Гбо на дизельный двигатель в 2020 году: все, что нужно знать

На каких автомобилях используется

На вопрос о том, можно ли перевести обычный дизель на газ, ответ будет утвердительным. Подобная переделка действительно возможна

Но ещё важно учитывать, для какого именно авто планируется такая модернизация

В теории любой мотор, который работает на солярке, можно адаптировать под газобаллонное оборудование. Причём используемый штатный тип топливной системы ключевой роли не играет.

Затраты на переоборудование легковой машины закономерно меньше в сравнении с модернизацией грузовика или спецтехники. Но если машина проходит небольшие расстояния, тогда срок окупаемости оборудования может составить несколько лет. Поэтому в основном переоборудование, при котором дизель работает ещё и на газу, касается коммерческого транспорта.

Выгодно ли это?

Если бензиновый мотор полностью работает на газу, стоимость затрат на топливо уменьшается ровно в два раза. 

При благоприятных условиях, окупаемость ГБО на дизеле наступит через 70-100 тысяч километров. И только после этого пробега вы начнете экономить. Вот почему газ на дизельный двигатель ставят лишь в редких случаях, да и то – на отечественные грузовики. На легковых автомобилях такая система практически не встречается.

Требования, предъявляемые к газообразным топливам

• обеспечение хорошего смесеобразования;
• высокая калорийность горючей смеси;
• отсутствие коррозии и коррозионных износов;
• минимальное образование отложений во впускном и выпускном трактах;
• сохранение качества при хранении и транспортировании;
• низкая стоимость производства и транспортирования.

Преимущества использования газообразного топлива

Октановое число газового топлива выше, чем бензина (среднее значение октанового числа – 105), поэтому детонационная стойкость сжиженного газа больше, чем бензина даже самого высшего качества.

Это позволяет добиться большей экономичности использования топлива в двигателе с повышенной степенью сжатия. При этом скорость сгорания газа немного меньше, чем у бензина. В результате снижаются нагрузки на стенки цилиндров, поршневую группу и коленчатый вал, что позволяет двигателю работать ровно и тихо.

Газ легко смешивается с воздухом и равномерней наполняет цилиндры однородной смесью, поэтому двигатель работает ровнее и тише.Газовая смесь сгорает полностью, поэтому не образуется нагар на поршнях, клапанах и свечах зажигания.

Газовое топливо не смывает масляную пленку со стенок цилиндров, а также не смешивается с маслом в картере, не ухудшая, таким образом, смазочные свойства масла. В результате цилиндры и поршни изнашиваются меньше, а периодичность замены моторного масла увеличивается.

По сравнению с бензином сжиженный газ имеет следующие преимущества:

• в полтора-два раза меньше себестоимость;
• более высокая детонационная стойкость (октановое число 105);
• двигатель на газе работает мягче, а срок его службы увеличивается примерно в полтора раза;
• увеличивается периодичность замены моторного масла в полтора-два раза, поскольку уменьшается срок его старения;
• увеличивается на 40% срок службы свечей зажигания;
• газ практически не содержит серы, которая вызывает коррозию металлов и их изнашивание;
• снижается токсичность отработавших газов (СО в два раза, СН на 50…100%, NOx на 20…30 %);
• в отличие от бензина газовая смесь более однородна по составу;
• не накапливаются смолистые отложения на деталях и приборах системы питания, так как нефтяной газ растворяет их;
• значительно уменьшается нагарообразование на деталях двигателя.

Сжатый природный газ по сравнению со сжиженным нефтяным газом имеет следующие преимущества:

• бόльшая безопасность, так как он легче воздуха и при утечках улетучивается;
• дешевле;
• большие природные запасы;
• отработавшие газы экологически более чистые.

Недостатки:

• более низкая скорость сгорания по сравнению с бензином, в результате чего мощность двигателя снижается примерно на 7…12% (до 20%);
• затрудненный пуск двигателя при низких температурах;
• увеличение металлоемкости автомобиля на 25…30 кг при сжиженном газе и на 700…800 кг при сжатом;
• применение дополнительного дорогостоящего оборудования приводит к увеличению стоимости автомобиля на 20..27%;
• повышенный расход газа по сравнению с бензином;
• необходимость периодического освидетельствования баллонов для хранения газа на испытательных станциях;
• трудоемкость ТО и ремонта двигателя возрастает на 3…5%, (эти затраты перекрываются экономией от увеличения межремонтного ресурса двигателей);
• дальность поездки на одной заправке не превышает 200…250 км;
• повышенные требования техники безопасности при использовании газобаллонных установок.

