Гбо для дизеля (установка гбо на спецтехнику, тягачи, грузовики)

Основные преимущества установки газодизеля ГБО

1. Простое подключение системы ГБО. Комплекты газодизельного оборудования (ГБО) универсальны и подходят для установки на любых двигателях, оснащенных электронным оборудованием, включая самые новые модели. Газодизель (ГБО) не требует разборки и модернизации силового агрегата. Водитель может в любой момент вернуться на прежний режим с использованием дизельного топлива, просто нажав на кнопку, расположенную в кабине.
2. Экономия с системой ГБО. Установка газодизеля позволяет значительно снизить затраты на топливо. Замещение части дизельного топлива природным газом в баллонах дает возможность на 20% уменьшить стоимость эксплуатации транспорта по отношению к цене использования машины только на ДТ.
3. Увеличение ресурса двигателя после установки ГБО. Баллон с природным газом не содержит вредных примесей, которые есть в дизельном топливе, благодаря чему снижается риск появления смолянистых отложений. Кроме того, уменьшается нагрузка на систему подачи топлива. Эти факторы позволяют продлить срок эксплуатации двигателя.
4. Увеличение КПД при установке ГБО. Добавление дозы природного газа к дизельному сырью позволяет увеличить мощность и крутящий момент. При установке газодизельного турбонаддува эти характеристики могут возрасти еще на 30%.
5. Экологичность. Изменение состава и уменьшение объема старых газов снижает токсичность, количество дыма из выхлопной трубы, а также содержание в нем сажи. Экологичность двигателя после установки системы ГБО увеличивается настолько, что на агрегатах Евро-4 и Евро-5 можно отказаться от применения раствора мочевины.

Газодизель

Этот способ применения газовой установки на дизеле является более доступным и простым. Базируется он на использовании комбинированной подачи топлива. Принцип работы заключается в том, что основным топливом остается солярка, а вспомогательным – пропан либо метан. Дизельное топливо в таких системах необходимо для воспламенения топливно-воздушной смеси. Количество замещаемого дизельного топлива зависит от характеристик ГБО, нагрузки на мотор, а также дизельной аппаратуры. На сегодняшний день качественные системы созданы для замещения до половины дизельного топлива (при использовании установок на метане) и до 30% в оборудовании с пропаном.

Установка газодизеля сегодня распространена во многих компаниях. Основные преимущества такого вида ГБО для дизеля:

• Простота установки. В продаже есть универсальные наборы оборудования, которые можно использовать на разных вариантах дизельных моторов. Пользователю не нужно разбирать или дорабатывать двигатель. Для перехода на штатный режим работы мотора необходимо лишь нажать соответствующую кнопку в кабине.
• Продление эксплуатационного срока двигателя и прирост КПД. Добавление порции газа увеличивает крутящий момент и производительность силового агрегата (в турбированных агрегатах рост может составлять до 30%). Работа движка становится более тихой, а его составляющие служат дольше.
• Экологический фактор и экономия денег. На эксплуатации машины можно сэкономить до 20 процентов, если сравнивать с использованием лишь на дизтопливе. Заметное сокращение количества отработавших газов положительно сказывается на экологических характеристиках силового агрегата. Благодаря этому нет необходимости применять раствор мочевины на движках уровня Euro-4 и Euro-5.

Если сделать небольшое резюме, то хочется обратить внимание на то, что газовое оборудование на дизеле способствует решение следующих основных задач:

• сокращение затрат на 15-25%;
• продление срока эксплуатации компонентов топливной системы (в особенности Common Rail) и ресурса силового агрегата;
• повышение крутящего момента и производительности на 25-30%;
• сокращение объемов СН, СО и твердых частиц в выпускных газах.

Говорить о целесообразности использования газодизеля на легковых автомобилях достаточно сложно. А вот на грузовиках, которые ежедневно наматывают немалое количество километров, установка газодизельного ГБО в любом случае будет выгодной. Популярность ГБО для дизелей будет увеличиваться одновременно с ростом стоимости солярки.

На российском рынке работает лишь несколько фирм, которые занимаются установкой газобаллонного оборудования на дизельные автомобили. В большинстве случаев в списке машин, которые пригодны для выполнения таких операций, самой компактной моделью была «Газель». Все остальные – грузовые автомобили.

Практически все предприятия предлагают системы, разработанные своими силами. Очень часто в их основе лежат комплектующие ГБО 2 поколения. Правда, есть также предложения на базе установок четвертого поколения. В состав системы обычно входят:

• трубопроводы;
• редуктор;
• датчики положения педали газа, распределительного и коленчатого валов;
• баллоны;
• форсунки;
• датчики температуры;
• электрическая проводка;
• блок управления с программным обеспечением.

Два принципа работы

Полная переделка. Способ спорный и не всегда эффективный как кажется на первый взгляд. Что делают – полностью переделывается дизельный двигатель на газ, ОГРОМНЫМ минусом такого переоборудования является невозможность использования дизеля — ТОЛЬКО ГАЗ!

