Что такое газомоторный двигатель

О газомоторной технике Scania. Но не только…

Предлагаем читателям беседу с руководителем направления продаж техники на газомоторном топливе ООО «Скания-Русь» Иваном Папазовым.

Ю. Б. Ведущие производители грузовых автомобилей по-разному оценивают перспективы альтернативной энергетики для коммерческого транспорта. Одни выбирают электропривод, другие разрабатывают ДВС на природном газе и других видах альтернативного моторного топлива. За какой концепцией будущее?

Руководитель направления продаж техники на газомоторном топливе ООО «Скания-Русь» Иван Папазов

И. П. Будущее за электричеством, это несомненно. Так, в Швеции к 2030 году будут запрещены продажи автомобилей с любыми ДВС, включая газовые. Причем Швеция стала одиннадцатой страной, подписавшей этот запрет. По прогнозам, в том числе и подготовленным аналитиками Sсania, к 2030 году на рынке будут доминировать автомобили на электрической тяге.

Благодаря прогрессу технологий цена киловатт-часа и стоимость хранения электроэнергии снижаются, электрическая машина становится самой простой и доступной.

А если вспомнить историю, автомобиль начался не с мотора Отто или Дизеля, а с электрической кареты. Сегодня технологии сделали виток, и человечество возвращается к электромобилю. Как только снизится стоимость батарей – в первую очередь батарей! – мы увидим стремительный рывок электромобильности.

Естественно, Scania активно занимается электроприводом. В прошлом году мы запустили пилотный проект с электромобилем. Сейчас он курсирует на линии Копенгаген – Стокгольм в тестовом режиме.

А газовое топливо в коммерческих автомобилях рассматривается как переходный этап от дизеля к электрической тяге.

Ю. Б. Scania разрабатывает и вводит в эксплуатацию газовые моторы. Расскажите, что это за двигатели? Это дизели, конвертированные под искровое зажигание? Или двигатели, разработанные под газ «с нуля»? Какие узлы и системы требуют от конструктора особого внимания при работе на газе?

И. П. Переходный период к электроприводу будет длительным, причем в России он займет больше времени, чем в Европе. Поэтому Scania активно работает над газовыми моторами для большегрузного транспорта.

Их нельзя назвать конвертированными дизелями. Это двигатели, работающие по циклу Отто с воспламенением от свечи. И разработаны они действительно «с нуля», как чисто газовые моторы.

При этом доля унификации с нашими дизелями действительно высока – до 70%. Это позволяет снизить стоимость производства. Но смотрите: головка блока у газового мотора оригинальная, система подачи газового топлива и система зажигания тоже. У дизеля два блока управления, у газового двигателя – три. Поршневые кольца другие. Клапаны выполнены из жаропрочных материалов, поскольку метан сгорает при более высокой температуре.

Кстати, о температурном режиме. Газовые двигатели оснащены системой рециркуляции отработавших газов (EGR). На дизеле эта система уменьшает токсичность выхлопа, а на газовом моторе снижает температуру горения газовоздушной смеси.

Поэтому подчеркну еще раз – газовый двигатель создается сразу под работу на метане, говорить о конвертации дизеля здесь некорректно.

Да, КПД такого мотора ниже, чем у дизеля, но он экономичнее, а по экологии выходит на нормы Euro VI.

Scania по заказу «Евразия Лоджистикс» выпустила два эксклюзивных тягача G410A6x2NA, работающих на метане. Тягачи произведены в Голландии и доукомплектованы Санкт-Петербургской компанией «Автопарк № 1 “Спецтранс”» четырьмя дополнительными газовыми баллонами

Ю. Б. Занимается ли Scania газодизельными двигателями – когда в цилиндрах сжимается газовая смесь, поджигаемая впрыском небольшой порции дизтоплива? Какая схема более перспективна – с искровым зажиганием или работающая по газодизельному циклу?

И. П. Действительно, в России можно встретить газодизельные двигатели. При эксплуатации таких моторов нередки перегревы головок блока и выход из строя клапанов.

Да, газодизельный двигатель позволяет обес­печить больший пробег в сравнении с чисто газовым мотором. Но одновременно увеличивается вес автомобиля за счет запаса двух видов топлива и усложняется топливная аппаратура.

