Неумолимо ползущая вверх цена бензина, помноженная на богатырский аппетит двигателя внедорожника, зачастую наводит его владельца на мысль перевести машину на газовую «диету». С одной стороны, это заманчиво – потратившись раз на установку газобаллонного оборудования, платить затем сущие копейки за удовольствие кататься. Однако любой достигнутый результат, как известно, имеет две стороны. Так каковы же плюсы и минусы альтернативной системы питания?

В качестве автомобильного топлива используют два разных по своим свойствам и происхождению газа: метан, имеющий химическую формулу СН 4 , и пропан-бутан, получаемый в результате смешивания в С 2 Н 8 и С 4 Н 10 .Метан – это тот самый газ, что поступает в городские квартиры по трубам. Пропан-бутановая смесь – сжиженный газ, получаемый в процессе переработки нефти. Последний хорошо знаком дачникам и туристам – именно его продают в баллонах емкостью от 0,5 до 50 л.

Пропан-бутан

Несмотря на то, что принципиальные схемы подачи газа в двигатель в обоих случаях близки, оборудование для метана и для пропан-бутана требуется совершенно разное. Относительно высокая плотность (в 1,5–2 раза тяжелее воздуха) и, главное, относительно высокая температура кипения нефтяного газа позволяют хранить его в виде жидкости, свободное пространство над которой занято насыщенным паром. Благодаря высокой плотности жидкой фазы можно в малом объеме уместить большое количество топлива. По мере расхода газа давление в баллоне снижается, в результате снова происходит испарение, и давление растет, а поскольку во время работы двигателя оба эти процесса происходят практически одновременно и непрерывно, то и давление внутри баллона поддерживается почти без изменений до полного его опустошения. Давление главным образом зависит от температуры окружающей среды. Так, при 0°С в баллоне, заполненном пропан-бутаном, оно составляет всего 0,7 атм, при 20°C – 3–4 атм, а при 50°C оно подбирается уже к 16 атм, что довольно близко к предельному значению для баллонов наиболее распространенных марок. Кстати, именно поэтому в жаркий день оснащенную газом машину лучше парковать в тени. Конечно, при перегреве газифицированное транспортное средство не взорвется – сработает клапан сброса избытка давления, и газ станет мало-помалу уходить в атмосферу. Но это только если клапан имеется…Дело в том, что на дешевую аппаратуру его зачастую не устанавливают, и в случае перегрева баллон может просто лопнуть. Об этом свойстве следует помнить при заправке. Баллон нужно заливать на 80–90%, чтобы в нем оставалась паровая подушка, компенсирующая увеличение объема жидкой фазы.

Характерно, что при переводе автомобиля на пропан-бутан двигатель становится двухтопливным, так как полностью исключить необходимость использования бензина в эксплуатации не удастся. По крайней мере, пуск и прогрев двигателя в холодную погоду придется выполнять на традиционном топливе, поскольку газ при переходе из жидкой фазы сильно охлаждается, и редуктор требует подогрева охлаждающей жидкостью двигателя. Если же антифриз сам холоден, то температура газа в редукторе может упасть ниже 40°C, и он замерзнет! Поэтому все инструкции по газовому оборудованию рекомендуют запускать мотор на пропан-бутане лишь в том случае, если окружающая температура выше +10°С. Впрочем, современные электронные системы контролируют температуру и переключают подачу разных видов топлива автоматически.

Метан

В отличие от нефтяного газа, метан легче воздуха в 1,6 раза и при утечках быстро улетучивается, что существенно повышает безопасность его использования. Из пределов воспламеняемости (см. табл.1) видно, что для взрыва его должно накопиться в 2,5 раза больше, чем пропан-бутана. Однако изза низкой температуры кипения перевести метан в жидкое состояние для применения в автомобиле не удается, потому рабочее давление в метановой системе составляет 200 атм. Это в свою очередь заставляет вносить в конструкцию большой запас прочности, что сказывается и на весе, и на цене. К примеру, самый простой комплект метанового оборудования для УАЗа сейчас стоит в районе 50 000 рублей, в то время как простейший пропан-бутановый набор для этого автомобиля обойдется в 6000. Вдобавок серьезно сокращается запас хода – газообразного вещества в баллоне помещается гораздо меньше, чем жидкости. Для увеличения пробега на одной заправке в метановой системе обычно используются несколько баллонов, которые бывают трех типоразмеров. Самые емкие (они предназначены для грузовиков и автобусов) разместить во внедорожнике практически невозможно, а пять «легковых» баллонов общим весом 150 кг позволяют проехать на УАЗе всего километров 300. С другой стороны, трехступенчатый редуктор просто понижает давление в метановой магистрали с 200 до 1 атм, и никакого испарения не происходит. Результат – в морозы двигатель на метане заводится даже легче, чем на бензине! К тому же природный газ значительно дешевле не только бензина и солярки, но и пропан-бутана. У нас в стране метан стоит от 4,5 до 7 рублей за кубометр. При этом кубический метр метана примерно «равен» 1,18 л бензина и 1,41 л пропан-бутана.

Заправки

В 80-е годы прошлого столетия замена нефти альтернативными видами топлива была объявлена важной народнохозяйственной задачей, а метановое направление – наиболее перспективным для автотранспорта. В результате к 1993 году в России было построено 368 автомобильных газонаполнительных компрессорных станций, расположенных в крупных городах и вдоль всех федеральных трасс. В Москве их 10, и все они расположены на МКАДе, а на магистралях расстояние между АГНКС редко превышает 250 км. Это позволяет спокойно отправляться в дальнее путешествие в любом направлении. Но имейте в виду: редко когда компрессорная станция стоит прямо у шоссе, и для заправки обычно приходится сделать небольшой крюк. Зато благодаря тому, что все АГНКС построены на ответвлениях магистрального газопровода, качество топлива стабильно, за исключением редких случаев, когда системы очистки и осушки на какой-то конкретной станции работают недостаточно эффективно. Впрочем, планируя путешествие, рассчитывать на заправку природным газом вдалеке от больших трасс не стоит – компрессорных станций там просто нет.

