Меню Закрыть

Газодизельный двигатель принцип работы – ГБО на дизельный двигатель | Можно ли дизель перевести на газ метан или пропан? Принцип работы газодизеля

Содержание

Дизель и газ: дизельные двигатели с ГБО

Как известно, более дешевое по цене газовое топливо позволяет существенно экономить денежные средства в процессе эксплуатации различных транспортных средств. Для этого достаточно установить на автомобиль ГБО.

В случае с бензиновыми двигателями, газобаллонное оборудование используется еще со времен карбюраторных моторов. Дальнейшее развитие систем впрыска газа позволило устанавливать подобные решения на инжекторные двигатели, причем как на двигатели с распределенным впрыском, так и на моторы с непосредственным впрыском.

Что касается дизельных моторов, еще несколько лет назад перевести на газ дизельные двигатели не представлялось возможным или такие работы предполагали большую сложность. Однако сегодня ситуация в корне изменилась. Далее мы поговорим о том,  как переводят дизельный двигатель на газ, что такое газодизель, а также какие плюсы и минусы имеет данное решение.

Читайте в этой статье

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.

Рекомендуем также прочитать статью о том, какие существуют виды и типы ГБО. Из этой статьи вы узнаете о различных поколениях газового оборудования, а также об особенностях и принциах работы той или иной установки.

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.

Советы и рекомендации

Для качественной реализации поставленной задачи рекомендуется приобретать системы ГБО для дизеля от проверенных производителей (Westport, OMVL и т.д.). Важно, чтобы установочные комплекты были специально разработаны и адаптированы для подобных инсталляций, а также были должным образом сертифицированы.

  • С большой ответственностью стоит подходить и к выбору самих установщиков. Если было принято решение поставить ГБО на дизель, лучше обратиться в крупные установочные центры, которые дают гарантию как на оборудование (в случае приобретения ГБО в конкретном установочном центре), так и на выполненные работы.

При выборе установочного комплекта стоит учесть, что сегодня на территории СНГ одним из самых выгодных и экономически оправданных решений является установка на дизель метанового оборудования.  Дело в том, что такая установка позволяет заместить около 75-80% дизельного топлива метаном, в то время как замещение пропаном возможно только на 40-45%

  • Еще крайне желательно обращать свое внимание на новейшие разработки и технологии, так установка ГБО на дизель является более «деликатным» процессом сравнительно с бензиновыми аналогами.

Например, технология HPDI является относительно новой схемой, которая позволяет добиться высокоточной комбинированной подачи дизельного топлива и газа метана, при этом соотношение замещения солярки газом достигает отметки  95% газа к 5% дизтоплива.

В основе решения лежит особая форсунка, которая способна последовательно впрыскивать газ и солярку. Другими словами, один инжектор сначала подает в цилиндр небольшую порцию дизтоплива, а уже затем происходит основной впрыск метанового заряда.

Рекомендуем также прочитать статью о том, какие форсунки для ГБО-4 лучше выбрать. Из этой статьи вы узнаете об особенностях газовых форсунок, их осоновных отличиях от бензиновых и дизельных инжекторов, а также на каком варианте лучше остановить свой выбор в том или ином случае.

Поданное ранее дизтопливо воспламеняется естественным образом от сжатия, играя роль свечи зажигания, а основная порция газа впрыскивается ближе к самому концу такта сжатия и воспламеняется от уже горящего дизельного топлива. Подобные решения позволяют эксплуатировать дизельный ДВС на газу с максимальной экономией.

  • Также добавим, что электронные системы управления двигателем после установки ГБО нужно обязательно настроить. Для этого должно использоваться уникальное программное обеспечение, которое позволяет выполнять тонкие настройки. В результате состав смеси на всех режимах будет оптимальным, что позволяет увеличить ресурс дизеля на газу, получить нужную отдачу от мотора, снизить уровень токсичности выхлопа и т.д.

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.

Читайте также

krutimotor.ru

Газодизель на метане | Газ в моторы

Что лучше экономическая эффективность газового двигателя или возможность ездить где угодно без проблем на традиционном дизельном топливе ? Теперь нет необходимости выбирать.

Двухтопливные газодизельные двигатели позволяют реально экономить на дизельном топливе 25-30% денежных средств , там где есть возможность заправиться газом и смело ехать туда где нет АГНКС.

Что такое газодизельный двигатель и как он работает ?

Двухтопливный газодизельный двигатель — является обычным дизельным двигателем, на который установили дополнительные устройства для работы с газовым топливом.

В двухтопливном газодизельном режиме в двигатель подают два топлива – основное дизельное (но в существенно меньшем количестве) и дополнительное — замещающее газовое. При этом основное дизельное топливо играет роль «запальной» дозы для воспламенения интегральной газовоздушной топливной смеси.

Запальное топливо необходимо для поджигания газовоздушной смеси. Метан имеет существенно более высокую температуру самовозгорания, чем дизельное топливо и поэтому сам он воспламенится в обычном дизельном цикле не может.

Именно по этому, для реализации газодизельного режима в конце такта сжатия в цилиндры подается некоторое количество дизельного топлива, которая и поджигает газо-воздушную смесь, поступившую на такте впуска.

Газодизельный двигатель может работать только на дизельном топливе, но не может работать только на газу.

Какую экономию я смогу получить ?

Степень замещения дизельного топлива газовым является важнейшим показателем работы двигателя в газодизельном режиме от которого и зависит экономия Ваших финансовых средств.

Величина степени замещения может колебаться в достаточно для метана широких пределах от 50% до 85%. Конкретные значения зависят от вида топливной аппаратуры исходного двигателя, совершенства используемой газодизельной системы и да же от манеры Вашей езды.

Запуск двигателя и его работа в режиме малых нагрузок осуществляется практически на чистом дизельном топливе, так как в таком режиме очень трудно подобрать устойчивые параметры подачи газа.

Далее с ростом нагрузки идет участок наиболее благоприятный для газодизельного режима, степень замещения газом дизельного топлива на этом участке максимальна и может достигать 85%. Однако в целях предотвращения закоксовывания распылителей дизельных форсунок приходится отставлять некоторое потребление ДТ для их охлаждения.

Когда двигатель выходит на полную мощность и максимальные обороты, то возникает опасность детонации и автозажигания и системе управления газодизелем приходится уменьшать его подачу.

Не менее важным, для экономии Ваших финансов является так называемый газовый фактор, показывающий сколько нм3 газа понадобится, что бы заместить 1 л дизельного топлива.

Дизельный двивгатель практитчески во всех режимах работает с большим избытком воздуха, поэтому газ поступающий в двигатель очень сильно разбавлен воздухом, ниже предела возгорания. Поэтому, сгорание газо-воздушной смеси происходит только в зоне горения капель дизельного топлива, остальной газ просто выбрасывается с выхлопными газами.

В идеальном случае для замещения 1 л ДТ достаточно всего 0,9 нм3, но в реальной жизни из-за несовершенства процесса сгорания газовый коэффициент в газодизельно может принимать значений 1.1-1.3 л/нм3

 

  Для практических расчетов можно использовать гарантированную степень замещения в 60% для двигателей работающих в штатном режиме и газовый коэффициент 1.2 ( для замещения 1 л ДТ потребуется 1.2 нм3 газа). Большие степени замещения возможны, особенно при правильном стиле вождения, но не гарантированны. 

