Мифы и слухи
Способов сэкономить на топливе достаточно много. Самый простой – просто меньше ездить. Но в большинстве случаев это не выход - деловому человеку машина нужна, чтобы экономить время на дороге, а не для того, чтобы любоваться ею в статичном варианте. Поэтому, в ход идут более кардинальные решения. К примеру, замена классического бензина или дизтоплива сжиженным нефтяным либо природным газом. То есть, использование альтернативного вида топлива.
Немного истории
В начале 80-ых в СССР появилась мысль, об экономии природных ресурсов. Поэтому, весь парк автомобилей было решено перевести на газ. Поступил приказ всем автобазам и автобусным паркам, транспортно-логистическим предпиятиям. К сожалению, водители и руководители не восприняли данную идею позитивно и сразу же начали писать отчеты и жалобы по поводу того, что газовое топливо медленно горит, при сгорании имеет более высокую температуру и поэтому вредит автомобилю: машины ломаются, а клапаны, седла и поршни двигателя прогорают. Так о газе пошла «дурная слава». Потому, многие водители, работавшие еще в то время на газовых авто, негативно относятся к данному виду альтернативного топлива.
Но действительно ли газ вредил двигателю автомобиля. На самом деле, большинство фактов ущерба и вреда было просто-напросто фальсифицировано из-за того, что при переходе на газ тогдашние таксисты и водители лишились очень важной вещи – «левого» дохода. Ведь слить бензин достаточно просто. А с газом такое дело провернуть довольно сложно. Кроме того, газ менее востребован, стоит дешевле, поэтому выручка от его сбыта гораздо меньше, чем от продажи бензина.
Сейчас советские времена остались позади. Многие руководители автопредприятий, автовладельцы уже оценили выгоду от использования газа. Но все же остается немало тех, кто считает, что замена бензина на газ – дело неблагодарное. В чем же причина? Причина в мифах и слухах из прошлого, которые до сих пор окружают альтернативное топливо.
Миф об опасности газа
Самое важное, о чем стоит сказать - это о самовоспламенении топлива в воздухе при нормальном давлении. Температура самовоспламенения, С:
- пропан: +510...+580;
- бутан: +475...+550;
- бензин:+270...+330. Как видно, наиболее пожароопасен бензин, т.к. для его самовоспламенения требуется невысокая температура.
Следующий топливный показатель, из которого можно сделать определенные выводы – октановое число, которое определяет антидетонационную стойкость топлива. Чтобы повысить мощность двигателя, надо увеличивать степень сжатия, а это ведет к использованию высокооктанового топлива(топлива которое воспламеняется при более высоких температурах). Октановое число самого лучшего бензина 98, а газа 112. Таким образом, отсюда следует, что газ - это вид топлива более стойкий к детонации и самовоспламенению, т.е. менне пожароопасен.
Чтобы опровергнуть миф об опасности, стоит рассмотреть состав газа и сравнить его с бензином. В качестве газового топлива зачастую используется пропан-бутановая смесь, которая содержит 40-60% пропана и не более 6% предельных углеводородов. Ниже приведена таблица, где сравниваются характеристики пропана, бутана и бензина.
| Компоненты | Пропан | Бутан | Бензин(АИ-93) |
| Октановое число | 112 | 95 | 93 (теоретич.) |
| Теплота сгорания стехиометрической смеси, МДж/м3 | 3,41 | 3,47 | 3,55 |
| Теоретически необходимый объем воздуха для сгорания топлива, м3/кг | 12,81 | 12,64 | 12,35 |
| Максимальная скорость распространения фронта пламени, м/с | 0,810 | 0,825 | 0,850 |
| Возможная степень сжатия, о.е. | 10-12 | 8,5 | 8,2 |
Из таблицы видно, что смеси пропана и бутана имеют достаточно высокое октановое число, что повышает антидетонационную стойкость двигателя на любых режимах работы. Газ, как видно, проигрывает по теплоте сгорания, т.е. при одинаковых затратах топлива газ будет обеспечивать меньшую динамику автомобилея, чем бензин.
