Использование природного газа в качестве альтернативы дизельному топливу — одна из тенденций мирового автомобилестроения. Дешевый углеводородный энергоноситель позволяет существенно улучшить экологические и экономические показатели. Рассматривается два основных аспекта целесообразности перевода дизельного двигателя на газовое топливо: Первый — экономический: из-за разницы стоимости дизельного и газового топлив переводить дизель на газ выгодно. Стоимость природного газа регулируется государством и не может превышать 1/3 от стоимости дизельного топлива. Вторым аспектом является улучшение экологических показателей: уменьшаются дымность и содержание твердых частиц в отработавших газах, а кроме того, при работе двигателя на газовом топливе существенно снижается шум. Поскольку высокая температура самовоспламенения газа значительно превышает соответствующий показатель для жидкого топлива, в газовых двигателях не удалось применить принцип воспламенения от сжатия. Поэтому на практике используются два способа газификации силовых агрегатов: превращение дизеля в газовый двигатель с искровым зажиганием или переход на газодизельный процесс. Конвертация дизеля в газовый двигатель: Конвертация дизеля в двигатель с искровым зажиганием, является более радикальным способом. Это связано со значительными изменениями, вносимыми в конструкцию базового агрегата. С двигателя полностью демонтируется топливная аппаратура, Двигатель становиться чисто газовым. После выполнения конвертации мотор уже не сможет работать на дизельном топливе, обратная операция практически невозможна. Главный плюс этого решения то, что двигателю нужен только один, причем самый дешевый и экологичный вид топлива, и часто это перевешивает все недостатки. А их не мало. Чтобы использовать достоинство метана – высокое октановое число, надо делать двигатель с высокой степенью сжатия, обычно около 14-ти при наличии турбонаддува. Это приводит к очень высокому пробивному напряжению на свечах, что требует специальной системы зажигания высокой энергии, очень дорогой и требовательной к квалифицированному обслуживанию. Для создания нормального состава смеси на частичных нагрузках требуется установка дроссельной заслонки, а она в принципе увеличивает насосные потери в двигателе и снижает его общий КПД. Из-за узкого диапазона воспламенения газовой смеси требуется обеспечить точную дозировку газа, что усложняет и удорожает систему управления двигателем. Среди тенденций мирового автомобилестроения из года в год все активнее проявляется интерес к созданию монотопливных газовых двигателей. Еще на стадии конструирования у этих моторов учитываются все особенности газового цикла. Считается, что газовые двигатели наиболее применимы на автобусах, развозных автомобилях и различной муниципальной технике — там, где проблема шума и загазованности наиболее актуальна. Версии грузовиков и автобусов, приспособленные для работы на метане, уже серийно выпускаются группой известных мировых брендов, таких, как Scania, Iveco, Renault. Есть примеры и среди отечественных производителей, таких как ОАО «КамАЗ» и ОАО «НефАЗ». Газодизельный режим: В газодизельном режиме двигатель потребляет два вида топлива: основное, газовое, которое подается во впускной коллектор, и запальное — дизельное (в меньшем количестве, чем в базовом дизельном режиме). При этом дизельное топливо, воспламеняющееся от высокого давления и температуры в камере сгорания, играет роль запала для воспламенения газо-воздушной топливной смеси. Подача дизельного топлива ограничивается либо механически, либо электронно, с помощью устанавливаемых на транспортное средство газовой аппаратуры с компьютерным управлением и эмуляторов. В зависимости от особенностей дизеля, впрыск газа идет или центральный, перед турбонагнетателем, или отдельными форсунками во впускной коллектор перед впускными клапанами. Электронный блок управления несет в себе также и защитные функции, не позволяя перегрузить двигатель по сравнению с его штатным использованием на дизельном топливе. Запуск и холостой ход осуществляются как у обычного дизеля, а на рабочих режимах газовая система начинает добавлять газ, увеличивая мощность двигателя до требуемого уровня. В международной терминологии чаще всего это называется «Dual Fuel Technology». Степень замещения зависит от нескольких факторов, в том числе от типа газового топлива (метан или пропан), а также совершенства дополнительно устанавливаемой газовой и применяемой дизельной топливной аппаратуры. Применение пропана по степени замещения оказывается менее эффективным из-за относительно низкого октанового числа – до 110, метан особенно полученный регазификацией СПГ применять существенно выгоднее, так как его октановое число может достигать 128, что позволяет, как минимум не потерять максимальную мощность. В наиболее благоприятных условиях процентное соотношение газа к дизельному топливу в автомобильных двигателях может достичь 80% и более если пожертвовать возможностью двигателя развивать полную мощность только на дизельном топливе и установить топливную аппаратуру, рассчитанную на небольшую цикловую подачу. На специально построенных больших судовых газодизелях достигнут уровень запальной дозы 0,3% дизельного топлива от массы всего топлива. Газодизельный комплект по своему составу очень схож с бензиновыми комплектами. Баллон, мультиклапан или вентиль, редуктор, газовые инжекторы, блок управления и т.д. Кроме того в газодизельном комплекте присутствуют датчик детонации и датчик температуры выхлопных газов. По показаниям, снятым с этих датчиков происходит защита дизельного двигателя по детонации и температуре соответственно. Так же для уменьшения подачи дизельного топлива в комплект оборудования входят эмуляторы, два из которых встроены в блок управления. Наша организация преимущественно устанавливает газодизельное оборудование торговой марки Oscar-N Diesel SAS. Oscar-N Diesel SAS – система распределенного впрыска газа для дизельных ТС. Она подходит для любого типа дизельного двигателя независимо от конфигурации цилиндров (рядных и V-образных), способа подачи воздуха (атмосферные, с турбо-наддувом), системы впрыска топлива (common rail, электронная насос-форсунка, электронный ТНВД с механическими инжекторами, механический ТНВД). Данная система устанавливается для того, чтобы снизить затраты на топливо. Для этого, изменяя характеристики датчика давления топлива в common rail или характеристики датчика положения педали акселератора, сокращается количество подаваемого дизельного топлива, а его нехватка замещается газом. С этой же целью при монтаже системы на двигатели с полностью механическим дизельным ТНВД необходимо изменить эффективность топливного насоса. Основной принцип работы системы заключается в подаче газа вместе с воздухом в изменяемой фазе: после впрыска газ смешивается с воздухом, затем данная смесь всасывается в цилиндр, где сгорает. Таким образом, двигатель работает одновременно на двух типах топлива – дизельном и газовом. Встроенные динамометрические алгоритмы позволяют оценить эффективность эмуляции и подачи газа. Состав газодизельного комплекта: Элементы системы OSCAR-N DIESEL SAS 1. Контроллер; 2. Конвертер 24 В/12 В; 3. Эмулятор TPS; 4. Звуковой сигнал; 5. Переключатель; 6. Комплект проводов; 7. Датчик температуры газа; 8. МАР сенсор; 9. Газовые инжектора; 10. Редуктор; 11. Датчик детонации; 12. Термопара; 13. Фильтр газа; 14. Датчик температуры редуктора; 15. Шланг 4 – МАР; 16. Шланг 12 – давление газа; 17. Шланг 5 – давление газа; 18. Шланг 16 – обогрев редуктора; 19. Магистраль высокого давления.