Заправить же машину пропанбутаном вдалеке от федеральных трасс вполне реально, поскольку нефтяной газ хранят и возят в цистернах, да и пропановых заправок по стране построено в избытке. Зато тут проще попасть на некондицию (с той же степенью вероятности, что и с бензином). Во-первых, пропан-бутан бывает «зимний» и «летний». Из-за разницы в температуре кипения два компонента газа смешивают в разных пропорциях. В общем, как и с соляркой, тут возможны сезонные перебои. Кроме того, в цистернах газовозов иной раз попадается влага (зачастуюпримесь метана).

Владислав ЛУКШО
Начальник отдела газовых двигателей НАМИ

ВАЖНО ВСЕ

С точки зрения работы оборудования, метан и пропан-бутан похожи, и элементы системы у них все те же самые. Все отличия – в деталях и настройках. Для нас более актуально именно метановое оборудование. Несмотря на то, что оно дороже пропан-бутанового (основную часть цены оборудования составляет цена баллонов), в итоге получается значительная экономия. При установке оборудования очень важно, чтобы оно подходило для конкретного автомобиля и двигателя. Важно все – конфигурация смесителя, дозирующего элемента, чтобы баллоны были установлены правильно, притянуты, не болтались по салону. Можно, конечно, поставить абы какое, и машина поедет. Но на комплекте д л я 1,5-литрового двигателя 3-литровый не сможет реализовать свои возможности. Оборудование ему этого просто не позволит.

Для отечественных машин есть комплекты на все двигатели. То же оборудование мы можем установить и на иномарку, если она близка по параметрам. Но на большие моторы импортных внедорожников, к сожалению, ничего нет. В России самый большой легковой двигатель имеет объем всего 2,5 литра. Грузовые моторы при большем объеме имеют меньшую литровую мощность. Мы с ГАЗовского 4,6-литрового двигателя снимаем чуть больше сотни «лошадей», импортные же внедорожники такого объема имеют под триста. Расход газа определяется не только литражом, но и мощностью. Характеристики тут уже другие, и с нашим оборудованием максимальную мощность этот мотор не разовьет. Скажем, дляшоссе, где двигатель загружен от силы на четверть, возможностей будет хватать. Но если вам потребуется резко ускориться, то двигатель с такой задачей не справится. Оборудование должно обеспечивать нормальные характеристики двигателя во всем диапазоне работы. Нельзя, чтобы на малых оборотах он работал, а на больших – нет. Что касается расположения газовых баллонов в автомобиле, то на внедорожнике их можно устанавливать только в багажнике.

Здоровье мотора

Перевод двигателя на газ заставляет мотор работать в иных условиях, нежели на бензине. С одной стороны, тут явные плюсы. Октановое число пропан-бутановой смеси в любом случае выше 100, а у метана оно и вовсе 117! Следовательно, у газа минимальная склонность к детонации и, со-ответственно, он дает меньше нагрузок на поршневую группу. Кроме того, сгорание газа становится более полным в сравнении с жидким топливом, отсюда снижение нагарообразования и уменьшение токсичности выхлопа. К тому же газ не смывает со стенок цилиндров масло при холодном пуске и не содержит примесей – катализаторов старения металлов. Но, с другой стороны, горение газовой смеси происходит медленнее, что повышает тепловую нагрузку на клапана и их седла. К тому же неправильный выбор, установка и регулировка оборудования усугубляют эту особенность, что обычно приводит к печальным последствиям. Так, если на автомобиль установить редуктор, рассчитанный на меньшую мощность двигателя, он не сможет подавать необходимое количество топлива. В результате двигатель будет работать на обедненной смеси, что чревато не только потерей мощности, но и прогаром клапанов!

Еще один момент: газ горит медленнее, чем бензин, поэтому требуется увеличение угла опережения зажигания. Если этого не сделать, смесь продолжает сгорать, когда поршень уже идет вверх. В результате не только снижается термический КПД двигателя, но и происходит разрушение поршня и клапанов за счет их перегрева горячими газами. Поэтому в системе необходим корректор режимов зажигания. И если в электронных системах последних поколений зажигание перестраивается автоматически, то в недорогих механических системах очень важна точность регулировок опережения зажигания в соответствии с изменившимися условиями сгорания смеси.

Кстати, первые советские инструкции по переводу на метан бензиновых моторов предписывали шлифовать головки блока цилиндров для увеличения степени сжатия. Делалось это с целью оптимизации работы двигателей, созданных для потребления 72-го–76-го бензина. Теоретически это полезно для любого мотора, работающего на низкооктановом бензине. Однако данная процедура делает и без того недешевую работу по «газификации» еще дороже.

После перевода машины на газ иногда возникает еще одно неприятное явление – так называемый «обратный хлопок», когда топливо-воздушная смесь воспламеняется во впускном коллекторе в момент открытия обоих клапанов (момент перекрытия фаз). Однако газовое топливо тут ни при чем, оно лишь выявило проблемы, которые на бензине, в силу его свойств горения, были незаметны. Хлопок может случиться и на обычном бензиновом моторе, но происходит это намного реже и, как правило, без фа-тальных последствий. Причины явления кроются в неисправности системы зажигания или ГРМ. Наиболее подвержены обратным хлопкам впрысковые двигатели с безраспределительной двухискровой системой зажигания, оснащенные рычажно-мембранным газовым оборудованием.