В нашей компании газодизельное направление признано неперспективным. Эти моторы мы развивать не будем. Только искровое зажигание.

Ю. Б. Как Вы оцениваете сегодняшнее со­стояние сети газовых заправок в России?

И. П. Главная проблема в отсутствии заправок на первой линии. Возьмем плечо Москва – Санкт‑Петербург. Есть метановая заправка на МКАДе, а следующая – в Твери. Надо съехать с трассы, а потом вернуться на нее. Это холостой пробег.

В Великом Новгороде та же история: заправка находится в 17 км от трассы. Это дополнительные 34 км холостого пробега. Далее вы можете заправиться только в Питере.

Похожая картина по дороге в Ростов – заправляешься на МКАДе, а потом надо заезжать в Тулу, в Воронеж… Холостые пробеги – одна из причин, тормозящих переход на газомоторную технику.

Но ситуация постепенно меняется. На итоговой пресс-конференции я рассказывал о скором открытии новых заправочных станций на автомагистрали М11. Это упростит эксплуатацию газомоторной техники на трассе между двумя столицами. Там можно будет заправиться как сжиженным природным газом (СПГ), так и сжатым, компримированным (КПГ).

По заказу «ТехКомСервис-Тюмень» официальный дилер «Скания-Русь» компания «ТюменьСкан» поставила два автомобиля для коммунальных служб на шасси Scania P340 6×4 с газовым двигателем

Кстати, будущее именно за сжиженным природным газом. Двигатели под СПГ и КПГ одинаковые, различия лишь в топливной аппаратуре. СПГ удобен в транспортировке, его легко доставлять к клиенту. Из СПГ можно получать КПГ и заправлять автомобили, оснащенные аппаратурой для сжатого газа.

А основной тренд – это развитие многотопливных заправок. За рубежом нередки заправочные станции, где можно получить бензин, дизельное топливо, биоэтанол, биодизель, СПГ, КПГ (полученный тут же из СПГ) и даже углекислый газ для холодильных установок.

Ю.Б. Для газового двигателя требуется моторное масло с особыми свойствами – в частности, с высоким щелочным числом. Участвует ли Scania в создании моторных масел для своей газомоторной техники?

И.П. Да, участвует. Моторное масло входит в комплексные сервисные программы по газомоторной технике, так же как свечи зажигания и газовый фильтр.

Это масло называется Scania Low Ash. Оно более простое по составу, чем дизельное – ведь газовый двигатель менее нагружен, масляная пленка со стенок цилиндра не смывается, сера отсутствует, сажа не образуется. Но при этом наше масло отвечает всем специфическим требованиям газового двигателя – в том числе и по щелочному числу. База – полусинтетическая.

Ю.Б. Как Scania оценивает перспективы водородных технологий для большегрузного транспорта? Ведутся ли работы по водородным топливным элементам и электроприводу, работающему от топливных элементов?

И.П. У нас есть автомобиль на водородных топливных элементах. Он эксплуатируется в тестовом режиме в Копенгагене. Наблюдаем, собираем статистику, делаем выводы.

Скажу больше: поскольку будущее за электричеством, Scania приобрела компанию, производящую топливные ячейки. Мы же входим в структуру Volkswagen. А этот концерн намерен до 2024 года вложить 80 млрд евро в исследование топливных элементов.

И в заключение отмечу, что Scania развивает все направления автомобильной энергетики. Газовые автомобили для России, электромобили «от розетки» и электромобили на водородных топливных элементах, машины на биозизеле и транспортные средства с пантографом. Есть два работающих маршрута в Швеции и в Германии: машина выезжает из парка на дизеле, поднимает пантограф и далее работает на электротяге.

Так что Scania готова к любым поворотам в энергетическом обеспечении автомобильного транспорта.

Какое масло необходимо для газовых двигателей

В России существует распространенная практика, когда автомобилисты переоборудуют бензиновые двигатели для работы с газом. Повсеместное стремление к такому апгрейду понятно:

• эксплуатационные характеристики (динамика, расход, затраты на обслуживание) практически не меняются;
• при этом стоимость газа в 3–4 раза ниже, чем у бензина и дизеля;
• в случае официального переоборудования и корректировки ПТС можно добиться значительного снижения транспортного налога.

При этом возникает вопрос: с целью сохранения максимального ресурса двигателя внутреннего сгорания (ДВС) нужно ли использовать какое-то особенное масло для ГБО или в переоборудованном двигателе можно оставить масло, рекомендованное автопроизводителем изначально? Давайте разбираться.

Особенности эксплуатации газовых двигателей

Установка ГБО практически не влияет на конструкцию двигателя. По сути, самое значительное изменение в этом случае – установка электромагнитного клапана для отключения подачи бензина.

Сжиженный природный газ помещается в герметичный баллон, который чаще всего ставится в багажник автомобиля. На баллоне находится мультиклапан, который регулирует подачу газа в цилиндры по магистралям. Сначала сжиженный газ поступает в редуктор. Тот в свою очередь подогревается антифризом из системы охлаждения. При нагревании газ переходит из сжиженного состояния в газообразное и далее через дозатор поступает в смеситель, который располагается перед дроссельными заслонками.

В смесителе образуется газовоздушная смесь. Форсунки впрыскивают ее в цилиндры, где смесь сгорает и толкает поршни.

Можно выделить ряд важных преимуществ работы двигателя на газу:

• при сжигании газа образуется меньше выхлопов, а значит, меньше загрязняется окружающая среда;
• за счет отсутствия детонации и мягкого сгорания смеси в цилиндрах снижается нагрузка на узлы двигателя, продлевается срок их службы;
• при работе с газом меньше изнашиваются свечи зажигания;
• газовая смесь полностью сгорает, поэтому в моторном отсеке не остается отложений, приводящих к износу агрегата.

В конечном итоге использование газа вместо бензина позволяет экономить не только на топливе, но и на техническом обслуживании двигателя.

Особенности масел для ГБО

Специфика работы двигателя на газу накладывает определенные требования и для масла:

• При сгорании газа образуется большое количество водных паров. Поэтому масло для газовых двигателей должно быть стойким к воде.
• Температура сгорания газа в цилиндре примерно на 20–22 % выше, чем при сгорании бензина. Чтобы масло не испарялось и не окислялось раньше времени, оно должно быть термоустойчивым.
• Когда газ сгорает, образуется оксид азота, который изменяет свойства смазочной жидкости. Следовательно, специальное масло для ГБО должно быть устойчиво к такому воздействию.
• В зимнее время сжиженный газ неохотно становится газообразным. А значит, масло для ГБО должно облегчать пуск двигателя в условиях низких температур.
• Газ сам по себе не обладают изначальными смазывающими свойствами, как бензин. Это значит, что в моторах на газу возникает риск сильного износа узлов. Специальное масло должно решать эту проблему.

Учитывая эти особенности, ADDINOL доработал и провел специальные испытания нескольких моторных масел, для того, чтобы с уверенностью рекомендовать их к использованию в ДВС, работающих на газе.

Какие масла ADDINOL можно использовать для ГБО

ADDINOL Giga Light MV 0530 LL – полностью синтетическое моторное масло класса SAE 5W-30 с топливосберегающими свойствами. Масло можно использовать в двигателях со всеми видами топлива – в том числе на газе. Благодаря сочетанию современной технологии синтеза и инновационных среднезольных присадок это масло обеспечивает высокую мощность двигателя и продлевает срок его службы.

Масло ADDINOL Premium 0540 C3 подходит для автомобилей всех популярных брендов

ADDINOL Premium 0540 C3 – моторное масло легкого хода со свойством Longlife. Благодаря тщательно подобранным высококачественным базовым маслам, новейшей технологии синтеза и высокомощному пакету присадок масло предлагает оптимальную защиту газомоторных двигателей от коррозии, износа и отложений.

ADDINOL Semi Synth 1040

ADDINOL Semi Synth 1040 – топливосберегающее полусинтетическое моторное масло легкого хода. Сочетание высококачественных рафинатов минеральных масел и синтетических компонентов с пакетом инновационных присадок обеспечивает отличные эксплуатационные характеристики этого масла.

ADDINOL Semi Synth 1040 гарантирует превосходную чистоту газомоторного двигателя, надежную защиту сажевых фильтров и высочайшие противоизносные и антикоррозионные свойства.

Для выбора подходящего масла также рекомендуем воспользоваться сервисом подбора масла ADDINOL на нашем сайте.

Переоборудование транспорта
на газомоторное топливо

Именно газовый двигатель был прототипом двигателя внутреннего сгорания, за несколько десятилетий до изобретения Майбаха и Даймлера. В 1860 году, Жан Этьен Ленуар создал первый двухтактный газовый двигатель, работающий на светильном газе, который был запущен в серию. Сегодня моторы, использующие газомоторное топливо, применяются повсеместно, ежегодно его потребление возрастает приблизительно на 30%. По прогнозам специалистов, к 2020 году количество автомобилей, использующих природный газ, достигнет отметки в 50 млн., а к 2030 году это число удвоится. Сегодня США, Германия, Индия, Китай и многие другие страны активно развивают программы внедрения газомоторного топлива.

Подавляющее большинство современных двигателей внутреннего сгорания работают по циклу Отто, открытому в 1876 году. Такие двигатели более известны как четырехтактные, поскольку их работа осуществляется в четыре фазы. Они всем известны – это фазы впуска, сжатия, рабочего хода и выпуска. Цикл Отто характеризуется воспламенением смеси от внешнего источника, роль которого выполняют свечи зажигания.

Любой двигатель, работающий на жидком топливе (в том числе дизельный) после определенной переделки может перейти на метан. Однако после перевода транспорта на газ многие отмечают негативные стороны такого перехода:

• потеря мощности до 10%;
• повышенный расход;
• сокращение межремонтных сроков из-за высокой теплонагруженности;
• дестабилизация работы.

Новый интеллектуальный газовый двигатель

Компания Global Gas Group предлагает решение этих проблем с газовым двигателем Пайер Турбо, созданным на базе серийного двигателя Iveco Cursor 13. Он развивает мощность 410 л.с. при крутящем моменте 2025 Н·м и может устанавливаться на большинство видов грузового и коммерческого транспорта сопоставимой или меньшей мощности.

Двигатель становится газовым благодаря его механической и интеллектуальной доработке. Установленная специальная электронная система управления, диагностики и контроля учитывает все его конструктивные и эксплуатационные особенности, полностью нивелируя недостатки перехода на газомоторное топливо.

Установка электронной системы контроля обеспечивает высокую надежность за счет своевременного выявления ошибок и контроля качество топлива.

Высокая теплонагруженность двигателя является одной из самых серьезных проблем при переходе на метан, которую мы решаем путем интеллектуального ограничения крутящего момента, при помощи электронной системы. При этом ограничение действует не во всем диапазоне оборотов, как в других конвертированных аналогах, поэтому мощность Пайер Турбо сопоставима с дизельными аналогами.

Чтобы повысить экономичность, была разработана и внедрена система распределенного впрыска топлива с возможностью интеллектуального изменения степени обогащения смеси. Алгоритмы измений зависят от температурно-мощностного режима работы, который постоянно мониторится интеллектуальными электронными системами двигателя.

В цилиндры устанавливаются поршни с особой формой днища и специальные камеры сгорания – при воспламенении топливно-воздушной смеси они обеспечивают оптимальное распространение фронта пламени при минимальной подаче смеси.

Благодаря выводу двигателя Пайер Турбо в серийное производство, Global Gas Group решает основную задачу – перевод транспорта с дизеля или бензина на экологичное и экономичное топливо (метан) нивелируя все негативные факторы сохранить все преимущества такого перехода:

• экономическая выгода за счет топливной экономичности;
• сохранение высокой мощности;
• простота обслуживания и эксплуатации, высокая надежность;
• универсальность, позволяющая оборудовать широкий спектр разнообразной техники, в том числе высокой мощности;
• выгодная рыночная стоимость и эксплуатационные затраты.

Комплексный перевод автотранспорта на газ

Компания Global Gas Group готова наладить серийное производство мощных, надежных и экономичных газовых двигателей, с возможностью установки на различные виды грузовой и специальной техники. Наша компания предлагает комплексные решения по переводу на природный газ целых предприятий, что приносит существенные экономические и эксплуатационные выгоды:

• оптимизация транспортных затрат за счет экономии на топливе и увеличения межремонтных периодов;
• унификация обслуживания двигателей на предприятии;
• переход на современные экологические стандарты Евро-4, Евро-5;
• возможность установки на различные типы техники;
• повышение рентабельности перевозок и выполнения работ;
• проектирование и строительство объектов инфраструктуры для эксплуатации газомоторного транспорта;
• бесперебойное обеспечение газовым топливом коммерческих и государственных автопарков.

Внимание! Компания Global Gas Group рекомендует производить установку специального газового оборудования только в лицензированной компании. Это станет гарантией безопасности и надежности работы вашего автотранспорта.

После чего необходимо зарегистрировать изменения в конструкции автомобиля, что включает в себя получение сертификата на использование оборудования, регистрация и составление акта в Автоинспекции, замена технического паспорта автомобиля.

Мы индивидуально подходим к разработке каждого проекта, рассчитываем его рентабельность и сроки реализации. Такой подход позволяет быстро и безболезненно переоборудовать транспорт, не снижая темпов производства и эффективности работы предприятия.

Москва – перспективы и реальность метана

27 сентября в столице прошла конференция «Газ в моторы», на которой были рассмотрены вопросы, связанные с газомоторной техникой в целом и с развитием сети АГНКС в частности. Дело в том, что в настоящий момент в Москве работает всего шесть АГНКС «Газпрома» и еще четыре станции его партнеров. До конца 2020 года в регионе планируется открыть еще пять станций, но этого явно недостаточно для активного роста парка автомобилей, работающих на метане. Поэтому пристальное внимание уделялось не столько преимуществам газа над дизтопливом в целом, сколько вариантам использования метана на автомобилях в текущих реалиях. Производители рассказали о своем видении вариантов применения газа в моторах: компримированный метан, сжиженный метан, битопливные двигатели. В свою очередь, перевозчики озвучили волнующие их моменты, связанные с обслуживанием и эксплуатацией таких моделей.

Особый интерес участников конференции привлекло выступление представителя ИСУЗУ РУС, рассказавшего о новых моделях.

Основным преимуществом газомоторного шасси ISUZU ELF 7.5 CNG (NPR82), которое отметили слушатели, является тот факт, что применяемый в модели двигатель — не переделка из обычного дизельного мотора, а оригинальная разработка японских конструкторов, в которой учтены все нюансы использования метана как топлива. Кроме того, приятное впечатление произвел и тот факт, что гарантия на газовый двигатель, а также периодичность ТО у него не уступают таковым у дизельного собрата.

В разрезе конференции более четко определилась и концепция использования битопливного шасси ISUZU FORWARD 18.0 (FVR34). Интерес к такой технике наиболее высок у крупных логистических компаний, эксплуатирующих грузовики на большом плече. В отличие от чисто метановых собратьев, автомобили, работающие на смеси дизельного топлива и газа, не имеют такого выигрыша в цене на топливо. Более того, основная экономия у битопливных грузовиков достигается в условиях равномерного движения, когда метан начинает активно подаваться в камеры сгорания. При работе же в городе либо на маршрутах, требующих постоянного разгона и торможений, эффективность от применения метана стремится к нулю. В то же время установленные баллоны для хранения газа снижают общую грузоподъемность шасси. Все это вкупе и очерчивает круг потенциальных клиентов данной модели. Опять же, несмотря на переоборудование, ИСУЗУ РУС сохраняет все гарантийные обязательства, как и у базового мотора.

Учитывая предоставленную информацию, можно говорить более определенно и о будущем автобуса СИМАЗ-2258 CNG на газомоторном шасси ISUZU ELF 7.5 CNG (NPR82). В настоящий момент в данном сегменте рынка у модели практически нет конкурентов, использующих газомоторное топливо. Микроавтобусы имеют меньшую пассажировместимость, а полноразмерные автобусы крупнее, и, как следствие, менее маневренны и экономичны. Кроме того, использование надежного шасси ISUZU с большой гарантией дает уверенность и в том, что не будет непредвиденных расходов на ремонт техники и связанных с этим простоев.