Газовое оборудование на авто: характеристики, конструкция, правила установки

Первые силовые агрегаты, работающие за счет сгорания газового топлива, появились ранее бензиновых образцов. Но, тем не менее, были вытеснены на долгие годы этим аналогом, так как устройство газового мотора уступало по уровню мощности бензиновому. Сегодня же эта проблема решена, газовый двигатель внутреннего сгорания является особой разновидностью моторов, работающих по принципу теплового цикла Отто. Для приведения в действие сложного устройства используется газообразное топливо. Большая часть газового оборудования, устанавливаемого на современных автомобилях, функционирует за счет сжиженной смеси пропан-бутан. Но есть и установки, работающие на метане или ином газообразном сырье.

Принцип работы двигателя на сжиженном газе

Классические модели транспортных средств оснащаются силовыми агрегатами на дизеле или бензине. При установке газового двигателя, работающего на сжиженном топливе, наблюдается улучшение работы ДВС. Так, например, запуск мотора в холодное время года улучшается при использовании пропан-бутана. Помимо этого, рабочие циклы внутри блока цилиндров характеризуются большей устойчивостью и равномерностью горения, чем при работе на бензине/дизеле. Главное преимущество работы на сжиженном веществе – чистота топлива. В его составе занижено количество окислов металлов, серы и прочих вредных примесей, негативно сказывающихся на функционировании мотора.

Обратите внимание!

При переоборудовании бензинового мотора на газовое топливо учитывайте, что сжиженное вещество характеризуется меньшей плотностью, поэтому показатель расхода увеличивается. К примеру, машина на сжиженном газе пройдет 0.8 того пути, который она смогла бы преодолеть, используя бензин.

Также в сжиженном газе нет свинца, который добавляется производителями в бензин для улучшения некоторых его свойств. Таким образом, газовые двигатели, использующие сжиженное топливо, более долговечны в эксплуатации. В процессе работы газовая топливная система производит меньшее количество нагара, углеродных образований внутри цилиндров. Эксперты отмечают, что сжиженная газовая смесь характеризуется высшим октановым числом, чем бензиновое топливо. А, значит, степень сжатия подобного вещества выше, поэтому возрастает и уровень КПД силового агрегата.

Принцип работы автомобильного мотора на сжатом газе

Конструкторы двигателей для автомобилей предлагают варианты устройств, функционирующих на сжатом газе – природном метане, который среди аналогичных видов топлива характеризуется наивысшей степенью экологичности. Перевести транспортное средство для работы на метане можно двумя способами:

• Доукомплектовать машину специальным ГБО;
• Установить заводскую метановую силовую установку.

Обратите внимание!

Массового серийного выпуска автомобилей, функционирующих исключительно на газообразном сырье, ведущие автоконцерны не осуществляют. Выпуск подобных автомобильных комплектаций представлен лимитированными линиями, но в Россию официально такие модели не завозятся. Разница в стоимости, если сравнивать с традиционными бензиновыми, в среднем составляет от 150 000 до 200 000 рублей.

Эксперты рекомендуют устанавливать на бензиновые модели дополнительное газобаллонное оборудование для автомобиля любого поколения (с 1 по 5), работающее параллельно с бензиновой цепью. Емкости для содержания метана выполняются в виде цилиндров с округлыми концами и отличаются от традиционных баллонов бытового пользования. Оборудование для авто изготовляется из высокопрокатного стального сплава, характеризующегося большим ресурсом прочности и устойчивости к механическому воздействию. Принцип работы подобной системы позволяет всего за несколько минут перейти из работы на одном типе топлива на другой без остановки работы силового агрегата.

Сейчас производители газового оборудования автомобилей предлагают новинку – баллон металлокомпозитного образца, главные отличия – это меньшая масса и увеличение срока службы без переосвидетельствования (в среднем 5 лет). По техническом нормам емкости для ГБО должны успешно переносить уровень давления, превышающий рабочий показатель в полтора раза.

Процедура перевода дизельного агрегата в режим использования газообразного топлива требует некоторых модификаций в конструкции мотора. Для работы на метане необходимо изменить уровень сжатия. Для разных машин этот процесс выполняется различными способами, главные среди которых:

• Фрезеровка поршневого элемента;
• Установка прокладки под ГБЦ;
• Замена поршневого комплекта;
• Укорочение шатуна.

