Двигатели работающие на газе низкого давления - Авто Сфера №76
Avtosfera76.ru

Авто Сфера №76
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Двигатели работающие на газе низкого давления

ВОДНЫЙ ТРАНСПОРТ

СПГ – экологически чистое и экономичное судовое топливо будущего.

Новые правила и нормативы, регулирующие выбросы сернистых соединений в Балтийском и Северном морях, и их распространение на Средиземное море, побережье США и, возможно, некоторые азиатские страны стали мощным стимулом инноваций и инвестиций в СПГ в судостроении.

Все ключевые игроки этой отрасли начали инвестировать в технологии, инфраструктурные объекты, двухтопливные и газовые двигатели для судов и барж, а также в новые бункеровочные СПГ – суда.

Все модели погружных центробежных насосов Vanzetti Engineering удовлетворяют требованиям типового одобрения и, в соответствии с их габаритами (пропорциональными расходу) и количеством ступеней (пропорциональным величине напора), могут использоваться как:

  • Зачистные насосы на СПГ – танкерах и бункеровочных судах
  • Рабочие или резервные насосы для подачи газа в судовые двигатели низкого давления с перепадом давления до 20 бар
  • Грузовые насосы от малой до средней размерности
  • Насосы для бункеровки с судна на судно
  • Бустерные насосы/ПРГУ с перепадом давления до 55 бар

В соответствии с потребностями Заказчика такие насосы могут быть смонтированы:

  • На днище резервуара для хранения СПГ
  • В криостатах с вакуумной изоляцией, устанавливаемых у основания резервуаров для хранения СПГ

В обоих случаях конструкция насосов серии ARTIKA в бессальниковом исполнении с непрерывно смазываемыми СПГ подшипниками позволяет сохранять криогенную температуру за счет:

  • быстрого и эффективного запуска и останова
  • незначительной потребности в техобслуживании

Насосы высокого давления в судостроении

Недавно Vanzetti Engineering инвестировала в разработку новой модели VT–3: это новый поршневой насос, спроектированный и изготовленный в соответствии с требованиями типового одобрения.

Насос VT–3 может применяться в качестве насоса высокого давления для подачи газа в двигатели MAN MEGI:

  • В конфигурации TRIPLEX
  • Производительность до 14 m 3 /час
  • Давление до 350 бар

Насос VT–3 может поставляться на опорной раме, имеющей типовое одобрение и полностью укомплектованной частями, необходимыми для надежной и безопасной эксплуатации насоса, в том числе датчиками, КИП и запорной арматурой.

Прощание с бензином

У водородных двигателей долгая и непростая история: еще в 1979 году BMW выпустила первый автомобиль, работающий на этом газе. Однако нефтяные кризисы 1970-х, заставившие задуматься о разработке такого автомобиля, миновали, и вплоть до 2000-х автогиганты положили идею под сукно. Все изменилось в новом веке, когда нефть снова стала дорожать, а правительства задумались о снижении выбросов в атмосферу углекислого газа. Экологичность — один из главных плюсов водородных двигателей, ведь единственный побочный продукт их работы — обычная вода. Ни углекислого газа, ни соединений свинца.

В 2007 году BMW выпустила партию из ста автомобилей Hydrogen 7, способных работать как на бензине, так и на водороде, сопроводив это событие масштабной рекламной кампанией: за рулем таких авто появлялись голливудские звезды Брэд Питт, Анджелина Джоли, Ричард Гир, Шарон Стоун. Однако сотней машин дело и ограничилось: их технические характеристики оставляли желать лучшего. Компания выбрала тупиковый путь: гибридная модель сжигала водород в камере сгорания, и газового баллона в 8 кг хватало всего на 200–250 км. А стоил автомобиль на уровне топовых моделей концерна.

