Газовые поршневые двигатели внутреннего сгорания создавались с самого начала производства ДВС. Это были еще машины без сжатия, работающие за счет разряжения. Газовоздушная смесь сгорая, толкала поршень внутри длинного цилиндра. Последний охлаждался, давление в нем падало ниже атмосферного, и наступал рабочий ход — всасывание. Принцип работы был заимствован еще у первых паровых машин. Так в частности была устроена машина Ползунова.
С начала двадцатого века известна идея использования бедных газов, получаемых из твердого топлива в газогенераторе. Такие моторы нашли свое применение в годы второй мировой войны. Дрова, горящие в топке при недостатке кислорода, выделяли древесный газ, который сжигался в цилиндрах.
Сегодня газобаллонное оборудование устанавливается на грузовые и легковые машины, параллельно со штатной бензиновой системой. Особенно оно востребовано на коммерческом транспорте и в такси, но по мощностным, динамическим свойствам такие установки уступают бензиновым вариантам.
Идея газодизеля тоже не нова. В Советском Союзе она серьезно разрабатывалась в 80-х годах. Газовым оборудованием были оснащены грузовики КамАЗ и ЗИЛ, а также моторы производства стран соцлагеря. Однако до широкого внедрения дело не дошло. Но отвергнутые когда-то идеи не следует сбрасывать со счетов, поскольку часто они бывают реализованы на другом витке развития. Так случилось, например, с дизельной топливной системой Common Rail.
Для начала рассмотрим, как функционирует газодизельный двигатель: принцип работы, этого мотора заключается в том, что солярка, воспламеняется от сжатия и зажигает газовоздушную смесь. Результат — экономия средств за счет замены части топлива более дешевым.
Существуют два пути решения задачи:
• Первый вариант — это превращение дизельного мотора в двигатель с искровым зажиганием. При этом силовой агрегат полностью переделывается. Это очень затратный способ, кроме того, он не соответствует цели: ведь полученный двигатель уже перестанет быть дизельным. После снижения степени сжатия он сможет функционировать на газе и бензине. При этом многие детали, конечно, останутся от дизеля, но их характеристики не будут соответствовать машине с принудительным воспламенением. Поршни, возможно, придется поменять, из-за формы дна (конфигурации камеры сгорания), да и маховик дизеля может оказаться тяжеловат. Скорее всего, останется коленчатый вал, так как подобрать замену трудно. С дорогой топливной аппаратурой дизеля придется распроститься, установив на ее место систему зажигания. Вариант этот приемлем, разве что в заводских условиях в качестве эксперимента.
• Второй путь — это установка ГБО на дизельный двигатель без глобальной переделки мотора. В результате получаем тот же дизель, горючее которого частично заменяется смесью газа и воздуха.
Возможна эксплуатация дизельного двигателя на двух вариантах смеси:
• дизельное топливо — 20%, метан — 80 %;
• дизельное топливо — 50% и смесь пропан-бутан — 50 %.
С увеличением запаса хода нельзя не согласиться, потому что на машине теперь две емкости с топливом. Также бесспорными достоинствами являются финансовая экономичность, уменьшение нагарообразования в моторе и уменьшение вредных выбросов в атмосферу.
Но некоторые преимущества газодизеля, о которых часто говорят автомобилисты, вызывают сомнения: например, улучшение пуска в мороз — ведь мотор по-прежнему заводится на солярке, и в этом смысле ничего не меняется. Также вызывает вопрос увеличение мощности, крутящего момента и КПД. Мощность, конечно можно удержать на прежнем уровне и даже увеличить, но за счет чего вырастает КПД? На газодизеле отмечается рост температуры выхлопных газов, что говорит об обратном.
Смягчение работы двигателя — тоже не в пользу увеличения КПД. На дизелях удается добиться высокой экономичности именно благодаря жесткому циклу. В дизельном двигателе вблизи ВМТ сгорает больше топлива, чем в моторе с искровым зажиганием. Поршень получает эффективный толчок, а к концу расширения газы теряют свой потенциал. От этого и температура на выхлопе у дизеля ниже. Характерный дизельный тон рабочего цикла — это побочный эффект топливной экономичности.
Рентабельность этих машин зависит от сферы их применения. Для владельцев личных авто, проезжающих, к примеру, 1000 километров в месяц, окупаемость растянется на годы, зато забот, скорее всего, добавится. Размещать газовый баллон приходится в багажнике, что уменьшает его полезный объем. При поломке может возникнуть трудность с поиском специалиста.
На автопредприятиях с большим объемом перевозок переоборудование дизельных машин под использование газа безусловно представляет финансовый интерес. Крупное предприятие может наладить квалифицированное обслуживание, обеспечивающее контроль технического состояния и безопасности. Размещение газового баллона на грузовике не столь большая проблема, как на легковушке.
Никакого смысла в установке гбо на дизель нет.