Особливості автомобільних систем ГБО та їхні відмінності
На ринку існує безліч різних типів газобалонних систем. Принципово системи газобалонного обладнання (далі ГБО) поділяються на дві великі групи. Це системи, що працюють на стисненому (метан) і скрапленому (пропан-бутанова суміш) газах. Кожен із них має як свої переваги, так і недоліки. Наприклад, стиснений газ має більшу калорійність, екологічніший і дешевший за скраплений, але водночас заправляється та зберігається в балонах під дуже великим тиском 200-250 атмосфер. Через високий тиск балони для газу роблять із товстими металевими стінками, і повністю заправлений балон може досягати маси 90-120 кг із запасом ходу на 250-350 км. Тому на автомобілі можуть встановлювати більше одного балона, що призводить до зменшення корисного навантаження автомобіля. Це, а також недостатньо розгалужена мережа заправок метаном призвели до того, що більшого поширення на легкових автомобілях набули установки, які працюють на пропан-бутановій суміші.
Конструкція і тих, і інших систем ГБО має свою специфіку, але загалом вони дуже схожі.
Системи ГБО поділяються на кілька видів залежно від типу сумішоутворення та способу запалювання.
За способом запалювання газобалонні системи поділяють на два класи:
- Газодизельні системи
- Ті, що використовують електроіскрову систему запалювання
Класифікація за типом сумішоутворення поділяється на три типи.
Перший – це класичні ежекторні системи. В основі роботи цих систем лежить зовнішній тип сумішоутворення, а контроль подачі газу здійснюється за допомогою важільно-мембранних механізмів з окремим змішувачем типу «газ-повітря»
До другого типу належать сучасні інжекторні системи. Тут подача газу може бути центральною або ж розподіленою
І до третього типу зараховують безпосереднє (розподілене) впорскування газу в кожен окремий циліндр.
Нижче розглянемо їх детальніше.
Принцип роботи важільно-мембранних систем із зовнішнім типом сумішоутворення можна порівняти з карбюратором, оскільки за своєю суттю він дуже схожий. У змішувачі утворюється паливоповітряна суміш (ППС) шляхом змішування газового палива й повітря. Після отримання розрідженого повітря ППС всмоктується у впускний колектор.
Різні модифікації механічних систем дають змогу підвищити їхню ефективність і зробити їх досконалішими. Наприклад, контроль подачі газу за кисневим датчиком. Сигнал датчика надходить до електронного блока керування, і з його допомогою можна коригувати газові вихлопи й таким чином зменшити шкоду довкіллю.
Або впровадження в систему запобіжного клапана. Цей клапан дає змогу усунути ефект зворотного спалаху. Але використання такої модифікації важільно-мембранної системи часто призводить до руйнування двигуна.
Ще один вид модифікації – стабільні оберти на холостому ходу завдяки регулюванню подачі повітря або палива спеціальними допоміжними пристроями. Блок керування отримує дані про частоту обертання колінчастого вала, і йому простіше контролювати холості оберти за допомогою регуляторів з електроприводом.
Утім, ці системи так і не вдалося зробити досконалими. Серед недоліків можна виокремити і велику інерційність газового потоку, і високий вміст незгорілих вуглеводнів у вихлопі. Також немає можливості дозувати й подавати паливоповітряну суміш у кожен окремий циліндр. Ну і неточність, ненадійність регуляторів тиску механічного типу.
Також варто зазначити, що встановлення запобіжних клапанів в ежекторні газові системи не захищає мотор від ефекту зворотного спалаху газу, що негативно позначається на роботі мотора.
Але, попри вищеперелічені недоліки, така система була досить популярною. Вона приваблювала своєю вартістю, і за правильного налаштування конкурентів у неї не було. Якщо ж говорити про екостандарти, то така система не завдає великої шкоди довкіллю. Токсичність вихлопів у неї не більша, ніж у дизеля.
Сучасні газобалонні системи, які встановлюють на інжекторні мотори, звісно ж, вигідніший варіант.
Такі інжекторні системи з централізованим впорскуванням газу складніші і, можна сказати, розумніші за ежекторний аналог, оскільки тут задіяні мікропроцесорні блоки керування. Але й такі системи мають свої недоліки. Наприклад, тут немає подачі та дозування паливної суміші для кожного окремо взятого циліндра. А залишки не повністю згорілого метану потрапляють у випускний тракт. У підсумку знижується економічність установки й збільшується відсоток викидів вуглеводнів.
Якщо ж говорити про переваги інжекторного газобалонного обладнання, то можна виокремити такі пункти:
– нескладний процес встановлення та зведені до мінімуму доопрацювання силового агрегату
– стабільність роботи мотора за будь-яких навантажень, відповідно, висока ефективність
– стабільність і точність подачі газоповітряної суміші, а також її дозування. Вплив зовнішніх чинників, таких як температура, зниження густини газу або якість і чистота повітряного фільтра, тут нівелюється, що неможливо в ежекторних системах
– є можливість коригувати газоповітряну суміш за кисневим датчиком (лямбда-зонд).
І, нарешті, система з розподіленим впорскуванням газу. ГБО такого типу дає змогу досягти максимальної ефективності роботи мотора на газовому паливі та звести до мінімуму його витрату. Цього ефекту досягають завдяки точності подачі та наявності мікропроцесорного блока керування.
Ця система дає змогу дозувати газ і подавати його в кожен окремий циліндр, де відбувається його повноцінне, а головне, ефективне згоряння. Також немає витоку газу у випускну трубу внаслідок перекриття клапанів. Цей момент характерний для систем із зовнішнім сумішоутворенням. Відповідно, маємо добру економію самого палива. А завдяки тому, що інерційність системи зведено до мінімуму, двигун має максимальний ККД і чудові динамічні показники.
Підбиваючи підсумки, можна сказати, що, обираючи систему ГБО, потрібно орієнтуватися на свої потреби та фінансові можливості. Кожна система має свої переваги й недоліки. Перш ніж зробити вибір, варто уважно вивчити асортимент ринку газобалонного обладнання, і тоді знайдеться оптимальне розв’язання проблеми.