ОТЦЫ И ДЕТИ

Самый первый работоспособный четырехтактный двигатель, созданный немецким изобретателем Николаусом Августом Отто в 1877 году, работал именно на газе. Однако, не в последнюю очередь из-за отсутствия компактных и легких баллонов, практического применения на автомобилях газ не получал очень долго. Прообразом газобаллонных машин в какой-то степени можно считать газогенераторные автомобили, появившиеся во время Первой Мировой войны, достигшие расцвета во время Второй Мировой и окончательно сошедшие со сцены лишь в начале 60х. Работали они на твердом топливе. Разумеется, никто чурки в карбюратор не засовывал и в цилиндрах не сжимал. За кабиной располагались две вертикальные металлические колонны. В одной из них через горящие дрова принудительно протягивался уличный воздух, превращаясь на выходе в горючий газ. Затем он охлаждался, очищался, проходя через сложный фильтр, расположенный в другой колонне, и попадал в смеситель, установленный вместо карбюратора. В военные годы, при острой нехватке бензина, эти машины оказались очень кстати, но были и минусы – длительность запуска двигателя, сложность обслуживания генераторной установки и пожарная небезопасность.

Лишь во второй половине ХХ века газовое топливо стало постепенно входить в обиход автомобилистов. Со временем системы совершенствовались, однако принципиальная схема работыоборудования осталась прежней. Из баллона по магистрали высокого давления через фильтр газ попадает в редуктор, назначение которого – снизить давление до близкого к атмосферному. Для пропан-бутана применяют двухступенчатые редукторы, для метана – трехступенчатые, либо двухступенчатые с отдельным редуктором высокого давления. Из редуктора по магистрали низкого давления газ попадает в дозатор, регулирующий подачу топлива. А дальше начинаются отличия. Устройства первого поколения представляют собой чисто механические системы для карбюраторных машин. Они основаны, как и карбюраторы, на принципе всасывания топлива с помощьюразрежения во впускном коллекторе. Второе поколение – механические системы, предназначенные для инжекторных двигателей с каталитическим нейтрализатором. Они оснащаются электронными дозирующими устройствами, которые имеют обратную связь с кислородным датчиком. Третье поколение отличается дозатором-распределителем, управляемым электронным процессором. Газ подается через механические форсунки, работающие от избыточного давления в газовой магистрали. Оборудование такого типа осуществляет синхронный распределенный впрыск газа. Четвертое поколение обеспечивает последовательный распределенный впрыск. Системы оснащаются более совершенными «мозгами» и электромагнитнымифорсунками, расположенными на впускном коллекторе, непосредственно у впускных клапанов. От поколения к поколению системы становились сложнее и дороже. Эти сложности имели своей целью позволить более точно дозировать топливо, чтобы сократить его расход и в итоге снизить потерю мощности.

Мощность и удары

Считается, что при работе на газе падает мощность двигателя. Для внедорожника, трудящегося вне асфальта, это весьма весомая причина, чтобы продолжать ездить на традиционном топливе, если, конечно, потеря существенна. Какова же она на самом деле? Практика показывает, что наиболее заметен разрыв на карбюраторных машинах, оснащенных простейшими газовыми системами. Дело в том, что бензин и газы смешиваются с воздухом во впускном тракте в разных пропорциях. Из-за этого при работе и на пропан-бутане, и особенно на метане, в камеру сгорания попадает менее калорийная горючая смесь. В итоге в первом случае мощность падает на 5–7%, а во втором на 18–20% (в современных системах с распределенным электронным впрыском потери мощности вполовину меньше). И если на трассе потеря даже 20% максимальной мощности будет практически не заметна, то на бездорожье – совсем другое дело, тем более что мощность, как производная крутящего момента, снижается в результате падения последнего. Форма характеристики крутящего момента при переходе на метан не изменяется. Она просто смещается вниз, то есть теряется крутящий момент и в самой важной на бездорожье зоне рабочего диапазона двигателя – зоне низких оборотов.

С другой стороны, боязнь ставить газовые баллоны на внедорожник из-за тряски, прыжков и вероятных ударов о грунт лишена всяких оснований. При проектировании газобаллонных систем инженеры в первую очередь думают о безопасности. Все новые баллоны при сертификации проходят суровые испытания вплоть до того, что их расстреливают и взрывают. По нормативам, баллон должен выдерживать при аварии столкновение с другим автомобилем, а не просто пробой подвески или удар задним свесом о землю. Толщина стенок газового баллона в несколько раз толще, чем у бензобака, и даже облегченный баллон представляет собой алюминиевую или стальную капсулу, на которую многократно намотана стеклоткань, пропитанная синтетическими смолами. Единственное, что важно – его прочное и жесткое крепление в машине.

ДИЗЕЛЬНЫЙ РАКУРС

Говоря о переводе автомобиля на газ, мы обычно предполагаем двигатель, работающий на бензине. Однако газовым (метановым) оборудованием оснащают и дизели. Правда, поставить его на легковой внедорожник вряд ли удастся. Оборудование такого типа рассчитано на дизели тяжелых грузовиков. При этом существует два варианта перевода дизеля на газ. В первом случае двигатель просто дооборудуется газовой системой питания. Пуск происходит на солярке, холостые обороты тоже поддерживаются за счет нее, а вот дальнейшее увеличение оборотов происходит за счет впрыска газа непосредственно в цилиндры через комплект дополнительных форсунок. Как следствие – мощность мотора при работе на газе не только не падает, но и способна возрасти. При этом солярка все равно поступает в двигатель: метан не способен воспламеняться от сжатия, и требуется запальная доза дизельного топлива. Нехватка жидкого топлива на высоких оборотах сказывается на охлаждении форсунок. Во всем остальном система газоподачи тут идентична бензиновым двигателям. В другом варианте дизельный двигатель полностью конвертируют в газовый, уменьшая степень сжатия и устанавливая искровую систему зажигания. Мотор навсегда перестает работать на солярке, а в качестве резервного топлива используется бензин.