По объему воздуха для сгорания топлива также лидирует бензин. А это значит, что, используя бензин, воздухофильтры вам придется менять чаще, чем при езде на газе. Скорость распространения фронта пламени – весьма неоднозначный параметр, который во многом зависит от октанового числа. Он определяет взрывоопасность топлива. То есть, чем он выше – тем больше взрывоопасность. К тому же, чем медленнее распространяется пламя, тем меньше ударная нагрузка на кривошипно-шатунный механизм, что в свою очередь способствует увеличению ресурса двигателя.
Почему же используется именно пропан-бутановая смесь, а не эти газы по отдельности? Дело в том, что бутан хоть и имеет хорошие характеристики, подходит только для теплых стран. Поэтому для более холодных районов было решено использовать смесь пропана и бутана.
Кроме вышеперечисленного, также стоит отметить, что газ не содержит смолянистых соединений, парафина и серы, которые присутствуют в бензине, благодаря чему поверхноть камеры сгорания, днище поршня, тарелки клапанов их седла не имеет серных, цинковых отложений и нагара.
Миф о запахе в салоне
Многие утверждают, что машины работающие на газу имеют неприятный запах. На самом же деле, в своем исходном состоянии газ не имеет запах. Поэтому, для определения его присутствия, наличия утечки в газ добавляется вещество со специфическим запахом (этилмеркаптан). Иначе, как бы мы могли обнаружить утечку газа, например, газовой плиты на кухне, в отопительном газовом котле или в автомобильной газовой установке. Если газовое оборудование герметично - никакого запаха не будет. Необходимо, в целях профилактики, периодически проводить проверку герметичности соединений трубопроводов автомобильного и бытового газового оборудования. Появление запаха газа в салоне или возле машины может вызвана только двумя причинами:
- Разгерметизация компонентов газового оборудования или их соединений.
- Негерметичность системы выпуска отработанных газов.
Эксплуатация любого: автомобильного, бытового, промышленного газового оборудования недопустима. Исправный газовый автомобиль или газовое оборудование не воняет, а если слышен запах газа - нужно немедленно обнаружить утечку газа и устранить негерметичность соединения.
Миф о прогорании
Миф о прогорании на газу деталей двигателя автомобиля также весьма распространен. Особенно, в отношении клапанов.
Наверное многие, задумавшиеся о переводе своего автомобиля на газомоторное топливо, слышали или где-то читали о вреде газового топлива для двигателя, клапанов, датчика кислорода (лямбда-зонда), катализатора и т.д.
Да, действительно, среди людей ходят слухи о том, что газ “сушит” двигатель, клапана на газу “прогарают”, датчики кислорода и катализатор быстро выходят из строя.
Слух о том, что газ "сушит" двигатель пошел из за неграмотности людей говорящих об этом и из за незнания принципов работы ДВС(двигателя внутреннего сгорания), термодинамических процессов горения газовоздушной смеси. Соглашусь, обычному человеку, никак не связанному с автомобилями, этого знать и не надо, и такие вопросы простительны. Но становится действительно грустно, когда о “сушке” двигателя говорит мастер по ремонту автомобилей в дилерском авто-центре.
Многие считают, что при работе на бензине клапана, поршень, гильза цилиндра, поршневые кольца смазываются бензином, а при работе на газу этой смазки нет. Однако, все наоборот: бензин - это своего рода растворитель, и попадая на рабочие поверхости деталей он снижает вязкость попавшей на детали смазки, смывает масляную пленку, что, в свою очередь, резко увеличивает трение сопрягаемых деталей и снижает ресурс их работы. С газом все наоборот - газобразное топливо ничего смыть или растворить не может. Вот по этой причине ресурс работы двигателя на газу увеличиваетя в 2 раза.
