время, проект являлся малорентабельным и был закрыт. Кроме КАМАЗ-ов, существовали только теории о работе дизельного двигателя на газу. Сейчас, на рынке Украины работают несколько предприятий, которые продают газодизельное оборудование, и примерно десяток занимаются устанавливают газ на дизельный двигатель. Большинство из них, для перевода дизельных двигателей на газ, использует ГБО по классу примерно относящееся ко второму. Используемая система работает по принципу 4-го поколения, является доработанной и максимально эффективной. Работа газодизельной установки полностью управляется компьютером, имеет защиту на всех уровнях работы т.е. от сбоев, ошибок, форс-мажорных обстоятельств, халатного отношения к управлению передачами и т.д. Переход в газодизельный режим происходит без глушения двигателя. Возврат в дизельный режим также происходит «на ходу» и авто сможет продолжить движение на ДТ если газ вдруг закончился. При работе на газодизеле, дизельное топливо догорает полностью, также как и природный газ, образуя гораздо менее вредный выхлоп, что дает возможность работы при более строгих экологических нормах, принятие которых нас рано или поздно ожидает. Именно поэтому, аналитики по праву называют газодизель РЕАЛЬНЫМ альтернативным топливом. Из явных экономических преимуществ использования систем «газо-дизель», кроме экономии на стоимости дизельного топлива следует выделить: Снижение износа цилиндропоршневой группы; Снижение нагрузки на кривошипно-шатунный механизм, потому как газ горит плавнее дизельного топлива
Масло не «смывается» со стенок цилиндров, сгорание происходит более равномерно; Масло медленнее теряет свои свойства, интервал замены масла можно увеличить в 1,5-2 раза; Снижение образования нагара в двигателе; Дымность выхлопа существенно меньше; Важно! При работе в режиме газо-дизель не возникает детонации!
Электронный блок управления газо-дизеля (ЭБУ) впрыском газа, взамен подавляющей дозы дизельного топлива, управляет количеством газа подаваемого непосредственно в каждый цилиндр. В работе переоборудованный, дизельный двигатель на газ, постоянно под наблюдением и при превышении любого из установленных параметров ЭБУ моментально отключает подачу газа, что делает работу установки в режиме газо-дизель, автомобиля и автобуса максимально безопасной. В наше время установить газ на дизельный двигатель — это безопасно, практично, экономично и экологично!
Прокомментировать:
Главная классификация ДВС
Все существующие ДВС разделены на 3 вида:
- поршневые;
- роторные;
- газотурбинные.
В поршневых агрегатах рабочим органом является поршень. В роторных моторах используется движение ротора. В газотурбинных двигателях движение осуществляется турбиной.
В каждом из видов этих силовых установок конструктивно реализованы разные схемы преобразования тепловой энергии в полезную работу. Это принципиально отличает их друг от друга. Максимальная производительность силовых агрегатов зависит от того, каким образом преобразуется тепловая энергия. Каждый вид силовых агрегатов создан для эффективной работы в своей области применения.
Ниже подробно описаны конструкции этих агрегатов и физические процессы, происходящие в них. Отдельный раздел статьи посвящён двигателю Стирлинга. Он относится к механизмам с внешней камерой сгорания. Но принцип работы этого мотора по нескольким признакам похож на ДВС. Это часто вызывает путаницу.
Газотурбинный двигатель
Топливная смесь сгорает, и нагретый газ моментально расширяется, заставляя лопасти турбины вращаться.
Разработано два типа газотурбинных установок, отличающихся количеством рабочих валов. Агрегаты с двумя валами мощнее по сравнению с одновальными механизмами.
Газотурбинные двигатели устанавливают на машины, где необходима большая мощность силовой установки. Например, грузовые автомобили, корабли, самолёты и железнодорожные локомотивы.
Видео: Принцип работы газотурбинного двигателя
Роторный ДВС
Достоинством роторного ДВС является отсутствие шатунов, коленчатого вала и многих сопутствующих узлов. Инженеры подсчитали, что деталей в агрегате роторного типа намного меньше, чем в моторах других типов. Поэтому роторные моторы гораздо меньше других. Это является ещё одним их преимуществом.
