Комбинированное газодизельное питание дизельного двигателя

Вместе с бензиновыми двигателями дизельные моторы также могут оснащаться комбинированным питанием, где в дополнение к дизельному топливу используют автомобильный газ метан или пропан-бутан. Таким образом, часть требующегося для развития мощности двигателем дизельного топлива замещается газом. В данном материале пойдёт речь о особенностях применения газа как топлива на дизельных двигателях.

Газодизельный трактор
Газодизельный трактор МТЗ 82

Преимущества и недостатки газодизельной системы питания

Основным плюсом использования газа на дизельном двигателе это значительное снижение вредных составляющих в выхлопах, что вместе с системой каталитической нейтрализации отработанных газов позволяет вывести технику на уровень экологического стандарта ЕВРО-4, ЕВРО-5. С точки зрения использования специальной техники такое комбинирование питание дизеля позволяет значительно снизить загазованность воздуха окружающей среды и выполнять машинам работы в крытых производственных помещениях, цехах, складах и теплицах.

Газодизель
Газодизельный седельный тягач с пропан-бутановой ГБО

Говоря о экономии на топливе нужно отметить, что снижение затрат зависит от относительной разницы в стоимости дизельного топлива и заправочного газа. На сегодня наиболее выгодным в плане экономии является сжатый газ метан в виду своей более низкой стоимости, который также отличается более высоким процентом замещения в комбинированном питании дизеля. При всем этом сроки компенсации затрат на газовое дооборудование двигателя будут зависеть от интенсивности эксплуатации техники, с учётом того рыночная цена газового оборудования для установки на дизельный двигатель составляет от 1000 до 1300$.

Газодизельный грузовик
Газодизельный самосвал Белаз

В среднем экономия средств на заправку топливом при применении газодизельного питания, в сравнении с чистым дизельным, может составлять 20-30%.

Также косвенным фактором экономии является то, что дополнительное использование газа, в качестве топлива на дизельном двигателе, экономит технический ресурс дизельной топливной аппаратуры и самого силового агрегата.

Газодизельный трактор
Газодизельный трактор МТЗ с метановой установкой

Кроме всех вышеперечисленных преимуществ, нужно учитывать, что использование газодизельной системы питания обязывает владельцев:

  • Периодически проводить обязательное освидетельствование технического состояния баллонов;
  • Водители осуществляющие непосредственную эксплуатацию переоборудованной техники должны пройти соответствующее обучение с подтверждающим уровнем квалификации для работы на газодизеле;
  • Предприятия, имеющие в эксплуатации газодизельные машины должны выполнить ряд условий по хранению и обслуживанию данной техники.

Все перечисленные моменты естественно требуют ряд затрат, которые также нужно учитывать при внедрении донной системы питания на дизельной технике предприятия.

 Принцип работы

В работе газодизеля нет ничего оригинального, отличающегося от газобензинвого двигателя. Естественное и основное принципиальное отличие газодизеля заключается в том, что в воспламенение комбинированной горючей смеси в цилиндре, в состав которой входит воздух, газ, дизтопливо, происходит в результате самовоспламенения распылённого сжатого дизельного топлива.

Схема работы газодизельного двигателя

Фактор воспламенения смеси за счет возгорания обязательной дозы дизтоплива в цилиндре дизельного двигателя говорит о невозможности работы полностью только на газе в виду невозможности воспламенения газа чисто от сжатия. Поэтому газодизельное оборудование позволяет работать двигателю в режиме питания чисто на дизельном топливе, либо в комбинированном режиме, с замещением части дизельного топлива газом. В связи с этим запуск дизеля с газовой установкой осуществляется чисто на дизельном топливе, это позволяет облегчить сам запуск дизеля и подготовить цилиндры разогревом к нормальному сгоранию комбинированной горючей смеси в составе с газом.

В газобензиновом двигателе роль воспламенителя выполняет искровая свеча поэтому агрегат может работать в режимах смешанного питания и либо в чисто в бензиновом или газовом режимах.

Особенности работы

В независимости от вида газа, сжатого метана или сжиженного, подача газообразного горючего подаётся с помощью газовых форсунок во всасывающий коллектор и далее поступает через впускные клапана в рабочий цилиндр, где в такте сжатия воспламеняется впрыснутым дизельной форсункой в цилиндр сжатым дизтопливом.