 

Величина Вашей экономии высчитывается как разница между затратами на 100 км пробега на дизельное топливо до конвертации двигателя и затратами на уменьшенное количество дизельного топлива и затратами на приобретение газового топлива.

 

Как именно осуществляется конверсия в газодизель?

Перевод дизельного двигателя в газодизельный режим не потребует вмешательства в сам двигатель и осуществляется с выездом наших специалистов к Вам на предприятие на всей территории РФ .

В входной тракт забора воздуха перед турбиной устанавливаются газовые инжектора, которые впрыскивают газ по сигналам поступающим от управляющего компьютера. Такая схема подачи топливного газа имеет следующие преимущества:

  • пожаро-взрыво безопасность, так как газ в любых режимах сильно разбавлен воздухом в концентрации ниже чем НКПРП и не может поддерживать самостоятельное горение
  • Вращение турбины обеспечивает абсолютно однородную воздушно-газовую смесь
  • Отказ одного или нескольких газовых инжекторов не имеет отрицательных последствий для двигателя, а ощущается просто как снижение тяги

Ограничение подачи дизельного топлива осуществляется методом эмуляции или ограничения сигнала педали газа.

Контроль тепловых режимов работы газо-дизельного двигателя осуществляется по показаниям термопары, установленной в за выходом из горячей части турбины.

Для желающих углубится. Вводный урок по газодизельным технологиям из обучающего курса по ГДК «Триоль» :

 

 

Пример установки нашей системы TRIOL на седельный тягач SCANIA R380 с большим количеством фотографий и пояснений

 

Изменятся ли характеристики двигателя в газодизельном режиме ?

При установке газодизельной системе изменениний в режиме работы двигателя не происходит. Степень сжатия, максимальное давление цикла, давление наддува и температура выхлопных газов остается на том же уровне.

Поэтому, основные характеристики двигателя : мощность, максимальный момент, кривая зависимости момента от оборотов двигателя, шумность, температура выхлопных газов в газодизельном режиме НЕ ИЗМЕНЯЮТСЯ !

В основном справедливость этих утверждений проверяется на практике по отзывам водителей ТС, что газодизельная машина везет свой вес, выходит на гору на той же передаче. что и дизельная и т.п. Однако, иногда, удается провести натурные испытания конвертированных газодизельных двигателей на моторном стенде и утверждения о неизменности характеристик в газодизельном режиме тоже подтверждаются.
Проверка на моторном стенде газодизельного двигателя CUMMINS KTA50

Экологические преимущества газодизельного двигателя

Двигатель работающий в газодизельном режиме обладает более совершенными экологическими характеристиками чем двигатель работающий на дизельном топливе.

Однако, степень уменьшения эмиссии экологических вредных веществ сильно зависит от режима работы двигателя и степени замещения дизельного топлива газовым.

По данным Еропейской ассоциации газомоторных транспортных средств при уровне замещения 50% дизельного топлива газовым ( метаном ) достигается следующее уменьшении эмиссии вредных веществ:

 

Еще можно почитать о газодизеле наши статьи :

cngas.ru

Газовый двигатель – Основные средства

О достоинствах газомоторного топлива, в частности метана, сказано немало, но напомним о них еще раз.

Это экологичный выхлоп, удовлетворяющий текущие и даже будущие законодательные требования к токсичности. В рамках культа глобального потепления это важное преимущество, поскольку нормы Euro 5, Euro 6 и все последующие будут насаждаться в обязательном порядке и проблему с выхлопом так или иначе придется решать. К 2020 г. в Евросоюзе новым транспортным средствам будет разрешено производить в среднем не более 95 г СО2 на километр. К 2025 г. этот допустимый предел могут еще опустить. Двигатели на метане способны удовлетворить эти нормы токсичности, и не только благодаря меньшему выбросу СО2. Показатели выбросов твердых частиц в газовых двигателях также ниже, чем у бензиновых или дизельных аналогов.

Далее, газомоторное топливо не смывает масло со стенок цилиндра, что замедляет их износ. Как утверждают пропагандисты газомоторного топлива, ресурс двигателя волшебным образом вырастает в разы. При этом они скромно умалчивают о теплонапряженности работающего на газе двигателя.

И главное преимущество газомоторного топлива – это цена. Цена и только цена покрывает все недостатки газа как моторного топлива. Если мы говорим о метане, то это неразвитая сеть АГНКС, которая буквально привязывает газовый автомобиль к заправке. Количество заправок сжиженным природным газом ничтожно, этот вид газомоторного топлива сегодня представляет собой нишевой, узкоспециальный продукт. Далее, газобаллонное оборудование занимает часть полезной грузоподъемности и полезного пространства, ГБО хлопотно и накладно в обслуживании.

Технический прогресс породил такой вид двигателя, как газодизель, живущий в двух мирах: дизельном и газовом. Но как универсальное средство газодизель не реализует в полном объеме возможности ни того, ни другого мира. Нельзя оптимизировать ни процесс сгорания, ни показатели КПД, ни образование выбросов для двух видов топлива на одном двигателе. Для оптимизации газовоздушного цикла нужно специализированное средство – газовый двигатель.

Сегодня все газовые двигатели используют внешнее образование газовоздушной смеси и воспламенение от свечи зажигания, как в карбюраторном бензиновом двигателе. Альтернативные варианты – в стадии разработки. Газовоздушная смесь образуется во впускном коллекторе путем инжекции газа. Чем ближе к цилиндру происходит этот процесс, тем быстрее реакция двигателя. В идеале газ должен впрыскиваться прямо в камеру сгорания, о чем речь пойдет ниже. Сложность управления не единственный недостаток внешнего смесеобразования.

Инжекция газа управляется электронным блоком, который также регулирует угол опережения зажигания. Метан горит медленнее дизельного топлива, то есть газовоздушная смесь должна воспламеняться раньше, угол опережения также регулируется в зависимости от нагрузки. Кроме того, метану нужна меньшая степень сжатия, нежели дизельному топливу. Так, в атмосферном двигателе степень сжатия снижают до 12–14. Для атмо­сферных двигателей характерен стехиометрический состав газовоздушной смеси, то есть коэффициент избытка воздуха a равен 1, что в какой-то степени компенсирует потерю мощности от снижения степени сжатия. КПД атмосферного газового двигателя на уровне 35%, тогда как у атмосферного же дизеля КПД на уровне 40%.

Автопроизводители рекомендуют использовать в газовых двигателях специальные моторные масла, отличающиеся водостойкостью, пониженной сульфатной зольностью и одновременно высоким значением щелочного числа, но не возбраняются и всесезонные масла для дизельных двигателей классов SAE 15W-40 и 10W-40, которые на практике применяются в девяти случаях из десяти.

Турбокомпрессор позволяет снизить степень сжатия до 10–12 в зависимости от размерности двигателя и давления во впускном тракте, а коэффициент избытка воздуха увеличить до 1,4–1,5. При этом КПД достигает 37%, но одновременно значительно возрастает теплонапряженность двигателя. Для сравнения: КПД турбированного дизельного двигателя достигает 50%.