В Японии, известной своими передовыми разработками в автомобилестроении, были сконструированы двигатели, имеющие несколько роторов. Например, японцы сконструировали агрегат, имеющий такую же мощность, что и шестипоршневой двигатель гоночного автомобиля. Но размеры многороторного движка при этом гораздо меньше.
На ранних моделях вазовских автомобилей в своё время устанавливались роторные моторы.
Роторные двигатели гораздо проще и эффективнее поршневых. Но по непонятной причине роторные агрегаты используются очень редко.
Видео: Принцип работы роторного двигателя
Поршневой двигатель
В конструкции мотора этого вида имеется несколько цилиндров, внутри каждого из них поршни совершают возвратно-поступательные движения. В обоих концах цилиндров расположены клапаны. Открываясь, клапан пропускает порцию топливной смеси в камеру сгорания, образующуюся в цилиндре перед поршнем. В это время поршень, двигаясь вверх, сжимает смесь. В расчётный момент происходит её воспламенение. Образующиеся газы расширяются и толкают поршень в другую сторону. Несколько таких поршней закреплены на валу П-образной конструкции. Обычно такой вал называют коленчатым. За каждое движение поршня вал проворачивается на определённую величину. Цикл движения поршня от одной стороны цилиндра до другой называется тактом. Скоординированная работа поршней заставляет коленчатый вал проворачиваться на полный оборот. Такие циклы постоянно повторяются, заставляя вращаться вал с большой скоростью.
Автомобилестроители постоянно совершенствуют поршневые двигатели. Каждое усовершенствование приводит к повышению мощности двигателя. Поршневые агрегаты являются самыми надёжными из всех видов силовых установок.
Видео: Принцип работы дизельного двигателя
КАК РАБОТАЕТ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
В данном разделе рассматривается принцип работы двигателя внутреннего сгорания на примере одноцилиндрового бензинового мотора.
Главная часть двигателя внутреннего сгорания — это цилиндр с внутренней зеркальной поверхностью. Сверху на цилиндре установлена головка, которая является отдельной деталью и при необходимости снимается, например чтобы получить доступ к двигателю для проведения ремонтных работ (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Двигатель со снятой головкой блока цилиндров.
Внутри цилиндра находится поршень. Внешне он напоминает обычный стакан, который перевернут вверх дном (именно дно поршня является его рабочей поверхностью). В процессе работы двигателя поршень внутри цилиндра перемещается вертикально вверх- вниз с высокой интенсивностью.
Снаружи по окружности поршня в отдельных канавках расположены поршневые кольца. Поршень прилегает к внутренней поверхности цилиндра неплотно. Поршневые кольца, во-первых, препятствуют попаданию вниз газа, образующегося при работе двигателя, во- вторых, не пропускают моторное масло в камеру сгорания, которая находится над поршнем и расположена над верхней мертвой точкой (о том, что это такое, рассказывается далее).
Поршень закреплен на шатуне с помощью специальной детали, которая называется поршневым пальцем. В свою очередь, шатун закреплен на коленчатом валу двигателя, а точнее — на кривошипе коленчатого вала (рис. 1.3). При сгорании рабочей смеси образующиеся газы оказывают сильное давление на поршень, который начинает двигаться вниз и через шатун передает свою энергию на коленчатый вал, что в результате вынуждает его вращаться.
Рис. 1.3. Поршень с шатуном.
На конце коленчатого вала имеется тяжелый металлический диск с зубьями, который называется маховиком. Основная его задача — обеспечить вращение коленчатого вала по инерции, что необходимо для подготовительных тактов рабочего цикла (о том, что такое «такты» и «рабочий цикл», будет рассказано далее).
Горючая смесь поступает в камеру сгорания через впускной клапан, а после сгорания продукты горения, которые представляют собой выхлопные газы, выходят из камеры сгорания через выпускной клапан. Оба клапана открываются в тот момент, когда их толкает соответствующий кулачок распределительного вала. Как только кулачок отходит назад (это происходит очень быстро, так как распределительный вал вращается с высокой скоростью), клапаны вновь плотно закрываются: их возвращают в исходное положение мощные пружины.
Примечание.
Распределительный вал двигателя приводится в действие коленчатым валом.