Другие компании извлекли из эксперимента BMW урок. Сейчас уже три фирмы серийно выпускают легковые автомобили на водородных топливных ячейках, использующих топливо более эффективно: в результате электрохимической реакции они вырабатывают энергию, которая подается на электрический двигатель. Первой работающей по такой схеме была машина Hyundai ix35 Fuel Cell, поступившая в автосалоны в начале 2013 года. Годом позже в Японии стартовали продажи Toyota Mirai, а в 2015–2016 годах на японский и американский рынки вышла Honda Clarity. Еще полтора десятка компаний в последние годы объявили о скором выпуске или по крайней мере о начале разработки таких автомобилей. Совершенствование технологий позволило существенно удешевить производство: цена Hyundai ix35 Fuel Cell составляет около $53 тыс., Toyota Mirai — $57 тыс., Honda Clarity — $59 тыс.

Тем не менее цены кажутся высокими по сравнению с обычными машинами: так, Hyundai ix35 с обычным двигателем стоит от $10 тыс. до 35 тыс. Да и сам водород пока обходится дороже бензина. Но инновационные автомобили не только чище, но и потенциально выгоднее. Согласно подсчетам бывшего главного исследователя по вопросам альтернативной энергии Лос-Аламосской национальной лаборатории (США) Стива Хенча использовать водород в качестве энергоносителя намного выгоднее, чем обычный бензин. Энергоемкость одного галлона (4,54 л) бензина и 1 кг водорода, эквивалентного ему по объему, почти одинакова: 130 против 130–140 мДж. Галлон бензина в США стоит около $2,90, 1 кг водорода обойдется дороже — в $8,6. Однако если учесть, что термодинамическая эффективность бензина составляет 20–25%, а водорода — 60% и более, получится, что топливные ячейки в 2,5–3 раза эффективнее двигателя внутреннего сгорания. А значит, на том же объеме топлива водородные автомобили смогут проехать в 2,5–3 раза дольше.

Высокая энергия

В России компании также проявляют интерес к водородным технологиям. В 2006 году «Норильский никель» приобрел контрольный пакет акций американского пионера водородной энергетики Plug Power. Однако кризис 2008–2009 годов вынудил «Норникель» продать бумаги.

В 2014 году в России появился производитель водородных топливных ячеек — AT Energy. Компании удалось найти свою нишу: она поставляет аккумуляторные системы для дронов, в том числе военных. Топливными элементами AT Energy были, например, оснащены дроны компании «АФМ-Серверс», снимавшие с воздуха Олимпиаду-2014 в Сочи. «Оснащение дронов водородными элементами дает большой выигрыш по длительности полета, кроме того, они перестают зависеть от температуры воздуха», — говорит основатель компании Данила Шапошников.

В июне 2017 года AT Energy подписала стратегическое соглашение с АО «Линде Газ Рус», дочерней компанией производителя промышленных газов Linde Group. Партнеры будут поставлять владельцам беспилотных аппаратов баллоны с водородом производства Linde. Это поможет решить важнейшую проблему водородной энергетики для беспилотников — заправочной инфраструктуры.

Преимущества метана

Используя метан в качестве топлива на автомобиле, можно добиться следующих положительных моментов:

  • Октановое число метана — 130, это выше, чем у самого чистого бензина;
  • Финансовая экономия — природный газ дешевле продуктов переработки нефти;
  • Метан чище. Это означает увеличение срока эксплуатации транспортного средства и долговечность использования двигателя.
  • Транспорт, который работает на газе, выбрасывает в окружающую атмосферу меньше всего отработанных газов.
  • Снижение выбросов, возникающих в момент заправки топливного бака, а также общее снижение количества выбросов углекислого газа.

Пропан или метан. Что лучше для авто? Основная разница. Просто о сложном

Клапан EGR. Серьезный подход к выбросам NOx.

Являясь неотъемлемым элементом системы управления двигателем автомобиля, так называемый клапан системы рециркуляции выхлопных газов (сокращенно EGR) служит для возврата точно рассчитанного объема выхлопных газов в систему впуска двигателя для повышения его эффективности, снижения потребления топлива и содержания окислов азота в выхлопных газах. С ростом требований к сокращению выбросов клапан EGR будет играть все более важную роль, поэтому вам следует знать, для чего он предназначен, почему он выходит из строя и как его заменить в случае поломки.

Как работает клапан EGR?

