Дизель на газу принцип работы – ГБО на дизельный двигатель | Можно ли дизель перевести на газ метан или пропан? Принцип работы газодизеля

Содержание

Газодизельный двигатель — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 30 января 2015; проверки требуют 8 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 30 января 2015; проверки требуют 8 правок.

Газоди́зельный дви́гатель — двигатель внутреннего сгорания, сконструированный на основе дизельного двигателя (или переделанный из дизельного двигателя), топливом в котором является природный газ (метан) или сжиженные углеводородные газы (пропан—бутан).

В конструкцию добавляется топливная аппаратура (испаритель и подогреватель газа, газовый редуктор, смеситель газа с воздухом; баллоны, если двигатель используется на транспортном средстве). Так как температура воспламенения от сжатия газовоздушной смеси составляет около 700 °C (дизельное топливо воспламеняется при 320—380 °C) топливный насос высокого давления и форсунки сохраняются, в цилиндры двигателя подаётся «запальная» доза дизельного топлива (около 15-30 % от обычного, до переделки). Переделанный двигатель также сохраняет возможность работы на дизельном топливе.

Возможна конструкция, когда на переделанный дизельный двигатель устанавливается система зажигания (со свечами зажигания), тогда газовый дизель превращается в газовый двигатель, работающий по циклу Отто. В этом случае возможность работы на дизельном топливе отсутствует.

В СССР работали опытные тепловозы ТЭ4 и ТЭ1^г (1952—1960 гг.), в качестве основного топлива использовался генераторный газ, получаемый из каменного угля. Газогенератор находился в дополнительной тепловозной секции.

В настоящее время выпускаются комплекты топливной аппаратуры для переделки на газ двигателей грузовых автомобилей и тракторов.

Газодизельные двигатели применяются также на компрессорных газоперекачивающих станциях (перекачивание природного газа по газопроводам), там, где есть избыток газа, а доставка дизельного топлива в отдалённые районы затруднена.

особенности работы, преимущества и недостатки газодизеля — Auto-Self.ru

Как известно, более дешевое по цене газовое топливо позволяет существенно экономить денежные средства в процессе эксплуатации различных транспортных средств. Для этого достаточно установить на автомобиль ГБО.

В случае с бензиновыми двигателями, газобаллонное оборудование используется еще со времен карбюраторных моторов. Дальнейшее развитие систем впрыска газа позволило устанавливать подобные решения на инжекторные двигатели, причем как на двигатели с распределенным впрыском, так и на моторы с непосредственным впрыском.

Что касается дизельных моторов, еще несколько лет назад перевести на газ дизельные двигатели не представлялось возможным или такие работы предполагали большую сложность. Однако сегодня ситуация в корне изменилась. Далее мы поговорим о том, как переводят дизельный двигатель на газ, что такое газодизель, а также какие плюсы и минусы имеет данное решение.

Газ для дизельного двигателя

Итак, активное развитие систем газового впрыска привело к появлению пятого поколения ГБО. Такая схема позволяет реализовать жидкий фазированный распределенный впрыск. Решение подходит для установки на любые инжекторные авто, легко интегрируется и совместимо с системами бортовой диагностики OBD и EOBD.

В случае с дизелем за основу также берется данная схема, позволяя современному турбодизелю работать на сжиженном газе. В результате такой мотор часто называют газодизелем благодаря установленному ГБО. При этом важно понимать, что сам процесс установки и настройки сильно отличается от аналогичной процедуры на бензиновых моторах. Другими словами, поставить ГБО на дизель является более сложной задачей, которая требует значительных доработок.

Принцип работы дизеля на газу: особенности

Главным отличием дизельного ДВС от бензинового является принцип воспламенения топлива в цилиндрах. В бензиновых агрегатах для поджига смеси воздуха и топлива используется искра, которая создается на свечах зажигания.