Повышенная теплонапряженность газового двигателя связана с невозможностью продувки камеры сгорания при перекрытии клапанов, когда в конце такта выпуска одновременно открыты выпускные и впускные клапаны. Поток свежего воздуха, особенно в наддувном двигателе, мог бы охлаждать поверхности камеры сгорания, снижая таким образом теплонапряженность двигателя, а также снижая нагрев свежего заряда, это увеличило бы коэффициент наполнения, но для газового двигателя перекрытие клапанов недопустимо. Из-за внешнего образования газовоздушной смеси воздух всегда подается в цилиндр вместе с метаном, и выпускные клапаны в это время должны быть закрыты во избежание попадания метана в выпускной тракт и взрыва.

Уменьшенная степень сжатия, повышенная теплонапряженность и особенности газовоздушного цикла требуют соответствующих изменений, в частности, в системе охлаждения, в конструкции распредвала и деталей ЦПГ, а также в применяемых для них материалах для сохранения работоспособности и ресурса. Таким образом, стоимость газового двигателя не так уж отличается от стоимости дизельного аналога, а то и выше. Плюс к этому стоимость газобаллонного оборудования.

Флагман отечественного автомобилестроения ПАО «КАМАЗ» серийно выпускает газовые 8-цилиндровые V-образные двигатели серий КамАЗ-820.60 и КамАЗ-820.70 размерностью 120х130 и рабочим объ­емом 11,762 л. Для газовых двигателей используют ЦПГ, обеспечивающую степень сжатия 12 (у дизельного КамАЗ-740 степень сжатия 17). В цилиндре газовоздушная смесь воспламеняется искровой свечой зажигания, установленной вместо форсунки.

Для большегрузных автомобилей с газовыми двигателями используют специальные свечи зажигания. Так, Federal-Mogul поставляет на рынок свечи с иридиевым центральным электродом и боковым электродом, выполненным из иридия или платины. Конструкция, материалы и характеристики электродов и самих свечей учитывают температурный режим работы большегрузного автомобиля, характерный широким диапазоном нагрузок, и сравнительно высокую степень сжатия.

Двигатели КамАЗ-820 оборудуют системой распределенного впрыска метана во впускной трубопровод через форсунки с электромагнитным дозирующим устройством. Газ инжектируется во впускной тракт каждого цилиндра индивидуально, что позволяет корректировать состав газовоздушной смеси для каждого цилиндра с целью получения минимальных выбросов вредных веществ. Расход газа регулируется микропроцессорной системой в зависимости от давления перед инжектором, подача воздуха регулируется дроссельной заслонкой с приводом от электронной педали акселератора. Микропроцесорная система управляет углом опережения зажигания, обеспечивает защиту от воспламенения метана во впускном трубопроводе при сбое в системе зажигания или неисправности клапанов, а также защиту двигателя от аварийных режимов, поддерживает заданную скорость автомобиля, обеспечивает ограничение крутящего момента на ведущих колесах автомобиля и самодиагностику при включении системы.

«КАМАЗ» в значительной степени унифицировал детали газовых и дизельных двигателей, но далеко не все, и многие внешне схожие детали для дизеля – коленвал, распредвал, поршни с шатунами и кольцами, головки блока цилиндров, турбокомпрессор, водяной насос, масляный насос, впускной трубопровод, поддон картера, картер маховика – не подходят для газового двигателя.

В апреле 2015 г. «КАМАЗ» запустил корпус газовых автомобилей мощностью 8 тыс. единиц техники в год. Производство размещено в бывшем газодизельном корпусе автозавода. Технология сборки следующая: шасси собирают и устанавливают на него газовый двигатель на главном сборочном конвейере автомобильного завода. Потом шасси буксируют в корпус газовых автомобилей для монтажа газобаллонного оборудования и проведения всего цикла испытаний, а также для обкатки автотехники и шасси. При этом газовые двигатели КАМАЗ (в том числе модернизированные с компонентной базой «БОШ»), собираемые на моторном производстве, также проходят испытания и обкатку в полном объеме.

«Автодизель» (Ярославский моторный завод) в содружестве с компанией Westport разработал и выпускает линейку газовых двигателей на базе семейства 4- и 6-цилиндровых рядных двигателей ЯМЗ-530. Шестицилиндровый вариант может устанавливаться на автомобили нового поколения «Урал NEXT».

Как уже говорилось выше, идеальный вариант газового двигателя – это непосредственный впрыск газа в камеру сгорания, но до сих пор мощнейшее глобальное машиностроение не создало такой технологии. В Германии исследования ведет консорциум Direct4Gas, возглавляемый компанией Robert Bosch GmbH в партнерстве с Daimler AG и Штутгартским научно-исследовательским институтом автомобильной техники и двигателей (FKFS). Министерство экономики и энергетики Германии поддержало проект суммой в 3,8 млн евро, что на самом деле не так уж много. Проект будет работать с 2015-го до января 2017 г. На-гора должны выдать промышленный образец системы непосредственного впрыска метана и, что не менее важно, технологию ее производства.

По сравнению с нынешними системами, использующими многоточечный впрыск газа в коллектор, перспективная система непосредственного впрыска способна на 60% увеличить крутящий момент на низких оборотах, то есть ликвидировать слабое место газового двигателя. Непосредственный впрыск решает целый комплекс «детских» болезней газового двигателя, принесенных вместе с внешним смесеобразованием.

В проекте Direct4Gas разрабатывают систему непосредственного впрыска, способную быть надежной и герметичной и дозировать точное количество газа для впрыска. Модификации самого двигателя сведены к минимуму, чтобы промышленность могла использовать прежние компоненты. Команда проекта комплектует экспериментальные газовые двигатели недавно разработанным клапаном впрыска высокого давления. Систему предполагается тестировать в лаборатории и непосредственно на транспортных средствах. Исследователи также изучают образование топливно-воздушной смеси, процесс управления зажиганием и образование токсичных газов. Долгосрочная цель консорциума – это создание условий, при которых технология сможет выйти на рынок.

 

Итак, газовые двигатели – это молодое направление, еще не достигшее технологической зрелости. Зрелость наступит, когда Bosch со товарищи создадут технологию непосредственно впрыска метана в камеру сгорания.

os1.ru

Газодизельная система для работы на газе дизельного двигателя

Дизельные двигатели при переводе для работы на газе в отличие от бензиновых требуют дополнительных условий обеспечения воспламенения газа в камере сгорания. Температура воспламенения метана (680 градусов) значительно превосходит температуру, при которой самостоятельно воспламеняется дизельное топливо в конце такта сжатия (280 градусов). 

Поэтому для работы дизельных двигателей на газе необходим дополнительный источник воспламенения. Рудольф Дизель еще в 1898 году запатентовал способ воспламенения газового топлива дозой запального жидкого топлива, однако применять этот способ стали только с 1930 года, и только для стационарных узкорежимных двигателей.

Газодизельная система питания топливом для работы на газе автомобилей с дизельным двигателем, назначение, устройство, принцип и режимы работы.

