Метан в моторе

КЛУБ АВТОЛЮБИТЕЛЕЙ

МЕТАН В МОТОРЕ

Появление новых, более совершенных газовых топливных систем

и ощутимое ухудшение экологической ситуации в городах, где быстро растет автомобильный парк, заставляют многих водителей задуматься:

не стоит ли перевести свой автомобиль на газ? Свое мнение

высказывают инженеры Владимир ЗОЛОТНИЦКИЙ и Вячеслав МАМЕДОВ.

Для большинства определяющим фактором является разница в цене бензина и газа. Так, литр АИ-93 в разных районах страны стоит от 1800 до 2300 рублей, а газа - около 1000 рублей. Газ в два раза дешевле бензина. Нетрудно подсчитать окупаемость газовой установки на пропан-бутане (сжиженном нефтяном газе), взяв для примера автомобиль "Волга", затраты на переоборудование которого составляют 1,2-1,3 млн. рублей. При расходе топлива в городском цикле 13 л/100 км экономический эффект достигает 10 тыс. рублей с каждой сотни километров. Таким образом, переход на газ окупается через 12-15 тыс. км - и это без учета снижения затрат на масло и увеличения межремонтного пробега двигателя.

Дело в том, что отсутствие у газа растворяющих и смывающих свойств способствует увеличению срока службы моторного масла в 1,5-2 раза и снижению его расхода на 10-15%. Одновременно межремонтный пробег двигателя увеличивается в 1,5-2 раза. Улучшается и работа системы зажигания, срок службы свечей возрастает на 40%. Существенно снижается токсичность по окиси углерода (СО) - в 2-3 раза, окиси азота (NO) - в 1,2 раза, по углеводородам (СН) - в 1,3-1,9 раза. В топливной системе и камере сгорания не накапливаются смолистые отложения. Газ - это высококачественное топливо с октановым числом около 105. Поэтому детонационные стуки в двигателе устраняются полностью. Если автомобиль оборудован катализатором, его сохранность при работе на газе гарантируется. Снижается уровень шума на 2-3 дБ, а сам двигатель начинает работать мягче.

При этом следует учесть, что при переходе с бензина на газ на одних и тех же режимах работы мощность двигателя снижается. Причина этого - меньшее на 6-8% выделение газом теплоты на единицу объема горючей смеси, хотя единица массы газа выделяет больше тепла (газ пропан - 10972 ккал/кг; газ бутан - 10845 ккал/кг, бензин - 10500 ккал/кг), а также снижение коэффициента наполнения цилиндров.

Для двигателей используют два вида газового топлива: сжиженный нефтяной газ (пропан-бутан) и сжатый природный газ (метан).

Наибольший пробег без дозаправки обеспечивает система на сжиженном газе - при одинаковом объеме баллонов примерно в 3 раза больше, чем на сжатом метане. И все-таки, благодаря последним разработкам наших специалистов можно предположить, что будущее - за установками, работающими на метане. В России - огромные запасы этого газа (40% мировых). Он существенно дешевле сжиженного пропан-бутана, получаемого из нефти. Кроме того, метан легче воздуха в 1,6 раза и в случае утечки моментально улетучивается. (Пропан-бутан тяжелее воздуха в 1,5-2 раза и при утечках может скапливаться в помещениях, образуя с воздухом взрывоопасную смесь.) Метан менее взрывоопасен: чтобы случился взрыв, его должно накопиться в 2,5 раза больше, чем пропана. Обращение с газом не опаснее, чем с бензином, но требует соблюдения иных правил.

Научно-производственная фирма "САГА" (Москва) и АО "ИНКАР" (Пермь) разработали и уже наладили выпуск автомобильной газовой топливной системы (АГТС) "САГА-7" для сжатого природного газа (СПГ) - метана. Она устанавливается как дополнительное оборудование на любые модели легковых, малотоннажных грузовых автомобилей и микроавтобусов отечественного и иностранного производства с рабочим объемом двигателя до 4 литров. Система выгодно отличается от подобных конструкторско-технологическими решениями и качеством изготовления (на авиационном заводе).

В зависимости от марки автомобиля, размеров и массы баллонов их можно установить один, два или три. На рисунке - схема установки, работающей на СПГ, с тремя баллонами высокого давления. Металлический корпус баллона покрыт армирующим слоем из стеклопластика, что повышает прочность и уменьшает массу. На внутренней поверхности - покрытие для защиты от коррозии. Запас газа в трех баллонах рассчитан примерно на 250 км.

Каждый баллон снабжен отдельным вентилем 28, который содержит скоростной клапан и разрывную (предохранительную) мембрану, по температуре страхующую баллон от разрушения при пожаре.

Все баллоны заполняют одновременно через заправочное устройство 31. В корпусе заправочного устройства размещены фильтр, заправочный вентиль и устройство блокировки 32 пуска двигателя, если шланг автомобильной газонаполнительной компрессорной станции (АГНКС) не отсоединен от заправочного устройства системы.

Баллоны соединены трубопроводами высокого давления, переходящими в газовую магистраль 26. Трубопроводы из нержавеющей стали, с заводской развальцовкой. Гайки и ниппели "авиационного" типа, выдерживают многократный демонтаж.

На автомобиле монтируют двухступенчатый редуктор-подогреватель низкого давления (РНД) 18 из комплекта "САГА-6" - такой же, как для сжиженного нефтяного газа (пропан-бутана). Для работы на сжатом газе в него ввернут дополнительный узел - редуктор высокого давления (РВД) 16, обладающий хорошей надежностью и малыми размерами. Он понижает давление с 20 до 0,4-0,6 МПа (с 200 до 4-6 кгс/см2). Обогревается РВД путем теплопередачи от РНД. Газовый смеситель 11 устанавливается внутри корпуса воздушного фильтра над карбюратором, предназначенным для подачи газа в двигатель и создания газовоздушной смеси.

Бензиновая система питания при установке АГТС содержит традиционные элементы: карбюратор 10, бензиновый электромагнитный клапан 9, фильтр тонкой очистки 8, бензонасос 7, бензопровод 6 и бензобак 5.

Газовая система питания включает в себя электромагнитный газовый клапан 22 на давление 20 МПа (200 кгс/см2) с фильтром и датчиком давления (количества газа) 23 в баллонах, который выдает сигнал на указатель количества бензина 1 приборного щитка автомобиля 2.

Штатный указатель 1 уровня бензина при работе на этом топливе показывает его количество в бензобаке, а при работе на газе - количество (давление) газа в баллонах.

В заправочном устройстве 31, вентиле баллона 28, газовом электромагнитном клапане 22, редукторе высокого давления 16 имеются каналы, по которым газ в случае утечки (через основные уплотнения) выводится по дренажным шлангам 30, 24 и 13 за пределы автомобиля. В дренажные шланги вмонтированы датчики утечки газа 29, 25 и 14.

Принципиальное отличие газобаллонной установки АГТС "САГА-7" от других в том, что утечка газа контролируется в дренажных шлангах (а не в салоне автомобиля или в гараже), при этом в кабине водителя срабатывает сигнализация, мигают светодиоды красного свечения, соответствующие датчикам в контролируемом дренажном шланге, где присутствует метан, прерывисто работает звуковая сигнализация. Герметичность аппаратуры после срабатывания сигнализации можно проверить переносным течеискателем газа или "старым испытанным методом" - мыльный раствор наносят на выход дренажного шланга, где датчик зафиксировал наличие метана, и по появлению мыльных пузырей судят о степени разгерметизации агрегата системы.

Электронное устройство 3 (обработки сигналов, поступающих от датчиков) обеспечивает: звуковую и световую сигнализацию об утечке и ее месте - в багажном отделении (заправочном устройстве, вентиле), редукторе высокого давления или в электромагнитном газовом клапане; изменение угла опережения зажигания при переходе с одного вида топлива на другой; сопряжение датчика давления газа в баллонах с указателем уровня бензина приборного щитка автомобиля; выключение электромагнитного газового клапана при остановке двигателя; блокировку пуска, если заправочный шланг АГНКС не отключен от заправочного устройства системы; переключение видов топлива. Автоматический встроенный контроль электронного устройства сигнализирует о его исправности.

При работе газобаллонной установки сжатый природный газ из баллонов 27 высокого давления через вентили 28 по магистральному трубопроводу 26 поступает в ЭМК 22 с фильтром. Здесь газ очищается от механических примесей и поступает в прогретый теплоносителем РВД 16, где давление газа понижается до величины, необходимой для работы РНД. Далее вся работа газобаллонной установки идет по той же схеме, что и для сжиженного газа.

Переход на питание двигателей метаном, особенно в крупных городах, поможет существенно улучшить атмосферу, сбережет деньги пользователей, а главное, сохранит здоровье тысячам россиян. Если заправка сжатым газом есть недалеко от маршрута ваших поездок, имеет смысл использовать его преимущества.

Хорошим примером этого служит Аргентина. В 1990 году парк автомобилей, работающих на газе, составлял лишь сотни единиц - сейчас 400 000 таких машин и 504 заправочных станции. Ежемесячный прирост близок к 4 000 машин. Стимулом к переводу автомобилей на газ служит разница в стоимости традиционного и газового топлива, что продиктовано заботой об окружающей среде, подкрепленной законом.

"Газель" с установкой АГТС "САГА-7".

Схема газовой топливной системы "САГА-7": 1 - указатель количества бензина в баке и давления (количества) газа в баллонах; 2 - щиток приборов; 3 - электронное устройство;

4 - трехпозиционный переключатель вида топлива "бензин - нейтральное положение - газ"; 5 - бензобак;

6 - бензопровод; 7 - бензонасос;

8 - топливный фильтр тонкой очистки; 9 - бензиновый электромагнитный клапан; 10 - карбюратор; 11 - газовый смеситель; 12 - газопровод низкого давления; 13 - дренажный шланг редуктора высокого давления; 14 - датчик утечки газа; 15 - вакуумный шланг;

16 - редуктор высокого давления;

17 - трубопровод высокого давления; 18 - двухступенчатый редуктор-подогреватель низкого давления; 19 - катушка зажигания; 20 - распределитель зажигания; 21 - двигатель;

22 - газовый электромагнитный клапан; 23 - датчик давления газа; 24 - дренажный шланг газового электромагнитного клапана; 25 - датчик утечки газа; 26 - трубопровод высокого давления; 27 - баллон; 28 - вентиль баллона; 29 - датчик утечки газа;

30 - дренажный шланг; 31 - заправочное устройство; 32 - датчик блокировки пуска двигателя.

Размещение элементов АГТС в моторном отсеке.

Двухступенчатый редуктор низкого давления с редуктором высокого давления (на переднем плане - дренажный шланг).

Заправочное устройство - справа на раме.