В дизеле сначала сильно сжимается воздух, который нагревается от такого сжатия. После этого в последний момент форсунка впрыскивает солярку в камеру сгорания, затем нагретая и сжатая топливно-воздушная смесь воспламеняется самостоятельно.

Теперь перейдем к ГБО. В качестве газового топлива используется метан или пропан. Однако если подать в цилиндры газ вместо дизтоплива, воспламенения не произойдет. Дело в том, что для самостоятельного поджига газо-воздушной смеси нужны более высокие температуры по сравнению с соляркой.

С учетом данной особенности в дизель необходимо сначала впрыскивать небольшое количество солярки, а уже затем подавать газ. Если просто, солярка воспламеняется от сжатия, затем поджигая газовое топливо.

Естественно, при такой схеме работы возможно только частичное замещение дизтоплива газом, однако в процентном соотношении можно говорить о показателях около 25-30% солярки на 70-75% сжиженного газа. Вполне очевидно, что данное решение способно обеспечить существенную экономию дорогостоящего дизельного топлива.

Добавим, что хотя обязательный подвпрыск солярки не позволяет полностью перейти на газ, однако такая особенность дает возможность сохранить работоспособность дизельных форсунок. На практике это немаловажно, особенно с учетом высокой стоимости любых элементов топливной аппаратуры дизельного двигателя.

Рекомендуем также прочитать статью о том, какие существуют виды и типы ГБО. Из этой статьи вы узнаете о различных поколениях газового оборудования, а также об особенностях и принциах работы той или иной установки.

Еще отметим, что альтернативой описанному выше решению является полный перевод дизеля на газ. При этом необходимо полностью демонтировать топливную систему дизельного двигателя, поставить внешнюю систему зажигания, доработать ГБЦ и т.д. В результате дизель сможет работать на метане, однако сложность таких доработок и высокая стоимость работ не позволяют этому способу набрать широкую популярность.

Если говорить о первой схеме, система частичного впрыска газа учитывает частоту вращения двигателя, давление нагнетаемого турбокомпрессором воздуха, объем впрыскиваемой солярки, положение педали газа, нагрузку на мотор, температуру ОЖ и целый ряд других важных параметров.

Если просто, благодаря тесному взаимодействию со штатными системами управления ДВС, газовое оборудование «подбирает» и динамично корректирует нужное количество подаваемого газа. Это позволяет найти и сохранить оптимальный баланс между количеством дизтоплива и газа для нормальной и стабильной работы мотора во всех режимах.

Советы и рекомендации

Для качественной реализации поставленной задачи рекомендуется приобретать системы ГБО для дизеля от проверенных производителей (Westport, OMVL и т.д.). Важно, чтобы установочные комплекты были специально разработаны и адаптированы для подобных инсталляций, а также были должным образом сертифицированы.

С большой ответственностью стоит подходить и к выбору самих установщиков. Если было принято решение поставить ГБО на дизель, лучше обратиться в крупные установочные центры, которые дают гарантию как на оборудование (в случае приобретения ГБО в конкретном установочном центре), так и на выполненные работы.

При выборе установочного комплекта стоит учесть, что сегодня на территории СНГ одним из самых выгодных и экономически оправданных решений является установка на дизель метанового оборудования. Дело в том, что такая установка позволяет заместить около 75-80% дизельного топлива метаном, в то время как замещение пропаном возможно только на 40-45%

Еще крайне желательно обращать свое внимание на новейшие разработки и технологии, так установка ГБО на дизель является более «деликатным» процессом сравнительно с бензиновыми аналогами.

Например, технология HPDI является относительно новой схемой, которая позволяет добиться высокоточной комбинированной подачи дизельного топлива и газа метана, при этом соотношение замещения солярки газом достигает отметки 95% газа к 5% дизтоплива.

В основе решения лежит особая форсунка, которая способна последовательно впрыскивать газ и солярку. Другими словами, один инжектор сначала подает в цилиндр небольшую порцию дизтоплива, а уже затем происходит основной впрыск метанового заряда.