Что касается преждевременного выхода из строя датчиков кислорода, сокращения ресурса катализатора, износа клапанов, седел и их прогара, то это совсем не слух - это реальная действительность. Во-первых, конечно, в этом виноваты неграмотные установщики газобаллонного оборудования, которые ставят на автомобили некачественное или неподходящее для конкретного автомобиля газобаллонное оборудование. Либо просто не доводят работу оборудования до ума, не настраивают его должным образом. Классический пример такого случая - это, когда установщики делают автокалибровку и отпускают клиента со словами: ”мы установили вам газовую систем, выполнили автоматическую настройку (автокалибровку) - этого достаточно, все будет работать отлично”. Как правило, автокалибровка выполняется на холостых оборотах двигателя без нагрузки. А прогар клапанов также происходит из-за бедной смеси при работе под нагрузкой. Бедная смесь - это, когда впрыскивается недостаточное количество газа из-за неправильной регулировки газового оборудования или из-за слабого газового редуктора или неправильно подобранных газовых форсунок и их жиклеров. Причина, по которой установщики ставят редукторы и газовые инжекторы недостаточной производительности - жажда быстрой наживы. Стоимость комплектующих(редуктора, форсунок, клапанов, мультиклапана, трубок, шлангов) увеличивается с увеличением их мощности, производительности и надежности. Клиент, не зная о возможных последствиях, ищет - где установить газовое оборудование по более низкой цене, а такие установщики, чтобы не упустить клиента предлагают ему самое дешевое оборудование, выдавая его за итальянское. При этом, они прекрасно знают, к каким последствиям в недалеком будущем приведет эксплуатация автомобиля с таким оборудованием. Заострю внимание еще раз - главное для них - это зацепить клиента низкой ценой на газовое оборудование. На самом деле, это оборудование не итальянское. Я называю его сборной солянкой, с миру по нитке. Берут комплектующие различных производителей из Китая, Турции, Польши, Литвы, что по-дешевле и пытаются согласовать их работу между собой бесконечными настройками-регулировками и все безрезультатно. Клиентом потраченное время при этом не в счет.
Есть еще одна причина прогара клапанов. На самом деле, газ горит медленнее бензина и поэтому продолжает некоторое время догорать в цилиндре на такте выпуска, что ведет к некоторому повышению температуры клапана и клапанного седла. Поскольку каждый материал имеет свой коэффициент линейного теплового расширения, рост температуры клапанов увеличивает их линейные размеры.
Чтобы снизить влияние этого эффекта вернемся к самим клапанам. Клапана в двигателе бывают впускные и выпускные. Задача впускных клапанов обеспечить наполнение в нужный момент топливовоздушной смесью цилиндры двигателя, а выпускных – освободить в нужный момент камеру сгорания от отработавших газов после сгорания топлива. В закрытом положении, на прогретом до рабочей температуры двигателе, клапан должен плотно сидеть в седле. Для этого необходимо, чтобы на шток клапана не оказывалось никакого давления. Толкатель должен лишь касаться кончика штока. Чтобы достичь этого, учитывая коэффициент линейного теплового расширения, на холодном двигателе между штоком клапана и клапанным рычагом (толкателем) необходимо оставить небольшое пространство, которое называется клапанным зазором. В механизме газораспределения бензинового двигателя внутреннего сгорания в сопряжении "кулачок распределительного вала - стержень клапана" устанавливается тепловой зазор 0.15-0.45мм., который практически исчезает с прогревом двигателя из-за линейного теплового расширения. От повышения температуры клапанов при работе на газу данный "бензиновый" зазор может полностью исчезнуть и клапана окажутся подпертыми (не прилегают плотно к седлу). В свою очередь, сквозь неплотно прилегающие клапана будет происходить прорыв горящих газов, не будет теплоотвода от клапана к седлу, что приведет к прогару выпускных клапанов, а также катализатора В действительности , на бензине подобный итог может возникнуть с такой же степенью вероятности из-за неправильно отрегулированных клапанных зазоров или из-за использования низкооктанового бензина. Прогорания можно избежать в случае корректного выставления угла опережения зажигания(необходимо для метанового оборудования) и клапанных зазоров. На некоторых двигателях клапанный зазор регулируется вручную, механически, но большинство современных двигателей оснащены гидрокомпенсаторами или гидротолкателями. Если в механизме газораспределения двигателя применены гидрокомпенсаторы зазоров, то необходимость в их регулировке при переводе двигателя на газ отпадает. На некоторых автомобилях довольно проблематично отрегулировать зазоры клапанов: отсутсвуют специалисты, нет в наличии регулировочных шайб, высокая стоимость данной процедуры и т.д.
Чтобы снять эту проблему компания BRC в последних моделях блоков управления подачи газа Sequent MY11 и Sequent Plug&Drive применила стратегию VSR(valve seat recession). Путем впрыска бензина при работе на газу достигается эффект охлаждения выпускных клапанов и их седел).
Теперь отвлечемся ненадолго от самих клапанов и поговорим о составе топливо-воздушной смеси.
Топливная смесь, которой наполняется камера сгорания состоит из воздуха и топлива. Идеальным считается смесь, в которой на 1 кг топлива приходится 14,7 кг воздуха (λ=1). Это значит, что для полного сгорания 1 кг топлива нужно 14,7 кг воздуха. Также смесь может быть “богатой”. Это значит, что топлива поступает больше чем нужно и бедной (мало топлива и много воздуха)
Опять вернемся к клапанам. Именно работа на бедной смеси опасна для выпускных клапанов. При богатой смеси часть термической нагрузки “снимает” несгоревшее топливо, благодаря чему температура ОГ остается относительно низкой и безвредной для клапанов. При бедной же смеси существует довольно большой риск проседания седел клапанов. Это связано с ростом температуры сгорания. Заметьте, речь пока идет только об использовании в качестве топлива бензина. Как видите, риск прогара клапанов есть и на бензине при неисправности топливной системы.
Посмотрим, что происходит при использовании газового топлива. При работе на бензине седла клапанов работают при температуре 300-350 °С, “тарелки” клапанов – при 800-900 °С. При использовании газа температура сгорания повышается на 50-70 °С, что незначительно, и не оказывает влияния на срок службы клапанов. Однако, если при работе на газе смесь будет бедной, то температура сгорания повышается сразу на 200-250 °С, что ведет к прогоранию клапанов.
Как видите, само по себе газовое топливо не несет никакой опасности для двигателя. Опасна лишь работа двигателя на бедных смесях (как на бензине, так и на газе). Просто если на бензине в большинстве случаев состав смеси регулируется автоматически блоком управления двигателя по датчику кислорода (лямбда-зонд), то на газе надо учитывать влияние дополнительных компонентов (редуктора, форсунок и их регулировочных параметров). Разберемся в причинах возможного обеднения газовой смеси.
1. Неточная настройка оборудования. Об этом я упоминал выше.
2. Использование дешевых, но ремонтнопригодных газовых форсунок.
Многие установщики акцентируют внимание потребителей именно на их ремонтнопригодности, выдавая это за большой плюс (застучала форсунка либо затроил двигатель - поменял ремкомплект форсунки и дальше поехал). Я считаю, что там, где присутствует человеческий фактор(процедура замены ремкомплекта) всегда будет высокий процент брака. Такие форсунки можно отремонтировать, но для этого нужно узкоспециализированное и дорогостоящее оборудование. В мире его есть только несколько единиц. Не ради рекламы скажу, что наше предприятие находится в числе обладателей такого оборудования. Предлагая дешевую газовую установку, установщики используют форсунки с низкой точностью дозировки газа и малой производительности. К тому же эти форсунки имеют разброс в дозировке газа между цилиндрами. Поэтому, двигатель работает неровно, а системы контроля не могут “понять”, что происходит, в каком из цилиндров смесь нормальная, а в каком бедная, поскольку они контролируют только общий состав выхлопа. Ведь в бензиновый “мозг” заложено, что все инжекторы имеют одинаковую по-цилиндровую производительность и быстродействие. Разброс в подаче газа по цилиндрам приводит к прогару клапанов на цилиндрах, в которые поступало меньше газа. Использование таких дешевых газовых инжекторов (и то, только после их правильной регулировки на стенде) возможно на старых двигателях без катализаторов и датчика кислорода. Надо помнить, что ресурс их стабильной работы ограничен 20 000 - 30 000 км. Об этом свидетельствуют следующие признаки: двигатель начинает троить, загорается лампочка «check engine», увеличивается расход газа, появляются провалы, нестабильный холостой ход и т.д. Для современных двигателей сущестует ряд более точных и качественных неразборных газовых инжекторов с огромным ресурсом, которые обеспечивают стабильную подачу газа во всех диапазонах работы двигателя и одинаковую во все цилиндры. Естественно, цена этих инжекторов в 3,5-5 раза выше.
3.Использование некачественных, маломощных редукторов во впрысковых системах газа 4 поколения. Эта проблема опять же идет от использования дешевых комплектов, которые комплектуются дешевыми редукторами. Каким образом редуктор может повлиять на состав газовой смеси? - спросите вы. А вот как. Под нагрузкой, некачественный редуктор не может обеспечивать стабильность давления газа, необходимого для питания двигателя. При падении давления уменьшается количесто газа, поступающего в двигатель через газовые форсунки, что приводит к обеднению смеси. 
4. Присутствие неисправностей в работе штатной бензиновой системы. К примеру, если в автомобиле не работает датчик кислорода, точная настройка ГБО становится невозможной. Как следствие – возмона работа на обедненной смеси. А к чему приводит бедная смесь, вы уже знаете. Поэтому перед установкой ГБО я бы рекомендовал делать комплексную диагностику двигателя с проверкой работы всех датчиков.
Помимо проблем с клапанами, бедная смесь влечет за собой пропуски зажигания (воспламенения), преждевременный выход из строя свечей зажигания, высоковольтных проводов, катушек зажигания, появление хлопков во впускном коллекторе и выхлопной трубе.
Как видите, сам по себе газ для двигателя не представляет никакой опасности. Опасностью является неквалифицированный монтаж газового оборудования, его настройка, неправильный подбор комплектующих, их низкое качество и ограниченный ресурс работы, неисправность штатной топливной системы, неправильный зазор выпускных клапанов.
Вероятно, слух о прогарах клапанов идет еще со времен массового распространения традиционных эжекторных газовых систем 1, 2 поколений, где точно отрегулировать подачу газа без соответствующего настроечного и диагностического оборудования довольно сложно. Чтобы правильно настроить традиционное газовое оборудование нужно иметь возможность контроля состава газовоздушной смеси на всех режимах работы двигателя. Как правило, если и применяют газоанализтор, то для регулировки только холостого хода. Мы же используем прибор канадской фирмы innovative.Широкое распространение он получил у автогонщиков. В настоящее время широко распространены системы с впрыском газа, где при использовании качественных комплектующих можно добиться корректной работы газовой системы впрыска. Одной из лучших является BRC Sequent Plug and Drive(установи и езжай). Мы даем 3-х летнюю гарантию на работу этой системы.
Для предотвращения проблем с клапанами (как при использовании газа так и при использовании бензина в качестве топлива) мы бы рекомендовали:
• Своевременно, как это предписывает автопроизводитель, проверять зазоры клапанов и при необходимости регулировать.
• Если не уверены в том, что газовое оборудование работает корректно - лучше не увлекаться длительной ездой (больше одного часа) на высоких скоростях на автобанах (обгоны и динамичные разгоны не в счет. Речь идет о скоростях выше 140).
Подведу свои доводы - самое главное правило при переоборудовании автомобилей для работы на газовом топливе - не навредить. Погоня за ценой за счет низкого качества оборудования, неквалифицированного монтажа в проследствии приведет к разочарованию. Как известно - хорошее не может стоить дешево. Стоимость последующего восстановительного ремонта газового оборудования перекроет неоднократно разницу между первоначальной стоимостью качественного оборудования и так называемой сборной солянкой. А еще хуже - ремонт двигателя доставит массу неприятностей и сделает ничтожной прибыль от экономии на на газу. Установив качественное газовое оборудование при переводе автомобиль на пропан либо метан вы сможете тратить в 1,5-3 раза меньше средств на топливо, а также увеличите ресурс работы двигателя примерно в 2 раза.