Воздух, которым мы дышим, почти на 80 процентов состоит из азота. Однако под воздействием чрезвычайно высоких температур в камере сгорания, до 1370 °C, этот инертный в нормальных условиях газ становится химически активным и образует вредные оксиды азота, или NOx, которые затем попадают через выхлопную систему в атмосферу. Чтобы свести эти выбросы к минимуму, клапан рециркуляции отработавших газов обеспечивает подачу точно рассчитанного количества выхлопных газов во впускную систему, тем самым изменяя химический состав воздуха, поступающего в двигатель. При меньшем количестве кислорода разбавленная смесь сгорает медленнее, благодаря чему в камере сгорания температура снижается почти на 150 °C, а также уменьшается образование NOx, что обеспечивает более чистый и эффективный выхлоп.

Читать еще:  Большая температура двигателя в чем проблема

Клапан EGR имеет два основных положения: открытое и закрытое, хотя он может принимать любое промежуточное состояние. При запуске двигателя клапан EGR закрыт. Во время холостого хода и на низких скоростях достаточно небольшой мощности и, следовательно, незначительного количества кислорода, поэтому клапан постепенно открывается. На холостом ходу он может быть открыт на 90%. Однако, когда требуется больший крутящий момент и большая мощность, например при полном ускорении, клапан EGR закрывается, чтобы обеспечить поступление большого количества кислорода в цилиндр.

Кроме снижения выбросов NOx, клапаны EGR могут использоваться в двигателях малого объема с системой GDi для уменьшения насосных потерь, а также для повышения эффективности сгорания топлива и снижения вероятности детонации. В дизельных двигателях он также помогает уменьшить стук на холостом ходу.

Типы клапанов EGR

Хотя существует несколько типов клапанов рециркуляции отработавших газов — в более ранних системах используются вакуумные клапаны, в то время как в более современных автомобилях устанавливаются клапаны с электронным управлением, — можно выделить следующие их основные типы:

Дизельные клапаны EGR высокого давления отводят быстрый поток отработавшего газа с высоким содержанием сажи, прежде чем он попадет в сажевый фильтр — сажа может соединяться с парами масла и образовывать шлам. Затем газ поступает обратно во впускной коллектор либо через патрубок, либо через внутренние отверстия в головке блока цилиндров. Вспомогательный клапан также используется для создания вакуума во впускном коллекторе, так как он не образуется естественным образом при работе дизельного двигателя.

Дизельные клапаны EGR низкого давления отводят выхлопной газ после его прохождения через сажевый фильтр. Этот газ движется с меньшей скоростью, но он почти полностью очищен от сажи. Затем газ поступает обратно во впускной коллектор через патрубок.

Бензиновые клапаны EGR отводят выхлопные газы так же, как и их дизельные аналоги высокого давления. Когда в цилиндре создается разрежение, выхлопные газы втягиваются в камеру сгорания, а объем их подачи регулируется открытием и закрытием самого клапана EGR.

Клапаны EGR с вакуумным управлением имеют электровакуумный клапан для изменения степени разрежения, воздействующей на диафрагму, и, в свою очередь, открывают и закрывают клапан EGR. В некоторых клапанах также имеются датчики обратной связи для подачи на ЭБУ сигнала об их положении.

Цифровые клапаны EGR оснащены соленоидом или шаговым двигателем и в большинстве случаев датчиком обратной связи. Эти клапаны получают широтно-импульсно модулированный сигнал от ЭБУ для регулирования потока выхлопных газов.

Каковы причины поломки клапанов EGR?

Клапаны рециркуляции отработавших газов работают в агрессивной среде, поэтому со временем они могут изнашиваться. Однако единственной основной причиной их отказа является нагар вдоль каналов рециркуляции выхлопных газов и системы впуска. С течением времени это приводит к засорению трубок, каналов выхлопных газов и, в конечном итоге, плунжерного механизма клапана, в результате чего его заклинивает либо в открытом, либо в закрытом состоянии. Неисправности также могут быть вызваны разрывом диафрагмы клапана или утечкой через нее.

Каковы признаки неисправности клапана EGR?