Рекомендуем также прочитать статью о том, какие форсунки для ГБО-4 лучше выбрать. Из этой статьи вы узнаете об особенностях газовых форсунок, их осоновных отличиях от бензиновых и дизельных инжекторов, а также на каком варианте лучше остановить свой выбор в том или ином случае.

Поданное ранее дизтопливо воспламеняется естественным образом от сжатия, играя роль свечи зажигания, а основная порция газа впрыскивается ближе к самому концу такта сжатия и воспламеняется от уже горящего дизельного топлива. Подобные решения позволяют эксплуатировать дизельный ДВС на газу с максимальной экономией.

Также добавим, что электронные системы управления двигателем после установки ГБО нужно обязательно настроить. Для этого должно использоваться уникальное программное обеспечение, которое позволяет выполнять тонкие настройки. В результате состав смеси на всех режимах будет оптимальным, что позволяет увеличить ресурс дизеля на газу, получить нужную отдачу от мотора, снизить уровень токсичности выхлопа и т.д.

Поделитесь с друзьями в соц.сетях:

Facebook

Twitter

Google+

Vkontakte

Газодизельная система для работы на газе дизельного двигателя

Дизельные двигатели при переводе для работы на газе в отличие от бензиновых требуют дополнительных условий обеспечения воспламенения газа в камере сгорания. Температура воспламенения метана (680 градусов) значительно превосходит температуру, при которой самостоятельно воспламеняется дизельное топливо в конце такта сжатия (280 градусов).

Поэтому для работы дизельных двигателей на газе необходим дополнительный источник воспламенения. Рудольф Дизель еще в 1898 году запатентовал способ воспламенения газового топлива дозой запального жидкого топлива, однако применять этот способ стали только с 1930 года, и только для стационарных узкорежимных двигателей.

Газодизельная система питания топливом для работы на газе автомобилей с дизельным двигателем, назначение, устройство, принцип и режимы работы.

Газодизельным процессом является такой способ сгорания дизельного топлива и природного газа одновременно, когда газовоздушная смесь воспламеняется принудительно от небольшой горящей дозы дизельного топлива. Газовоздушная смесь подается в цилиндры двигателя, где сжимается поршнем на такте сжатия, и в нужный момент топливный насос высокого давления (ТНВД) через форсунки впрыскивает запальную дозу дизельного топлива, которая самовоспламеняется и поджигает газовоздушную смесь.

В газодизельном режиме двигатель работает на двойном топливе — дизельном топливе и природном газе. По основному признаку — способу воспламенения газовоздушной смеси — газодизель относится к двигателям с принудительным воспламенением. Газодизельный двигатель имеет две взаимосвязанные системы питания : дизельную и газовую. Общим для этих двух систем является оригинальное газодизельное оборудование.

При переоборудовании дизельных двигателей, имеющих высокую степень сжатия, мощность двигателя остается на уровне базового двигателя. Основными целями переоборудования дизельных двигателей для работы по газодизельному циклу являются :

— Экономия до 75-80% дизельного топлива путем замещения его природным газом.
— Увеличение суммарного запаса хода транспортного средства при использовании обоих видов топлива в 1,5-1,7 раза.
— Снижение дымности отработавших газов дизеля в 2-4 раза.

Минимальное количество запального дизельного топлива определяется энергией, необходимой для воспламенения и полного сгорания газовоздушной смеси. Однако из-за меняющихся во времени режимов работы автомобильных двигателей и необходимости охлаждения форсунок доза запального дизельного топлива превышает теоретически необходимые 5-7 %. Практически запальная доза составляет от 15 до 50 % от полной подачи дизельного топлива.

Принцип работы газодизельной системы питания топливом для работы на газе автомобилей с дизельным двигателем.

