Газодизель. Дизельный двигатель на газу

Переоборудовать на газовое топливо (хоть на метан, хоть на пропан) возможно как бензиновый, так и дизельный двигатель в грузовой и легковой машине. Но для этого небходимо капитально изменить имеющуюся систему питания дизеля. Далее мы раскроем эту тему более детально.

Пожалуй, самое важное - это напомнить, что только на газу дизельный двигатель функционировать не сможет. Газ не будет загораться от сжимания, как солярка, потому что температура его самозажигания на порядок выше (приблизительно 700oС против 320-380oC у дизельного топлива). Зная это, можно и не пробовать заставить обычный дизельный двигатель работать на метане, температуры сжатого воздуха в цилиндрах не будет хватать для его самостоятельного воспламенения. Таким образом, "чисто газовый" дизель даже в теории – это неосуществимо. Правда, мы знаем пару способов дооборудовать дизельный двигатель под работу на газе.

Газовый двигатель

Первый способ, более простой и радикальный, требует существенной переделки мотора (что в Европе практикуется достаточно давно). Для этого на дизельном двигателе демонтируют топливную аппаратуру, вместо нее устанавливают систему зажигания, а форсунки заменяют свечами зажигания. Машина комплектуется соответствующим газобаллонным оборудованием, и газ подается при помощи дозатора во впускной коллектор. Но так как октановое число у метана 120, то степень сжатия, присущая дизелю, для него будет слишком высока. Двигатель, переделанный таким образом, проработает очень недолго и разрушится от детонации. Чтобы обеспечить мотору нормальный режим работы, нужно уменьшить степень сжатия до 12-14 путем выборки "лишнего" металла на днищах поршней или в камерах сгорания головки блока. Если же этого окажется недостаточно, придется установить прокладки определенной толщины под головку блока цилиндров. Правда, в результате подобных переделок получится уже не дизель, а так называемый "газовый" двигатель. Он ничем (кроме повышенного ресурса) не будет отличаться от "поджатого" под газ до такой же степени сжатия (12-14) бензинового мотора.

После подобной переделки бывший дизель станет намного экологичнее и экономичнее, а ресурс его возрастет. Но в таком исполнении двигатель сможет работать только на природном газовом топливе, а сеть газовых заправок у нас, особенно в удалении от городов, пока не настолько развита, чтобы можно было эксплуатировать автомобиль, особо не беспокоясь о том, хватит ли газа до следующей заправочной станции. Перспектива же остаться без топлива мало кого порадует. Ведь с канистрой за газом не сбегаешь...

Газодизель

Существует и более простой вариант, который уже давно используется, хотя и распространен не очень широко. Речь идет о приспособлении обычного дизеля для работы на смеси солярки и метана (так называемый газодизельный двигатель). В этом случае для работы дизеля на газе необходима подача в цилиндры некоторого количества солярки - так называемой запальной порции. Подаваемая в конце такта сжатия, она будет воспламеняться и поджигать газо-воздушную смесь, поступающую в цилиндры на такте впуска.

Запальная порция для газифицированных быстроходных дизелей (таковыми считаются все автомобильные) составляет 15-30% от обычной порции солярки (в зависимости от ГБО, типа двигателя и его состояния). Это то минимальное количество, которое, самовоспламенившись, гарантированно подожжет в цилиндрах газовоздушную смесь. Преимущество такого мотора заключается в том, что, когда газ заканчивается, он может работать в своем обычном режиме - на дизтопливе. При работе в таком режиме, когда 70-85% топлива составляет природный газ, у дизеля полностью исчезает свойственный ему черный дым. Правда, в выхлопе несколько увеличивается содержание углеводородов - СН. Но это уже не канцерогены, выбрасываемые дизельным двигателем (тот же 3,4-бензопирен), а лишь незначительное количество не сгоревшего, совершенно безвредного метана. Кроме того, у газодизеля, по сравнению с обычным дизельным двигателем, возрастают ресурс (из-за уменьшения отложений на деталях цилиндро-поршневой группы) и срок службы масла.

Для переделки мотора требуется не только установка газобаллонного оборудования, но и определенная доводка имеющейся топливной аппаратуры. Прежде всего это касается насоса высокого давления, который должен обеспечивать стабильную подачу небольших порций дизтоплива на всех режимах работы двигателя. Приспособить таким образом для работы на газе можно любой дизельный мотор.

Выгодно ли?

Грузовики с газодизельными двигателями когда-то производились в СССР серийно. Так, с 1987 г. Камский автозавод выпускал модели "53208", "53217", "53218" и "53219" с атмосферными двигателями КамАЗ-7409.10. А параллельно велись работы по доводке турбодизеля КамАЗ-7403 для работы на бинарном топливе. Однако с распадом СССР работы в этом направлении были прекращены.

Сегодня сдерживающим фактором перевода дизельных двигателей на сжатый природный газ прежде всего является отсутствие экономической заинтересованности автовладельцев. По расчетам специалистов, чтобы заинтересовать потребителей использовать сжатый и сжиженный газ, между ценами на них должно поддерживаться определенное соотношение. Так, цена пропан-бутана не должна превышать половину стоимости дизтоплива и бензина 95Е, а метан должен быть вдвое дешевле.

А ведь кроме расходов на два вида горючего в период эксплуатации и немалой цены газовой аппаратуры, в себестоимость "газификации" входит и внесение изменений в штатную систему питания дизеля. Поэтому переводить на газовое питание дизельные легковушки с их в принципе относительно малым "аппетитом" вряд ли целесообразно, так как срок окупаемости дополнительного оборудования растянется на 6-7 лет при годовом пробеге 15 тыс. км. С экономической точки зрения, ГБО наиболее выгодно устанавливать на большегрузные дизельные автомобили с большим суточным пробегом, где оно окупается гораздо быстрее.

В то же время тяжелые грузовики используются в качестве специализированных автомобилей, прежде всего самосвалов и тягачей, а также для установки различной спецтехники. На таких машинах свободного места для размещения большого количества баллонов обычно нет, а несколько штук погоды не сделают. Что же касается средних и легких дизельных грузовиков и фургонов, то экономическая целесообразность установки на них ГБО оправдана только при большом годовом пробеге (порядка 45-50 тыс. км). Хотя с ростом цен на дизтопливо это становится все более актуальным.