Признаки неисправности клапана EGR схожи с признаками других неисправностей системы управления двигателем. По этой причине неисправности EGR остаются головной болью многих автомехаников. Однако существует несколько признаков, на которые стоит обратить внимание:

  • Горит лампочка проверки двигателя. Как и в случае неисправности большинства компонентов системы управления двигателем, проблема с клапаном EGR может стать причиной включения лампочки проверки двигателя.
  • Нарушения в работе двигателя. Если клапан заклинило в открытом положении, качество воздушно-топливной смеси будет нарушено, что приведет к нарушениям в работе двигателя, таким как снижение мощности, вялое ускорение и неровный холостой ход. Это также может привести к утечкам давления в системе турбонаддува, в результате чего турбонагнетатель будет работать активнее.
  • Повышение объема выбросов NOx. Когда клапан EGR остается закрытым, в камере сгорания возникают высокие температуры, в результате чего в выхлопе остается большое количество несгоревшего топлива, что приводит к увеличению выбросов NOx и снижению эффективности использования топлива.
  • Детонация двигателя. Повышенная температура и большой объем выбросов NOx могут также привести к усилению детонации, которую можно распознать по стуку в двигателе.

Устранение неисправностей клапана EGR

Учитывая разнообразие типов клапанов EGR, всегда целесообразнее следовать процедурам устранения неисправностей, подробно изложенным в руководстве по обслуживанию, однако существует несколько стандартных действий, которые могут помочь точно определить неисправность:

  • Считайте коды неисправностей клапанов EGR с электронным управлением с помощью диагностического прибора.
  • Убедитесь, что все вакуумные магистрали и электрические соединения подключены и расположены правильно.
  • С помощью вакуумметра проверьте степень разрежения в вакуумном шланге при 2000–2500 об/мин. Отсутствие вакуума при нормальной рабочей температуре может указывать на ослабление крепления шланга, засор или неисправность вакуумного выключателя с штуцерами или электровакуумного клапана или неисправность вакуумного усилителя/насоса.
  • Проверьте электровакуумный клапан во время работы двигателя. На клапанах EGR с электронным управлением активируйте соленоид с помощью диагностического прибора и проверьте степень разрежения на конце патрубка. Если клапан не открывается при подаче питания, его заклинило в открытом или закрытом положении или имеются следы ржавчины на электрическом соединении, ослабло соединение провода или имеется плохое заземление, система EGR будет работать неправильно. Перед заменой клапана определите основную причину его неправильной работы.
  • По возможности проверьте движение штока клапана при 1500–2000 об/мин. Если клапан функционирует правильно, шток клапана должен двигаться. Если он не движется, при наличии вакуума, значит, клапан неисправен.
  • Создайте разрежение непосредственно на клапане EGR с помощью ручного вакуумного насоса или сканера, в зависимости от типа клапана. Если на холостом ходу изменений не выявлено, значит, либо неисправен клапан EGR, либо каналы EGR полностью перекрыты. Если двигатель работает на холостом ходу с перебоями или глохнет, проблема вызвана неисправной системой управления.
  • Снимите клапан EGR и проверьте его на наличие нагара. По возможности удалите нагар, стараясь не допускать загрязнения мембраны.
  • Убедитесь в отсутствии засора канала рециркуляции отработавших газов в коллекторе. При необходимости прочистите его.

Коды распространенных неисправностей

Для поздних моделей клапанов EGR характерны следующие коды неисправностей:

  • P0400 — неисправность в системе рециркуляции выхлопных газов.
  • P0401 — недостаточный поток рециркуляции выхлопных газов.
  • P0402 — избыточный поток рециркуляции выхлопных газов.
  • P0403 — неисправность электропроводки системы рециркуляции выхлопных газов.
  • P0404 — неправильное значение в цепи клапана EGR.
  • P0405 — низкий уровень сигнала в цепи «А» датчика системы рециркуляции выхлопных газов.
  • P0406 — высокий уровень сигнала в цепи «А» датчика системы рециркуляции выхлопных газов.
  • P0407 — низкий уровень сигнала в цепи «В» датчика системы рециркуляции выхлопных газов.
  • P0408 — высокий уровень сигнала в цепи «В» датчика системы рециркуляции выхлопных газов.
  • P1403 — низкое напряжение в цепи управления клапана системы рециркуляции выхлопных газов.
  • P1404 — система рециркуляции отработавших газов — шток клапана остановился в закрытом положении.
  • P1405 — высокое напряжение в цепи управления клапана системы рециркуляции выхлопных газов.
  • P1406 — ошибка позиционирования штока клапана системы рециркуляции выхлопных газов.
Читать еще:  E38 сколько масла в двигателе

Ключевые технологи ПД-14

По признанию Иноземцева, сложными оказались практически все основные этапы созданию ПД-14. Одним из новшеств проекта ПД-14 стало создание рабочих групп по ключевым направлениям. Помимо конструкторов «ОДК-Авиадвигатель» в эти группы привлекались ведущие специалисты предприятий ОДК, отраслевых институтов и академической науки.