Итоги

Строго говоря, нет никакой принципиальной разницы между установкой газобаллонного оборудования на внедорожник, легковушку или, скажем, грузовик. Все четырехтактные двигатели внутреннего сгорания построены на одном принципе работы. Важно лишь подобрать адекватную модель оборудования. В первую очередь это касается редуктора. Для владельцев внедорожников ситуация несколько усложняется тем, что на рынке предложение всегда реагирует на спрос, а газовое оборудование, как показывают маркетинговые исследования, наиболее востребовано владельцами машин с двигателями объемом 1,5–2 л и мощностью до 150–170 л.с. Предложение же по «большим» моторам крайне ограничено, причем найти метановое оборудование для них практически невозможно. Владельцам внедорожников с небольшими двигателями легче, но широкий выбор заставляет задуматься о том, что же все-таки установить. У метана более чем привлекательная цена, но даже простейшее оборудование стоит столько, что самые продвинутые пропановые системы покажутся бюджетными. К тому же скудная география заправок и серьезное снижение полезной грузоподъемности… Впрочем, проблема размещения баллонов актуальна для любого из газовых видов топлива, равно как и снижение мощности двигателя. Посему очевидно, что для спорта газ не годится. Что же до всех остальных, то надо сразу понять и принять, что газ – это компромисс. К тому же при нехватке мощности на бездорожье всегда можно перейти на бензин…

Критерии истины

Чтобы понять, как изменяется поведение автомобиля после перехода на газ, мы взяли на тест две машины, представляющие две крайние ступени эволюции газовых систем. Одна – метановый УАЗ с карбюраторным УМЗ 417 и механической системой подачи газа первого поколения. Единственный прибор в данной системе, работающий от электричества – переключатель видов топлива. Другая – пропановая « Нива », оснащенная электронным впрыском четвертого поколения с электромагнитными форсунками, способными работать как с нефтяным, так и природным газом на моторах практически любого объема благодаря сменным жиклерам. Форсунками управляет газовый процессор, пересчитывающий сигналы штатного электронного блока управления и кислородного датчика и определяющий степень и длительность открытия газовых форсунок.

В основном нас интересовало практическое выражение разницы в мощности двигателя при работе на бензине и газе. Чтобы почувствовать эту разницу, мы замерили максимальную скорость и эластичность двигателя двух автомобилей в обоих режимах. Стоит оговориться: результаты наших испытаний дают лишь приблизительную картину проявления свойств газобаллонного оборудования. В каждом конкретном случае динамометрические показатели работы автомобиля на разных видах топлива будут отличаться в зависимости от настроек системы и состояния оборудования. В последнем мы убедились, едва начали тест. У обеих машин оказались технические недостатки одного свойства. УАЗ ездит только на метане, и его карбюратор забыл «вкус» бензина (ради чистоты эксперимента был куплен и установлен новенький К-151), а « Нива », напротив, щеголяет очень умным, самонастраивающимся инжектором, газовый процессор которого пересчитывает под свои нужды сигналы бензинового.

Прежде чем устанавливать измерительную аппаратуру и выезжать на дорогу, мы взвесили машины. То, что масса возросла за счет задней части (где и расположены баллоны), никого не удивило. Однако легкая емкость с пропан-бутаном принципиально не повлияла на развесовку. На переднюю ось пустого автомобиля все равно приходится на 100 с лишним килограммов больше, чем на заднюю. У УАЗа ситуация обратная – на заднюю ось приходится почти на 150 кг больше. Для езды по бездорожью порожняком – это хорошо, но грузоподъемность машины сильно пострадала.

Если с замером максимальной скорости все оказалось просто, то для теста на эластичность двигателя была выбрана следующая методика. УАЗ должен был разгоняться на четвертой передаче с 40 до 80 км/ч, а « Нива », соответственно, на четвертой с 60 до 100 км/ч. Измерялись время, за которое автомобили набирали заданную скорость, и расстояние, которое они за это время проезжали.

Начав с УАЗа, мы ожидали потери мощности, но не настолько. Кроме того, удивил сам характер работы двигателя на газе и огромный разброс в результатах от заезда к заезду. Среднеарифметический показатель эластичности оказался меньше бензинового в 1,8 раза! Да и по максимальной скорости разница между метаном и бензином оказалась несколько больше ожидаемой. Проанализировав ситуацию, мы решили, что причину «плохого поведения» следует искать в газовом редукторе. Установленное оборудование очень старо и, вероятнее всего, с возрастом мембрана редуктора просто потеряла эластичность. Зато работа УАЗа на бензине не расстроила и не удивила. Разница в пробегах не превысила 30 метров, а «максималка» оказалась близка к паспортным значениям. Что же касается «Нивы», то автомобиль проявил себя вполне предсказуемо, продемонстрировав в серии заездов совсем небольшой разброс. При этом показатели работы на бензине превзошли газовые, но незначительно. Правда, значения максимальной скорости до паспортных так и не дотянули.

Андрей БОРЗУНОВ
Владелец УАЗа

НЕТ ПРОБЛЕМ С ХОЛОДНЫМ ПУСКОМ

На этой машине стоит простейшая газовая система. Пробег ее неизвестен, так как она успела поработать на нескольких автомобилях. УАЗ – пятая машина, на которую установлен данный комплект. Вещь кондовая и неубиваемая, никаких проблем не доставляла. Метановые баллоны (у меня их пять штук приблизительно по 33 литра) очень удачного диаметра – помещаются под задним сиденьем, в отличие от пропановых, которым место только в багажнике. Устанавливал все сам, методом проб и ошибок. Головку блока прошлифовал под 98-й бензин и перешел на метан окончательно и бесповоротно.

На бездорожье действительно тяги маловато, но на дачу пролезть хватает. Динамика на трассе волнует мало, главное – достигнута цель получить дешевый газ и платить за топливо минимально. Судите сами: заправить пять баллонов, приблизительно 30 кубов, по 7 рублей за куб, стоит 210 рублей (это в Москве, а на периферии дешевле). Запас хода на одной заправке – 250 километров минимум. Получается, что один километр стоит 80–90 копеек. И еще – в отличие от пропана, на метане у меня не было проблем с холодным пуском.

Прочность якорной цепи равна прочности ее самого слабого звена.

Поговорка старых английских шкиперов

Бензиновый двигатель

Его правильнее называть двигателем с искровым зажиганием. Почему? Хотя бы потому, что производители топлива в некоторых странах добавляют в бензин до 20–24% этилового спирта. Таким образом, двигатель можно назвать бензоспиртовым.