Подача дизельного топлива при работе в режиме газодизеля отличается от дизельного режима. Для запуска двигателя и работы на минимальных оборотах холостого хода в камеру сгорания поступает только дизельное топливо. При увеличении частоты вращения и нагрузки в камеру сгорания поступают газовоздушная смесь и запальная доза дизельного топлива. С этого момента двигатель работает по газодизельному циклу.

Газодизельное оборудование предназначено для заправки, хранения, управления подачей и дозирования газа, образования газовоздушной смеси, ограничения цикловой подачи дизельного топлива до уровня запальной дозы и защиты дизеля от внештатных режимов работы. При этом сохраняется возможность быстрого перехода с газодизельного режима на дизельное топливо и обратно.

Устройство газодизельной системы питания топливом для работы на газе автомобилей с дизельным двигателем.

Система заправки, хранения газа и снижения его давления практически имеет одинаковый принцип работы и устройство с системой питания на метане, двухтопливных бензиновых двигателей с газобаллонным оборудованием.

Для заправки баллонов служит заправочный узел, вентиль наполнительный и баллонные вентили. На газовых баллонах установлены тройники баллона и вентили. Крестовина с манометром установлены на кронштейне узла высокого давления. Из баллонов газ по трубопроводам высокого давления подается к электромагнитному клапану, предварительно пройдя очистку в фильтре.

Принципиальная схема газодизельной аппаратуры для работы на газе автомобилей с дизельным двигателем.

После открытия электромагнитного клапана газ подается к редуктору высокого давления и затем к редуктору низкого давления. Для подогрева к редуктору высокого давления подается жидкость от системы охлаждения двигателя.

Редуктор высокого давления оборудован системой коррекции по загрязненности воздушного фильтра, предотвращающей самофорсировку двигателя. В конструкцию системы питания обычного дизельного двигателя добавляются :

— Газовый смеситель.
— Механизм установки запальной дозы дизельного топлива (МУЗД).
— Дозатор газа для управления топливным насосом высокого давления и подачей газа.
— Дополнительное электрооборудование, которое обеспечивает необходимую информативность и защиту дизеля от нештатных режимов работы.

Дизельная система питания состоит из штатных агрегатов, включая топливный насос высокого давления и форсунки. На ТНВД дополнительно имеется механизм ограничения подачи запальной дозы, который обеспечивает впрыск заданного количества дизельного топлива, необходимого для воспламенения газодизельной смеси в камере сгорания, а также переключение на работу в обычном дизельном режиме.

Механизм установки запальной дозы дизельного топлива приводится в действие электромагнитом, а на рычаге управления рейкой ТНВД установлен дополнительный упор. Помимо этого на регуляторе максимальных оборотов ТНВД установлен клапан, отключающий подачу газа. Блокировка одновременного включения полной подачи двух видов топлива осуществляется с помощью концевого выключателя 1 и реле МУЗД и реле клапана моторного тормоза.

В смесителе газ смешивается с воздухом, который подается за счет разрежения, создаваемого во впускном трубопроводе двигателя. Заданный состав смеси газа с воздухом регулируется дозатором, соединенным с педалью привода рейки ТНВД телескопической тягой.

Режимы работы газодизельной системы питания топливом для работы на газе автомобилей с дизельным двигателем.

Начало подачи газа в двигатель осуществляется синхронно с началом нажатия педали привода рейки ТНВД водителем. В этот момент цикловая подача дизельного топлива в цилиндры двигателя равна запальной дозе. Изменение числа оборотов, крутящего момента и мощности двигателя осуществляется преимущественно изменением количества газа, подаваемого в двигатель. При работе двигателя запальная доза дизельного топлива изменяется, незначительно увеличиваясь с повышением частоты вращения кулачкового вала ТНВД.

При снятии ноги водителя с педали привода рейки ТНВД, прекращается подача газа в двигатель, и одновременно цикловая подача дизельного топлива уменьшается с величины запальной дозы до величины подачи холостого хода. Двигатель запускается и прогревается только в дизельном режиме на дизельном топливе.

Перевод двигателя с дизельного режима в газодизельный режим и обратно возможен как во время остановки, так и при движении автомобиля. Для этого необходимо отпустить педаль привода рейки и переключить клавишу выбора режима работы «Дизель» — «Газодизель», расположенную на щитке приборов в кабине водителя.

Отключение подачи газа при пользовании моторным тормозом происходит с помощью реле клапана моторного тормоза и электромагнитного клапана, установленного на входе в редуктор высокого давления. Ограничение подачи газа при достижении двигателем максимальной частоты вращения осуществляется пневмомеханическим клапаном ограничения подачи газа.

Для преобразования напряжения в бортовой сети дизеля в рабочее напряжение 12 Вольт используется тиристорный блок. Отключение подачи газа при неработающем двигателе осуществляется пневмоконтактором. Для предотвращения попадания газа в пневмосистему патрубок отбора воздуха из впускного коллектора перенесен на корпус смесителя газа, а на впускном коллекторе — заглушен.

Газодизельные системы питания топливом устанавливают на дизельные двигатели, оснащенные ТНВД с двухрежимным регулятором. При наличии на ТНВД всережимного регулятора необходимо заменить его двухрежимным.

По материалам книги «Установка и эксплуатация газобаллонного оборудования автомобилей».
Ю.В. Панов.

Газодизель на метане | Газ в моторы

Что лучше экономическая эффективность газового двигателя или возможность ездить где угодно без проблем на традиционном дизельном топливе ? Теперь нет необходимости выбирать.

Двухтопливные газодизельные двигатели позволяют реально экономить на дизельном топливе 25-30% денежных средств , там где есть возможность заправиться газом и смело ехать туда где нет АГНКС.

Что такое газодизельный двигатель и как он работает ?

Двухтопливный газодизельный двигатель — является обычным дизельным двигателем, на который установили дополнительные устройства для работы с газовым топливом.

В двухтопливном газодизельном режиме в двигатель подают два топлива – основное дизельное (но в существенно меньшем количестве) и дополнительное — замещающее газовое. При этом основное дизельное топливо играет роль «запальной» дозы для воспламенения интегральной газовоздушной топливной смеси.

Запальное топливо необходимо для поджигания газовоздушной смеси. Метан имеет существенно более высокую температуру самовозгорания, чем дизельное топливо и поэтому сам он воспламенится в обычном дизельном цикле не может.

Именно по этому, для реализации газодизельного режима в конце такта сжатия в цилиндры подается некоторое количество дизельного топлива, которая и поджигает газо-воздушную смесь, поступившую на такте впуска.

Газодизельный двигатель может работать только на дизельном топливе, но не может работать только на газу.

Какую экономию я смогу получить ?

Степень замещения дизельного топлива газовым является важнейшим показателем работы двигателя в газодизельном режиме от которого и зависит экономия Ваших финансовых средств.

Величина степени замещения может колебаться в достаточно для метана широких пределах от 50% до 85%. Конкретные значения зависят от вида топливной аппаратуры исходного двигателя, совершенства используемой газодизельной системы и да же от манеры Вашей езды.

Запуск двигателя и его работа в режиме малых нагрузок осуществляется практически на чистом дизельном топливе, так как в таком режиме очень трудно подобрать устойчивые параметры подачи газа.

Далее с ростом нагрузки идет участок наиболее благоприятный для газодизельного режима, степень замещения газом дизельного топлива на этом участке максимальна и может достигать 85%. Однако в целях предотвращения закоксовывания распылителей дизельных форсунок приходится отставлять некоторое потребление ДТ для их охлаждения.

Когда двигатель выходит на полную мощность и максимальные обороты, то возникает опасность детонации и автозажигания и системе управления газодизелем приходится уменьшать его подачу.

Не менее важным, для экономии Ваших финансов является так называемый газовый фактор, показывающий сколько нм3 газа понадобится, что бы заместить 1 л дизельного топлива.

Дизельный двивгатель практитчески во всех режимах работает с большим избытком воздуха, поэтому газ поступающий в двигатель очень сильно разбавлен воздухом, ниже предела возгорания. Поэтому, сгорание газо-воздушной смеси происходит только в зоне горения капель дизельного топлива, остальной газ просто выбрасывается с выхлопными газами.

В идеальном случае для замещения 1 л ДТ достаточно всего 0,9 нм3, но в реальной жизни из-за несовершенства процесса сгорания газовый коэффициент в газодизельно может принимать значений 1.1-1.3 л/нм3

Для практических расчетов можно использовать гарантированную степень замещения в 60% для двигателей работающих в штатном режиме и газовый коэффициент 1.2 ( для замещения 1 л ДТ потребуется 1.2 нм3 газа). Большие степени замещения возможны, особенно при правильном стиле вождения, но не гарантированны.

Величина Вашей экономии высчитывается как разница между затратами на 100 км пробега на дизельное топливо до конвертации двигателя и затратами на уменьшенное количество дизельного топлива и затратами на приобретение газового топлива.

Как именно осуществляется конверсия в газодизель?

Перевод дизельного двигателя в газодизельный режим не потребует вмешательства в сам двигатель и осуществляется с выездом наших специалистов к Вам на предприятие на всей территории РФ .

В входной тракт забора воздуха перед турбиной устанавливаются газовые инжектора, которые впрыскивают газ по сигналам поступающим от управляющего компьютера. Такая схема подачи топливного газа имеет следующие преимущества:

пожаро-взрыво безопасность, так как газ в любых режимах сильно разбавлен воздухом в концентрации ниже чем НКПРП и не может поддерживать самостоятельное горение
Вращение турбины обеспечивает абсолютно однородную воздушно-газовую смесь
Отказ одного или нескольких газовых инжекторов не имеет отрицательных последствий для двигателя, а ощущается просто как снижение тяги

Ограничение подачи дизельного топлива осуществляется методом эмуляции или ограничения сигнала педали газа.

Контроль тепловых режимов работы газо-дизельного двигателя осуществляется по показаниям термопары, установленной в за выходом из горячей части турбины.

Для желающих углубится. Вводный урок по газодизельным технологиям из обучающего курса по ГДК «Триоль» :

Пример установки нашей системы TRIOL на седельный тягач SCANIA R380 с большим количеством фотографий и пояснений

Изменятся ли характеристики двигателя в газодизельном режиме ?

При установке газодизельной системе изменениний в режиме работы двигателя не происходит. Степень сжатия, максимальное давление цикла, давление наддува и температура выхлопных газов остается на том же уровне.

Поэтому, основные характеристики двигателя : мощность, максимальный момент, кривая зависимости момента от оборотов двигателя, шумность, температура выхлопных газов в газодизельном режиме НЕ ИЗМЕНЯЮТСЯ !

В основном справедливость этих утверждений проверяется на практике по отзывам водителей ТС, что газодизельная машина везет свой вес, выходит на гору на той же передаче. что и дизельная и т.п. Однако, иногда, удается провести натурные испытания конвертированных газодизельных двигателей на моторном стенде и утверждения о неизменности характеристик в газодизельном режиме тоже подтверждаются.
Проверка на моторном стенде газодизельного двигателя CUMMINS KTA50

Экологические преимущества газодизельного двигателя

Двигатель работающий в газодизельном режиме обладает более совершенными экологическими характеристиками чем двигатель работающий на дизельном топливе.

Однако, степень уменьшения эмиссии экологических вредных веществ сильно зависит от режима работы двигателя и степени замещения дизельного топлива газовым.

По данным Еропейской ассоциации газомоторных транспортных средств при уровне замещения 50% дизельного топлива газовым ( метаном ) достигается следующее уменьшении эмиссии вредных веществ:

Еще можно почитать о газодизеле наши статьи :

Безумные памятники

Это возможно только у нас!