Свеча вкручивается непосредственно в головку блока цилиндров: для этого специально предназначено отверстие с резьбой. Свеча является источником искры, которая проскакивает между ее электродами, от нее в камере сгорания воспламеняется рабочая смесь. На каждый цилиндр двигателя приходится одна свеча (следовательно, у четырехцилиндрового двигателя имеется четыре свечи, у восьми-цилиндрового — восемь и т. д.).
При движении вверх-вниз поршень поочередно достигает двух крайних положений — верхнего и нижнего: в них он максимально удален от центральной оси коленчатого вала. Верхнее крайнее положение поршня называется верхней мертвой точкой, а нижнее — нижней мертвой точкой (соответственно ВМТ и НМТ). Расстояние между ВМТ и НМТ называется ходом поршня.
Пространство, которое остается над поршнем при его нахождении в ВМТ, называется камерой сгорания. Именно здесь воспламеняется и сгорает рабочая смесь. При этом возникает своеобразный «мини-взрыв», который сопровождается резким и сильным повышением давления, под воздействием которого поршень начинает двигаться вниз. Как раз в этот момент тепловая энергия превращается в механическую. При вертикальном движении вниз поршень через шатун толкает коленчатый вал, заставляя его вращаться. Образовавшийся крутящий момент передается на ведущие колеса автомобиля, которые и приводят машину в движение.
Объем в промежутке между ВМТ и НМТ называется рабочим объемом цилиндра. Если суммировать объем камеры сгорания (как указывалось, так называется пространство над ВМТ) и рабочий объем цилиндра, получится полный объем цилиндра. Сумма полных объемов всех цилиндров называется рабочим объемом двигателя.
По такому принципу работает двигатель внутреннего сгорания современного автомобиля. Далее рассмотрено, что представляет собой рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания.
Современный дизель уже не тот
В сознании многих автолюбителей засело убеждение, подкрепленное многолетним опытом, что дизельный двигатель – это лучший способ сэкономить на топливе. Да, не слишком быстро и довольно громко, но зато очень экономно. К сожалению, во второй половине 90-х годов этот факт стал себя изживать. Современные дизельные агрегаты могут похвастаться превосходной динамикой и мягкой работой. Но за это приходится расплачиваться увеличившимся количеством отказов и высокими затратами на ремонт.
В настоящее время дизельные двигатели скрывают в себе много сложной и очень дорогой в ремонте техники. Один из наиболее уязвимых компонентов – форсунки системы Common Rail. Они весьма чувствительны к качеству топлива, а расходы на их замену вскружат голову любому. В зависимости от модели и двигателя стоимость одной форсунки составляет от 200 до 1000 долларов. К счастью, существует возможность их отремонтировать, за исключением пьезоэлектрических форсунок. Процесс регенерации способен сократить затраты до 200-300 долларов.
Еще один неотъемлемый компонент любого современного дизельного мотора – турбокомпрессор. Именно благодаря ему удалось существенно улучшить динамические характеристики дизельного двигателя. Однако неправильная эксплуатация способна быстро уничтожить турбину. Необходимо учитывать и не слишком большой ресурс турбонагнетателя, так как он постоянно испытывает большие механические и тепловые нагрузки. Для его замены потребуется, как минимум, около 800 долларов. Стоимость ремонта значительно меньше, но и он будет не из дешевых. Особенно если ваша турбина с изменяемой геометрией.
Еще одно слабое место современного турбодизеля – клапан системы рециркуляции отработавших газов EGR. Его стоимость от нескольких сотен до тысячи долларов. Но и это не все. Очередной сравнительно быстро изнашиваемый узел – двухмассовый маховик. Его задача – предотвращение вибраций в трансмиссии и защита сцепления. В случае неисправности потребуется порядка 1000 долларов.
Бесспорный лидер по количеству создаваемых проблем и расходам на восстановление – сажевый фильтр. Этот компонент плохо переносит частые поездки в плотном городском трафике. В нем скапливается сажа, а условий для саморегенерации не создается. Кроме того, засорение фильтра – естественный и практически неизбежный процесс при больших пробегах. Затраты на его восстановление могут дойти до тысячи долларов.
Таким образом, современный дизель в некотором роде лотерея. Одни ездят и не знают проблем, а другие не покидают сервисов. Дизель не очень подходит для эксплуатации в городе. А экономия на расходе топлива не покрывает затрат на ремонт.