Как правило, специалисты прибегают к методу фрезерования поршней. Помимо изменения степени сжатия внутри агрегата, необходимо вмонтировать систему впрыска нового топлива, включающую специальные форсунки и искровое зажигание. Только после установки этих дополнительных комплектующих систем дизельный автомобиль сможет использовать газ в качестве топлива. В завершение процедуры монтажа газовой установки на дизельном транспорте монтируется система управления газовым двигателем, представленная функциональным электронным блоком.

Некоторые производители известных транспортных средств предлагают уникальные заводские модели авто с метановыми моторами. К их числу относят немецкие компании Opel, BMW, Volkswagen, Mercedes-Benz. Примером подобного лимитированного продукта считается VW Passat Variant Ecofuel Sportline. Схема работы силового агрегата этой машины полностью построена на использовании природного газа – метана. Объем двигателя упомянутой модели составляет 1.4 л, а уровень производительности достигает показателя в 150 л. с.

Конструктивные особенности газобаллонного оборудования

Главное отличие в двигателе внутреннего сгорания, использующего газообразное горючее, от бензиновых и дизельных аналогов заключается в повышенном уровне сжатия. Такие установки уменьшают износ конструктивных элементов автомобиля, характеризуются экономичностью в обслуживании и эксплуатации за счет низкой себестоимости добываемого сырья. Автомобили отечественного производства можно доукомплектовать газовым оснащением, вмонтировав ГБО.

Схема установленной газовой конструкции на автомобиле представлена на рисунке:

1. Заправочный элемент (выносной);
2. Емкость для хранения газообразного горючего;
3. Мультиклапан;
4. Редуктор-испаритель;
5. Газовый фильтр;
6. Клапан;
7. Устройство для переключения работы на разных типах топлива;
8. Устройство смешивания газа с воздухом и дозирующий элемент;
9. Магистральная линия для подачи топлива (под высоким уровнем давления).

Схема конструкции переоборудованного дизельного силового агрегата на работу с газом такая:

Компоненты оборудования для работы авто на газе

Монтаж газобаллонного оборудования выполняется с четким соблюдением технологических норм и стандартов безопасности, поэтому эксперты рекомендуют доверить эту процедуру профессионалам. Специализированные сервисные центры по завершению установки предоставляют владельцу авто гарантию на качество проделанной работы и безопасность эксплуатации. Конструкция ГБО для бензинового автомобиля включает следующие компоненты:

• Газобаллон с необходимыми комплектующими элементами, предназначенными для безопасной заправки топливом, а также подачи оного в мотор;
• Газопровод с дополнительными деталями, соединяющий баллон и двигатель;
• Редуктор давления, преобразующий высокий уровень давления газообразного вещества до нужного показателя в рабочем моторе;
• Устройство для выбора горючего вещества: дает возможность переходить из использования бензинового топлива на работу на метане или ином типе газообразного горючего;
• Смеситель, участвующий в процессе получения горючей смеси.

Дизельный силовой агрегат, работающий на газообразном горючем, включает такие дополнительные компоненты:

• Емкость для хранения газообразного горючего;
• Клапан;
• Редуктор давления;
• Газовая форсунка;
• Дизельная форсунка;
• Устройство для переключения;
• Датчик оборотов;
• Электронная система управления.

Сравнительный анализ работы ДВС на разном топливе

Автомобильные силовые установки, использующие в рабочем состоянии различное горючее, в целом работают по общему принципу, поэтому владельцы личного транспорта могут с легкостью переоборудовать ДВС, сделав устройство газовым или же гибридным. Система питания, подающая газ, монтируется специалистами как на легковые модели, так и машины с большой грузоподъемностью. Каждый из видов топлива для мотора внутреннего сгорания имеет плюсы и минусы, поэтому, принимая решение о переоснащении машины, следует провести сравнительный анализ каждого из них.

Преимущества бензинового агрегата:

• Более высокие показатели мощности мотора, что обеспечивает быстрое увеличение скоростного режима и улучшению динамику;
• Износ клапанов происходит медленнее, так как жидкое топливо удаляет с них гарь, вызывающую нарушение контактов в работе с седлом и прогорание. Таким образом, бензин повышает срок эксплуатации силового агрегата;
• Потребление этого горючего ниже, чем газообразного (в среднем на 15%).

К существенным недостатком бензиновой установки эксперты относят дороговизну упомянутого топлива, низкие качественные характеристики, ускорение износа цилиндров, вредные выхлопы и прочие вещества, выделяемые в атмосферу.

Преимущества газового двигателя такие:

• Продукты, выделяемые в процессе сгорания газообразного горючего, не содержат вредные компоненты (свинец, сера, углероды), поэтому этот тип топлива более экологичен;
• Высший показатель октанового числа;
• Снижение рабочей нагрузки на блок цилиндров, что защищает их от преждевременного износа и повышает запас прочности мотора (в среднем на 15%);
• Не выделяет продуктов горения, как бензин, поэтому замена технической жидкости в двигателе (масла) требуется реже (в полтора раза);
• Дешевизна: учитывая стоимость бензина и дизеля, цена газа на заправках ниже почти в 2 раза, что понижает затраты на оплату топлива, несмотря на то, что расход газообразного горючего выше.

Решаясь установить газовое оборудование для автомобиля, учитывайте также минусы подобного оснащения:

• Для установки требуется дополнительное пространство. Как правило, емкость для хранения газа монтируется в багажнике, поэтому его полезная площадь сокращается;
• Дороговизна установки ГБО: стоимость монтажа системы зависит от класса двигателя автомобиля, который переоснащается. Помимо этого, необходимо оплатить услуги специалистов, выполняющих работу и покупку дополнительных комплектующих устройств;
• Снижение мощности силового агрегата, поэтому скорость набирается медленнее.

Принимать решение в пользу установки ГБО следует с учетом того, как быстро установка окупится. Во-первых, при монтаже газа будьте готовы к более частой потребности посещения техцентра для ТО мотора. Система питания газом выделяет конденсат, который рекомендуется удалять через каждые 10 000 км пробега. Также после 100 000 км пробега заменяется мембрана редуктора.

Все достоинства газового оборудования раскрываются при установке подобного оснащения на дизельных автомобилях. Уровень сжатия в ДТ моторе выше, поэтому показатель КПД также возрастает, составляя 30-45%. Для работы системы необходимо регулирование давление газа, что возможно за счет установки специального оборудования. В среднем переоборудование транспортного средства обойдется в 500-1000 условных единиц (с учетом цен на иностранное оборудование), поэтому процедура выгодна для тех автомобилистов, которые часто ездят на авто и преодолевают большие расстояния. Тогда ГБО окупиться быстрее, учитывая соотношение цен бензина и газа.

Газобаллонное оборудование автомобиля

Топливная система

ГБО (Газобаллонное оборудование) для автомобиля является системой, состоящей из нескольких устройств, благодаря которой становится возможным использовать в качестве топлива автомобиля природный газ. Установка ГБО не предусматривает демонтаж штатной системы питания, то есть автомобиль по выбору владельца, может работать и на том, и на другом виде топлива.

Для легкового автомобиля в ГБО применяется смесь из пропана и бутана. Преимущества перехода на ГБО очевидны — это экономия денежных средств как на топливе, так и на ремонтах и обслуживании двигателя. Недостатки у ГБО тоже есть: снижение мощности двигателя, повышение массы автомобиля, затраты на установку оборудования.

Устройство ГБО предполагает наличие следующих элементов:

• Баллон;
• Редуктор;
• Смеситель.

Среди узлов ГБО автомобиля главным является редуктор. Это устройство предназначено для поддержания оптимального давления газа. Раньше в автомобильной промышленности лидировали карбюраторные системы подачи топлива. Теперь более популярными стали системы прямого впрыска в связи с разработками оборудования нового поколения. Производители газового оборудования начали искать способы адаптироваться под происходящие изменения. Так появился распределенный впрыск газа.

1. Поколения ГБО
2. Особенности системы распределенного впрыска
3. Как устроен газовый редуктор
4. Регулировка редуктора
5. Фильтр тонкой очистки
6. Газовый инжектор
7. Электронный блок управления

Поколения ГБО

Поколения ГБО

На сегодняшний день выделяют шесть поколений газобаллонного оборудования для автомобиля. Оборудование первого поколения можно было устанавливать только на карбюраторные двигатели, его устройство позволяло только такой вариант. Оборудование второго поколения отличалось лишь тем, что запорный клапан редуктора был вакуумным, а стал электромагнитным. Это оборудование стало доступным и для инжекторных двигателей.

Оборудование третьего поколения уже оборудовано системой автоматической коррекции подачи газа. Начиная с четвертого поколения оборудования произошли существенные изменения. Появился распределенный газовый впрыск и редуктор теперь действует уже по совершенно иным принципам.

Начиная с пятого поколения оборудования в качестве топлива возможно применять только пропан-бутановые смеси, так как изменился принцип подготовки смеси. Плюсов в этой системе значительно больше, но она стала более дорогой по цене и в обслуживании.

Наконец, шестое поколение оборудования разработано для автомобиля с двигателем непосредственного впрыска. Сейчас это самое перспективное направление развития.

Особенности системы распределенного впрыска

Газовое топливо, как и прежде, поступает к редуктору из баллона. Редуктор закреплен под капотом машины. Он необходим для испарения жидкой фазы СНГ и для того, чтобы стабилизировать выходное давление на показателях от 0,2А до 1А.

Газовые системы инжекторного типа не обладают тонкими, чувствительными мембранами, поэтому не подходят для дозирующей. Поэтому впрысковые газовые редукторы для авто надежнее, чем разработки предыдущего поколения. Его устройство схоже с редуктором для газовой плиты, отличается наличием испарителя. Благодаря простой конструкции поддерживать нужную температуру газа и давление в ней надежнее. Ключевым параметром для редуктора является развитые и множественные внутренние контактные поверхности и размер.

Как устроен газовый редуктор

Схема газового редуктора

Вне зависимости от модели, устройство редуктора предусматривает наличие камер и соединительных клапанов. Помимо этого еще есть канал холостого хода, испаритель и система разрешения подачи газовой смеси. Такое устройство редуктора дает возможность снижать давление газовой смеси поэтапно, а также испарять жидкий газ до того, как он проникнет в цилиндры мотора.

Для нормального функционирования редуктора его устройство должно включать в себя систему подогрева, так как испарение газа сильно охлаждает редуктор.

Регулировка редуктора

Регулировка и настройка газового редуктора может выполняться двумя способами: давлением во второй ступени и количеством газа, который проходит через канал холостого хода. Регулировка должна выполняться при прогретом до рабочей температуры двигателе.

Регулировка осуществляется при помощи винта, зажимающего пружину. Закручивание винта снижает подачу газа, выкручивание — повышает подачу газа. То есть действие аналогично действию крана.

Понять правильно ли проведена регулировка холостого хода можно по степени вибрации мотора. Запустите мотор, удерживая открытой дроссельную заслонку. Отпускайте понемногу заслонку, снижая обороты до минимума, но не давая мотору окончательно заглохнуть.

Фильтр тонкой очистки

Назначение фильтра — сохранять герметичность даже на максимальных показателях давления, но пропускать отфильтрованный газ в достаточном количестве. Несмотря на сходство с бензиновыми фильтрами они не являются взаимозаменяемыми. Размер ячеек фильтрации отличается. У бензиновых фильтров ячейки больше, поэтому необходимый уровень очистки они обеспечить не смогут, но смогут спровоцировать выход всех систем из строя.

Газовый инжектор

Газовый инжектор

Это основной элемент всей системы. Он отвечает за сохранение внешней герметичности и препятствует возникновению утечек. Главные характеристики:

• Скорость сбрасывания ГИ;
• Характеристика дозирования;
• Ресурс инжектора;
• Электрическая мощность.

Электронный блок управления

Это может быть как независимая программа, управляющая системой впрыска газа, так и управляемая штатно и зависимая от блока управления. Возможен комбинированный вариант.

Источник http://znayauto.ru/dvigatel/drugie/gazovoe-oborudovanie-na-avto-harakteristiki-konstruktsiya-pravila-ustanovki.html
Источник https://autodont.ru/fuel-system/gazoballonnoe-oborudovanie-avtomobilya