Сжиженный газ обычно используется в системах питания двигателей легковых автомобилей. Переоборудовать автомобиль для работы на сжиженном газе проще и дешевле, чем для работы на сжатом. Кроме того, сжиженный газ находится в баллоне под относительно небольшим давлением (примерно 1,6 МПа), а высокая степень разреженности сжатого газа требует увеличить этот показатель в 12-15 раз.

Газодизель – достоинства и недостатки

Главный плюс ГБО для дизеля – это финансовая экономия, но ее степень зависит от частоты и способа эксплуатации автомобиля. Еще одно преимущество – возможность ездить только на дизельном топливе, если закончился газ или произошла поломка ГБО.

К плюсам также относятся:

• небольшой прирост мощности (особенно на турбодизеле);
• повышение срока эксплуатации мотора;
• двигатель работает тише и мягче;
• выхлопы менее вредные.

Минус – высокая стоимость переоборудования и не всегда быстрая окупаемость.

Цена ГБО для дизельных двигателей  – 50 000-70 000 руб., экономия в среднем составляет около 1000 руб. на 100 км.

Водителям частных автомобилей есть смысл переходить, если они проезжают в месяц 1000 км. Тогда срок окупаемости составит полгода.

Еще один недостаток ГБО на дизеле – могут возникнуть трудности с запуском двигателя в сильный мороз.

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.

Газовый двигатель – кардинальное изменение мотора

Радикальный способ перевода дизеля на работу на газобаллонной аппаратуре, предполагающий капитальное изменение двигателя:

• монтаж свечей зажигания, которые буду выполнять функцию форсунок;
• установка системы зажигания вместо топливного оборудования;
• удаление «ненужного» металла на днищах поршней либо в камерах сгорания с целью существенного снижения уровня сжатия газа.

Такая газовая установка на дизельный двигатель, по сути, означает полное его изменение и превращение дизельного «сердца» транспортного средства в полностью газовый двигатель. По своим параметрам он будет очень похож на бензиновый ДВС, «поджатый» под газ (достаточно экономичный – газ дешевле солярки, экологичный – не так сильно загрязняет атмосферу, с увеличенным ресурсом эксплуатации).

Данный вариант перевода дизеля на использование газа весьма активно внедряется в странах европейского континента. Но в СНГ и России намного чаще автолюбители идут по другому пути, предполагающему получение газодизеля. О нем далее.

В поисках ГБО для дизельных легковушек

АвтоПортал выяснил, что в Украине и России есть всего несколько предприятий, готовых произвести установку ГБО на дизельные машины. Причем мы обратились во все компании с целью узнать стоимость установки такого оборудования на легковушки. В перечне автомобилей, на которые может быть произведена установка ГБО, самым маленьким оказался «Валдай» («Газель»). В остальном — грузовики. 

Почти все «установщики» используют собственные разработки, базирующиеся на узлах и деталях систем 2-го поколения. Тем не менее, в Днепропетровске мы нашли компанию, которая разрабатывает системы на базе ГБО 4-го поколения. Вся конструкция ГБО базируется на деталях и узлах хорошо зарекомендовавших себя в бензиновых версиях. Сюда входят: редуктор, форсунки, баллоны, магистральные трубопроводы, датчики положения коленвала, положения распредвала и педали акселератора, различные температурные датчики.

Но есть ряд деталей, которые потребовали самостоятельной разработки и изготовления. В частности, вся проводка и разъемы производятся в Украине. Компьютер (блок управления газодизелем) и программное обеспечение — также собственной разработки. Стоимость такой системы с установкой — порядка 25 000 грн.

Выгодна ли такая переделка? Считаем на примере «Валдая», который расходует в городском цикле около 14 л/100км. После установки ГБО (пропан-бутан) топливо расходуется в примерном соотношении 2:3 (две части ДТ, три части газа).

Имеем:

При экономии 28,90 грн на 100 км, нужно проехать 86505 км только для того, чтобы окупить ГБО. Только после этого вы начинаете экономить. Выгодно это или нет, зависит от эксплуатации конкретного транспортного средства. Скорее всего, смысл переводить дизель на ГБО есть при эксплуатации многотонажных грузовиков с объемными двигателями. В случае с малообъемными моторами, тем более на легковых автомобилях , такая установка нецелесообразна. Стоит упомянуть и о запасе хода. С ГБО он позволит преодолеть большее расстояние, а значит — с минимумом остановок.

Варианты установки ГБО на дизель

Воспламенение топлива, в дизельном двигателе, происходит в камере сгорания за счёт впрыска его под давлением в сжатый воздух.