В двигателе с электронным управлением впрыска аккумуляторного типа common rail процент замещения дизельного топлива газом на всех режимах работы силового агрегата регулируется соответствующей электронной программой управления двигателем, которая реагируя на количество подачи газообразного топлива уменьшает дозу подачи дизтоплива в цилиндры. Дизельные системы питания аккумуляторного типа работают согласованно в комплексе с электронным блоком газовой системы обеспечивая сбалансированную, комбинированную подачу дизтоплива с газом, реагируя на считываемые данные датчиками.

В дизельных топливных системах с механической подачей топлива, где подача топлива осуществляется с помощью плунжерного ТНВД и обычных механических форсунок, уменьшение подачи дизельного топлива в комбинированном режиме питания осуществляется дополнительно установленным управляющим механизмом, ограничивающим поворот рейки топливного насоса высокого давления. Кроме этого механические дизельные системы можно полностью перенастроить под комбинированное газодизельное питание изменив (уменьшив) параметры цикловой подачи дизтоплива ТНВД на всех режимах. В таком случае дизельный двигатель сможет работать только в газодизельном режиме питания исключая момент запуска силового агрегата.

В смысле соответствия с режимами работы двигателя электронная система подачи комбинированной смеси в цилиндры, естественно, является более точной, обеспечивая более сбалансированный состав и органичную работу силовому агрегату.

Состав топливной системы газодизеля

Для начала нужно отметить, что в принципе, при конструктивной возможности машины разместить ГБО переоборудование можно осуществить на любом дизельном двигателе. Часто производители при выпуске техники стараются учитывать и соблюдать конструктивные моменты на случай переоборудования на комбинированное питание. Что касается самого силового дизельного агрегата, в основном, никакого изменения в конструкции и расположении навесного оборудования двигателя, для установки дополнительного газового оборудования, не требуется.

Схема газодизельной системы питания

Комплект ГБО оборудования для дизеля.

  1. Заправочные баллоны высокого или низкого давления в зависимости от вида газа сжатого или сжиженного. Баллоны должны быть установленного образца в соответствии с рекомендациями производителя к конкретной марке дизельной техники, которую переоборудуют на комбинированное питание.
  2. Баллонный вентиль с электромагнитным клапаном.
  3. Заправочное устройство к заправляемому виду газа.
  4. Фильтр, обеспечивающий очистку от загрязняющих включений в составе заправочного газа
  5. Магистральные трубопроводы, обеспечивающий доставку газа между узлами системы.
  6. Датчики, считывающие параметры работы двигателя, систем топливоподачи и воздуха.
  7. Переключатель, обеспечивающий переключение режимов питания дизеля с комбинированного — газодизельного на чистый – дизельный.
  8. Редуктор, преобразовывающий давление газа из высокого – баллонного, в более низкое — рабочее (до 6 атмосфер).
  9. Электронный блок управления, обеспечивающий дозировку подачи топлива в соответствии с режимами работы двигателя.
  10. Газовые форсунки, подающие газообразное топливо во всасывающий коллектор двигателя.
  11. Механизм перемещения упора рейки ТНВД — устройство для регулировки подачи дизельного топлива на в случаях установки на механических системах питания дизеля.

В плане качества газового, пневматического оборудования, в прочем, как и гидравлического оборудования, технологическими лидерами в производстве являются итальянские компании.

Процент замещения дизтоплива газом

На разных режимах работы газодизельного двигателя процент замещения дизельного топлива газом может составлять от 30 до 85% и зависит от следующих факторов:

  • Характеристики дизельной топливной системы двигателя
  • Конструкция газового оборудования
  • Вид используемого газа газодизельной системе
  • Манера вождения и режимы использования техники

Среднее замещение дизельного топлива в случае использования метана находится в пределах 40-60%. При использовании пропан-бутана, замещение немного меньше — до 50%.

Виды заправочного газа

В качестве газового топлива на газодизеле используют:

  • Сжатый газ метан КПГ – компримированный природный газ с давлением в баллонах до 200 атмосфер;
  • Газ метан СПГ – сжиженный природный газ метан с давлением хранения в заправочном баллоне до 10 атмосфер, который получают ступенчатым сжатием и охлаждением до температуры -160°С;
  • Сжиженный газ пропан-бутан, полученный в результате переработки природной нефти с давлением в заправочных баллонах 16 атмосфер.
Устройство газодизельной системы
Схема газодизельной системы типа Dual fuel

Выше перечисленные виды газообразного моторного топлива имеют свои особенности в использовании и в конструкции газового оборудования имеют отличия в виду значительной разницы физического состояния при его хранении в заправочных ёмкостях.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector