С.В. Фучкин, С.В. Селиванов, А.В. Чернов, ООО "МОБИЛЬГАЗ"
423832, г. Набережные Челны, Новый город, д. 41/03-513
тел. (8552) 51-20-01, факс (855-2) 51-58-21, E-mail: [email protected]
Идея использования в качестве моторного топлива горючих газов уходит своими корнями в далекое прошлое. В настоящее время она стала особенно актуальной, во-первых, в связи с принятием для автотранспортных средств более жестких нормативов на выбросы вредных веществ с отработавшими газами (ВВВ с ОГ). С 2000 года действуют требования Евро-2, а с октября 2005 года вводятся нормы ЕЭК ООН № 49-03 Евро-3. Применение природного газа позволяет выполнить эти требования с меньшими затратами и в более короткие сроки по сравнению с трудоемкой и дорогостоящей доводкой двигателей на жидких моторных топливах.
Во-вторых, наметившееся снижение объемов добычи нефти и временами, возникающий в связи с этим дефицит более удобных в применении традиционных жидких моторных топлив, также способствуют актуализации идеи газификации автомобильного транспорта
В то же время, существенным сдерживающим фактором является отсутствие экономической заинтересованности организаций эксплуатирующих автомобильный транспорт. Частично компенсировать этот неблагоприятный фактор можно поддержанием следующего соотношения цен на топливо:
· 76 бензин и дизельное топливо 1 ед.;
· Пропан-бутан 0,5 ед.;
· Метан 0,25 ед.
Или системой поощрительных мероприятий на государственном уровне для чего необходимо принять, наконец, закон "Об альтернативных газообразных топливах в РФ", аналогичные законы приняты и успешно работают во многих странах за рубежом. Частично ситуация решается за счет региональных программам и мероприятий проводимых РАО "ГАЗПРОМ" взявшим на себя роль инициатора и координатора процесса газификации и на собственном примере, переоборудуя технологический транспорт апробирует и пропагандирует.
ООО-фирма "МОБИЛЬГАЗ" занимается переводом автомобильного транспорта боле 10 лет, а многие специалисты более 15. При этом основной упор делается на переоборудование большегрузных автомобилей как карбюраторных с газовыми двигателями, так и дизельных с газодизельным рабочим циклом.
На долю большегрузных автомобилей падает значительная доля общего потребления моторных топлив:
· Расход жидкого моторного топлива на 100 км составляет от 30 до 60 литров;
· Пробег месячный достигает 6000 - 12000 км;
· Последнее время растут объемы грузоперевозок автомобильным транспортом.
Поэтому перевод даже части грузового парка автомобильного транспорта России на газомоторное топливо приведет к существенной загрузке АГНКС, быстрее будет обеспечена их рентабельность. Переоборудование большегрузов может осуществляться по двум направлениям по газодизельному и по чисто газовому:
· Газодизельные двигатели - требуют небольших изменений имеющейся дизельной системы питания связанной с доработкой топливного насоса высокого давления для обеспечения стабильной подачи небольшой дозы дизельного топлива во всем диапазоне нагрузочных режимов работы и установки дополнительного газового оборудования для хранения, снижения давления и подачи газа в цилиндры двигателя.
· Переоборудованию на чисто газовый рабочий процесс подвергаются карбюраторные двигатели и дизельные, при большом износе и необходимости проведения капитального ремонта. В этом случае затраты на переоборудование дизеля частично компенсируются за счет средств которые все равно необходимо затратить на капитальный ремонт. Переоборудование включает в себя демонтаж дизельной системы питания, доработку поршней, головок цилиндров, впускного коллектора, установку искровой системы зажигания и дополнительного газового оборудования для хранения, подготовки и подачи газа в цилиндры двигателя.
В первом случае мы имеем более быстрый (в среднем четыре дня) и дешевый вариант доработки для работы на газе транспортного средства. При этом автомобиль получает возможность работать в штатном режиме на жидком моторном топливе и на газообразном с воспламенением запальной дозой дизельного топлива. Это особенно актуально на первом этапе газификации транспорта пока неразвита сеть АГНКС - автомобиль не зависит от отсутствия заправки газом и имеет значительный общий пробег на газе и дизтопливе до 1500 км.
Во втором случае при тех же затратах как и на капитальный ремонт мы получаем экологически чистый экономичный автомобиль с высокими динамическими характеристиками благодаря оптимизированным под питание метаном параметрам двигателя (дизели при конвертации в чисто газовый вариант имеют степень сжатия более высокую чем у карбюраторных двигателей и ниже чем у дизелей). Магистральный тягач с газовым двигателем и с грузом около 25 … 30 тонн расходует примерно 40 … 50 м3 природного газа на 100 км пробега.
Первые газодизельные автомобили (КАМАЗ-53208, КАМАЗ-53218, КАМАЗ-54118, КАМАЗ-55118) выпускались серийно на ОАО "КАМАЗ" с 1987 г. Автомобиля сходили с заводского конвейера с двигателями КАМАЗ-7409.10 - безнаддувный газодизельный вариант. Параллельно проводились работы по исследованию и доводке газодизельного двигателя на базе дизельной турбонаддувной модели КамАЗ-7403 как на ОАО "КамАЗ", так и в НИЦИАМТ (Автополигон, г. Дмитров), ГНЦ НАМИ. Однако по ряду объективных причин выпуск газодизельных автомобилей был прекращен, а производство наддувного варианта газоди-зеля не было начато.
В последнее время газодизельная тематика на ОАО "КАМАЗ" закрыта и официально передана ООО-фирме "МОБИЛЬГАЗ". Фирма "МОБИЛЬГАЗ" занимается не только наблюдением за газодизельными автомобилями КАМАЗ, находящимися в эксплуатации, но и дальнейшим совершенствованием и адаптацией газодизельной системы питания на вновь разработанные модели автомобилей и двигателей семейства КамАЗ. На сегодняшний день в общей сложности фирмой переоборудовано для работы по газодизельному циклу порядка 8 тысяч автомобилей КамАЗ и Урал с камазовскими двигателями как обычной безнаддувной модели 7409.10, так и с турбонаддувными двигателями КАМАЗ-7403. Завершены опытно конструкторские работы по газодизелям на базе дизельных двигателей "Евро".
Эксплуатация (в течение более 2-х лет) газодизельных автомобилей КамАЗ с турбонаддувным двигателем 7403, переоборудованных ООО "МОБИЛЬГАЗ" для работы на сжатом природном газе, подтвердила их работоспособность в различных условиях. Автомобили обладают тягово-динамическими и скоростными свойствами, не уступающими базовым дизельным, обеспечивая при этом значительную экономию дизельного топлива.
Напрашиваются выводы:
· Необходима более тщательная подготовка ИТР и водительского состава к эксплуатации транспорта, работающего на газе на предприятиях всех форм собственности.
· В эксплуатирующих организациях должна быть внедрена система экономического стимулирования рабочих и ИТР, работающих с автомобилями на газовом топливе.
· Необходим постоянный контроль за эксплуатацией газифицированного транспорта (речь идет о плановом ремонте и техобслуживании) со стороны руководителей автопредприятий.
Наряду с совершенствованием механических газовых систем уже сегодня специалистами фирмы осуществляется разработка электронных систем питания и управления газодизельными и газовыми стационарными двигателями, проходят испытания газовой системы питания для инжекторных двигателей легковых автомобилей отечественного производства (ГАЗ "Волга", ВАЗ и ОКА).
Не смотря на кажущуюся простоту и легкость адаптации механических эжекционных газовых систем питания, к различным автомобилям, на практике приходится констатировать, что для улучшения параметров, почти каждая модель двигателя требует изготовления оригинальных узлов и деталей смесителей и кронштейнов крепления.
Затраты на проведение ОКР, расширение номенклатуры изделий при стремительном обновлении автомобильного парка, значительно повышают затраты в процессе переоборудования автомобилей для использования в качестве моторного топлива СПГ и КПГ.
Особенно актуальным становится вопрос поиска альтернативных технических решений, в условиях законодательного ужесточения экологических требований по снижению концентраций вредных веществ выбрасываемых газобаллонными автомобилями с отработавшими газами.
Распространенным заблуждением является утверждение о том, что замена жидких топлив нефтяного происхождения на газ автоматически улучшает экологические показатели.
На примере многочисленных научных исследований можно показать, что стремление снизить концентрацию СО и СН приближая рабочую смесь к стехиометрической для конвертированных дизельных двигателей, приводит к повышению концентрации выбросов Noх, повышению температуры и снижению ресурса деталей цилиндро -поршневой группы и ГРМ, необходимости наличия в системе выпуска дорого-стоящего нейтрализатора. Работа на обедненных смесях снижает агрегатную мощность, повышает выброс СН, требует очень гибкого смешанного (количественно-качественного) регулирования.
Для газодизельных двигателей требуется изменение запальной дозы как функции многих переменных.
В некоторых реализованных конструкциях, использующих традиционные технические решения, удалось добиться приемлемой сбалансированности противоречивых требований на отдельных установившихся режимах.
Однако, предстоящее введение правил ЕЭК ООН № 49-03 с контролем концентраций при непрерывно изменяющихся параметрах работы двигателя, ставит под сомнение возможность выполнения жестких экологических норм даже при значительном усложнении конструкции традиционных систем ГТА.
В условиях непрерывного совершенствования автомобильной техники и ужесточения эко-логических норм, применение электронных микропроцессорных систем управления не имеет иной альтернативы.
С целью повышения качества разработок электронных систем управления, сокращения сроков доводки опытных образцов и освоения серийного производства, в рамках реализации межправительственной программы "Электронные системы перспективного автопоезда ЕВРО-3" на базе ОАО "Аэрокосмическое оборудование",
ООО-фирма "МОБИЛЬГАЗ" совместно с НТЦ "КАМАЗа", ООО "АБИТ" (С. Петербург), НТЦ "АВАНГАРД" (Саратов) и др. предприятиями, ведет опытно-конструкторские работы по разработке универсальных модульных систем электронного управления двигателем, как в газодизельном, так и в дизельном режимах.
Изготовлена и успешно прошла приемочные и сертификационные испытания микропроцессорная система управления стационарным газовым двигателем с искровым зажиганием для привода электроагрегатов.
Совместно с НТЦ "Завод Ленинец" (С. Петербург) успешно проводятся доводочные испытания электромагнитного поворотного привода рейки ТНВД для дизельных и газодизельных двигателей.
Благодаря модульной структуре, системы легко адаптируются к любой модели отечественных и зарубежных двигателей.
Адаптация систем к различным двигателям производится перепрошивкой калибровочных таблиц в ПЗУ микропроцессорного блока.
На базе проведенных НИОКР, разработаны и испытаны варианты систем для бензиново-газовых автомобилей ГАЗ 3102, ОКА 11113.
Микропроцессорные системы управления обеспечивают автоматическую диагностику элементов систем и агрегатов, встроенную систему защиты и индикации утечки газа, осуществляют автоматических переход с одного вида топлива на другой.
Благодаря комплектованию систем в основном изделиями Российских производителей, стоимость систем сопоставима с традиционными системами при значительно меньших затратах на адаптацию и трудоемкость монтажа на автомобили.
При наличии линии диагностики (К-line) для подключения внешних диагностических приборов по стандартному протоколу "Keyword -2000", наиболее технологичным становится использование ПК системы IBM c набором диагностических программ.
Исходя из вышесказанного, можно сделать следующие выводы:
1. Наступил новый этап, характеризующийся активной заменой жидких моторных топлив в частном и городском хозяйстве, а также регионах непосредственной добычи природного газа.
2. Необходимо переоборудовать автомобильную технику в местах с доступными средствами заправки АГНКС.
3. Параллельно необходимо развивать инфраструктуру заправочных станций АГНКС для обеспечения заправки газовых автомобилей в любом месте где бы они ни оказались и в любое время (так же как мы сейчас заправляемся жидким моторным топливом)
Организовать совместно с заинтересованными организациями проведение НИОКР по созданию новой техники:
· модернизация семейства газодизельных автомобилей и двигателей;
· разработка и внедрение газового двигателя для автомобилей и автобусов;
· разработка и внедрение газового двигателя для стационарных условий эксплуатации;
· разработка и внедрение газового и газодизельного двигателя для автомобилей, автобусов и стационарных установок с максимальным использованием электронных систем регулирования;
· освоение новых систем хранения природного газа на борту автомобиля (криогенные емкости).