Поэтому в настоящее время используется два технических решения, позволяющие поставить обычное газовое оборудование на любой дизельный двигатель. Разница между ними принципиальная:

• Полная переделка мотора под систему электрического/искрового зажигания (доработка ЦПГ, ГРМ, ГБЦ, изменение степени сжатия из-за возможной детонации), где газ будет воспламеняться от бензиновых свечей. Технические изменения будут безвозвратными и полностью исключат возможность использования Д/Т. Это очень дорогое изменение, которое потребует не только привлечения высокооплачиваемых профессионалов, но и проведения сложных инженерных расчётов. На частном транспорте такое делается крайне редко. Наиболее удачные примеры – только заводского производства газовых моторов (КамАЗ, Скания, ЯМЗ, Ивеко), которые работают только на метане.

  Тягач Ивеко на газу

• Модернизация транспортного средства путём установки допоборудования, после чего появляется возможность использования двух видов топлива, солярки и газа, так называемая система Dual Fuel или газодизель. Это наиболее востребованный и экономически оправданный способ, не требует проводить безвозвратные изменения в системе. На одном лишь газу такой автомобиль работать не может.

Также существуют заводские модели газодизелей на метане. Например VOLVO (Вольво) FH/FM и КамАЗ 5490 NEO с силовой установкой Mercedes-Benz. Но такие машины пока не получили широкого применения.

Грузовики с заводским газодизелем

Принцип работы газодизельного двигателя

Переход на газовое топливо осуществляется при помощи переключателя из салона авто после прогрева мотора, либо автоматически. Управляется процесс подачи газа электронным блоком управления ГБО установки.

Газ на дизельный двигатель подаётся дозированно с помощью форсунок во впускной коллектор. Откуда смешиваясь с воздухом, на такте впуска, он поступает в цилиндры через впускные клапаны. Затем в сжатую поршнем газовоздушную смесь (такт сжатия) распыляется дизельное топливо, где из-за давления и температуры происходит взрыв. Д/т здесь выступает как запал, так как температура возгорания газа выше солярки и сам он не может воспламениться.

Газодизель – много преимуществ, минимум недостатков

Многие наши соотечественники предпочитают монтировать именно такое газовое оборудование на карбюраторный двигатель, оно позволяет получить мотор, работающий на смеси солярки и газа метана. Несомненным его достоинством является то, что не нужно кардинально переделывать имеющуюся конструкцию.

Затруднение с температурой воспламенения метана в этом варианте решается за счет того, что на финальной стадии такта зажигания в цилиндры движка подается небольшой объем солярки. Она и воспламеняет газовоздушную смесь, поступившую в двигатель на такте впуска. Для реализации описанной схемы дополнительно нужно монтировать насос высокого давления, который и подает требуемую порцию дизтоплива.

• редкая замена масла;
• увеличение срока эксплуатации мотора за счет того, что на элементах цилиндропоршневой группы накапливается меньше гари;
• отсутствие черного дыма при функционировании газодизеля, работающего на 80 процентах газа и 20 дизельного топлива;
• практически полное отсутствие в выхлопе бензопирена – наиболее ядовитого соединения, за которое все сторонники чистой экологии ругают дизель;
• реальная (и немалая) экономия на горючем.

Думается, теперь вы сами можете понять, портит ли газовое оборудование двигатель, и есть ли смысл переводить на газ ваше авто.

Переходом с бензина на газ давно никого не удивишь. Это как минимум выгодно, поэтому на вторичном рынке машины с ГБО пользуются повышенным спросом. Даже покупая новый автомобиль, мы интересуемся возможностью монтажа газбаллона. При этом, как правило, выбираем с бензиновым агрегатом, не подозревая о возможности установки ГБО на дизельный двигатель.

Газодизельный двигатель

ГБО в составе
газодизельного двигателя даст вам возможность сберечь до трети денег, что вы
тратили чисто на само дизтопливо. Езда на одном лишь дизтопливе стала дороже,
чем когда-то – порой бензин АИ-76/80 на некоторых заправках равен или даже чуть
ниже по стоимости, чем ДТ.

Газодизельный движок –
устройство, которое работает на газодизельной смеси, процент содержания метана
в которой может достигать 50..85%. Но полностью газ заменить дизельное горючее
не может. В таком двигателе есть два канала – по одному в камеру сгорания
поступают сконцентрированные дизельные пары в виде аэрозольной взвеси,
смешанной с воздухом, в другой – газовоздушная смесь.

Поскольку на дизельных
двигателях отсутствует искровысекатель (система поджига топлива с помощью
электроискры), то дизель (15…50%) применяется лишь не в качестве «микровзрывчатки»
(а всякий двигатель внутреннего сгорания работает как серийный микродетонатор),
а в качестве запала для неё. Взрывчатым веществом в газодизеле служит газ.
Оттого газодизельные моторы могут работать только на ДТ – но не на чистом газе.