Примерно до середины прошлого века в системе питания таких моторов карбюратор, а мощность, в основном, зависела от рабочего объема. В настоящее время карбюраторы вымерли, а современников я бы условно разделил на несколько групп:

• безнаддувные двигатели со впрыском во впускной трубопровод (их еще называют атмосферными моторами)
• двигатели с непосредственным впрыском
• наддувные двигатели
• двигатели с непосредственным впрыском и турбонаддувом.

Приблизительно в таком же порядке у этих двигателей растут и показатели технических характеристик, но одновременно уменьшается надежность.

Безнаддувные двигатели с распределенным впрыском топлива во впускной трубопровод просты по конструкции. Они имеют надежную систему управления. Модификации с регулированием фаз на и выпуске обеспечивают неплохие показатели по литровой мощности (это отношение мощности мотора к его рабочему объему в литрах). Современные двигатели рабочим объемом 1,6 л выдают мощность порядка 125–130 л.с. Улучшить удельные показатели (ту же мощность, снимаемую с единицы рабочего объема) можно только повышением частоты вращения коленчатого вала до 7–8 тыс. об/мин, но это требует создания уже совсем другого, «околоспортивного» двигателя, а также усовершенствованной трансмиссии. Например, еще в начале 1990-х Honda разработала двигатель объемом 1,6 л, который выдавал 160 л.с. Но с современными экологическими нормами о нем лучше даже не вспоминать.

Непосредственный впрыск немного улучшает показатели двигателя по мощности и экологичности. Но он ощутимо сложнее, так как требует применения топливного насоса высокого давления (ТНВД) и особых форсунок. А еще распространение таких двигателей сдерживается потребностью в топливе высокого качества. Недаром многие фирмы долгое время не поставляли такие моторы в нашу страну. У нас и без того подъезжаешь к бензоколонке как к столу с рулеткой, а тут еще и двигатель более требовательный.

Наддув позволяет значительно повысить показатели или уменьшить рабочий объем, сохранив ту же мощность. Полуторалитровый развивает от 150 л.с. и больше. Максимальный крутящий момент наддувника, в отличие от момента атмосферника, достигается значительно раньше, уже при частоте вращения коленчатого вала 1600–1800 об/мин., причем «полка» высокого крутящего момента может простираться до 4000–4500 об/мин. Все благодаря оптимальному снабжению воздухом поршневой части двигателя с помощью электронно-управляемого . В результате наддувный двигатель при небольших и средних нагрузках чуть экономичнее в сравнении с безнаддувным собратом при прочих равных. Такой двигатель прекрасно тянет с самых низов, а на малых оборотах потери энергии на трение меньше из-за меньших путей проходимых всеми деталями двигателя и, соответственно, выше КПД.

Однако статистика говорит о том, что наддувных моторов продается все-таки значительно меньше, чем атмосферных. Почему?

Первая причина - такие двигатели сложнее и несколько дороже в производстве. Да и налоговых льгот при малом рабочем объеме мотора у нас в стране нет, в отличие, к примеру, от той же Европы.

Вторая причина - ограниченный ресурс , обычно не превышающий 150 000 км пробега. Более нагружена у наддувных двигателей и поршневая часть, а где нагрузки, там и повышенный износ.

Третья причина - турбонаддув подразумевает разветвленную сеть трубопроводов, датчиков, приводов и жгутов проводов, которые могут соскочить, заржаветь и потерять герметичность. А любая поломка в системе управления может вывести из строя сам двигатель или агрегат турбонаддува. Также наддувные двигатели нежелательно глушить сразу после работы на напряженных режимах. Больше всего страдает раскаленный турбокомпрессор, т.к. циркуляция масла прекращается мгновенно, а ротор продолжает вращаться с большой частотой. К слову, турботаймер, призванный компенсировать этот недостаток, получил распространение лишь в качестве опции нештатных сигнализаций. Наконец, фанаты породистого звука признают, что выхлоп от турбодвигателей звучит недостаточно привлекательно.

Может - ну его? И - виват честный атмосферник?

Дизель

Второе его название - двигатель с воспламенением от сжатия.

Будучи двигателистом по образованию, считаю, что золотой век уже миновал. Самые надежные и безотказные из них, на мой взгляд, были в 80-х годах прошлого века. Тогда на легковых автомобилях бал правили вихрекамерные дизели рабочим объемом от 1,5 до 2,5 л. Чаще - без наддува, но и снабженные турбокомпрессором тоже попадались. При этом зачастую почти всю систему питания представлял самый совершенный по тем временам дизельный топливный насос фирмы Bosch серии VE.

У него были центробежный регулятор опережения впрыска топлива, устройство для обеспечения пусковой подачи топлива, корректор подачи в зависимости от давления наддува и термокорректор, увеличивающий количество топлива при непрогретом двигателе. Внутри был встроен топливоподкачивающий насос. И ко всей системе питания двигателя подходил только один проводок - к электромагнитному клапану. На автомобиле с таким дизелем можно было ездить без аккумулятора и генератора! Стоило вынуть запорный элемент электромагнитного клапана, как дизель становился совсем неподвластным старикам Вольту и Амперу. Пустить машину можно было с толкача, а заглушить передачей. Вот это надежность! Поэтому тогда я голосовал за такой дизель двумя руками.

Современный дизель по уровню сложности и капризности схож с наддувным бензиновым двигателем. Основная причина - система питания Common Rail, которая нагнетает огромные давления, обеспечивая при этом высокие показатели и не менее высокую цену. Прибавьте к этому мочевину и сажевые фильтры, из-за которых электроника периодически выпускает на соседей по потоку целые облака сажи. Все это делает дизель менее привлекательным с потребительской точки зрения.

Резюмируя, можно сказать, что современный дизель обеспечивает отличные показатели по мощности, тяговитости, экономичности. Но часть производителей так и не решила вопрос с шумом и вибрацией, возникающими из-за гораздо более высокого давления в цилиндрах при сгорании топлива. К тому же всегда есть опасность заправиться , а это чревато проблемами с запуском двигателя в мороз. Да и надежностью дизели не блещут из-за конструктивной сложности.

Газификация

Сразу отмечу, что дополнительно установить газовое оборудование с приемлемыми затратами сил и средств можно только на двигатели с искровым зажиганием. Современный дизель перевести на газ можно только в заводских условиях. Что касается перевода на газ обычной бензиновой легковушки, то ужесточение законов, требующее подобных переделок, как-то оптимизма не прибавляет. Израсходованное время и деньги не окупятся безопасностью эксплуатации. Ведь при очень больших пробегах, а только при таких и ставят газ, «ушатать» автомобиль можно быстрее, чем дело дойдет до следующей проверки. Хотя если пройти все процедуры, то можно ездить, экономя на заправке. Правда, часть багажного отделения будет занята газовым баллоном, разгонная динамика немного снизится, а расход пусть и дешевого газа будет достаточно велик. Конечно, в среднем в два раза более низкая цена газа компенсирует этот перерасход.

Сам я около 15 лет ездил на машинах с газовым оборудованием, причем устанавливал его самостоятельно. Но то были карбюраторные автомобили, где все настройки можно было произвести без спецоборудования. Регистрацией не занимался и опрессовки баллонов не делал никогда. В те времена попросту не было механизмов такой проверки. А сейчас сертификация обязательна, без нее не заправят, без нее не дадут диагностическую карту. Недаром те годы называли лихими девяностыми... Тем не менее ездил и радовался. И это в Москве, хотя случалось и путешествовать по стране.

Итоги

Выскажу личное мнение. Первые семь лет после окончания ВУЗа занимался испытаниями и доводкой дизельных наддувных и атмосферных двигателей. Имел в личном пользовании кучу карбюраторных автомобилей отечественного производства, на многие из которых (от УАЗ-469 до Таврии) ставил газовое оборудование. Работая в издательстве, поездил на многих автомобилях отечественного и зарубежного производства. И сделал я для себя вывод, что нет ничего лучше безнаддувного бензинового двигателя с впрыском топлива и с цепным приводом ГРМ вместо ремня. Самый беспроблемный вариант! А дизельные двигатели имеет смысл ставить на достаточно тяжелые внедорожники, пикапы, развозные фургоны, малые грузовички и далее по списку, вплоть до магистральных тягачей.

При покупке коммерческого транспорта важно обращать внимание не только на грузоподъемность и прочие характеристики, но и на двигатель. «ГАЗель» является наиболее популярным малотоннажным коммерческим авто в России. Эта машина выпускается серийно с 1994 года. За это время на нее устанавливались разные силовые установки. О том, какой двигатель лучше на «ГАЗели», расскажем в нашей сегодняшней статье.

Разновидности силовых установок

Изначально на эти автомобили ставились агрегаты от Все они имеют рядное расположение цилиндров. С 1994 по 2003 год устанавливался на «ГАЗель» 402 двигатель (карбюратор). Какой лучше выбрать - рассмотрим позже. С выходом нового поколения «ГАЗелей» (это 2003 год), линейка двигателей пополнилась еще одним силовым агрегатом. Это мотор ЗМЗ-406.

Годом позже на «ГАЗель» стали устанавливать более модернизированный агрегат, получивший маркировку ЗМЗ-405. Какими особенностями обладают эти силовые агрегаты? Рассмотрим каждый из них по отдельности.

ЗМЗ-402

Это бензиновый четырёхцилиндровый мотор с карбюраторной системой питания. Являет собой доработанную версию двигателя ЗМЗ-24Д, который устанавливался на «Волги» во времена СССР. Мотор имеет мощность в 100 лошадиных сил при объеме цилиндров в 2,44 литра. Двигатель имеет по 2 клапана на цилиндр. Что говорят об этом моторе отзывы? Владельцы отмечают, что этот двигатель тяжело переносит нагрузки. ЗМЗ-402 не предназначен для коммерческого транспорта. Это легковой двигатель, что выдает низкий крутящий момент.

Среди прочих недостатков владельцы отмечают высокий риск перегрева. Ввиду того, что двигатель постоянно подвергается нагрузкам, греется блок и головка. Мотор обладает малым ресурсом (порядка 150 тысяч километров). Также двигатель требует регулярной настройки и чистки карбюратора. Что касается плюсов, ЗМЗ-402 имеет очень простую конструкцию и весьма ремонтопригодный. Стоимость капитального ремонта этого двигателя на порядок ниже, чем у современных аналогов. В плане расхода топлива этот агрегат самый прожорливый. Тема об экономичности 402-го мотора знакома автомобилистам со времен советских «Волг». Загруженная «ГАЗель» потребляет в городе не менее 19 литров на 100 километров. В зимнее время этот показатель может достигать 22-х. Использовать такую технику разумно только при условии установки ГБО.

ЗМЗ-406

Этот мотор при объеме в 2,3 литра развивает мощность в 145 лошадиных сил. Являет собой новую линейку агрегатов с 16-клапанным механизмом ГРМ. Однако привод газораспределительного механизма осуществляется по-прежнему цепью. Мотор имеет карбюраторную систему питания, но обладает высоким крутящим моментом, что так важно для коммерческого транспорта. Основные преимущества - более высокий ресурс и мощность.

Какой двигатель лучше на «ГАЗели»? Чтобы ответить на этот вопрос, следует выделить отрицательные стороны 406-го мотора. Среди недостатков отзывы отмечают сложность устройства ГРМ. В первую очередь это Элемент со временем растягивается и к 100 тысячам требует замены. Также в конструкции используется архаичная конструкция поршневых колец. Из-за этого наблюдается масложор и высокий расход топлива. «ГАЗель» с этим мотором тратит около 15-20 литров в зависимости от режима эксплуатации.

ЗМЗ-405

Это более усовершенствованный агрегат, построенный на базе 406-го мотора. Имеет более современный, инжекторный впрыск. При объеме в 2,5 литра развивает мощность в 152 лошадиных силы. Также в конструкции была изменена поршневая группа. Это сильно ощущается в разгоне.

Гораздо бодрее, нежели 406-й - говорят отзывы. Также этот агрегат отличается более умеренным «аппетитом». На 100 километров пути он потребляет от 16 до 18 литров топлива. Стоит учитывать, что этот параметр может отличаться, поскольку «ГАЗель» имеет разную высоту будки (парусность) и может перевозить грузы разного тоннажа.

Что доработано?

Отвечая на вопрос о том, какой двигатель лучше поставить на "ГАЗель", стоит рассмотреть технические доработки данного агрегата. В этом моторе были внесены небольшие конструктивные изменения. Так, инженеры доработали головку блока, исключив каналы системы холостого хода. Масса ГБЦ уменьшена на 1,3 килограмма. Если на 406-м двигателе использовалась безасбестовая прокладка ГБЦ, то на 405-м стоит двухслойная металлическая деталь. Она обеспечивает лучшее уплотнение каналов системы охлаждения, смазки и газовых стыков. Таким образом, инженерам удалось добиться наилучшей герметизации соединений в ответственных местах. Кстати, этот мотор стал первым в линейке, который официально соответствовал требованиям «Евро-3».

Что в итоге?

Итак, какой двигатель лучше - 402 или 406? «ГАЗель», укомплектованная первым двигателем, очень слабо набирает скорость и тяжело переносит нагрузки. Из-за этого мотор перегревается и расходует масло. Какой двигатель лучше на «ГАЗели»? Что касается 406-го мотора, то он является отличной альтернативой между 402-м и 405-м. Стоимость «ГАЗелей» с этим мотором на порядок ниже, чем с инжекторным агрегатом. При этом 406-й мотор имеет современный 16-клапанный механизм ГРМ и огромный потенциал для тюнинга. При желании его можно форсировать, заменив поршневую группу на Ульяновскую. Основной недостаток этого мотора - карбюратор. Сейчас очень мало специалистов, занимающихся их настройкой. А ведь карбюратор требует постоянного обслуживания и регулировки.

Если рассматривать, какой двигатель лучше - 405 или 406 для «ГАЗели», однозначным лидером будет ЗМЗ-405. Этот двигатель лишен прежних недостатков и требует меньшего обслуживания, поскольку оснащен инжекторным впрыском. У этого мотора меньший расход топлива и большой крутящий момент. 405-й мотор не перегревается при условии своевременной замены тосола и отличается высоким ресурсом. Практика показывает, что данный двигатель "выхаживает" до капремонта 300 тысяч километров. Однако стоимость «ГАЗелей» с этим мотором гораздо выше. Это, пожалуй, единственный недостаток данного двигателя. В остальном же ЗМЗ-405 является лидером в линейке бензиновых агрегатов. Если стоит вопрос о том, какой двигатель лучше поставить на «ГАЗель», то однозначно 405-й. Это самый надежный и выносливый силовой агрегат, который когда-либо устанавливался на данные автомобили.

Итак, мы выяснили, какой двигатель лучше на «ГАЗели».

Самый первый двигатель внутреннего сгорания изобрёл инженер-бельгиец Ж.Ж. Этьен Ленуар в середине 19 века, это был двухтактный электрический двигатель с искровым зажиганием, топливом для этого устройства был каменноугольный газ, но ресурс работы такого изобретения был очень мал, так как изобретатель не учёл необходимость в смазке и охлаждения двигателя. Через несколько лет Ленуар преобразовал свой двигатель с учётом потребностей, и в качестве топлива стал использовать керосин. И всё равно устройство было безупречным, хотя некоторые трёхколёсные автомобили ездили на таком двигателе.

К концу 19 века произошли большие изменения в создании двигателя внутреннего сгорания. Немецкий изобретатель Николаус Аугуст Отто был первым изобретателем, открывший миру технически сложно устройство, преобразовывающее энергию топлива в механическую энергию, он создал газовый двигатель внутреннего сгорания. Суть работы газового двигателя была в том, что горючая смесь сначала подвергалась сильному сжатию в верхней точке положения поршня.

Первый двигатель изобретателя был довольно низкооборотным и имел достаточно большую массу, в следствии чего при увеличении оборотов вала до 180 об/мин появлялись проблемы в его работе, и быстрее изнашивался золотник. Для хранения газа использовался огромная ёмкость, что делало невозможным установить его на автомобиль, зато он нашёл своё огромное применение на различных фабриках и заводах

Изобретателю потребовалось 15 лет, чтобы создать экономичный двигатель, который в свою очередь получил название четырёхтактного двигателя, так как рабочий цикл протекал в нём за четыре хода поршня.

Что же такое газовый двигатель внутреннего сгорания?

Общее определение двигателя внутреннего сгорания таково, что это такой тип двигателя, где химическая энергия жидкого или газообразного углеводородного топлива, которое сгорает в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу. Главным недостатком двигателя внутреннего сгорания является производимая им высокая мощность в исключительно узком диапазоне оборотов, поэтому главными элементами двигателя становится стартер и трансмиссия.

Нынешние двигатели подобного типа работают на природном газе, сниженном пропан-бутане и других. Большим плюсом таких двигателей является то, что в них меньше изнашиваются основные узлы и детали, что происходит из-за создания качественной горючей смеси и её результативного сжигания, а также преимущество ещё и в том, что в выхлопах практически не обнаруживается вредных примесей.

Коэффициент полезного действия (КПД) двигателей на таком топливе приближается к 42 процентам.

Что такое система питания газовых двигателей?

Системой питания газовых двигателей внутреннего сгорания, называют систему, устанавливающуюся на автомобили и позволяющую использовать вместо бензина сниженный газ. Состоит такая система из следующих элементов:

Суть работы такой системы почти идентично бензиновой, то есть в начале сжиженное топливо поступает в клапан-фильтр по магистрали, где проходит начальную чистку от различных смол, затем очищенное топливо направляется в редуктор-испаритель, где давление его понижается до одной атмосферы и после этого через дозатор топливо уже подаётся в смеситель.

Что касается инжекторных двигателей, то в подобном оборудование бензиновый клапан не применяется, вместо него устанавливают эмулятор форсунок

Плюсы и минусы газового двигателя:

Как ни странно, но такое оборудование не идеальное, оно имеет и достоинства и недостатки. Достоинства такого оборудования в том, что вы можете без особых трудностей создать газовый двигатель самостоятельно, а именно, смонтировать установку на автомобиль своими силами, также не маловажным плюсом является низкая стоимость такого топлива, а также высокое октановое число. Помимо этого, как было сказано выше, такое топливо не производит вредных выбросов. Двигатель на таком топливе работает более качественно, а также значительно увеличивается ресурс двигателя.

Что касается недостатков, то их много меньше, но они существенны, например, снижается динамика разгона автомобиля, ощутимо возрастает нагрузка на клапаны газораспределительного механизма. Помимо этого, есть некоторые сложности с использование такого оборудования в зимнее время года, а также оно занимает довольно много места. В общем ставить или не ставить газовое оборудование решать только вам.

Как установить газовое оборудование самостоятельно?

Существует известные нам в наше время пара схем подключения оборудования - классическая, в которой газ подаётся прямо в инжектор или карбюратор и последовательная - при которой топливо поступает прямо в форсунки, которые установленны параллельно с бензиновыми.

Проще всего использовать классическую схему установки оборудования, она менее затратная и не сложная в плане работы, но имеет один достаточно весомый недостаток - при переключении режимов начинает образовываться смесь довольно низкого качества, в следствии чего двигатель быстрее изнашивается. Поэтому, пусть последовательная система затратнее, но качество подачи газа у неё намного лучше.

Обычно газобаллонное оборудование, которое можно самостоятельно встроить в уже существующую систему автомобиля, можно приобрести на рынке, и к каждой модели двигателя подбирается соответствующая модель газобаллонного оборудования. Чаще всего заправочный баллон с комплектующими крепится в месте для запасного колеса, но может крепится и в нише багажника.

После того как вы закрепили баллон присоединяем выносное заправочное устройство, отверстие которого должно выходить на внешнюю сторону кузова, после этого, на двигателе устанавливаются клапаны против утечки газа, для перекрывания бензина при подаче газа. Обычно переключатель с бензина на газ монтируется в салоне автомобиля.

Но, если вы не уверены в своих знаниях по устройству мотора и способностях, то лучше всего обратиться к специалистам и не рисковать присоединять ГБО самостоятельно. С газом не шутят!

Когда теплота подводится к рабочему телу при постоянном объёме. Отличие от бензиновых двигателей , работающих по этому циклу - более высокая степень сжатия (около 17-ти). Объясняется это тем, что используемые газы имеют более высокое октановое число , чем бензин .

В целом, переоборудование двигателей внутреннего сгорания на транспорте под газовый двигатель существенно экономит средства их владельцам по причине более низкой отпускной цены на такой вид топлива.

Устройство и принцип работы газобалонного автомобиля

Газозаправочная аппаратура на автомобиле

Карбюратор-смеситель

На автомобиле сжиженная пропан -бутановая смесь находится в стальных цельнотянутых (без сварных швов) баллонах, установленных на раме , под полом салона автобуса или в багажнике легкового автомобиля . Сжиженный газ находится в баллоне под давлением 16 атмосфер (балон рассчитан на максимальное давление 25 атмосфер).

Баллоны для сжиженного газа имеют унифицированный заправочный вентиль , предохранительный клапан (стравливает газ при высоком давлении, например при перегреве баллона), также имеется пробка из легкоплавкого сплава (не допустить взрыва баллона при пожаре, сбросить газ в атмосферу, чтобы он просто сгорел) вентиль контроля наполнения (баллон заполняется жидкой фазой только на 90 %, 10 % должна составлять паровая подушка) и два расходных вентиля - отбор в двигатель паровой фазы при запуске холодного двигателя и отбор жидкого топлива на прогретом двигателе. В баллоне установлен датчик уровня, устроенный аналогично датчику уровня в бензобаке (поплавок на рычаге и переменный резистор).

Баллоны для сжатого природного газа находятся на раме, под полом салона автобуса или на его крыше (на легковых автомобилях сжатый газ не применяется - очень мало места для громоздких и тяжёлых баллонов). Сжатый метан находится под давлением до 150 атмосфер. Несколько баллонов объединены в общую магистраль, имеется общий заправочный вентиль, каждый баллон также имеет собственный вентиль.

Газ из общей магистрали поступает в испаритель (подогреватель) - теплообменник , включен в систему жидкостного охлаждения, после прогрева двигателя газ подогревается (сжиженный газ испаряется) до температуры ≈75 °C . Далее газ проходит через магистральный фильтр.

Затем газ поступает в двухступенчатый газовый редуктор , где его давление снижается до рабочего.

Далее, газ поступает в смеситель (или в карбюратор-смеситель или в смесительную проставку под штатным карбюратором , определяется конструкцией топливной аппаратуры). Смесители устроены аналогично карбюраторам, имеют дроссельную и воздушную заслонку, систему холостого хода, систему работы на полной мощности и др.

Двигатели разделяются на:

• специальные (или модифицированные), предназначенные только для работы на газе, бензин используется краткосрочно при неисправности газовой аппаратуры, когда нет возможности произвести ремонт на месте;
• универсальные, рассчитанные на длительную работу как на газе, так и на бензине.

Бензобак и топливный насос на автомобилях с газовыми двигателями сохраняются.

В холодное время года запуск двигателя, работающего на сжиженном газе производится путём отбора паровой фазы , после прогрева испарителя происходит переключение на жидкую фазу.