Двигатель-демонстратор ПД-14 был собран в июне 2012 года. Ключевым риском этого этапа стала технология изготовления пустотелой титановой рабочей лопатки вентилятора методом диффузионной сварки и сверхпластической формовки. В создании и освоении этой технологии кроме специалистов АО «ОДК-Авиадвигатель» большую роль сыграли специалисты ФГБУН «Институт проблем сверхпластичности металлов» Российской академии наук, АО «ОДК-УМПО», ФГУП «ЦИАМ», ФГУП «ВИАМ». «Без этой технологии двигатель ПД-14 не состоялся бы», — подчеркнул Иноземцев.

Серьезным вопросом также стала разработка турбины низкого давления. Она была создана совместными усилиями уфимского ОКБ «Мотор» и пермских конструкторов. «Опуская подробности, скажу, что при разработке турбины низкого давления спорили две идеологии: делать турбину большего диаметра с меньшим количеством ступеней или, наоборот, меньшего диаметра с большим количеством ступеней. Победила вторая, более консервативная идеология, обеспечившая высокий КПД турбины на крейсерском режиме полета», — рассказал генконструктор.

В проекте ПД-14 предприятие «ОДК-Авиадвигатель» впервые в практике отечественного двигателестроения разрабатывало не только сам двигатель, но и мотогондолу. Специалисты пермского конструкторского бюро отказались от общепринятого в мире типа реверсивного устройства распашного типа, когда мотогондола состоит из двух С-образных каналов, которые, как крылья бабочки, распахиваются и открывают доступ к двигателю.

Другой особенностью реверсивного устройства, которую специалисты «ОДК-Авиадвигатель» применили одни из первых в мире и точно первые в России, стало использование электрического привода для реверсивного устройства ПД-14. Уникальную систему электропривода разработали отечественные фирмы ООО «Электропривод» и ГК «Диаконт».

Для летных испытаний нового двигателя была восстановлена летающая лаборатория на базе Ил-76ЛЛ, которая позволяет оценивать около 2 тыс. параметров двигателя в процессе полета. Первый вылет Ил-76ЛЛ с двигателем ПД-14 состоялся 30 ноября 2015 года на аэродроме ЛИИ им М.М. Громова. «Примерно треть из этих 2 тыс. параметров мы наблюдали онлайн на базе в Жуковском и в Перми. Это первая в России летная лаборатория с такими возможностями», — отметил генеральный конструктор.

С сертификацией двигателя тоже было все непросто. Когда были развернуты работы по проведению сертификационных испытаний ПД-14, вышло постановление правительства России о перераспределении полномочий по сертификации авиационной техники — от Межгосударственного авиационного комитета (МАК) в Росавиацию. Правительственный маневр примерно на два года задержал все работы по сертификации ПД-14. Особенно работы с EASA. Но в конечном итоге все испытания были успешно проведены, и в октябре 2018 года ПД-14 получил сертификат типа.

Перспективный двигатель прошел сложнейшие сертификационные испытания, в первую очередь по обрыву рабочей лопатки вентилятора, в ходе которых была подтверждена локализация повреждений и отсутствие опасных последствий, связанных с двигателем. Для этого испытания был существенно доработан стенд «ОДК-Авиадвигатель». Специалисты пермского КБ разработали уникальную методику подрыва пирозаряда, обеспечивающего гарантированное отделение рабочей лопатки вентилятора от ротора на заданном режиме работы двигателя и не приводящего к дополнительному негативному воздействию на двигатель.

Успешно прошло сложное испытание по обрыву вала турбины низкого давления, доказавшее отсутствие опасных последствий для двигателя и самолета.

«Подобные испытания в «ОДК-Авиадвигатель» не проводились почти 30 лет», — рассказал Иноземцев, добавив, что сертификационные испытания проходили не только в Перми, но и в Москве на стендах ЦИАМ в Тураево, в Жуковском в ЛИИ им. М.М. Громова, в Рыбинске на открытом стенде «ОДК-Сатурн» в Палуево.

Топливо для судовых дизелей

Топливо для судовых дизелей

Тип топлива, которое может использовать судовой двигатель – вторая по важности его характеристика, после мощности. Есть два основных вида топлива – дизель (MDO, Marine Diesel Oil) и тяжелое топливо (HFO, Heavy Fuel Oil). Про сжиженный природный газ (Liquefied Natural Gas, LNG) поговорим отдельно.

Тяжелое топливо имеет гораздо более высокую вязкость, чем дизельное, при той же самой температуре. Образует нагар и много сажи. Выхлоп содержит больше серы, чем от дизеля. HFO требует подогрева до 40°С даже для того, чтобы качать его из танков, и до 120°С для того, чтобы впрыснуть в цилиндры двигателя – а это дополнительные сложные системы, работающие от электричества, горячей воды или пара. Главное достоинство тяжелого топлива, при всех его недостатках – низкая цена, на 30-40% дешевле дизельного. Кроме того, оно тяжелее, а значит, в танк войдёт больше топлива по массе.

HFO может использоваться в среднеоборотных и тихоходных двигателях, высокооборотные двигатели пока требуют качественного дизельного топлива.

Дизельное топливо гораздо более «чистое» и требует лишь удаления возможных загрязнений, в том числе воды (сепарация) перед подачей в цилиндры. Сепараторы – это специальные центрифуги, в которых более плотные вода и грязь отделяются от топлива. Тяжёлое топливо тоже проходит очистку в сепараторах, только при высоких температурах.

Универсальность

Двигатели, работающие на тяжелом топливе, на самом деле универсальные и без проблем (и даже с удовольствием!) работают на дизеле. Более того, им всё равно приходится работать на лёгком топливе в водах Европы, борющейся за экологию, при пуске и во время маневров.

Если инженеры и конструкторы смогут научить работать на тяжелом топливе высокооборотные судовые двигатели, это будет почти что революция – получится сэкономить тысячи и тысячи тонн металла и километры пути, которые мотористы нахаживают за смену вокруг малооборотного двигателя размером с многоэтажный дом. При той же мощности высокооборотные двигатели в разы меньше и легче.

Путь топлива

Топливо для судовых двигателей хранится на борту в особых резервуарах, танках. Танки устраивают так, чтобы наружный борт судна никогда не был стенкой танка, обязательно должно быть два слоя металла. Это предохраняет топливо от попадания воды при повреждении борта, и, наоборот, препятствует розливу топлива при авариях.

Судно-бункеровщик закачивает топливо прямо в танки, при этом завзятые курильщики должны потерпеть – курение на палубах во время бункеровки строго запрещено. Из танков топливо забирается в небольшой бак в машинном отделении, откуда попадает в высокий и узкий бак-отстойник, где вода и грязь частично оседают на дно. Отстоявшееся топливо проходит через сепаратор и накапливается в баке для чистого топлива. Вода и грязь из сепаратора возвращаются в отстойник, откуда периодически выкачиваются и утилизируются.

Топливный насос и инжекторы

Классический дизель имеет отдельный насос высокого давления для каждого цилиндра. Топливо в них подает насос низкого давления. Насос высокого давления впрыскивает топливо в цилиндр через инжектор, распыляющий его внутри. Количество попавшего в цилиндр топлива при этом определяется сечением форсунки инжектора, давлением, создаваемым насосом, и временем, пока это давление действует. Лишнее топливо стекает обратно в бак.

Современный дизельный двигатель имеет систему подачи топлива Common Rail (на русском – «аккумуляторную»). В ней единственный насос высокого давления (в просторечии ТНВД) закачивает топливо в общую магистраль (англ. Common Rail) большого объёма, аккумулятор. Оттуда топливо через гидроклапаны, управляемые электроникой, попадает в форсунки и цилиндры. Регулирует процесс компьютер двигателя. Это позволяет очень точно дозировать топливо для каждого цилиндра, причём независимо от угла поворота коленвала. Это обеспечивает высокий КПД двигателя и позволяет снижать содержание вредных веществ в выхлопе.

Сжиженный природный газ

Здесь мы пока не касались двигателей, работающих на сжиженном природном газе (LNG) и, соответственно, стоящих на судах-газовозах. Эта технология появилась и развивалась вместе с газовозным флотом. На газовозах сжиженный газ хранится в танках низкого давления при температуре -163°С.

Читать еще:  Датчик расхода топлива для дизельных двигателей

Газ в качестве топлива используется не в чистом виде, а с добавлением 5-10% обычного топлива, MDO или HFO. В двухтактных и четырёхтактных дизелях, работающих на LNG, используется разный принцип воспламенения горючей смеси.

  1. В четырёхтактных двигателях это классика, принцип Отто – воспламенение от внешнего источника тепла (свечи). Газ поступает в цилиндры под низким давлением как часть горючей смеси. Поэтому мощность двигателя несколько снижается по сравнению с работой на обычном топливе – в камеру сгорания попадает меньше топлива.
  2. В двухтактных двигателях по-прежнему используется принцип Дизеля – воспламенение за счет давления. Есть два способа:
    • Первый способ – газ впрыскивается в цилиндр в виде жидкости под давлением 600 бар через отдельный инжектор. Но проблема в том, что газ под давлением не воспламеняется. Поэтому дополнительно впрыскивается около 5% дизельного топлива, это обеспечивает воспламенение смеси.
    • Второй способ – газ подаётся в камеру сгорания под низким давлением, сжимается цилиндром, а воспламенение также обеспечивается впрыском обычного топлива в нужное время.

Соотношение MDO (или HFO) и природного газа контролируется компьютером, управляющим мощностью двигателя.

Природный газ – очень чистое топливо, и даже в смеси с тяжелым топливом двигатель удовлетворяет всем нормам в зонах контроля выбросов (ECA).

Вне газовозного флота внедрение двигателей на сжиженном природном газе сдерживается трудностями с логистикой этого вида топлива.

Газовый двигатель внутреннего сгорания

Немного истории:

Самый первый двигатель внутреннего сгорания изобрёл инженер-бельгиец Ж.Ж. Этьен Ленуар в середине 19 века, это был двухтактный электрический двигатель с искровым зажиганием, топливом для этого устройства был каменноугольный газ, но ресурс работы такого изобретения был очень мал, так как изобретатель не учёл необходимость в смазке и охлаждения двигателя. Через несколько лет Ленуар преобразовал свой двигатель с учётом потребностей, и в качестве топлива стал использовать керосин. И всё равно устройство было безупречным, хотя некоторые трёхколёсные автомобили ездили на таком двигателе.

К концу 19 века произошли большие изменения в создании двигателя внутреннего сгорания. Немецкий изобретатель Николаус Аугуст Отто был первым изобретателем, открывший миру технически сложно устройство, преобразовывающее энергию топлива в механическую энергию, он создал газовый двигатель внутреннего сгорания. Суть работы газового двигателя была в том, что горючая смесь сначала подвергалась сильному сжатию в верхней точке положения поршня.

Первый двигатель изобретателя был довольно низкооборотным и имел достаточно большую массу, в следствии чего при увеличении оборотов вала до 180 об/мин появлялись проблемы в его работе, и быстрее изнашивался золотник. Для хранения газа использовался огромная ёмкость, что делало невозможным установить его на автомобиль, зато он нашёл своё огромное применение на различных фабриках и заводах

Изобретателю потребовалось 15 лет, чтобы создать экономичный двигатель, который в свою очередь получил название четырёхтактного двигателя, так как рабочий цикл протекал в нём за четыре хода поршня.

Что же такое газовый двигатель внутреннего сгорания?

Общее определение двигателя внутреннего сгорания таково, что это такой тип двигателя, где химическая энергия жидкого или газообразного углеводородного топлива, которое сгорает в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу. Главным недостатком двигателя внутреннего сгорания является производимая им высокая мощность в исключительно узком диапазоне оборотов, поэтому главными элементами двигателя становится стартер и трансмиссия.

Нынешние двигатели подобного типа работают на природном газе, сниженном пропан-бутане и других. Большим плюсом таких двигателей является то, что в них меньше изнашиваются основные узлы и детали, что происходит из-за создания качественной горючей смеси и её результативного сжигания, а также преимущество ещё и в том, что в выхлопах практически не обнаруживается вредных примесей.

Коэффициент полезного действия (КПД) двигателей на таком топливе приближается к 42 процентам.

Что такое система питания газовых двигателей?

Системой питания газовых двигателей внутреннего сгорания, называют систему, устанавливающуюся на автомобили и позволяющую использовать вместо бензина сниженный газ. Состоит такая система из следующих элементов:

  • топливный баллон, который может различаться формами;
  • газовый клапан, позволяющий перекрывать подачу топлива во время стоянки машины;
  • переключатель на определённый вид топлива, который монтируется в салон автомобиля;
  • электромагнитный бензиновый клапан для автомобилей с бензиновым двигателем или эмулятор форсунок для дизельных двигателей, который служит для того, чтобы перекрывать подачу бензина в процессе использования газового топлива;
  • выносное устройство для заправки газом;
  • редуктор-испаритель, предназначающийся для подогрева и испарения сжиженного топлива;
  • мультиклапан, предотвращающий утечку газа.

Суть работы такой системы почти идентично бензиновой, то есть в начале сжиженное топливо поступает в клапан-фильтр по магистрали, где проходит начальную чистку от различных смол, затем очищенное топливо направляется в редуктор-испаритель, где давление его понижается до одной атмосферы и после этого через дозатор топливо уже подаётся в смеситель.

Что касается инжекторных двигателей, то в подобном оборудование бензиновый клапан не применяется, вместо него устанавливают эмулятор форсунок

Плюсы и минусы газового двигателя:

Как ни странно, но такое оборудование не идеальное, оно имеет и достоинства и недостатки. Достоинства такого оборудования в том, что вы можете без особых трудностей создать газовый двигатель самостоятельно, а именно, смонтировать установку на автомобиль своими силами, также не маловажным плюсом является низкая стоимость такого топлива, а также высокое октановое число. Помимо этого, как было сказано выше, такое топливо не производит вредных выбросов. Двигатель на таком топливе работает более качественно, а также значительно увеличивается ресурс двигателя.

Что касается недостатков, то их много меньше, но они существенны, например, снижается динамика разгона автомобиля, ощутимо возрастает нагрузка на клапаны газораспределительного механизма. Помимо этого, есть некоторые сложности с использование такого оборудования в зимнее время года, а также оно занимает довольно много места. В общем ставить или не ставить газовое оборудование решать только вам.

Как установить газовое оборудование самостоятельно?

Существует известные нам в наше время пара схем подключения оборудования – классическая, в которой газ подаётся прямо в инжектор или карбюратор и последовательная – при которой топливо поступает прямо в форсунки, которые установленны параллельно с бензиновыми.

Проще всего использовать классическую схему установки оборудования, она менее затратная и не сложная в плане работы, но имеет один достаточно весомый недостаток – при переключении режимов начинает образовываться смесь довольно низкого качества, в следствии чего двигатель быстрее изнашивается. Поэтому, пусть последовательная система затратнее, но качество подачи газа у неё намного лучше.

Обычно газобаллонное оборудование, которое можно самостоятельно встроить в уже существующую систему автомобиля, можно приобрести на рынке, и к каждой модели двигателя подбирается соответствующая модель газобаллонного оборудования. Чаще всего заправочный баллон с комплектующими крепится в месте для запасного колеса, но может крепится и в нише багажника.

После того как вы закрепили баллон присоединяем выносное заправочное устройство, отверстие которого должно выходить на внешнюю сторону кузова, после этого, на двигателе устанавливаются клапаны против утечки газа, для перекрывания бензина при подаче газа. Обычно переключатель с бензина на газ монтируется в салоне автомобиля.

Но, если вы не уверены в своих знаниях по устройству мотора и способностях, то лучше всего обратиться к специалистам и не рисковать присоединять ГБО самостоятельно. С газом не шутят!

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector