Ограничение подачи газа при до­стижении двигателем максимальной частоты вращения осуществ­ляется пневмомеханическим клапаном 4.

Для преобразования напряжения в бортовой сети дизеля в рабо­чее напряжение 12 В используется тиристорный блок 24. Отключение подачи газа при неработающем двигателе осуществляется пневмоконтактором 27.Для предотвращения попадания газа в пневмосистему патрубок отбора воздуха из впускного коллектора перенесен на корпус смесителя газа 23, а на впускном коллекторе — заглушён.

Газодизельные системы питания устанавливают на двигатели, оснащенные ТНВД с двухрежимным регулятором. При наличии на ТНВД всережимного регулятора необходимо заменить его двух­режимным.

5.5. Устройство и работа газодизельной системы питания трактора МТЗ-80/82.

Принципиальная схема газодизельной системы питания трактора МТЗ-80/82 представлена на рисунке 2.

Рисунок 2. Принципиальная схема газодизельной системы питания МТЗ-80/82.

1- впускной коллектор; 2- смеситель; 3- рукава системы пневмокоррекции; 4- редуктор высокого давления; 5- двухступенчатый редуктор; 6- дозатор газа; 7- рукав подвода газа; 8- электромагнитный клапан; 9- крестовина с манометром и заправочным устройством; 10- баллон; 11- вентиль баллонный; 12- педаль газа; 13- трос привода дозатора газа; 14- пневмомеханический клапан; 15- механизм установки запальной дозы с выключателем блокировки подачи газа; 16- ТНВД.

Система питания двигателя обеспечивает возможность работы двигателя на компримированном природном газе (метане) с запалом от дизельного топлива и на чистом дизельном топливе. КПГ содержится в стальных баллонах позиция 10 под давлением 20 МПа. Баллоны соединены трубкой высокого давления с распределительной крестовиной позиция 9. Крестовина имеет заправочное устройство и манометр. Манометр показывает давление газа во время заправки и в процессе работы. Газ через крестовину последовательно подается в электромагнитный клапан с фильтром позиция 8, трехступенчатый редуктор-подогреватель, дозатор газа позиция 6, смеситель газа позиция 2.

Газовое оборудование на тракторе МТЗ-80 можно условно разделить на две группы:

- газобаллонное оборудование, установленное на крыше кабины трактора и предназначенное для хранения компримированного газа метана и подачи его в систему питания. ГБО состоит из баллонов композитных емкостью 51 литр, в которые вкручены вентили. Баллоны соединены между собой трубопроводами высокого давления, и трубопроводом соединяются с распределительной крестовиной.

- газомоторное оборудование, установлено в мотоотсеке и предназначено для снижения давления газа до уровня, необходимого для нормального функционирования газовой аппаратуры. Состоит из трехступенчатого редуктора с подогревателем газа, клапана электромагнитного с фильтром, дозатора, смесителя газа и механизма установки запальной дозы дизельного топлива, установленного на ТНВД.

5.6. Устройство и работа основных узлов газодизельной системы питания.

Рассмотрим основные элементы газодизельного оборудования на приме­ре узлов ЗАО «Автосистема», которые широко используются для переоборудования автобусов и грузовых автомобилей.

1— корпус с патрубком и фланцем; 2 — крышка; 3— рычаг заслонки; 4— ось рыча­га; 5— ось заслонки; 6— за­слонка.

Рисунок 3. Дозатор газа.

Дозатор газа (рисунок 3) представляет собой корпус с патруб­ком и фланцем 1, крышку 2, рычаг заслонки 3,ось рычага 4,ось заслонки 5и заслонку 6.

Для управления работой двигателя рычаг заслонки 3соединен специальным приводом с педалью управления рейкой ТНВД.

1 — штуцер отбора управляющего разрежения; 2 — корпус; 3 — канал для подачи газа; 4 — патрубок для подсоединения системы коррекции по загрязненности воздушного фильтра; 5 – диффузор.

Рисунок 4. Смеситель газа.

Смеситель газа (рисунок 4) представляет собой цилиндрический корпус 2,внутри которого размещен диффузор 5 в виде сопла.

Внутри диффузора имеется кольцевой коллектор с ради­альными отверстиями для равномерной подачи газа.

1— подвижный упор; 2— тяга; 3 — конечный выключатель; 4 — электромагнит; 5— кронштейн; 6 — шток; 7 — регулировочный винт; 8— тяга.

Рисунок 5. Механизм установки запальной дозы дизельного топлива (МУЗД).

Механизм установки запальной дозы дизельного топлива (МУЗД) (рисунок 5) состоит из кронштейна 5, электромагнита 4, подвиж­ного упора 1с регулировочным болтом и контргайкой, конечного выключателя 3 с тягой 2, предотвращающего возможность включения полной подачи двух видов топлива, тяги 8, регулировочно­го винта 7, а также упора, устанавливаемого на рычаг управления рейкой ТНВД. Контакты конечного выключателя 3 в нерабочем поло­жении разомкнуты, а в рабочем — замкнуты.

При работе в дизельном режиме подвижный упор 1 находится в нерабочем крайнем правом положении. В момент переключения в газодизельный режим напряжение от переключателя, расположен­ного в кабине водителя, поступает на электромагнит 4, происхо­дит перемещение тяги 8 и подвижный упор поворачивается вле­во, препятствуя свободному ходу рейки ТНВД, и таким образом ограничивается запальная доза. Одновременно с этим замыкаются контакты выключателя 3 и включается электромагнитный клапан высокого давления, открывая подачу газа для работы в газодизель­ном режиме.

5.7. Расчёт экономической эффективности перевода автотракторной техники на газодизельную систему питания.

5.7.1. Расчёт годовой экономии средств на приобретение топлива производится по формуле:

Э = Г ∙ (А ∙ С_д – Р ∙ С_г),

где Э – годовой экономический эффект на приобретение топлива, руб.;

Г – условно-годовая наработка на одну единицу автотракторной техники, принимается равной 1200 мото-часов;

А – разность между расходами дизельного топлива в дизельном и газодизельном режимах работы, кг/ч;

С_д – стоимость 1 кг дизельного топлива. На 01.02.2012 г. цена за 1л равна 28,5 руб/л, значит цена за 1 кг будет равна 34,5 руб/кг (вес 1л дизтоплива равен 0,825 кг);

Р – расход сжатого природного газа в газодизельном режиме, м³/ч;

С_г – стоимость 1 м³ сжатого природного газа, на 01.02.2012 г. равна 10 руб/м³ (1м³ газа эквивалентен 0,92 л дизтоплива).

Пример расчёта.

Автобус «Икарус - 280» (сочленённый) при большом пассажиропотоке, в режиме городского движения с частыми остановками расходует 38 кг/ч дизельного топлива.

В газодизельном режиме работы при тех же условиях будет расходоваться 14 кг/ч дизельного топлива и 30 м³ сжатого природного газа.

Тогда годовой экономический эффект на приобретение топлива составит:

 

Э = 1200 ((38 – 14) ∙ 34,5 – 30 ∙ 10)) = 1200 ∙ (24 ∙ 34,5 – 30 ∙ 10) =

= 1200 ∙ (828 – 300) = 1200 ∙ 528 = 633600 руб.

 

5.7.2. Расчёт экономической эффективности эксплуатации газодизельной автотракторной техники с учётом всех факторов по экономии затрат на приобретение топлива, смазочных материалов и капитальный ремонт двигателя в перерасчёте на наработку до капремонта, которая будет в 1,5 раза выше в связи с меньшим износом цилиндро-поршневой группы двигателя, можно представить в виде таблицы.

Таблица 1. Расчёт экономической эффективности.

Марка трактора ____________

Показатели	Работа в дизельном режиме	Работа в газодизельном режиме
Расход топлива, кг/ч (м3/ч)	дизтопливо -	дизтопливо - КПГ -
Стоимость топлива, руб/кг (руб/м3)	дизтопл. – 34,5	дизтопл. – 34,5 КПГ – 10
Затраты на топливо на 1 мото-час, руб.
Периодичность смены моторного масла, мото-час.
Объём системы смазки, л
Стоимость моторного масла, руб/л
Затраты на смену моторного масла, руб.
Затраты на смену моторного масла на 1 мото-час, руб.
Наработка до капремонта, мото- час
Затраты на капремонт двигателя, руб.
Затраты на капремонт двигателя на 1 мото-час, руб.
Общие затраты на эксплуатацию трактора на 1 мото-час, руб.
Экономическая эффективность при наработке 9000 мото-час., руб.

 

После заполнения всех граф «Таблицы 1» с произведением соответствующих расчётов получаем экономическую эффективность в денежном выражении на любую выбранную марку трактора, работающего в газодизельном режиме, при условии его наработки до увеличенного по времени капитального ремонта.

Все данные для расчётов следует брать из «Таблицы 2».

В итоге при сложившемся на сегодняшний день ценообразовании на дизельное топливо и сжатый природный газ получается экономический эффект, соизмеримый по цене с покупкой новой автотракторной техники.

Пример расчёта для автобуса «Икарус - 280»:

Показатели	Работа в дизельном режиме	Работа в газодизельном режиме
Расход топлива, кг/ч (м3/ч)	дизтопливо - 38	дизтопливо - 14 КПГ - 30
Стоимость топлива, руб/кг (руб/м3)	дизтопл. – 28,5	дизтопл. – 28,5 КПГ – 10
Затраты на топливо на 1 мото-час, руб.
Периодичность смены моторного масла, мото-час.
Объём системы смазки, л
Стоимость моторного масла, руб/л
Затраты на смену моторного масла, руб.
Затраты на смену моторного масла на 1 мото-час, руб.	2,64	1,76
Наработка до капремонта, мото- час
Затраты на капремонт двигателя, руб.
Затраты на капремонт двигателя на 1 мото-час, руб.	7,5
Общие затраты на эксплуатацию трактора на 1 мото-час, руб.	816,14	528,76
Экономическая эффективность при наработке 9000 мото-час., руб.	2 586 420 руб.

Технические характеристики автотракторной техники с газодизельной системой питания.

Таблица 2.

Показатели	К-701	К-700А	Т-150К	МТЗ-82	ДТ-75
Базовая модель	Газобал- лонная модифи- кация	Базовая модель	Газобал- лонная модифи-кация	Базовая модель	Газобал-лонная модифи-кация	Базовая модель	Газобал--лонная модифи-кация	Базовая модель	Газобал- лонная модифи-кация
Номинальное тяговое усилие, кН (т)	50 (5)	50 (5)	50 (5)	50 (5)	30 (3)	30 (3)	14 (1,4)	14 (1,4)	30 (3)	30 (3)
Номинальная эксплуатационная мощность двигателя, кВт (л.с.)	198,5 (270)	198,5 (270)	(215)	(234)	121,5 (165)	121,5 (165)	55,1 (75)	55,1 (75)	(90)	(90)
Эксплуатационная масса трактора, кг, - со стальными баллонами - с металлопластик. баллонами	- -	-	- -	-	- -	-	- -	- -	- -	- -
Диапазон скоростей, км/ч	1,89-33,4	1,89-33,4	1,89-33,4	1,89-33,4	3,36-31,0	3,36-31,0	1,89-33,4	1,89-33,4	0,8-12	0,8-12
Расход дизтоплива при номинальной мощности в дизельном режиме, кг/ч	51,8	51,8					13,5	13,5	16,2	16,2
Расход топлива при номинальной мощности в газодизельном режиме: - дизельного, кг/ч - сжат. природного газа, м3/ч	- -	50,4	- -	38,4	- -	5,8 28,1	- -	2,6 13,2	- -	3,1
Длительность работы на одной заправке топливом, ч, - на транспортных работах, в том числе по газодизельному циклу - на пахоте, в том числе по газодизельному циклу	-   -	29,2   10,5	-   -	34,5   20,3	17,2   - 10,3   -	23,5   14,6   5,1	16,7   -   -	10,5 13,6   4,6	-   - 13,4   -	-   - 17,4
Количество газовых баллонов/ёмкость одного баллона,л	-	18/50	-	18/50	-	10/50	-	4/51	-	7/50
Модель двигателя	ЯМЗ - 240	ЯМЗ - 238	ЯМЗ-236,СМД-62	Д - 240	А-41, СМД-18
Объём системы смазки, л
Периодичность смены моторного масла, мото- час
Стоимость капремонта двигателя, руб.
Наработка до капремонта, мото- час
Условно-годовая наработка, мото- час