Можно ли на дизельный двигатель
установить ГБО?

Запросто! Установка ГБО
возможна как на бензиновые, так и на дизельные моторы. Газ вводится в двигатель
через отдельный (боковой) канал – как дизелезаместитель, но в большем
количестве, чем сам дизель. Цены на газ вдвое ниже, чем на дизель и на «низший»
бензин (АИ-76/80) – и за последние лет 5 практически не меняются, т. к. в
России, в частности, в Западной Сибири, ещё очень много осталось газа. К тому
же метан легко получить промышленным способом – даже при гниении животной
органики, правда, такой «биогаз» ещё не стал массовой производственной
технологией. В нефти также содержится «попутный» метан и пропан-бутановые
фракции, этан и изобутан – это даёт дополнительный запас и стимулирует
постоянство цены на природный газ. Что же касается био-ДТ, то получить его
заметно сложнее. А значит, дизтопливо ещё, по прогнозам учёных-биотехнологов,
последующие несколько десятилетий будет примерно настолько же дороже биогазов.
Именно поэтому переоборудование автобусов, грузовиков и тягачей с ДТ на
газодизельную смесь целиком и полностью оправдано.

Сюда не входят
«метанобусы» — новейшие автобусы на метане, получившие в России триумфальное
распространение с 2014-2015 гг. Их двигатели изначально работают без всякого
дизеля – подобно движкам легковых авто, могущих ездить на газе без добавления
бензина. Как известно, искра легко поджигает метан и пропан – вы можете в этом
удостовериться, включив газовый отопительный котёл у себя дома с помощью кнопки
встроенного высекателя, либо поджигая от искрогенератора конфорку плиты с
открытой газозадвижкой.

Газ для дизельного двигателя

Итак, активное развитие систем газового впрыска привело к появлению пятого поколения ГБО. Такая схема позволяет реализовать жидкий фазированный распределенный впрыск. Решение подходит для установки на любые инжекторные авто, легко интегрируется и совместимо с системами бортовой диагностики OBD и EOBD.

В случае с дизелем за основу также берется данная схема, позволяя современному турбодизелю  работать на сжиженном газе. В результате такой мотор часто называют газодизелем благодаря установленному ГБО

При этом важно понимать, что сам процесс установки и настройки сильно отличается от аналогичной процедуры на бензиновых моторах.  Другими словами, поставить ГБО на дизель является более сложной задачей, которая требует значительных доработок

Принцип работы дизеля на газу: особенности

Главным отличием дизельного ДВС от бензинового является принцип воспламенения топлива в цилиндрах. В бензиновых агрегатах для поджига смеси воздуха и топлива используется искра, которая создается на свечах зажигания.

В дизеле сначала сильно сжимается воздух, который нагревается от такого сжатия. После этого в последний момент форсунка впрыскивает солярку в камеру сгорания, затем нагретая и сжатая топливно-воздушная смесь воспламеняется самостоятельно.

Теперь перейдем к ГБО. В качестве газового топлива используется метан или пропан. Однако если подать в цилиндры газ вместо дизтоплива, воспламенения не произойдет. Дело в том, что для самостоятельного поджига газо-воздушной смеси нужны более высокие температуры по сравнению с соляркой.

С учетом данной особенности в дизель необходимо сначала впрыскивать небольшое количество солярки, а уже затем подавать газ. Если просто, солярка воспламеняется от сжатия, затем поджигая газовое топливо.

Естественно, при такой схеме работы возможно только частичное замещение дизтоплива газом, однако в процентном соотношении можно говорить о показателях около 25-30% солярки на 70-75% сжиженного газа. Вполне очевидно, что данное решение способно обеспечить существенную экономию дорогостоящего дизельного топлива.

Добавим, что хотя обязательный подвпрыск солярки не позволяет полностью перейти на газ, однако такая особенность дает возможность сохранить работоспособность дизельных форсунок

На практике это немаловажно, особенно с учетом высокой стоимости любых элементов топливной аппаратуры дизельного двигателя

Еще отметим, что альтернативой описанному выше решению является полный перевод дизеля на газ. При этом необходимо полностью демонтировать топливную систему дизельного двигателя, поставить внешнюю систему зажигания, доработать ГБЦ и т.д. В результате дизель сможет работать на метане, однако сложность таких доработок  и высокая стоимость работ не позволяют этому способу набрать широкую популярность.