Газодизельным процессом является такой способ сгорания дизельного топлива и природного газа одновременно, когда газовоздушная смесь воспламеняется принудительно от небольшой горящей дозы дизельного топлива. Газовоздушная смесь подается в цилиндры двигателя, где сжимается поршнем на такте сжатия, и в нужный момент топливный насос высокого давления (ТНВД) через форсунки впрыскивает запальную дозу дизельного топлива, которая самовоспламеняется и поджигает газовоздушную смесь.

В газодизельном режиме двигатель работает на двойном топливе — дизельном топливе и природном газе. По основному признаку — способу воспламенения газовоздушной смеси — газодизель относится к двигателям с принудительным воспламенением. Газодизельный двигатель имеет две взаимосвязанные системы питания : дизельную и газовую. Общим для этих двух систем является оригинальное газодизельное оборудование.

При переоборудовании дизельных двигателей, имеющих высокую степень сжатия, мощность двигателя остается на уровне базового двигателя. Основными целями переоборудования дизельных двигателей для работы по газодизельному циклу являются :

— Экономия до 75-80% дизельного топлива путем замещения его природным газом.
— Увеличение суммарного запаса хода транспортного средства при использовании обоих видов топлива в 1,5-1,7 раза.
— Снижение дымности отработавших газов дизеля в 2-4 раза.

Минимальное количество запального дизельного топлива определяется энергией, необходимой для воспламенения и полного сгорания газовоздушной смеси. Однако из-за меняющихся во времени режимов работы автомобильных двигателей и необходимости охлаждения форсунок доза запального дизельного топлива превышает теоретически необходимые 5-7 %. Практически запальная доза составляет от 15 до 50 % от полной подачи дизельного топлива.

Принцип работы газодизельной системы питания топливом для работы на газе автомобилей с дизельным двигателем.

Подача дизельного топлива при работе в режиме газодизеля отличается от дизельного режима. Для запуска двигателя и работы на минимальных оборотах холостого хода в камеру сгорания поступает только дизельное топливо. При увеличении частоты вращения и нагрузки в камеру сгорания поступают газовоздушная смесь и запальная доза дизельного топлива. С этого момента двигатель работает по газодизельному циклу.

Газодизельное оборудование предназначено для заправки, хранения, управления подачей и дозирования газа, образования газовоздушной смеси, ограничения цикловой подачи дизельного топлива до уровня запальной дозы и защиты дизеля от внештатных режимов работы. При этом сохраняется возможность быстрого перехода с газодизельного режима на дизельное топливо и обратно.

Устройство газодизельной системы питания топливом для работы на газе автомобилей с дизельным двигателем.

Система заправки, хранения газа и снижения его давления практически имеет одинаковый принцип работы и устройство с системой питания на метане, двухтопливных бензиновых двигателей с газобаллонным оборудованием.

Для заправки баллонов служит заправочный узел, вентиль наполнительный и баллонные вентили. На газовых баллонах установлены тройники баллона и вентили. Крестовина с манометром установлены на кронштейне узла высокого давления. Из баллонов газ по трубопроводам высокого давления подается к электромагнитному клапану, предварительно пройдя очистку в фильтре.

Принципиальная схема газодизельной аппаратуры для работы на газе автомобилей с дизельным двигателем.

После открытия электромагнитного клапана газ подается к редуктору высокого давления и затем к редуктору низкого давления. Для подогрева к редуктору высокого давления подается жидкость от системы охлаждения двигателя.

Редуктор высокого давления оборудован системой коррекции по загрязненности воздушного фильтра, предотвращающей самофорсировку двигателя. В конструкцию системы питания обычного дизельного двигателя добавляются :

— Газовый смеситель.
— Механизм установки запальной дозы дизельного топлива (МУЗД).
— Дозатор газа для управления топливным насосом высокого давления и подачей газа.
— Дополнительное электрооборудование, которое обеспечивает необходимую информативность и защиту дизеля от нештатных режимов работы.

Дизельная система питания состоит из штатных агрегатов, включая топливный насос высокого давления и форсунки. На ТНВД дополнительно имеется механизм ограничения подачи запальной дозы, который обеспечивает впрыск заданного количества дизельного топлива, необходимого для воспламенения газодизельной смеси в камере сгорания, а также переключение на работу в обычном дизельном режиме.

Механизм установки запальной дозы дизельного топлива приводится в действие электромагнитом, а на рычаге управления рейкой ТНВД установлен дополнительный упор. Помимо этого на регуляторе максимальных оборотов ТНВД установлен клапан, отключающий подачу газа. Блокировка одновременного включения полной подачи двух видов топлива осуществляется с помощью концевого выключателя 1 и реле МУЗД и реле клапана моторного тормоза.

В смесителе газ смешивается с воздухом, который подается за счет разрежения, создаваемого во впускном трубопроводе двигателя. Заданный состав смеси газа с воздухом регулируется дозатором, соединенным с педалью привода рейки ТНВД телескопической тягой.

Режимы работы газодизельной системы питания топливом для работы на газе автомобилей с дизельным двигателем.

Начало подачи газа в двигатель осуществляется синхронно с началом нажатия педали привода рейки ТНВД водителем. В этот момент цикловая подача дизельного топлива в цилиндры двигателя равна запальной дозе. Изменение числа оборотов, крутящего момента и мощности двигателя осуществляется преимущественно изменением количества газа, подаваемого в двигатель. При работе двигателя запальная доза дизельного топлива изменяется, незначительно увеличиваясь с повышением частоты вращения кулачкового вала ТНВД.

При снятии ноги водителя с педали привода рейки ТНВД, прекращается подача газа в двигатель, и одновременно цикловая подача дизельного топлива уменьшается с величины запальной дозы до величины подачи холостого хода. Двигатель запускается и прогревается только в дизельном режиме на дизельном топливе.

Перевод двигателя с дизельного режима в газодизельный режим и обратно возможен как во время остановки, так и при движении автомобиля. Для этого необходимо отпустить педаль привода рейки и переключить клавишу выбора режима работы «Дизель» — «Газодизель», расположенную на щитке приборов в кабине водителя.

Отключение подачи газа при пользовании моторным тормозом происходит с помощью реле клапана моторного тормоза и электромагнитного клапана, установленного на входе в редуктор высокого давления. Ограничение подачи газа при достижении двигателем максимальной частоты вращения осуществляется пневмомеханическим клапаном ограничения подачи газа.

Для преобразования напряжения в бортовой сети дизеля в рабочее напряжение 12 Вольт используется тиристорный блок. Отключение подачи газа при неработающем двигателе осуществляется пневмоконтактором. Для предотвращения попадания газа в пневмосистему патрубок отбора воздуха из впускного коллектора перенесен на корпус смесителя газа, а на впускном коллекторе — заглушен.

Газодизельные системы питания топливом устанавливают на дизельные двигатели, оснащенные ТНВД с двухрежимным регулятором. При наличии на ТНВД всережимного регулятора необходимо заменить его двухрежимным.

По материалам книги «Установка и эксплуатация газобаллонного оборудования автомобилей».
Ю.В. Панов.

Похожие статьи:

  • Модификации ЭБУ МИКАС-11 на автомобилях ГАЗ, УАЗ, ПАЗ, применяемость, назначение контактов, схема, функция самодиагностики, коды ошибок, основные датчики ЭСУД на МИКАС-11.
  • Режимы работы пульта управления климатической установкой Уаз Патриот и Уаз Пикап, внешние органы управления взаимодействующие с пультом.
  • Пульт управления климатической установкой Уаз Патриот и Уаз Пикап, органы управления и индикации режимов работы, функциональное назначение рукояток.
  • Пятиступенчатая коробка передач АДС 420.3182-1700010 для УАЗ-3741, УАЗ-3962, УАЗ-3303, УАЗ-2206, c двигателем ЗМЗ-409, УМЗ-417, УМЗ-421, характеристики.
  • Поиск неисправностей в системе управления двигателем ЗМЗ-405, ЗМЗ-406 и ЗМЗ-409 Евро-2 с блоками управления Микас-5.4, Микас-7.1 или Микас-7.2.
  • Оборудование кузова и салона санитарного автомобиля УАЗ-396295 скорой медицинской помощи.

auto.kombat.com.ua

ГБО на дизельный двигатель

Дизельный двигатель – это поршневой двигатель внутреннего сгорания, разработанный более века назад. Бензиновые и дизельные двигатели имеют ряд различий, но взаимозаменяемы. Среди легковых автомобилей дизельные двигатели по степени распространения несколько уступают бензиновым. Но в остальных сферах дизель безжалостно доминирует.

Дизельный двигатель – это поршневой двигатель внутреннего сгорания

Дизельный двигатель имеет КПД, доходящий до 40-50%, что несколько выше бензиновых двигателей внутреннего сгорания (их коэффициент полезного действия не доходит и до 30%). Обычно дизельный двигатель имеет высокий крутящий момент и более экономичен. Но дизельный двигатель не может развивать высокие обороты, сам двигатель тяжелее.

В России на дизельных двигателях ездит огромный процент крупных пассажирских и грузовых автомобилей. Также он часто применяется на морских судах.

Дизельный двигатель не только более экономичен, его выбросы менее вредны. Топливо, используемое в дизельном двигателе, более безопасное, оно не испаряется и не накапливается в закрытых пространствах. В двигателях Дизеля не используется искровая система зажигания.

Дизельные двигатели очень перспективны даже с учетом своих недостатков, и совершенствование их конструкции активно продолжается и сегодня.

Преимущества дизельного двигателя:

  1. Может работать на сырой нефти. Но это в теории.
  2. Хороший крутящий момент на низких оборотах.
  3. Маленький расход топлива по сравнению с бензиновыми.
  4. Дизельный двигатель более долговечен.
  5. Более экологичен.
  6. Искра для воспламенения топлива не нужна, двигатель не глохнет, вода не страшна.

Дизельный двигатель имеет массу преимуществ

Недостатки дизельного двигателя:

Удаление царапин на кузове автомобиля без покраски.

НЕ ТРАТЬТЕ ДЕНЬГИ НА ПЕРЕКРАСКУ!
Теперь Вы сами сможете всего за 5 секунд убрать любую царапину с кузова вашего автомобиля.

Читать далее >>

  1. Плохо работает при низких температурах, требует особого дизельного топлива, которое не густеет, либо установки обогрева двигателя или сигнализации.
  2. Не любит высокие обороты.
  3. Больше шумит и вибрирует.
  4. На литр объема можно получить меньше мощности, чем у бензиновых.
  5. Дорог в ремонте и обслуживании. Масло менять необходимо в два раза чаще, оно должно быть очень хорошего качества.
  6. Дизельный двигатель и автомобиль с ним дороже на 10-20 процентов бензинового.
  7. Для запуска дизельного двигателя требуется мощный и заряженный аккумулятор.
  8. Дизельный двигатель нужно долго прогревать и нельзя сразу глушить, особенно, если двигатель турбированный.

Помимо общеизвестных поршневых двигателей, встречается еще роторный дизельный двигатель. Роторный дизельный двигатель имеет в своей конструкции трех- или пятигранный ротор, за счет него производится вращательное движение.

Роторный дизельный двигатель имеет массу преимуществ, по конструкции он проще, его КПД выше, при меньшем размере он способен дать больше мощности, крутящий момент вдвое выше. Роторный дизельный двигатель совершает полный цикл работы всего за один оборот ротора.

Помимо общеизвестных поршневых двигателей, встречается еще роторный дизельный двигатель

Роторный дизельный двигатель появился достаточно давно, но дорог в производстве и ремонте, его срок службы же значительно меньше, чем у поршневого двигателя. Однако его технологические недостатки очень скоро будут устранены, поскольку конструкция такого двигателя идеально подходит для создания экономичных гибридных автомобилей.

Установка ГБО на двигатель Дизеля

В последние годы владельцы экономичных дизельных двигателей столкнулись с неприятной российской действительностью. Цены на дизельное топливо в некоторых регионах нашей родины начали уверенно догонять и даже перегонять цены на бензин. Экономии никакой, единственный вариант сэкономить на автомобиле с дизельным двигателем – установить на него ГБО. Цены на газ так активно не растут, и он всегда остается дешевле дизельного топлива и бензина. Ездить на газе выгоднее в 1,5-2 раза.

Оборудовать дизельный двигатель ГБО не так просто, как бензиновый. Существует два основных способа установки ГБО.

Первый вариант. Переоборудование дизельного двигателя для ГБО

Это самый простой, но очень кардинальный вариант перевода легкового или грузового автомобиля на газ в качестве топлива.

После установки ГБО вернуть двигатель обратно на дизельное топливо будет невозможно

Вернуть двигатель обратно на дизельное топливо будет просто невозможно. Дизельное топливо воспламеняется при температуре в 300-400 градусов Цельсия, а вот у газа она начинается с 700 градусов Цельсия. Поэтому требуется переработка системы зажигания, питания и других систем.

Переделки будут выглядеть следующим образом:

  • Вместо форсунок устанавливается комплект свечей зажигания.
  • Газовые форсунки или дозатор устанавливаются во впускной коллектор.
  • Степень сжатия двигателя уменьшается для работы на топливе с более высоким октановым числом (пропан, бутан -110, метан -120). Для этого в камере сгорания двигателя убирается весь «лишний» металл, и устанавливаются металлические прокладки.

Плюсы переработки в газовый двигатель:

  1. Серьезно увеличится ресурс.
  2. Двигатель станет давать меньше выбросов, его использование не так вредно для окружающей среды.
  3. У двигателя повысятся крутящий момент и мощность.
  4. Двигатель будет работать тише.
  5. Отсутствие детонации.

Минусы переработки в газовый двигатель:

  • Ездить можно будет только на газе.
  • Сложность настройки и регулировки.
  • При установке на легковой автомобиль баллон будет занимать значительное место.

В легковом автомобиле газовый баллон занимает значительное место

  • Могут возникнуть сложности с запуском в сильные морозы, но это характерно и для простого дизельного двигателя.
  • Автомобиль придется чаще обслуживать: сливать конденсат, менять газовый фильтр и так далее.

Второй вариант. Газодизель и принцип его работы

Обычное газобаллонное оборудование не подходит для использования во многих современных дизельных двигателях. Это связано с отличием их системы зажигания от бензиновых двигателей – они работают без искры.

