КамАЗ бензиновый

Небольшая цена на газ и его доступность – основные факторы того, что многие грузовики переводятся владельцами на газовое топливо. Причем экономят, не только на старых карбюраторных моделях ГАЗ, ЗИЛ, но и на вполне новых дизельных машинах.

Более всего востребовано ГБО на грузовые автомобили марки Газель.

ГБО по поколениям. Что это значит?

ГБО или газобаллонное оборудование прошло длинный путь от примитивных установок, которые имели минимальное вмешательство в систему подачи топлива от производителя. И как следствие, все последующие вариации были основаны на этом. Но современные топливные системы предлагают три варианта топливоподачи:

– через карбюратор (механическая модификация);

– через инжектор (электронная версия);

– впрыск напрямую.

На основе этих систем производились ГБО в последующих поколениях. Одни из них полностью повторяют систему, другие функционируют через штатный, но модифицированный бензиновый трубопровод.

Газобаллонное оборудование первого поколения

Первые ГБО – простота и элементарность конструкции. Оборудование могло работать на сжиженной смеси пропана и бутана. Смесь получила такое название, так как газ должен был находиться в жидком состоянии, а это значит, что в баллоне должно быть давление 16 атм. А метан в баллоне находится в сжатом состоянии при давлении около 200 атм.

Газ из герметически закрытых емкостей поступал по трубопроводу в испаритель, где топливо становилось парообразным и проходило далее в редуктор, дозировавший количество газового топлива в двигатель.

У первого поколения блоки редуктора и испарителя были раздельными. Но позже они были соединены в одну конструкцию.

Нужно заметить, что оборудование первого поколения имело множество проблем, главной из которых была длина пути топлива от редуктора к мотору. Плохо срабатывал клапан при запуске «на холодную» и другие проблемы. Но главное было в том, что эта версия стоила недорого, а экономия бензина была реальная.

Газобаллонное оборудование второго поколения

По принципу функционирования, второе поколение – модернизация первого варианта. Здесь появился электромагнитный клапан в редукторе, управление которым могло выполняться электроникой, нажатием кнопки, расположенной в салоне. Далее – выбор топлива, то есть, нет газа – едем на бензине и наоборот. Двигатель «на холодную» заводился проще, потому что появилась автосистема, подающая газ в камеру перед запуском. Второе поколение начали применять на инжекторах, что усилило популярность оборудования.

Газобаллонное оборудование третьего поколения

Третье поколение ГБО – практический отказ от карбюраторных систем и работа только с инжекторами. А это требовало усовершенствования конструкции, чтобы повторить принцип функционирования инжекторной системы подачи топлива. Редуктор оснастили датчиком температуры, данные с которого управляли клапаном. Он переключал автоматически на нужное топливо, пока не прогреется редуктор. Появился шаровой двигатель и клапан, которые регулировали количество бензина. А дозировка выполнялась на показаниях кислородного датчика. Новшества ,внесенные в ГБО 3 полностью соответствовали стандартам ЕВРО 2, при этом улучшилась работа двигателя и снизилось потребление топлива, в сравнении с ГБО 1 и ГБО 2.

Газобаллонное оборудование четвертого поколения

ГБО 4 – последняя модифицированная версия ГБО 1. Здесь уже есть распределенный и полноценный впрыск, который аналогичен работе инжектора. Здесь уже есть блок управления, редуктор не подает топливо в мотор. Эти изменения дали возможность сделать два независимых трубопровода, которые повышали надежность и безопасность авто. Повысилась мощность и динамика авто, а расход газа и бензина практически сравнялись. Электронный блок стал эффективно комбинировать топливо в разных ситуациях.

Газобаллонное оборудование пятого поколения

Пятое ГБО полностью отличается от предыдущих версий. Для топлива применяется смесь пропан-бутан, система работает без испарителя и редуктора. Баллон оснащается насосом по аналогии с бензонасосом, а для подачи газа применяются трубки с высоким давлением. Вообще, во всей системе появились положительные моменты:

– легкий старт «на холодную»;

– конструкция упростилась без редуктора;

– топливо расходуется одинаково по объему;

– нет резиновых трубок, а только пластиковые, которые лучше держат давление и снижают утечки.

Но есть реальный минус – высокая цена на само оборудование, монтаж и обслуживание.

Газобаллонное оборудование шестого поколения

Сегодня шестое поколение – последнее слово для данной системы. Вмешательство в функционирование мотора и системы подачи топлива минимальное. Все элементы на своем месте: трубки для подачи топлива, форсунки и пр. В России пока шестое поколение не появилось, но и в Европе оно пока дефицит.

4 декабря 1975 года на КамАЗе выпустили первый двигатель. Его собирали вручную и также вручную передвигали с позиции на позицию.

«Благодаря первому двигателю КамАЗ-740 произошла настоящая революция в развитии транспорта Советского Союза – «дизелизация автопарка страны». Дизельные двигатели пришли на смену бензиновым моторам: они оказались более надёжными, экономичными. Упростилось и их сервисное обслуживание», – вспоминает начальник арматурно-сборочного производства завода двигателей Николай Васяев.

В 1995 году на заводе наладили выпуск двигателя экологического уровня «Евро-1». Время разработки этого силового агрегата совпало с масштабным пожаром на заводе и с финансовыми трудностями.

«Нужно было не только восстанавливать предприятие, но и создавать мощности для выпуска двигателей классов «Евро-1» и «Евро-2». Однако, к концу 1990-х годов завод двигателей окончательно возродился и в новое тысячелетие вступил уже с новым дизелем – начался массовый выпуск двигателей «Евро-2″», – говорит Николай Васяев.

А на испытательных стендах НТЦ, в начале 2000-х годов, уже рождалось новое поколение моторов, соответствующее требованиям «Евро-3». Тогда же сформировались новые подразделения, в частности, цех по производству новых изделий, в котором начали изготавливаться основные алюминиевые и чугунные детали, системы впуска и охлаждения двигателя и т. д.

С 2008 года и по сей день на заводе выпускают различные модели двигателей уровня «Евро-4», которые применяют для многих видов грузового и пассажирского транспорта. Их мощность доходит уже до 450 л. с., они надёжнее и экономичнее, а от предшественника «Евро-3» отличаются аккумуляторной системой топливоподачи Common Rail. Помимо дизельных двигателей, успешно освоено производство газовых моторов, количество заказов на которые растёт с каждым месяцем.

Сейчас завод двигателей проходит очередной этап развития, поскольку предприятие находится в центре проекта реинжиниринга «КамАЗа». Практически на подходе новая раздаточная коробка – опытные образцы изготовили ещё в ноябре. Также на стадии запуска проект «Мосты». Завезено и смонтировано оборудование для полной токарной и фрезерной обработки шестерен фирм Pittler и Klingelnberg. На данный момент идут пусконаладочные работы и обучение персонала.

В 2017 году ожидается появление абсолютно нового мотора.

«Мы сформировали техзадания, провели переговоры с потенциальными поставщиками из многих стран мира, определили, какое нужно оборудование для изготовления этого двигателя – это 30-40 единиц, сейчас вышли на стадию тендера, идёт выбор поставщика. В рамках проекта мы должны получить двигатель разных мощностей, который покроет диапазоны от 350 до 700 л. с.: двигатель достаточно гибкий, который будет соответствовать современным экологическим требованиям, позволяющим выйти на уровень «Евро-6″, и достаточно экономичный, будет конкурировать с лучшими мировыми моделями», – отмечает директор завода Сергей Снарский.

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.

Все обладатели прав категории «С» считают себя профессионалами. Зачастую самоуверенны те, кто работает за рулём грузовика несколько лет. На деле даже опытные водители нередко совершают ошибки. Особенно когда речь идёт о коммерческих автомобилях, работающих на метане.

Самые продвинутые дальнобойщики первыми обратили внимание на метановый Iveco Stralis NP460. Его газовый двигатель Cursor 13 рабочим объёмом 12,9 л, потенциалом в 460 л. с. хорошо подготовлен к суровым условиям эксплуатации. Итальянское газобаллонное оборудование (ГБО) выдерживает повышенную влажность, загрязнённый воздух и не боится холодов. Завод гарантирует лёгкий пуск и эксплуатацию даже при температуре окружающего воздуха до –40 ºС. Это характерно как для техники, потребляющей сжатый метан (CNG), так и для автомобилей на сжиженном природном газе (LNG) или в комбинированном сочетании CNG+LNG.

Для успешной эксплуатации автомобиля с газовым двигателем в зимний период важно подготовить ГБО к холодам

На флагманском Stralis NP460 LNG ёмкостей двух криогенных баллонов по 220 кг хватает на пробег в 1600 км. В версии CNG+LNG (540 л сжиженного газа + 4х115 л сжатого метана) автономность составляет 1100 км. При оснащении только сжатым метаном запас около 570 км. Теперь понимаете, почему перевозчики отдают предпочтение LNG?!

Газовому грузовику противопоказано долго стоять без движения. При давлении сжиженного метана в 10 бар его предельное время хранения составляет пять дней, а при давлении в 14 бар — сутки. После этого происходит утечка газа в атмосферу через предохранительный клапан…

Как показывает практика, средний расход метана в российских условиях эксплуатации составляет 25–26 кг/100 км. Исходя из этого и зная ёмкость газовых баллонов, и нужно рассчитывать запас хода. Сжиженным газом можно заправиться только в Москве, Санкт-Петербурге, Челябинске и Калининграде. С пунктами АГНКС для заправки сжатым газом дела обстоят лучше (в России их около 380), но и здесь пополнение запаса топлива лучше спланировать заранее.

При оснащении только сжатым метаном запас около 570 км

Секреты успешной эксплуатации газовых грузовиков CNG в морозы кроются в деталях. Например, если не крутит стартёр, то, скорее всего, замёрзла дроссельная заслонка (пуск двигателя предваряет автоматический контроль всех компонентов системы питания). Достаточно отогреть патрубок феном — и проблема решена. Когда стартёр крутит, а двигатель не запускается, причиной отказа может быть «заглючившая» электромагнитная катушка. Требуется её замена. Преградой к нормальной работе системы способен стать сгоревший предохранитель, поэтому при возникновении неполадки первым делом нужно установить её причину. Если это случилось на трассе, рассчитывать лучше всего на свои силы. Ну а при возникновении проблемы в городах разумнее поискать грузовую СТО или звонить в трак-сервис. В большинстве случаев специалист даже удалённо может дать дельный совет.

Газовому грузовику противопоказано долго стоять без движения. При давлении сжиженного метана в 10 бар его предельное время хранения составляет пять дней

Многие водители порой боятся касаться газовой аппаратуры, поскольку директор или завгар это категорически запретили. Но иногда вмешательство необходимо. Например, расходный электромагнитный клапан в аварийном режиме можно открыть или закрыть вручную — оборудование не пострадает. Аналогичное правило применимо и к магистральному газовому клапану. Уж если и возникли сомнения, всегда можно позвонить установщику аппаратуры и получить руководство к действию в конкретной ситуации.

Бывает так, что водители случайно включают тумблер прекращения подачи газа или забывают об этом. Стоит вернуть его в рабочее положение — и можно завести двигатель. Порой мотор не хочет работать после заправки. Нередко причина кроется в неплотно закрытой крышке заправочного ящика. При скоплении там снега и образовании льда концевой выключатель не активирует питание электромагнитного клапана на газовом редукторе. Удаление набившихся вкраплений и есть ключ к решению проблемы.

Чрезмерное усердие тоже не приветствуется. Скажем, укрывание заправочного вентиля и манометра от влаги и грязи полиэтиленовыми пакетами — процедура лишняя. Эти компоненты и так находятся в отдельном ящике, и дополнительная изоляция им не требуется. Вот за чем нужно следить, так это за своевременной заменой фильтров, экономить на них нельзя.

Особую осторожность нужно соблюдать при ремонте автомобиля. Если допустить утечку сжиженного метана, недолго получить низкотемпературный ожог. При заправке полностью опустошённого криобака продувать следует и сам бак, и соединительные шланги. Грузовик должен быть заземлён, это не обсуждается. А когда газ подаётся в ёмкость автомобиля, заправочный шланг лучше не трогать.

Для успешной эксплуатации автомобиля с газовым двигателем в зимний период важно подготовить ГБО к холодам. Речь не о дополнительном утеплении, а о проверке оборудования. Нужно внимательно осмотреть редуктор-испаритель, места соединения газовой магистрали, форсунки, газовые фильтры. Любое отклонение от нормы должно насторожить. И уж лучше перепроверить технику в условиях парка компании, чем потом «куковать» на трассе.

Очень важно использовать рекомендованные свечи зажигания (оригинал), иначе велик риск получить пробой катушек. И менять их лучше периодически, например, через 15–20 тыс. км пробега, а не по факту «чиханий» двигателя и проблем с пуском. Как это ни странно звучит, нужно уделять внимание качеству газа и заправляться только на проверенных АГНКС. Природный газ может быть с примесями, которые негативно сказываются на работоспособности оборудования и сокращают срок службы его компонентов.

Внимательнее следует быть и к наконечникам катушек зажигания. Запорная аппаратура на газовых баллонах тоже требует заботы. После рейса рекомендуется смывать грязь чистой водой. Перед наступлением морозов на редукторе желательно заменить масло, а все компоненты — очистить от отложений.

Чрезвычайно важно своевременно устранять возникшие неисправности. Махнув рукой на заедающий клапан или небольшую утечку газа, в итоге можно получить сопутствующие проблемы и понести дополнительные затраты на их устранение. И конечно, лучше всего эту работу доверять специалистам фирменной СТО и тем, кто умеет обращаться с газовыми двигателями и газовым оборудованием.

Александр Калугин

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *