Газодизельный двигатель — cтатьи о двигателях. Газовый двигатель — двигатель внутреннего сгорания, сконструированный на основе дизельного двигателя, в которы ..

Идею использовать газ вместе с жидким топливом — газодизель — патентовал еще Рудольф Дизель, однако широкого распространения газодизельный процесс не получил. В современном дизелестроении газодизельный процесс широко использует компания MAN, вернее, ее подразделение, строящее судовые дизеля.

В школьном курсе по физике упоминались (по крайней мере, до прихода попов в школы) идеальные циклы сгорания двигателей внутреннего сгорания: цикл с подводом теплоты при постоянном объеме — цикл Отто; и цикл с подводом теплоты при постоянном давлении — цикл Дизеля. Это теплотехника. Если от теории переходить к технике, то по циклу, близкому к циклу Отто, работают двигатели, в цилиндрах которых сжимается топливно-воздушная смесь, воспламеняемая в конце такта сжатия. В настоящее время общепринято поджигать смесь электрической искрой. На заре автомобилизации бензиновые двигатели работали от калильного зажигания.

Цикл Дизеля

Про дизель, вроде бы, знают все, по крайней мере, кто связан с автомобилями. На самом деле, цикл Дизеля — это когда дополнительным компрессором раздельно сжимают воздух и смесь воздуха с топливом, а подача топлива осуществляется так, чтобы давление в процессе сгорания оставалось постоянным. По этому циклу работают компрессорные дизели. Из-за того, что компрессоры были большими и тяжелыми, Р. Дизель (Рудольф Кристиан Карл Дизель — если быть точным) так и не смог установить свой двигатель на грузовик. Позднее, правда, компрессорный дизель все-таки был установлен на автомобиль.

Существует цикл со смешанным подводом теплоты — цикл Тринклера. Именно цикл Тринклера осуществляется в бескомпрессорных дизелях, в цилиндрах которых сжимается чистый воздух и происходит самовоспламенение впрыскиваемого через форсунку топлива. Цикл был изобретен петербургским студентом Тринклером. Собственно говоря, цикл Отто является частным случаем цикла Тринклера, когда степень изобарного расширения равна единице.

В 1898 г. Густав Васильевич Тринклер (1876-1957 гг.), будучи студентом Петербургского технологического института (с 1894 г.), подал заявку на патент на спроектированный им двигатель, в котором жидкое топливо впрыскивалось непосредственно в цилиндр через форсунку. В 1900-1901 гг. Г. В. Тринклер построил опытный образец своего стационарного дизеля на Путиловском заводе. Он расположил в головке цилиндра форсунку со специальным поршеньком для пневматического распыливания топлива. Изобретатель получил патент только в 1904 г. после пятилетней проволочки. Не получив возможности изготовить двигатель в России, Г. В. Тринклер уехал в Германию, где в 1905 г. его мотор был выпущен фирмой братьев Кертинг в Ганновере под названием «двигатель системы Тринклер». Вскоре такие моторы распространились по всему миру как самые экономичные.

Если цикл Тринклера не идеальный и больше соответствует циклу, реализованному в реальных двигателях, то почему же двигатели Тринклера получили известность как самые экономичные? Все дело в смесеобразовании. Если отойти от классификации по теплофизическим процессам, то двигатели внутреннего сгорания можно различать по внутреннему и внешнему смесеобразованию. Карбюраторные моторы являются наиболее характерными представителями двигателей с внешним смесеобразованием, а дизели — с внутренним (бензиновые моторы с непосредственным впрыском также имеют внутреннее смесеобразование). При внешнем смесеобразовании в цилиндры должна поступать топливная смесь, близкая по составу к стехиометрической с высокой степенью гомогенности с тем, чтобы ее можно было воспламенить. Слишком бедная или богатая смесь, или не гомогенная — просто не воспламенится от искры.

При впрыске топлива непосредственно в цилиндр, как это происходит у дизелей, горение топлива происходит на границе смешивания частиц топлива с нагретым воздухом. Топливный заряд считается стратифицированным (термин «стратификация» происходит от латинских слов stratum — слой и facio — делаю) — таким образом создаются локальные условия создания очагов горения. В зоне расположения форсунки, даже при небольшом количестве подаваемого топлива, будет образовываться смесь, способная к самовоспламенению. Возможность качественного регулирования рабочего процесса позволяет экономить топливо при частичных нагрузках. Но это имеет обратную сторону.

Из-за того, что организовать внутреннее смесеобразование сложнее, дизели долгое время оставались «грязными» в отношении состава отработавших газов. Современный дизель снабжается сложным комплексом устройств, которые улавливают частицы топлива, превратившиеся из-за недостатка воздуха в сажу. Все то, что не сгорело, дожигают (окисляют) с помощью катализаторов. В свою очередь гомогенная смесь, близкая по составу к стехиометрической, сгорает наиболее полным образом и с наименьшими выбросами. Наиболее «чистыми» получаются газовые двигатели, работающие на стехиометрической смеси. Высокая цена систем очистки отработавших газов дизельных моторов — это то, за что стали платить относительно недавно. За дорогостоящую топливную аппаратуру дизеля платить приходилось всегда. При переводе дизеля на газодизельный цикл стоимость мотора и его обслуживания только увеличивается. На сколько — Volvo Trucks скромно умалчивает.

Компания сообщает, что новые грузовые автомобили Volvo FH LNG и Volvo FM LNG могут работать на биогазе, который позволяет снизить уровень выбросов CO2 практически на 100%, или же на природном газе, который уменьшает уровень выбросов CO2 на 20% по сравнению с дизельным топливом. К этому можно добавить, что использование биодизеля дает точно такой же результат.

Все перечисленное выше объясняет бесперспективность газодизельных двигателей. Тем не менее, появление Volvo FH LNG и Volvo FM LNG нужно только приветствовать. В современной линейке автомобильных двигателей пока отсутствуют газовые моторы большой мощности. Volvo Trucks предлагает двигатели Volvo G13C мощностью 460 л.с. с крутящим моментом 2300 Н•м, а для версии мощностью 420 л.с. крутящий момент составляет 2100 Н•м. Газовый двигатель Cummins Westport ISX12 G может предложить только 400 л.с. (298 кВт) с крутящим моментом 1966 Н•м. Подача газа в двигателях Volvo G13C осуществляется через двухтопливные форсунки с отдельными соплами для газа и дизельного топлива. Отработавшие газы очищаются системой SCR и сажевым фильтром. Volvo Trucks предлагает баки для сжиженного газа на 115 кг (275 л), 155 кг (375 л) или 205 кг (495 л). Последнего будет достаточно для пробега на 1000 км.

Несмотря на то, что газодизельные моторы по совокупности потребительских свойств сегодня проигрывают газовым и дизельным двигателям, появление таких агрегатов на рынке позволяет расширить топливное разнообразие и диверсифицировать агрегатную базу тяжелой коммерческой техники. Поделиться

Газобаллонная система и дизель

Собственно всегда газ устанавливался на бензиновые двигатели и почти никогда (по крайней мере раньше лично я такого не слышал) не устанавливался на дизельные двигатели. Все дело в том, что бензиновый и дизельный агрегаты очень сильно различаются по принципам воспламенения топлива, а также по степени сжатия.

За исключением обучения заправочному газу, который немного отличается от заправки топливом, все остальное одинаково. Автомобиль всегда начинается с бензина, но автоматически переключается на газ, когда хладагент достигает определенной температуры. Это так, что испаритель газифицирует резервуарный газовый колодец. Как только двигатель работает на газе, мы не заметим ничего другого, кроме небольшой потери мощности. Но настолько маленький, что ни один глаз не может его заметить. Потому что единственным инструментом измерения мощности, который у большинства людей есть, является их задница: с ним замечает, что автомобиль «тянет» или «не тянет».

Бензиновый

– поджигает топливо при помощи специальных устройств, свечей зажигания. А степень сжатия у него примерно 10:1 – 12:1

Дизельный

– поджигает топливо благодаря большой степени сжатия в цилиндрах, здесь она около 18:1 – 22:1, у него нету свечей зажигания.

Выполнение цикла от двигателя с использованием биогаза в качестве топлива. Из-за роста цен на нефть интенсификация исследований альтернативных видов топлива. В Бразилии имеется большая биогаза от анаэробного переваривания отходов в сельской местности, городских отходов на полигонах и систем очистки сточных вод в городских центрах. Во-первых, использовались три вида топлива: бензин, биогаз и природный газ, используя системы, имеющиеся в продаже для этих видов топлива, для сравнения с другими тестами.

Затем проводились испытания различных комбинаций точки воспламенения, газового смесителя и степени сжатия. Ключевые слова: энергия, биомасса, стационарный двигатель, генератор. Рост цен на нефть увеличивает поиск альтернативных видов топлива. В Бразилии существует большая доступность биогаза от анаэробного переваривания в сельской местности, городских отходов на полигонах и очистки муниципальной канализации. В этой работе мы оценили динамику крутящего момента и мощности. Сначала было проведено испытание бензином, биогазом и природным газом, используя коммерческие системы для этого топлива, используя сравнения для других испытаний.

Если применение газобаллонного оборудования в бензиновых агрегатах не вызывает сложностей (как с установкой так и с эксплуатацией), газ также поджигается свечами, а его октановое число корректируется (если взять пятое поколение). То дизель это совершенно другая история, здесь смесь загорается от давления, но с газом такой фокус не проходит. И причин здесь масса.

Стоимость переоборудования для грузовых и легковых автомобилей

Средние цены на полный комплект оборудования с учётом стоимости топливных баллонов для легковых машин начинается от 50 тысяч рублей, а для грузовых и пассажирских ТС – ГБО может стоить от 100 до 500 тыс. руб.! (подбирается всё индивидуально). Монтаж оборудования в специализированной компании стоит от 15-30 тыс. руб. В конечную цену нужно также включить расходы на легализацию сделанных изменений.

На сегодняшний день существует два принципиальных способа установки газового оборудования (ГБО) на дизель.

Первый — полное переоборудование на стопроцентное питание газом, для чего двигатель подвергается основательной модернизации. Так как октановое число метана, к примеру, достигает 120, то штатная степень сжатия дизельного двигателя для него слишком высока, и чтобы избежать детонации и, как следствие, быстрого разрушения агрегата, ее необходимо снизить до 12:1-14:1. Кроме того, температура самовоспламенения газа составляет около 700 °С против 320-380°С у дизтоплива, потому воспламеняться от сжатия он не может и для его поджига цилиндры необходимо оснастить системой искрового зажигания, как на бензиновых моторах. Разумеется, обратной переделке под дизтопливо такой агрегат не подлежит.

Но есть и более простой и дешевый вариант установки ГБО на дизель, основанный на комбинированном режиме питания, собственно газодизель. Коротко о самом принципе работы на двойном топливе Dual Fuel, использовавшемся в свое время еще создателем дизельных двигателей Рудольфом Дизелем: основным здесь по-прежнему является дизельное, однако часть его замещается газом — метаном или пропаном. Дизельное топливо при этом выполняет функцию поджига топливовоздушной смеси — ведь для воспламенения газа, напомним, необходим искровой или запальный разряд. Степень же замещения основного топлива дополнительным зависит от нагрузки на двигатель и, собственно, самой топливной аппаратуры — оригинальной дизельной и устанавливаемой газовой. В настоящее время системы ведущих мировых производителей позволяют замещать до 50% дизтоплива в случае с метаном и до 30% — в случае с пропаном.

Два принципа работы

Полная переделка

. Способ спорный и не всегда эффективный как кажется на первый взгляд. Что делают – полностью переделывается дизельный двигатель на газ, ОГРОМНЫМ минусом такого переоборудования является невозможность использования дизеля — ТОЛЬКО ГАЗ!

Агрегат модернизируют, чтобы он не пошел в разнос, степень сжатия снижают до 12:1 – 14:1 делается это для того чтобы можно было переварить октановое число в 110 – 120 единиц.

Устанавливается система поджога смеси, аналогично бензиновым агрегатам, то есть устанавливаются свечи. Такой мотор уже никогда не вернется к дизельному топливу. Еще одним БОЛЬШИМ минусом является цена такой переделки, она действительно велика.

Комбинированный принцип работыили так называемый Dual Fuel . Это самый правильный и самый легкореализуемый вариант, стоит отметить — что он еще и достаточно дешев. Однако здесь нет полного отказа от дизельного топлива, в цилиндры двигателя подается как дизель так и газ, можно сказать попеременно.

Для того чтобы газ поджегся, используется дизельное топливо, ведь свечей здесь просто нет.

Принцип работы здесь такой:

Двигатель запускается только на дизельном топливе и больше никак
Далее активируется газовая система, дизель сжимается — воспламеняется и именно в момент воспламенения в цилиндр подается газ, который загорается от уже воспламененного топлива
Далее открываются клапана и сгоревшая смесь отводится
Цикл повторяется

Стоит отметить, что такая система может работать и на пропане – бутане, а также на метане. Вариант на пропане менее эффективный, можно заменить от 40 до 50% топливной смеси, в случае с метаном около 50 – 60%, однако оборудование немного дороже из-за высокого давления в баке. Стоит отметить, что можно применять как 4 поколение с метановым оборудованием, так и 5 с пропановым.

Как становится понятно дизель здесь также расходуется, но на 50 – 60% меньше от заявленного производителем.

Основные преимущества системы

Не требуется модификация двигателя.
Не снижается мощность двигателя и КПД.
Невысокая стоимость и простота установки.
Снижается стоимость эксплуатации двигателя.
Отсутствие необходимости в хранении большого количества дизельного топлива.
Снижается уровень вредных выбросов двигателя.
Не требуется высокое рабочее давление газа.
Меньшие первоначальные затраты (вложения).
Технически совершенная электронная система мониторинга и управления.
Не уменьшается эксплуатационная надежность установки
Ступень возможной принимаемой нагрузки соответствует первоначальному дизельному двигателю.
Остается возможность применения станций с установленной двухтопливной системой на буровых станках.
Система управления стремится к достижению максимально возможному уровню замещения дизельного топлива.
Двухтопливные установки проходят полное тестирование на заводе изготовителе и покрываются полной гарантией Caterpillar.

Комплектующие для установки ГБО на дизель

Состоит система газобаллонного оборудования для дизельного автомобиля из:

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