Двигатели с газобаллонным оборудованием

Опубликовано dimone в Чт, 07/18/2019 - 13:23
Двигатели с газобаллонным оборудованием
Не секрет, что использование газообразного топлива вызвано экономической выгодой, поскольку оно значительно дешевле жидкого. Но кроме своей стоимости, оно имеет еще ряд преимуществ перед жидким, что и стимулирует владельцев автомобилей устанавливать ГБО.
Сгорания газообразного топлива в двигателе:
  • сопровождается значительно меньшими вредными выбросами в атмосферу, что положительно сказывается на окружающей среде;
  • способствует меньшему износу не только деталей кривошипно-шатунного механизма и увеличению срока работы моторного масла, но и запасные части для промышленного оборудования, так как газо - воздушная смесь не смывает пленку масла со стенок цилиндров и не разжижает масло в картере двигателя;
  • имеет высокую детонационную стойкость (октановое число более 100 единиц), что практически исключает детонацию и ее вредное воздействие на детали двигателя.
Существует несколько способов перевода автомобилей для работы на газообразном топливе:
  • оборудование автомобиля с бензиновым двигателем ГБО, что позволяет, в зависимости от обстоятельств, переключать двигатель на газ или бензин;
  • установка на автомобиль бензинового двигателя, модернизированного для работы только на газообразном топливе, который отличается повышенной степенью сжатия, раним углом опережения зажигания, регулировкой всех режимов работы на обедненную горючую смесь;
  • установка на автомобиль дизельного двигателя с газовым оборудованием (газодизель), в котором газовоздушная смесь воспламеняется в результате самовозгорания небольшого количества дизельного топлива, которое впрыскивается в цилиндры. Пуск двигателя и его работа в режиме небольших нагрузок (до 30% от номинала) осуществляется практически на чистом дизельном топливе, поскольку в таком режиме трудно подобрать устойчивые параметры подачи газообразного топлива. Далее, с увеличением нагрузки, начинается благоприятный для газодизельного режима диапазон, и за нагрузку около 70% достигается максимальная степень замещения дизельного топлива газом.
Дизельный двигатель можно переоборудовать для работы с ГБО как на пропан - бутане, так и на метане. Степень замещения основного топлива газообразным зависит от вида топливной системы дизельного двигателя, совершенства установленной газодизельной системы, нагрузка на двигатель и даже от стиля вождения.
Для практических расчетов используют гарантированную степень замещения в 50 - 60% для метана, и 20 - 50% для пропан - бутана. Сегодня многие специалисты считают, что выгоднее устанавливать метановое ГБО на дизельный двигатель. Для двигателей с топливной системой Common Rail и новым контроллером СR-1 возможно несколько лучший результат (примерно + 5%).
ГБО для дизельного двигателя можно устанавливать как на легковые автомобили, так и на автотракторную и самоходную сельскохозяйственную технику. Однако вариант с ГБО для дизельного двигателя легкового автомобиля нельзя назвать оправданным с экономической точки зрения (большая стоимость оборудования).
Газодизеля есть двух типов: с механическим топливным насосом высокого давления (Евро 0 - 2), и с системой подачи топлива Common Rail (Евро 3, 4);
  • установка на автомобиль дизельного двигателя, конвертированного для работы на газообразном топливе с воспламенением от электрической искры. Этот способ прост в эксплуатации, но требует радикальных изменений в конструкции двигателя. Необходимо демонтировать топливную аппаратуру, вместо которой установить систему зажигания, а на место форсунок - свечи зажигания. Во избежание детонации у двигателя уменьшают степень сжатия (до 12 - 14 единиц). В результате, по техническим характеристикам, модернизированный дизельный двигатель становится газовым, который можно сравнить с переведенным на газ бензиновый.
Каждый из перечисленных способов перевода автомобиля на газообразное топливо своему влияет на условия работы моторного масла. Однако можно выделить некоторые общие специфические моменты.
1.Во время работы двигателя на газообразном топливе в отработанных газах образуется большое количество водяного пара. На непрогретом двигателе, а также в случае нарушения вентиляции картера, происходит конденсация влаги, дальнейшее обводнения масла и резкое ухудшение ее эксплуатационных свойств (гидролиз некоторых присадок, преимущественно противоизносный). Соответственно, моторное масло должно иметь повышенные водостойкие свойства, поэтому после установки газобаллонного оборудования важным параметром в выборе моторного масла есть устойчивость ее к обводнения.
2.При эксплуатации на газообразном топливе двигатель регулируют для работы на обедненной смеси (пределы воспламенения газа несколько шире, чем жидкого топлива). При сгорании такой смеси происходит повышенное образование оксидов азота, а из-за содержания в масле влаги образовывается азотная и азотистая кислоты. В результате получаем нитрации масла и резкое ее сгущению, вплоть до образования воскообразной структуры, что приводит к блокированию каналов системы смазки. Поэтому масла должны быть высокостойкими к нитрации, а также иметь определенное значение щелочного числа для нейтрализации кислых продуктов.
3. Температура сгорания топлива в двигателе с ГБО выше, чем в двигателе, который работает на жидком топливе, что существенно для свойств моторного масла и его влияния на детали двигателя. При таких температурах обычное масло выгорает, а в процессе выгорания образуется зольный остаток (сгоревшие металлоорганические присадки масла). Образующиеся продукты сгорания накапливаются, а затем возникают проблемы с поршневыми кольцами и камерой сгорания (откладывается нагар). Поэтому сульфатная зольность масел для двигателей с ГБО должна быть максимум 0,8 - 1%.
4.Высший температурный режим работы двигателя на газообразном топливе приводит к снижению вязкости и смазочных свойств масла и ускоренного износа деталей цилиндро - поршневой группы, особенно во время больших нагрузок. А зольные отложения еще больше затрудняют этот процесс, то есть они действуют как мелкий абразив, ускоряя срабатывания деталей.
5.При повышенных температурах, вследствие окисления и термической деструкции масла, создаются условия для образования отложений на деталях двигателя (в основном на лаковых), не выгорают. Поэтому моторные масла должны иметь повышенную устойчивость к окислению и термической деструкции, а также улучшенные моечно-диспергирующие свойства.
6.Жидкое топливо имеет определенные смазочные свойства, которые дополнительно улучшаются благодаря введению специальных присадок. Газообразное топливо таких свойств не имеет, поэтому функцию защиты двигателя полностью выполняет масло.
Принимая во внимание вышесказанное, можно сделать следующие выводы:
  • моторные масла для двигателей с ГБО должны иметь повышенную устойчивость к окислению и нитрования и улучшенные моечно-диспергирующего свойства;
  • в моторных маслах, которые заливают в двигатель с ГБО, содержание металлоорганических присадок должно быть меньше (низкая сульфатная зольность)
  • моторные масла должны быть более устойчивы к обводнению, иметь повышенную способность нейтрализации кислот, образующихся при сгорании газообразного топлива.