 

6. Рассмотрим работу дизельного двигателя на сжиженном нефтяном газе (СНГ) благодаря системе впрыска «DEGA ^mix» (Diesel and Gas mixture)

«DEGA ^mix» (Diesel and Gas mixture) это система впрыска газа для дизельных двигателей (ДТ), то есть с воспламенением от сжатия (двигатели высокого давления), точнее говоря это оборудование, делающее возможным работу в системе DUAL FUEL - т.е. при одновременном использовании двух видов топлив: дизельного топлива и сжиженного нефтяного газа. Система питания DUAL FUEL была использована как оптимизация работы двигателя еще самим создателем дизельных двигателей, Рудольфом Дизелем.

Благодаря системе DEGA^mix получено несколько важных преимуществ:

• уменьшение стоимости топлива - благодаря частичной замене дорогого ДТ

• увеличение мощности и крутящего момента двигателя,

• уменьшение выбросов вредных веществ в атмосферу.

Применение

DEGA^mix это система, которая может применяться для широкой гаммы дизельных двигателей как без наддува, так и с турбиной, а также Common Rail независимо от их назначения:

• в автомобилях (легковых, грузовых, большегрузных, автобусах)

• в строительной технике

• в сельскохозяйственной технике

• в стационарных двигателях и агрегатах

В системе DUAL FUEL газ СНГ подаётся дополнительно в двигатель работающий на ДТ. Применение системы DEGAmix позволяет уменьшить расход ДТ от 20 до 30% при подаче вместо него СНГ, (около 20-30%) который значительно дешевле дизельного топлива.

Оборудование DEGA^mix имеет все необходимые сертификаты для использования в широкой гамме автомобилей: легковых (Ml), грузовых (N1), большегрузных (N2 и N3) и автобусах (М2 и МЗ).

Работа системы DEGA ^{mi x}

При обычном управлении автомобилем, работающим на одном ДТ дозирование топлива регулируется педалью акселератора (газа). После установки в автомобиле оборудования DEGA^mix система автоматически подаёт в двигатель дозу газа. Добавление СНГ увеличивает крутящий момент двигателя, в результате чего требуемую мощность, двигатель с системой DEGA^mix развивает при меньшем нажатии на педаль акселератора (газа), чем при использовании лишь ДТ. Система DEGA^mix не подаёт газ на холостом ходу, при торможении двигателем, а также на высоких оборотах.

В случае повреждения любого из элементов системы DEGA^mix или после превышения предельной температуры выхлопных газов в выпускном коллекторе, наступает автоматическое отключение подачи газа в двигатель и переход только на ДТ. Такое решение гарантирует полную безопасность двигателя и возможность работы в системе mono fuel - (как обычный дизель).

Преимущества при использовании DUAL FUEL

Система DEGA^mix превосходно подходит для грузовых автомобилей, для большой и малой сельскохозяйственной техники, электрических генераторов и для других устройств работающих на дизельном топливе. Благодаря её применению можно получить ряд преимуществ:

ЭКОНОМИЯ

• уменьшение расходов по эксплуатации - замена дорогого ДТ дешёвым СНГ

• увеличение запаса хода автомобиля между заправками

ЭКСПЛУАТАЦИЯ

• увеличение динамики движения (рост крутящего момента и мощности)

• механика - меньшее давление в элементах блока питания топливом

• диверсификация топлив

ЭКОЛОГИЯ

• меньший уровень выбросов выхлопных газов, благодаря лучшему сгоранию ДТ и уменьшение выброса СО₂

• использование экологичного топлива, к которым относится газовое топливо

Наибольшая эффективность системы DEGA^mix достигается, когда двигатель работает на максимальной нагрузке, т.е. в автомобилях двигающихся на больших скоростях с максимальной загрузкой, а также в других машинах, работающих под нагрузкой (тракторы, агрегаты, и т.п.)

 

Преимущества системы - ЭКСПЛУАТАЦИЯ