Если говорить о первой схеме, система частичного впрыска газа учитывает частоту вращения двигателя, давление нагнетаемого турбокомпрессором воздуха, объем впрыскиваемой солярки, положение педали газа, нагрузку на мотор, температуру ОЖ и целый ряд других важных параметров.

Если просто, благодаря тесному взаимодействию со штатными системами управления ДВС, газовое оборудование «подбирает» и динамично корректирует нужное количество подаваемого газа. Это позволяет найти и сохранить оптимальный баланс между количеством дизтоплива и газа для нормальной и стабильной работы мотора во всех режимах.

Подводим итоги

Итак, мы выяснили, можно ли установить газ на дизельный двигатель. Ввиду иного принципа работы, установка ГБО на такой мотор требует больших переделок. Причем в результате все равно этот агрегат будет требовать хоть и небольшую, но порцию дизеля. Экономия от использования такого оборудования есть. Но она настолько незначительная, что никто не заморачивается над вопросом «стоит ли устанавливать газ на дизельный двигатель». Высокие сроки окупаемости и сложность установки – это основные факторы, которые препятствуют использованию газобаллонного оборудования на дизельном моторе.

На сегодняшний день существует два принципиальных способа установки газового оборудования (ГБО) на дизель.

Первый — полное переоборудование на стопроцентное питание газом, для чего двигатель подвергается основательной модернизации. Так как октановое число метана, к примеру, достигает 120, то штатная степень сжатия дизельного двигателя для него слишком высока, и чтобы избежать детонации и, как следствие, быстрого разрушения агрегата, ее необходимо снизить до 12:1-14:1. Кроме того, температура самовоспламенения газа составляет около 700 °С против 320-380°С у дизтоплива, потому воспламеняться от сжатия он не может и для его поджига цилиндры необходимо оснастить системой искрового зажигания, как на бензиновых моторах. Разумеется, обратной переделке под дизтопливо такой агрегат не подлежит.

Но есть и более простой и дешевый вариант установки ГБО на дизель, основанный на комбинированном режиме питания, собственно газодизель. Коротко о самом принципе работы на двойном топливе Dual Fuel, использовавшемся в свое время еще создателем дизельных двигателей Рудольфом Дизелем: основным здесь по-прежнему является дизельное, однако часть его замещается газом — метаном или пропаном. Дизельное топливо при этом выполняет функцию поджига топливовоздушной смеси — ведь для воспламенения газа, напомним, необходим искровой или запальный разряд. Степень же замещения основного топлива дополнительным зависит от нагрузки на двигатель и, собственно, самой топливной аппаратуры — оригинальной дизельной и устанавливаемой газовой. В настоящее время системы ведущих мировых производителей позволяют замещать до 50% дизтоплива в случае с метаном и до 30% — в случае с пропаном.

В остальном газодизельные системы мало отличаются от ГБО 4 поколения для бензиновых моторов. Отсюда и их основные преимущества.

Преимущества газодизельных систем

1) Простота монтажа: комплекты оборудования универсальны, подходят для всех типов дизельных двигателей с электрооборудованием как 12V, так и 24V, включая самые современные, и не требуют разборки и модификации силового агрегата, а переход на исходный дизельный режим возможен в любой момент времени простым нажатием на кнопку переключателя в кабине водителя.

2) Увеличение КПД и ресурса. Добавка дозы газа повышает мощность и крутящий момент двигателя — с турбонаддувом рост показателей может достигать 30%. При этом двигатель работает заметно тише и эластичнее, а благодаря снижению нагрузки на систему подачи дизельного топлива увеличивается срок службы ее элементов, особенно в случае с непосредственным впрыском Common Rail, работающим с переменным высоким давлением в зависимости как раз от нагрузки.

Выводы

Выгодно ли использовать ГБО на дизеле? Для примера возьмем тот же «Валдай», расход топлива которого по городу составляет примерно 14 литров на сотню. Установка газобаллонного оборудования с пропан-бутаном приведет к тому, что двигатель будет потреблять 2 части солярки и 3 части газа (соотношение 2:3).

Выполнив несложные расчеты, мы пришли к выводу, что на момент написания статьи, применение газового оборудования на дизеле (в автомобиле «Валдай») поможет сэкономить около 64 рублей на 100 км. Выгода составит около 15%, по сравнению с эксплуатацией простого дизеля. Не забывайте о других преимуществах такого решения

Правда, стоимость ГБО мы во внимание не брали…

В большинстве случаев ГБО для дизеля выгодно только в случае использования грузовых автомобилей с объемными силовыми агрегатами. А вот на легковушках и малотоннажных автомобилях подобные установки нецелесообразны.