Агрегат модернизируют, чтобы он не пошел в разнос, степень сжатия снижают до 12:1 – 14:1 делается это для того чтобы можно было переварить октановое число в 110 – 120 единиц.

Устанавливается система поджога смеси, аналогично бензиновым агрегатам, то есть устанавливаются свечи. Такой мотор уже никогда не вернется к дизельному топливу. Еще одним БОЛЬШИМ минусом является цена такой переделки, она действительно велика.

Комбинированный принцип работы или так называемый Dual Fuel. Это самый правильный и самый легкореализуемый вариант, стоит отметить — что он еще и достаточно дешев. Однако здесь нет полного отказа от дизельного топлива, в цилиндры двигателя подается как дизель так и газ, можно сказать попеременно.

Для того чтобы газ поджегся, используется дизельное топливо, ведь свечей здесь просто нет.

Принцип работы здесь такой

• Двигатель запускается только на дизельном топливе и больше никак
• Далее активируется газовая система, дизель сжимается — воспламеняется и именно в момент воспламенения в цилиндр подается газ, который загорается от уже воспламененного топлива
• Далее открываются клапана и сгоревшая смесь отводится
• Цикл повторяется

Стоит отметить, что такая система может работать и на пропане – бутане, а также на метане. Вариант на пропане менее эффективный, можно заменить от 40 до 50% топливной смеси, в случае с метаном около 50 – 60%, однако оборудование немного дороже из-за высокого давления в баке. Стоит отметить, что можно применять как 4 поколение с метановым оборудованием, так и 5 с пропановым.

Как становится понятно дизель здесь также расходуется, но на 50 – 60% меньше от заявленного производителем.

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.

Состав ГБО

Электронный блок управления

Устройство этого прибора представлено микроконтроллерами. ЭБУ принимает сигналы, поступающие от датчиков, анализирует полученные данные и осуществляет коррекцию работы системы.

Механизм перемещений упора рейки ТНВД

От правильной работы топливного насоса во многом зависит работа дизельного мотора. Благодаря этому механизму становится возможным работа этого типа двигателей на газе.

Редуктор

Для использования бутана и пропана, находящегося в жидком состоянии, требуется осуществить их переход в газ, и создать его определенное давление, поэтому необходима установка редуктора-испарителя. Несмотря на то, что метан пребывает в баллоне в газообразном состоянии, редуктор также входит в состав ГБО. С его помощью поддерживается определенное давление газа.

Газовые форсунки

Подача газообразного топлива в камеру сгорания должна осуществляться дозированно. Для этого используются форсунки или дозаторы.

Переключатель

Для перехода с одного вида топлива на другое используется переключатель. Он может представлять собой кнопку или тумблер, установленный в салоне машины.

Датчики

Получение информации о различных параметрах происходит с помощью датчиков, которые устанавливаются в определенных узлах и системах. Современные машины оснащены рядом датчиков, контролирующих работу двигателя, поэтому они могут быть задействованы при установке ГБО на дизель. С их помощью определяется состав топливной смеси для оперативного регулирования.

Газовый баллон

Эта емкость играет роль топливного бака. Дальность поездки на газе зависит от его объема. Баллон — габаритное изделие, которое занимает определенное пространство в машине, поэтому его размещение должно быть выполнено рационально. Метановые баллоны отличаются от аналогичных емкостей, используемых для хранения пропана и бутана, увеличенной толщиной стенок, так как в них создается значительное давление.

Магистраль

Для транспортировки топлива из газового баллона в редуктор, а из него в двигатель, прокладывается трубопровод. Эта магистраль рассчитана на работу в условиях высокого давления и обеспечивает безопасность эксплуатации ГБО.

Заправочное устройство

Газ не обладает текучестью как жидкости. Для создания безопасных условий заправки газового баллона предусматривается специальное устройство.

Мультиклапан

С помощью этого элемента топливной системы происходит закачка газа в баллон и его выдача. Мультиклапан оборудован защитной аппаратурой, необходимой для сброса давления.

Фильтр

Несмотря на то, что количество примесей в газе намного меньше, чем в жидком топливе, требуется обязательная очистка. Загрязнения могут находиться в самой системе и баллоне, поэтому устанавливается газовый фильтр, защищающий двигатель от их проникновения.

Провода, датчики, крепеж и соединительные элементы

Электрические датчики требуют коммутации с ЭБУ и электросетью. Компактно и безопасно проложить их и зафиксировать на кузове, создав единую систему, помогают различный крепеж и соединения.

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.

Принцип работы

Отличие работы двигателей на дизельном топливе от бензиновых моторов заключается в том, что воспламенение горючего осуществляется за счет его сжатия. Эта особенность служит препятствием перехода на использование исключительно газа в качестве топлива, не подвергая силовой агрегат кардинальному переоборудованию без возможности возврата в исходное состояние

Работа системы DUAL FUEL осуществляется по следующему принципу:

• Топливная рампа создает требуемую величину давления, которое стремится быть максимально низкой. Благодаря этому появляется возможность произвести частичную замену дизельного топлива газом, отведя ему роль детонатора.

• Дизельное топливо и газ подаются в камеру сгорания в определенной пропорции. При определенном давлении происходит детонация солярки, которая воспламеняет газовую составляющую смеси. Горение газа происходит с высокой скоростью при повышенных температурах по отношению к аналогичным параметрам дизеля, поэтому система контролирует температурные показатели, чтобы мотор не перегревался. Кроме этого, на основании данных, полученных с соответствующих датчиков, ЭБУ корректирует качественные и количественные показатели топливной смеси, а также зажигание.

Варианты оборудования для дизеля

Полное переоборудование

Первая задача решается выборкой металла и монтажом металлической прокладки под головку. Свечи зажигания занимают места дизельных форсунок, а во впускной коллектор врезаются газовые штуцера. После такой модернизации вернуть мотор в первоначальное состояние трудно, да и сама установка сложна. При этом дизель уже трудно называть своим именем, поскольку на солярке он работать не сможет.

Монтаж газодизеля

Именно по вышеперечисленным причинам большее распространение получил газодизель. Это оптимальный вариант для работы на пропан-бутане. Такой мотор будет функционировать на солярке или смеси газа с оной, но не сможет работать на чистом газе.

Процедура и порядок работ практически ничем не отличаются от монтажа стандартного ГБО. А работает это так. Газ поступает в цилиндр на такте впуска. Запальное топливо (солярка), необходимое для воспламенения, впрыскивается в конце такта сжатия, когда в цилиндре уже образовалась газо-воздушная смесь. Все это воспламеняется и так далее.

Отличие бензинового ГБО от газодизеля

Так ставят ли гбо на дизель? Если с бензиновым двигателями дела обстоят более-менее понятно — заменили бензиновую смесь газовой, оставив при этом штатное воспламенение смеси от искрового разряда, и получили функциональный автомобиль на пропан-бутане. В дизельном же двигателе воспламенение смеси происходит за счет воспламенения дизельного топлива от высокого давления в конце такта сжатия.

Пропано-бутановая смесь от высокого давления не воспламеняется, именно этот факт и являлся серьезной проблемой при переводе дизельного агрегата на газ. Поэтому перевод дизельного двигателя для работы на пропано-бутановой смеси требует впрыскивать некоторое количество дизельного топлива для нормальной работы двигателя. Нужно это в первую очередь для обеспечения надежного воспламенения пропано-бутановой смеси и стабильной работы всей системы газодизеля.

Принцип работы газодизеля заключается в следующем.

• В воздушный трубопровод дизельного агрегата подается газовоздушная смесь.
• Ее воспламенение достигается путем воспламенения предварительно поджигаемой небольшой «запальной дозы» дизельного топлива, впрыск которой происходит непосредственно через форсунки основной системы подачи топлив.

Интересный факт из истории автомобилестроения: на грузовики «Камаз», еще при СССР, был спроектирован и внедрен в серийное производство так называемый газодизель. В серийный двигатель дизельного «Камаза» подавалось приблизительно 80 процентов метана и 20 процентов солярки. Такая топливная смесь поджигалась запальной дозой дизельного топлива. Реально работающие экземпляры были только у «Камаза». В дальнейшем с развалом СССР проект посчитали не рентабельным и свернули.

Преимущества установки ГБО на дизель

К преимуществам газо-дизеля относится:

• Более «мягкая работа» двигателя за счет более плавного нарастания давления в цилиндрах;
• Меньше вредных выбросов в атмосферу;
• Увеличенный запас хода и возможность ездить на двух видах топлива;

Недостатки газодизеля :

Следует выделить так же ряд недостатков, с которыми могут столкнуться владельцы автомобилей с дизельными агрегатами, работающими на газу.

• Высокие требования к качеству используемых материалов;
• Наличие спец оборудования для одновременного дозирования дизельного топлива и газа;
• Сложный процесс настройки и регулировки;
• Наличие газового баллона в багажнике автомобиля.

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.

Подведем итоги

Как показывает практика, на территории СНГ установка ГБО для дизелей не особенно популярна. При этом в Европе такой подход намного более востребован в сфере коммерческого транспорта. Даже с учетом относительно высокой стоимости процедуры перевода дизельного автомобиля на газ, отмечается быстрая окупаемость при больших пробегах.

Кроме экономии на разнице стоимости газа и солярки, водитель также может комбинировать использование двух разных видов топлива. При этом поставить газ сегодня можно практически на любой дизельный двигатель, даже оборудованный сложной  системой топливного впрыска Common Rail.

Напоследок хотелось бы отметить, что для легковых дизельных автомобилей, как правило, нет необходимости устанавливать ГБО. Дело в том, что дизель сам по себе является весьма экономичным типом ДВС. Однако если речь идет о коммерческом транспорте, тогда с учетом  постоянно растущих цен на топливо ситуация полностью меняется, а выгода от установки ГБО на дизельный мотор становится более очевидной.