Природным газом можно заменить  до 80% дизельного топлива.

О совмещении бензина и газа знают многие, а вот идея смеси дизеля и газа может быть новой. Хотя совершенно новой ее не назовешь, ведь уже несколько лет на рынке действуют компании, которые дополняют дизельные двигатели газобалонными установками. Правды негде деть, в основном работают с двигателями автомобильными (тягачи, самосвалы и прочий грузовой транспорт). Тем не менее предлагают (и переоборудуют!) и тракторы (Т-150, «Кировцы», МТЗ, ДТ-75 и пр.). (Опубликовано в № 10.2011 г.)

Привлекают два момента: 1) не нужно вносить изменений в двигатель и топливную аппаратуру; 2) всегда можно вернуться к 100%-му использованию дизеля. Не менее важны экономия 75-80% дизельного топлива, снижение в 2-4 раза дымности отработанных газов дизеля, а также увеличение в 1,5-1,7 раза суммарного запаса хода транспортного средства. Кроме того, в научных учреждениях Украины и России тестировали отечественные тракторы с газодизельной установкой и подтвердили целесообразность ее применения.

В системе применяют как СПГ (сжатый природный газ, метан), так и СНГ (сжиженный нефтяной газ, пропан-бутановая смесь). Применяя метан как основное топливо, можно добиться замещения дизельного топлива газом до 80%. Пропаном замещают до 60% дизельного топлива. Плюсами использования пропана является наличие более широкой сети заправок и возможность использования более емких, легких  и менее громоздких баллонов, в то время как плюс метана – больший процент замещения и почти всегда более низкая стоимость.
Характерным отличием тракторов, работающих на дизельном и газодизельном топливе, является, конечно же, наличие баллонов с компримированным газом, которые крепятся на крышу или раму машины. Интервал температур, при которых работает газобаллонное оборудование, колеблется в пределах от -40 °С до +45 °С.
В газодизельном режиме 70-85% газовоздушной смеси в общем цикловом заряде сгорает практически без детонации с наибольшей эффективностью. После переоборудования мощность дизельных двигателей их остается на уровне базового двигателя. В конструкцию двигателя добавляются газовый смеситель, механизм ограничения подачи дизельного топлива, система регулировки подачи газа, устройство для взаимосвязанного управления топливным насосом высокого давления и подачей газа, а также электрооборудование, которое обеспечивает необходимую информативность и защиту дизеля от нештатных режимов работы.
Важным элементом модернизации топливной системы является механизм установки запальной дозы (МУЗД), который монтируется на газодизельный трактор вместо крышки регулятора топливного насоса высокого давления. МУЗД предназначен для ограничения подачи дизельного топлива на уровне запальной дозы при работе в газодизельном режиме.

Преимущества газодизельного трактора

Следует обратить особое внимание на высокую степень экономичности усовершенствованного трактора. Расход газа в номинальном режиме (при полной нагрузке) составляет около 14 куб. м/ч, дизельного топлива – 2,5 л/ч. А в случае с номинальным дизельным режимом работы расход топлива составляет 15 л/ч. Для новых тракторов соотношение расхода топлива составляет примерно 20% дизтопливо и 80% газ; для бывших в употреблении – 30% и 70% соответственно.
Правила эксплуатации практически не отличаются от правил эксплуатации предшественника: трактор заводится в обычном режиме, а потом при помощи специального тумблера осуществляется переход на газодизельный режим работы.
Газодизельному оборудованию присуща простота в эксплуатации, минимальные затраты на техническое обслуживание и увеличение возможности использования трактора в рабочем технологическом цикле без дозаправки практически в два раза. У газового топлива более высокие экологические показатели, оно обладает антидетонационной стойкостью, хорошей диффузией, низкой скоростью горения смеси, стабильностью агрегатного состояния. Оно безопасно в использовании, а также гуманно по отношению к двигателю автомобиля: увеличивает его межремонтный период работы  благодаря отсутствию катализаторов разрушения металлов. Некоторые проблемы создает заправка: не во всех районах нашей страны имеются газовые заправочные станции, но если у предпринимателя в хозяйстве есть 10-20 тракторов, выходом может стать приобретение газовой мини-АЗС.

Оборудование

В одной из украинских компаний алгоритм внедрения ГБО (газобалонного оборудования) описывают следующим образом. На двигатель устанавливается система подачи газа, монтируются необходимые датчики, устанавливаются впрысковый редуктор, газовые электромагнитные форсунки. Далее в зависимости от типа двигателя монтируется подходящая система ограничения подачи дизельного топлива. Для систем с механическим топливным насосом это электронный актуатор, а для систем с топливными системами, которые управляются электроникой, – специальный электронный блок управления ограничением подачи дизельного топлива.
Оборудование поставляется в двух вариантах. Базовый (набор подкапотного оборудования, датчики и система управления ограничением подачи дизельного топлива) включает в себя электронный блок управления, комплект проводки, датчик положения коленвала, датчик положения распредвала, датчик положения педали акселератора, датчик температуры выхлопных газов, датчик температуры охлаждающей жидкости, датчик наддува (для турбированных двигателей), система управления опережением зажигания, система управления ограничением подачи дизельного топлива. Расширенный комплект для работы на сжатом природном газу (СПГ) включает в себя впрысковый редуктор мощностью свыше 140 кВт, стальную трубку высокого давления, шланги газовые резиновые, шланги тосольные, рампы форсунок (на 4,6 или 8 цилиндров).
Для работы на сжиженном нефтяном газу (СНГ) в расширенный набор ГБО входят редуктор-испаритель мощностью свыше 140 кВт, трубка медная, шланги газовые резиновые, шланги тосольные, рампы форсунок (на 4, 6 или 8 цилиндров).

 

Миникомплект DIESELGAS, впрыск газа для 6-цилиндровых дизельных двигателей

 

Базовый микропроцессорный комплект для управления газодизельным двигателем с инжекторным впрыском газа

Практические испытания

Согласно данным компаний-инсталляторов ГБО, двигатели, переоборудованные для работы на битоп­ливном режиме, имеют следующие показатели расхода в процентах по сравнению с работой в дизельном режиме:
• 25% дизельного топлива и 75% метана пропорционально, если использовать СПГ при условии что 1 куб. м = 1 л д.т.;
• 50% дизельного топлива и 50% пропорционально, если использовать СНГ при условии, что 1 л СНГ = 1 л д.т.
К примеру, если тягач с нормой расхода 35 л/100 км переоборудовать для работы в битопливном режиме с применением СПГ как основного топлива, он будет потреблять ~ 7-9 л дизельного топлива и 23-27 куб. м метана. Если переоборудовать его для работы в битопливном режиме с применением СНГ как основного топлива, он будет потреблять ~ 17 л дизельного топлива и 17 л пропан-бутановой смеси.

После переоборудования мощность дизельных двигателей их остается на уровне базового двигателя

Перевести на битопливный режим (газодизель) можно любые 4-х, 6-ти и 8-цилиндровые двигатели с механическим топливным насосом (ЕВРО2), с механическим топливным насосом, имеющим электронный привод рейки (ЕВРО2), а также двигатели с электронными топливными системами, например CommonRail.
Работники Владимирской машино­испытательной станции (Российская Федерация) описывают работу трактора К-701 на газодизеле (с применением сжатого природного газа метана) следующим образом. При работе двигателя на газодизельном топливе рейка топливного насоса обеспечивает только зажигательную дозу дизельного топлива в камере сгорания, необходимую для обеспечения воспламенения смеси. Ход рейки ограничивается механизмом зажигательной дозы.
Подача газа в цилиндры осуществляется через впускной коллектор двигателя. Процесс подачи происходит в следующем порядке: из баллонов обеих секций сжатый газ подается по трубопроводам высокого давления к электромагнитным клапанам, предварительно пройдя очистку от твердых примесей в фильтрах. После открытия электромагнитных клапанов газ подается к редукторам высокого давления (РВД), где давление газа снижается до 0,8-1,2 МПа (8,0-12,0 кг/кв. см). При редуцировании (снижении давления) в РВД происходит падение температуры газа, поэтому для подогрева к РВД подается жидкость от системы охлаждения двигателя по резиновым рукавам (шлангам). Затем газ от двух редукторов высокого давления через тройник поступает к двухступенчатому редуктору низкого давления (РНД), где происходит дальнейшее снижение давления газа до  20 мм водяного столба. Далее газ поступает в дозатор, затем – в смеситель, а потом – по впускному коллектору в цилиндры двигателя.

В случае, если предприниматель обладает 10-20 тракторами, ему имеет смысл приобрести газовую мини-АЗС

На Владимирской станции К-701 ГД тестировали плуг с чизельным ПЧ-4, дисковой бороной БДСТ-72 и почвообрабатывающим агрегатом, комбинированным АПК-6. По всем показателям (см. таблицу) работа трактора соответствовала агротехническим требованиям при работе на суглинистых почвах с влажностью  18-28% и твердостью 0,6-3,9 МПа в зависимости от слоя почвы (0-10 см – 30-40 см). В результате испытаний,  на Вла­димирской МИС пришли к выводу, что «эксплуатационная надежность газобаллонного трак­тора хорошая, управление газо­баллонным трактором удобно, без­опасность выполнения работ обеспечена».

В статье использованы следующие интернет-источники:
dieselgas.com.ua,
kostagas.com.ua,
а также Протокол испытаний №03-52-05 (1010011)
от 7 декабря 2005 г, Газобаллонный трактор К-701, ФГУ Владимирская государственная зональная машиноиспытательная станция

Владимир Набок