Выходом из положения является установка газодизеля с распределённым впрыском топлива. Двигатель будет работать сразу на двух видах топлива: дизельное топливо будет использоваться для поджигания смеси, затем двигатель будет работать на газе. В двигателе необходимо поддерживать постоянный топливный баланс, в него должны попадать и газ, и дизельное топливо. Этим процессом управляют различные датчики, электронный блок управления комплектом ГБО постоянно отслеживает ситуацию и вносит свои коррективы в работу. Он поочередно подает сигналы на газовые форсунки и на двигатель, обеспечивающий подачу дизельного топлива.

Самым эффективным видом газа для дизельного двигателя является метан.

Для дизельного двигателя самым эффективным видом газа является метан

Дизельное топливо можно разбавлять метаном в процентном соотношении 1 к 4. Для сельской, деревенской и другой техники это еще один плюс – метан можно получить из любых органических соединений очень простым способом. В случае, если использовать пропан, то дизельного топлива понадобится сжигать в два раза больше. А метан дешевле пропана. Однако в некоторых регионах нашей страны метан мало распространен, и заправки будет найти непросто.

Газодизельные двигатели давно известны в России. Еще во времена Советского Союза они производились массово для грузовых автомобилей.

Топливо может подаваться механическим насосом высокого давления или более современной системой подачи топлива Common Rail, которая соответствует нормам Евро 4.

Плюсы газодизеля:

  1. Возможность ездить на двух видах топлива.
  2. Даже с учетом того, что дизельное топливо будет сгорать вместе с газом, вредных выбросов будет очень мало.
  3. Ресурс двигателя и срок службы масла увеличатся.
  4. Никакой детонации.

Минуты газодизеля:

  • Сложность настройки и регулировки.

У газодизельного двигателя имеются как плюсы, так и минусы

  • При установке на легковой автомобиль баллон будет занимать значительное место.
  • Этот метод дороже по установке и оборудованию.

Цена установки комплекта ГБО на автомобили с дизельными двигателями значительно выше, чем на автомобили с бензиновыми двигателями. Устанавливать дизельный двигатель на легковой автомобиль практически нецелесообразна из-за высокой его стоимости. А вот для грузовых, специальных автомобилей, строительной и сельскохозяйственной техники установка ГБО — серьезный способ сэкономить.

Можно ли поставить комплект ГБО на турбированный двигатель

Турбированный дизельный двигатель ничем не отличается от своего атмосферного собрата. Процессы в них происходят одни и те же. Установка ГБО на турбированный дизель ничем не отличается от установки на его атмосферную версию.

Состав ГБО для установки на дизельный двигатель

— Электронный блок управления. «Мозг» всего комплекта, состоит из нескольких микроконтроллеров.

Электронный блок управления считывает все показания датчиков, анализирует их и корректирует работу ГБО

Считывает все показания датчиков, анализирует их и корректирует работу комплекта под текущий режим работы автомобиля.

— Механизм перемещений упора рейки ТНВД. Топливный насос высокого давления — очень сложный и очень важный механизм в работе дизельного двигателя. Для того чтобы дизельный двигатель мог работать с газом, понадобится его переработка.

— Редуктор-испаритель. Пропан и бутан находятся в баллоне в жидком состояния, для превращения их обратно в газ и возвращения газа к атмосферному давлению существует специальный редуктор. Метан находится в баллоне в газообразном состоянии, но для поддержания его рабочего давления в системе также необходим редуктор.

— Газовые форсунки или дозатор. Через форсунки или дозатор газ попадает в камеру сгорания.

Переключатель видов топлива. Выполняется в виде кнопки или тумблера и устанавливается в салон автомобиля для удобного доступа водителя.

— Датчики. Датчик температуры, датчик синхронизации, датчик коленного вала, датчик газа и другие. Без датчиков современные двигатели работать не могут. Для работы дизельного двигателя используются часть родных датчиков и устанавливаются дополнительные. Они помогают двигателю мешать смесь в различных режимах работы.

Газовый баллон — самая крупная часть системы ГБО

— Газовый баллон. Самая крупная часть системы, дополнительный топливный бак, от его емкости зависит, сколько двигатель сможет отработать при совмещении с газом. Баллон занимает полезное пространство, поэтому к его установке необходимо подходить особенно тщательно, хотя для больших автомобилей этот вопрос не принципиален. Для пропана, бутана и метана используются разные баллоны. Баллоны для метана более толстые и должны выдерживать значительно большее давление.

— Магистраль высокого давления. Это труба, по которой газ от баллона попадает в редуктор и далее в двигатель.

— Заправочное устройство. Поскольку газ не может течь как жидкость, для него существуют специальные безопасные заправочные устройства.

— Мультиклапан. Особое устройство, по которому газ попадает в баллон и покидает его. Вместе с ним идет защитная аппаратура, которая может сбрасывать лишнее давление при нагреве или повреждении баллона и защищает его от переполнения газом.

— Газовый фильтр. Газ содержит в себе значительно меньше примесей, чем бензин. Но в баллоне и внутри системы могут находиться грязь и мусор, попадания в двигатель которых желательно избежать. Поэтому газ дополнительно фильтруется.

Газовые фильтры нужны для дополнительной фильтрации газа

— Комплект проводов, трубок, крепежи и соединения. Тут все понятно: для датчиков нужна проводка, всю систему необходимо объединить между собой и надежно закрепить к кузову автомобиля.

Принцип работы ГБО

Газ в сжиженном состоянии (метан в виде газа) проходит через мультиклапан и попадает в магистраль высокого давления. Там он проходит фильтрацию через газовый фильтр и попадает в редуктор-испаритель (просто редуктор для метана) и через дозирующее устройство или форсунки попадает в камеру сгорания. В ней он или мешается с соляркой, или сгорает как газ — в зависимости от способа установки ГБО. Процессом управляет электронный блок управления ГБО: основываясь на показаниях датчиков, он вносит коррективы по количеству смеси, ее качеству и зажиганию.

Установка и настройка комплекта ГБО на дизельные двигатели — процедура сложная, и выполнять её необходимо у профессионалов.

Автор: А. Копылов

gboteh.ru

Топливная система двигателей, работающих на газообразном топливе (LNG)

Оборудование для подачи газового топлива под высоким давлением включает в себя компрессоры, теплообменные аппараты, систему подвода газового топлива к рабочим цилиндрам, модули управления подачей газа и газовые форсунки.

На газовозах, перевозящих LNG, для повторного сжатия испаряющегося груза и для подачи газа к двигателю под высоким давлением широкое использование находят компрессоры фирмы Cryostar. Общее устройство компрессора серии 6LP250-5S-1 представлено на рисунке 4.16.

Компрессор с вертикальным расположением цилиндров имеет пять ступеней сжатия и позволяет на выходе получать газ под давлением до 30 МПа. При этом четвертая и пятая ступень объединены в одном рабочем цилиндре. Всего компрессор имеет по два рабочих цилиндра каждой ступени сжатия. Основной особенностью данного компрессора является возможность работать в широком диапазоне температур газа на всасывании от –160 до –40°C. Это достигается тщательным подбором материалов и рядом оригинальных конструктивных решений. Учитывая, что количество испарений из танков может меняться в широких пределах, на судне устанавливается по два компрессора, каждый из которых в состоянии обеспечить полностью потребности двигателя. Кроме того, каждый компрессор имеет возможность уменьшить свою производительность вдвое путем отключения половины рабочих цилиндров с помощью перепускных клапанов, приводимых в действие сжатым азотом.

Наибольший пик выделения газовых испарений приходится на грузовые операции, когда главный двигатель вообще не потребляет топлива, в этот момент компрессоры работают на сжижение. При движении судна часть газов отводится на питание главного двигателя, а неиспользованное топливо повторно сжижается и возвращается в грузовые танки.

На судах, не предназначенных для перевозки газов, энергетические установки которых переоборудованы на газовое топливо, перевозимое на борту в специальных емкостях, используются рядные газовые компрессоры с горизонтальным расположением цилиндров. Поперечный разрез такого компрессора серии HPP3 60/110 фирмы Cryostar представлен на рисунке 4.17. Данные компрессоры позволяют получить давление на выходе от 15 до 30 МПа. Величина давления подводимого топлива зависит от режима работы двигателя. Компрессоры данного типа отличаются большой эффективностью. Главным образом это достигается за счет малых механических потерь и хорошей теплоизоляции рабочего цилиндра, включающей вакуумную теплоизолирующую камеру.

После охлаждения газа в теплообменнике он поступает в газовую магистраль питания двигателя, которая одновременно выполняет функции аккумулятора давления.

Все газопроводы на двигателе выполняются цельносварными, и только в местах присоединения трубок, отводящих газовое топливо на блоки управления подачей, используются фланцевые соединения, необходимые для обслуживания элементов газовой системы. Конструкция трубопроводов спроектирована таким образом, чтобы компенсировать тепловые расширения при нагреве двигателя. Все трубы газовой системы рассчитаны на давление, превышающее рабочее на 50%, а во время заводских испытаний их опрессовывают давлением на 150% выше рабочего. Все газовые трубы помещаются в защитные оболочки, способные выдержать давление, которое может возникнуть при разрыве основной магистрали. Внутреннее пространство между оболочкой и трубопроводом соединяется с системой принудительной вентиляции, которая в течение часа обеспечивает примерно 30-кратную смену воздуха. К вентилируемым относятся и полости, прилегающие к основным элементам топливной системы, в которых может возникнуть утечка газа. На выходе из системы вентиляции устанавливается датчик наличия газа, соединенный с системой аварийной сигнализации. Расположение трубопроводов подобрано так, чтобы они не были повреждены в случае падения тяжелых предметов при ремонте и обслуживании двигателя. В остальном меры безопасности такие же, как и в рассмотренных ранее установках с четырехтактными газодизельными двигателями.

Фрагмент газовой магистрали представлен на рисунке 4.18.

Для повышения безопасности эксплуатации двигателей в составе энергетической установки предусмотрена система инертных газов, которая позволяет под давлением 0,4…0,8 МПа продуть как всю систему подачи газового топлива, так и ее отдельные элементы. Такая очистка является обязательной процедурой при переходе на работу по дизельному циклу или при повреждении какого-либо из участков системы газоснабжения.

Как уже отмечалось, газодизельные двигатели дооборудуются системой подачи газового топлива в рабочий цилиндр. Схематически система питания газодизельного двигателя показана на рисунке 4.19а.

Из рисунка 4.19б видно, что подача газа в камеру сгорания осуществляется сразу после того, как в цилиндр подана и воспламенилась запальная порция жидкого топлива. Таким образом достигается высокая степень выгорания топлива и предотвращается опасность попадания газа через неплотности поршневых колец в подпоршневое пространство.

Все элементы управления подачей газа скомпонованы в одном модуле, который включает: газовый аккумулятор, главный отсечной клапан с гидравлическим приводом, клапаны продувки системы инертным газом, клапаны управления гидроприводом форсунок.

Сам модуль крепится к крышке цилиндра, которая имеет внутренние сверления для подвода газа от модуля управления к газовым форсункам, установленным в крышке цилиндра рядом с форсунками для впрыска жидкого топлива.

Общее устройство модуля управления подачей газа представлено на рисунке 4.20. Схема модуля и порядок его работы представлены на рисунке 4.21.

Газовое топливо из подводящей магистрали через обратный клапан поступает в аккумулятор давления, выполненный как полость в корпусе модуля управления. Емкость аккумулятора эквивалентна примерно 20 цикловым подачам газа на номинальной нагрузке.

Наличие аккумулятора в блоке управления служит для уменьшения падения давления в процессе впрыска топлива. Стабильное давление необходимо, чтобы система управления могла правильно определить время впрыска, которым и задается величина цикловой подачи.

При отсутствии управляющего сигнала на блок управления главным отсечным клапаном последний закрыт и газ не поступает к газовым форсункам (рис. 4.21а). При поступлении электрического сигнала с блока управления двигателем на блок управления главным отсечным клапаном его золотник перемещается и подает управляющее масло на механизм гидропривода главного отсечного клапана. Клапан открывается, и газ поступает к форсункам, игольчатые клапаны которых на этот момент остаются закрытыми (рис. 4.21б). Заполняя каналы между модулем и форсунками, газ воздействует на датчик давления. Информация о фактическом давлении, полученная с датчика, поступает на блок управления двигателем и используется при вычислении необходимого времени открытия форсунки для обеспечения заданной величины цикловой подачи.

На основании полученной информации блок управления формирует сигнал, подаваемый на блок управления гидроприводом форсунок. Под действием сигнала золотник блока перемещается и подает управляющее масло на привод форсунок (рис. 4.21в). Открываясь, форсунки производят подачу газа в камеру сгорания двигателя.

После снятия управляющего сигнала с блока управления гидроприводом форсунок золотник, перемещаясь, переключает масло из контура гидропривода на слив, в результате чего клапаны форсунок закрываются и подача топлива прекращается (рис. 4.21г).

Снятие сигнала с блока управления главным отсечным клапаном приводит к его закрытию, и система возвращается в исходное состояние (рис. 4.21а).

В рассмотренной схеме подачи газа в рабочий цилиндр применено двухступенчатое подключение — сначала через главный отсечной клапан, а затем через клапаны форсунок. Такое решение позволяет повысить уровень безопасности эксплуатации, а в случае необходимости, очистить поврежденные полости, продув их через специальные клапаны инертными газами.

Общее устройство газовой форсунки представлено на рисунке 4.22.

Устанавливаются газовые форсунки по две на цилиндр в специальных колодцах, выполненных в крышке цилиндра и расположенных в непосредственной близости от форсунок жидкого топлива. Газ подводится к форсунке через сверления в крышке цилиндров и поступает к запорному конусу игольчатого клапана через отверстия в ее корпусе. Для предотвращения утечек газа между корпусом форсунки и крышкой цилиндра устанавливаются уплотнительные кольца. Полости, расположенные за пределами уплотнений, соединяются с общей вентиляционной системой.

В закрытом состоянии игольчатый клапан удерживается за счет усилия пружины, действующей на тарелку, выполненную с ним как одно целое. В нижней части игольчатого клапана имеется бурт, прецизионно подогнанный к корпусу, выполняющий роль гидравлического поршня. По каналам в направляющей и в теле игольчатого клапана масло от модуля управления подачей поступает в кольцевую полость под буртом, заставляя игольчатый клапан открываться. Для предотвращения просачивания газа между игольчатым клапаном и корпусом распылителя в зазор между ними постоянно подается специальное уплотняющее масло под давлением на 0,2…0,3 МПа выше, чем давление газа перед распылителем. Уплотняющее масло поступает по системе каналов в кольцевую проточку на теле игольчатого клапана.

Похожие статьи

mirmarine.net

Общие сведения о газодизельных двигателях

Что лучше экономическая эффективность газового двигателя или возможность ездить где угодно без проблем на традиционном дизельном топливе ? Теперь нет необходимости выбирать.

Двухтопливные газодизельные двигатели позволяют реально экономить на дизельном топливе 25-30% денежных средств , там где есть возможность заправиться газом и смело ехать туда где нет АГНКС.

Что такое газодизельный двигатель и как он работает ?

Двухтопливный газодизельный двигатель — является обычным дизельным двигателем, на который установили дополнительные устройства для работы с газовым топливом.

В двухтопливном газодизельном режиме в двигатель подают два топлива – основное дизельное (но в существенно меньшем количестве) и дополнительное — замещающее газовое. При этом основное дизельное топливо играет роль «запальной» дозы для воспламенения интегральной газовоздушной топливной смеси.

Запальное топливо необходимо для поджигания газовоздушной смеси. Метан имеет существенно более высокую температуру самовозгорания, чем дизельное топливо и поэтому сам он воспламенится в обычном дизельном цикле не может.

Именно по этому, для реализации газодизельного режима в конце такта сжатия в цилиндры подается некоторое количество дизельного топлива, которая и поджигает газо-воздушную смесь, поступившую на такте впуска.

Газодизельный двигатель может работать только на дизельном топливе, но не может работать только на газу.

Какую экономию я смогу получить ?

Степень замещения дизельного топлива газовым является важнейшим показателем работы двигателя в газодизельном режиме от которого и зависит экономия Ваших финансовых средств.

Величина степени замещения может колебаться в достаточно для метана широких пределах от 50% до 85%. Конкретные значения зависят от вида топливной аппаратуры исходного двигателя, совершенства используемой газодизельной системы и да же от манеры Вашей езды.

Запуск двигателя и его работа в режиме малых нагрузок осуществляется практически на чистом дизельном топливе, так как в таком режиме очень трудно подобрать устойчивые параметры подачи газа.

Далее с ростом нагрузки идет участок наиболее благоприятный для газодизельного режима, степень замещения газом дизельного топлива на этом участке максимальна и может достигать 85%. Однако в целях предотвращения закоксовывания распылителей дизельных форсунок приходится отставлять некоторое потребление ДТ для их охлаждения.

Когда двигатель выходит на полную мощность и максимальные обороты, то возникает опасность детонации и автозажигания и системе управления газодизелем приходится уменьшать его подачу.

Не менее важным, для экономии Ваших финансов является так называемый газовый фактор, показывающий сколько нм3 газа понадобится, что бы заместить 1 л дизельного топлива.

Дизельный двивгатель практитчески во всех режимах работает с большим избытком воздуха, поэтому газ поступающий в двигатель очень сильно разбавлен воздухом, ниже предела возгорания. Поэтому, сгорание газо-воздушной смеси происходит только в зоне горения капель дизельного топлива, остальной газ просто выбрасывается с выхлопными газами.

В идеальном случае для замещения 1 л ДТ достаточно всего 0,9 нм3, но в реальной жизни из-за несовершенства процесса сгорания газовый коэффициент в газодизельно может принимать значений 1.1-1.3 л/нм3

 

  Для практических расчетов можно использовать гарантированную степень замещения в 60% для двигателей работающих в штатном режиме и газовый коэффициент 1.2 ( для замещения 1 л ДТ потребуется 1.2 нм3 газа). Большие степени замещения возможны, особенно при правильном стиле вождения, но не гарантированны. 

 

Величина Вашей экономии высчитывается как разница между затратами на 100 км пробега на дизельное топливо до конвертации двигателя и затратами на уменьшенное количество дизельного топлива и затратами на приобретение газового топлива.

 

Как именно осуществляется конверсия в газодизель?

Перевод дизельного двигателя в газодизельный режим не потребует вмешательства в сам двигатель и осуществляется с выездом наших специалистов к Вам на предприятие на всей территории РФ .

В входной тракт забора воздуха перед турбиной устанавливаются газовые инжектора, которые впрыскивают газ по сигналам поступающим от управляющего компьютера. Такая схема подачи топливного газа имеет следующие преимущества:

  • пожаро-взрыво безопасность, так как газ в любых режимах сильно разбавлен воздухом в концентрации ниже чем НКПРП и не может поддерживать самостоятельное горение
  • Вращение турбины обеспечивает абсолютно однородную воздушно-газовую смесь
  • Отказ одного или нескольких газовых инжекторов не имеет отрицательных последствий для двигателя, а ощущается просто как снижение тяги

Ограничение подачи дизельного топлива осуществляется методом эмуляции или ограничения сигнала педали газа.

Контроль тепловых режимов работы газо-дизельного двигателя осуществляется по показаниям термопары, установленной в за выходом из горячей части турбины.

Для желающих углубится. Вводный урок по газодизельным технологиям из обучающего курса по ГДК «Триоль» :

 

 

Пример установки нашей системы TRIOL на седельный тягач SCANIA R380 с большим количеством фотографий и пояснений

 

Изменятся ли характеристики двигателя в газодизельном режиме ?

При установке газодизельной системе изменениний в режиме работы двигателя не происходит. Степень сжатия, максимальное давление цикла, давление наддува и температура выхлопных газов остается на том же уровне.

Поэтому, основные характеристики двигателя : мощность, максимальный момент, кривая зависимости момента от оборотов двигателя, шумность, температура выхлопных газов в газодизельном режиме НЕ ИЗМЕНЯЮТСЯ !

В основном справедливость этих утверждений проверяется на практике по отзывам водителей ТС, что газодизельная машина везет свой вес, выходит на гору на той же передаче. что и дизельная и т.п. Однако, иногда, удается провести натурные испытания конвертированных газодизельных двигателей на моторном стенде и утверждения о неизменности характеристик в газодизельном режиме тоже подтверждаются.
Проверка на моторном стенде газодизельного двигателя CUMMINS KTA50

Экологические преимущества газодизельного двигателя

Двигатель работающий в газодизельном режиме обладает более совершенными экологическими характеристиками чем двигатель работающий на дизельном топливе.

Однако, степень уменьшения эмиссии экологических вредных веществ сильно зависит от режима работы двигателя и степени замещения дизельного топлива газовым.

По данным Еропейской ассоциации газомоторных транспортных средств при уровне замещения 50% дизельного топлива газовым ( метаном ) достигается следующее уменьшении эмиссии вредных веществ:

 

Еще можно почитать о газодизеле наши статьи :

cngas.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *