Главная

Советы профессионалов

Преимущества автомобиля на газе

Сжиженный нефтяной газ (СНГ) обладает всеми качествами полноценного топлива для двигателей внутреннего сгорания. Во сем мире газ признан как дешевое, экологически чистое топливо, по многим свойствам превосходящее бензин. Немаловажно, что использование СНГ не требует изменения конструкции автомобиля, оставляя возможность использования как бензина, так и горючего газа в качестве топлива. Сжиженный нефтяной газ обладает некоторыми физико-химическими свойствами, которые необходимо учитывать для достижения максимального экономического и эксплуатационного эффекта.

Нефтяной газ представляет собой смесь пропана, бутана и незначительного количества (около 1%) непредельных углеводородов. Фактически на автомобильные газонаполнительные станции поступают две марки газа, регламентируемые соответствующими ГОСТами: зимняя (85-95% пропана) и летняя (45-55% пропана). Такое сочетание учитывает свойства СНГ в зависимости от окружающей температуры и позволяет круглый год эксплуатировать автомобиль на газе.

Как видно из таблицы свойства компонентов СНГ отличаются от свойств бензина. Сжиженный нефтяной газ находится в баллоне под давлением собственных насыщенных паров при данной температуре, которое практически не зависит от количества газа в баллоне. Это свойство позволяет израсходовать практически полностью содержимое баллона.

Основные преимущества нефтяного газа перед бензином заключаются в следующем: Экономия. Сегодня в Москве 1 литр нефтяного газа стоит примерно 9 руб. Антидетонационная стойкость. Октановое число нефтяного газа - 103-105, что практически исключает детонацию деталей двигателя. Это достоинство газа может быть особенно актуально для двигателей с высокой степенью сжатия, потребляющих высокооктановый (и дорогой) бензин. Отсутствие катализаторов разрушения металлов. Газ не содержит вредных примесей (свинец, сера), которые на химическом уровне разрушают детали камеры сгорания, каталитический нейтрализатор и лямбда зонд Диффузия. Газ легко смешивается с воздухом и равномерней наполняет цилиндры однородной смесью, поэтому двигатель работает ровнее и тише. Газовая смесь сгорает почти полностью, поэтому не образуется нагар на поршнях, клапанах и свечах зажигания. Стабильность агрегатного состояния. Газ поступает в двигатель в паровой фазе, поэтому он не смывает масляную пленку со стенок цилиндров и не разбавляет масло в картере. Скорость сгорания смеси. Газ сгорает немного медленнее, чем бензин, что снижает нагрузки на поршневую группу и коленчатый вал, двигатель работает «мягче». Однако это вызывает ухудшение динамики разгона (на 2-5% в зависимости от степени сжатия). Экологичность. Содержание вредных веществ в выхлопе снижается в несколько раз. В сумме все эти факторы дают ТРОЙНУЮ (и более) экономию средств на топливе, продлевают срок службы двигателя на 30-40%, масла и свечей - в два раза, и как следствие значительно снижают не только эксплуатационные, но и ремонтные затраты. К тому же газ не более опасен, чем бензин, и практически безвреден для окружающей среды. Более того, при некоторой доработке двигателя можно максимально полно использовать преимущества сжиженного нефтяного газа. Например, повышение степени сжатия двигателя до 10-11 позволяет увеличить мощность двигателя при сохранении экономичности. А установка опережения зажигания с измененными под газовое топливо характеристиками оптимизирует момент искрообразования на максимальных и минимальных оборотах двигателя.

Целесообразно оборудовать автомобиль ГБО в следующих случаях:

1. При значительном пробеге (более 20 тыс. км в год)

2. При большом потреблении топлива (более 10-15 л/100 км)

3. При использовании высокооктанового бензина (АИ 95-98)

Многие автомобилисты рассматривают лишь поверхностные преимущества ГБО (экономия денег), забывая о других достоинствах газобаллонных систем. Что касается газовой системы, то она позволяет эксплуатировать автомобиль как на газе, так и на бензине, осуществляя на ходу переключение с одного топлива на другое прямо из салона. Следует отметить, что газобаллонное оборудование фактически дублируется бензиновой системой питания, повышая безотказность автомобиля и уменьшая практически до нуля риск отказа от движения при поломке в системе питания. К тому же, суммарный пробег на одной заправке возрастает вдвое (обычно на автомобиль устанавливается баллон с емкостью не меньше, чем емкость бензинового бака). Это преимущество особенно полезно тем, кто совершает поездки на дальние расстояния и не уверен в качестве провинциального бензина. Не стоит забывать и о противоугонных возможностях газовой аппаратуры, устанавливаемой на инжекторные автомобили: отсоединив легкосъемный коммутатор, можно надежно заблокировать подачу обоих видов топлива при попытке несанкционированного пуска двигателя. Так же положительно оценят газо-топливную систему владельцы дорогих иномарок, оснащенных впрыском топлива и каталитическим нейтрализатором. Помимо существенной экономии на высокооктановом бензине (литр АИ 98 стоит в 2,6-3 раз больше литра газа), использование ГБО бережет дорогую в ремонте систему впрыска и существенно продлевает «жизнь» каталитического нейтрализатора. Еще одним аргументом в пользу газового оборудования является минимальная амортизация. При правильной эксплуатации оборудования межремонтный период до замены резинотехнических изделий составит не менее 5 лет. Более того, многие детали ГБО могут быть переустановлены на другой автомобиль, продолжая служить еще долгое время.

Немного экономики

Рассмотрим двигатель, в котором на каждом из трех видов топлива выдерживается стехиометрическое соотношение топливовоздушной смеси. Это позволяет нам сделать вывод о том, что КПД двигателя на этих видах топлива одинаково.

Как известно теплотворная способность:

Метана составляет 13175 ккал/кг, а если учесть, что плотность метана равна 0,71 кг/м3, то путем несложных вычислений получаем, что энергия единицы объема метана (соотнесенная к м3) составляет 9354 ккал/м3.

Аналогичным образом вычисляем

  1.  Для пропана:

Теплотворная способность 11961 ккал/кг 

Плотность 0,51 кг/л.

Энергия единицы объема (соотнесенного к л) составляет 6100 ккал/л.

     2.    Для бутана: Теплотворная способность 11783 ккал/кг.

Плотность 0,58 кг/л.

Энергия единицы объема (соотнесенная к л) составляет 6834 ккал/л 

    3.    Для бензина:

Теплотворная способность 10572 ккал/кг.

 Плотность 0,73 кг/л.

Энергия единицы объема (соотнесенная к л) составляет 7718 ккал/л.

    4.   Пропан-бутановая смесь летняя (50х50)-эта смесь была использована в тесте журнала "За Рулем"

 Теплотворная способность 11872 ккал/кг.

Плотность 0,545 кг/л.

Энергия единицы объема (соотнесенная к л) составляет 6470 ккал/л.

   5.    Пропан-бутановая смесь - зимняя (90% пропана, 10% бутана).

Теплотворная способность 11943 ккал/кг.

Плотность 0,517 кг/л

Энергия единицы объема (соотнесенная к л) составляет 6175 ккал/л.

   6.    Смесь, участвовавшая в тесте журнала "Авто-Ревю".

Плотность 0,56 кг/л

Следовательно, содержание бутана - 71%, пропана - 29%.

Теплотворная способность 11835 ккал/кг.

Энергия единицы объема (соотнесенная к л) составляет 6628 ккал/л.

Теперь остается самое простое - посчитать насколько расход на этих газах отличается от расхода на бензине:

  1. Метан 0,83 м3 эквивалентно 1л бензина.
  2. Пропан 1,27л эквивалентно 1л бензина.
  3. Бутан 1,13л эквивалентно 1л бензина.
  4. Пропан-бутан летняя смесь 1,19л эквивалентно 1л бензина.
  5. Пропан-бутан зимняя смесь 1,25л эквивалентно 1л бензина.
  6. Пропан-бутан смесь, участвовавшая в тесте журнала "Авто-Ревю" 1,16 л эквивалентна 1л бензина.

Преимущества газа

           Немаловажно, что использование СНГ не требует изменения конструкции автомобиля, оставляя возможность использования как бензина, так и горючего газа в качестве топлива.

Сжиженный нефтяной газ обладает некоторыми физико-химическими свойствами, которые необходимо учитывать для достижения максимального экономического и эксплуатационного эффекта.

Нефтяной газ представляет собой смесь пропана, бутана и незначительного количества (около 1%) непредельных углеводородов. Фактически на автомобильные газонаполнительные станции поступают две марки газа, регламентируемые соответствующими ГОСТами: зимняя (85-95% пропана) и летняя (45-55% пропана). Такое сочетание учитывает свойства СНГ в зависимости от окружающей температуры и позволяет круглый год эксплуатировать автомобиль на газе.

 

ПараметрыПропанБутанБензин
Молекулярная формулаC3H6 C4H10C8.1 H 17.1
Плотность жидкости при t кипения и давлении 100 кПа, кг/м3584600735
Температура кипения при давлении 100 кПа, Со-42.1-0.5-45...135
Степень сжатия10...127.5...8.58.2
Октановое число1109592

 

     Как видно из таблицы свойства компонентов СНГ отличаются от свойств бензина. Сжиженный нефтяной газ находится в баллоне под давлением собственных насыщенных паров при данной температуре, которое практически не зависит от количества газа в баллоне. Это свойство позволяет израсходовать практически полностью содержимое баллона.

Основные преимущества нефтяного газа перед бензином заключаются в следующем: Экономия. Сегодня в Москве 1 литр нефтяного газа стоит примерно 9 руб. Антидетонационная стойкость. Октановое число нефтяного газа - 103-105, что практически исключает детонацию деталей двигателя. Это достоинство газа может быть особенно актуально для двигателей с высокой степенью сжатия, потребляющих высокооктановый (и дорогой) бензин. Отсутствие катализаторов разрушения металлов. Газ не содержит вредных примесей (свинец, сера), которые на химическом уровне разрушают детали камеры сгорания, каталитический нейтрализатор и лямбда зонд Диффузия. Газ легко смешивается с воздухом и равномерней наполняет цилиндры однородной смесью, поэтому двигатель работает ровнее и тише. Газовая смесь сгорает почти полностью, поэтому не образуется нагар на поршнях, клапанах и свечах зажигания. Стабильность агрегатного состояния. Газ поступает в двигатель в паровой фазе, поэтому он не смывает масляную пленку со стенок цилиндров и не разбавляет масло в картере.

Скорость сгорания смеси. Газ сгорает немного медленнее, чем бензин, что снижает нагрузки на поршневую группу и коленчатый вал, двигатель работает «мягче». Однако это вызывает ухудшение динамики разгона (на 2-5% в зависимости от степени сжатия). Экологичность. Содержание вредных веществ в выхлопе снижается в несколько раз. В сумме все эти факторы дают ТРОЙНУЮ (и более) экономию средств на топливе, продлевают срок службы двигателя на 30-40%, масла и свечей - в два раза, и как следствие значительно снижают не только эксплуатационные, но и ремонтные затраты. К тому же газ не более опасен, чем бензин, и практически безвреден для окружающей среды. Более того, при некоторой доработке двигателя можно максимально полно использовать преимущества сжиженного нефтяного газа. Например, повышение степени сжатия двигателя до 10-11 позволяет увеличить мощность двигателя при сохранении экономичности. А установка опережения зажигания с измененными под газовое топливо характеристиками оптимизирует момент искрообразования на максимальных и минимальных оборотах двигателя. Целесообразно оборудовать автомобиль газобаллонной аппаратурой в следующих случаях:

  1. При значительном пробеге (более 20 тыс. км в год)
  2. При большом потреблении топлива (более 10-15 л/100 км)
  3. При использовании высокооктанового бензина (АИ 95-98)

Многие автомобилисты рассматривают лишь поверхностные преимущества использования газового топлива (экономия денег), забывая о других достоинствах газобаллонных систем. Что касается газовой системы, то она позволяет эксплуатировать автомобиль как на газе, так и на бензине, осуществляя на ходу переключение с одного топлива на другое прямо из салона. Следует отметить, что газобаллонное оборудование фактически дублируется бензиновой системой питания, повышая безотказность автомобиля и уменьшая практически до нуля риск отказа от движения при поломке в системе питания.

К тому же, суммарный пробег на одной заправке возрастает вдвое (обычно на автомобиль устанавливается баллон с емкостью не меньше, чем емкость бензинового бака). Это преимущество особенно полезно тем, кто совершает поездки на дальние расстояния и не уверен в качестве провинциального бензина. Не стоит забывать и о противоугонных возможностях газовой аппаратуры, устанавливаемой на инжекторные автомобили: отсоединив легкосъемный коммутатор, можно надежно заблокировать подачу обоих видов топлива при попытке несанкционированного пуска двигателя. Так же положительно оценят газо-топливную систему владельцы дорогих иномарок, оснащенных впрыском топлива и каталитическим нейтрализатором. Помимо существенной экономии на высокооктановом бензине (литр АИ 98 стоит в 2,6-3 раз больше литра газа), использование газа бережет дорогую в ремонте систему впрыска и существенно продлевает «жизнь» каталитического нейтрализатора. Еще одним аргументом в пользу газового оборудования является минимальная амортизация. При правильной эксплуатации оборудования межремонтный период до замены резинотехнических изделий составит не менее 5 лет. Более того, многие детали газовой аппаратуры могут быть переустановлены на другой автомобиль, продолжая служить еще долгое время.

ГБО для современных инжекторных двигателей

От устройств, рассчитанных на карбюраторные моторы, система третьего поколения отличается в первую очередь наличием электронного блока управления (ЭБУ). Электроника, во-первых, отключает бензиновые форсунки, не позволяя им подавать бензин во время работы на газе. Во-вторых, при пуске мотора блок кратковременно переключает его на питание бензином, давая форсункам поработать – это исключает их коррозию и гарантирует беспроблемный запуск холодного мотора. Наконец, «газовая» система лямбда-контроля помогает сохранить работоспособность каталитического нейтрализатора. На основе данных лямбда-зонда электроника корректирует состав газо-воздушной смеси. По команде ЭБУ шаговый двигатель исполнительного механизма меняет проходное сечение канала, подводящего газ к цилиндрам. Это поддерживает состав выхлопа в щадящем для катализатора диапазоне и улучшает работу мотора за счет оптимизации процесса сгорания.

В старых инжекторных моделях без катализатора кислородный датчик (лямбда-зонд) может неправильно оценивать состав «пропанового» выхлопа из-за того, что он существенно отличается от бензинового. Зонд при этом выдает «неправильный» сигнал, и «сбитый с толку» ЭБУ не может обеспечить нормальную работу двигателя. В данном случае допускается упрощенный вариант модернизации: поскольку катализатор отсутствует, компьютеру достаточно скорректированного эмулятором сигнала от датчика – «мозг» примет его за «правильный» и запустит двигатель.

Кран-переключатель режимов «газ/бензин» в инжекторных версиях имеет два, а не три положения. Из его алгоритма исключен «нулевой вариант». Имеется в виду промежуточный между переключением с одного вида топлива на другое режим, при котором перекрыты и газ, и бензин, а двигатель вырабатывает бензин из поплавковой камеры карбюратора.

ГБО третьего поколения подают газ через один смеситель, встраиваемый в воздушный тракт впускного коллектора двигателя. Эти системы оборудуются антихлопковыми клапанами. Это нехитрое устройство препятствует воспламенению смеси во впускном коллекторе, что может иметь место при сбое в системе зажигания.

Лучше всего особенностям инжекторных двигателей отвечают системы газового питания четвертого поколения. Это уже системы распределенного «впрыска» газа, который подается через форсунки, установленные во впускном коллекторе непосредственно перед впускными клапанами. Форсунки снабжены электроклапанами, которые открываются по команде электронного блока управления. Как в системах впрыска бензина, топливо подается в нужный момент и в оптимальном количестве. Благодаря этому достигаются значительные преимущества перед конструкциями предыдущей схемы: минимальное падение мощности при переходе с бензина на газ, небольшой расход газообразного топлива – практически 1:1 по отношению к бензину. Поскольку подаваемый сразу к клапанам газ не присутствует во впускном коллекторе, исключается вероятность появления «хлопков», что особенно важно, если коллектор пластиковый.

 

Наконец, ГБО последнего поколения оснащаются более совершенным ЭБУ. При определении оптимального состава смеси он учитывает информацию от лямбда-зондов, датчиков температуры и разрежения в системе впуска. Все это делает современные системы газового питания пригодными для монтажа на самые современные автомобили. Большинство моделей с компьютеризованными системами управления двигателем можно питать газом исключительно посредством ГБО четвертого поколения.

Схема системы распределенного впрыска газа