Что такое двухтопливный двигатель

Как делают двухтопливную версию «Лады Весты» — CNG?

Обзоры 08.10.2018 6

Двухтопливная «Лада Веста CNG» с двигателем, способным работать как на бензине, так и на сжатом природном газе, дебютировала летом прошлого года. Машины продаются официальными дилерами марки, но переоборудованием автомобилей занимается не сам АвтоВАЗ, а тольяттинская компания АТС.

На предприятие прибывают, казалось бы, совершенно обычные, полноценные «Весты». Но официально это всего лишь машинокомплекты, которые станут дееспособными автомобилями только после внедрения оборудования для работы двигателя на сжатом природном газе (традиционно обозначается аббревиатурой CNG, от compessed natural gas).

Так как метан, в отличие от смеси пропана и бутана, невозможно перевести в жидкое состояние при уличной температуре (даже в лютые морозы), единственным способом возить с собой его достаточное количество является хранение под давлением. Большое давление — большая ответственность. Поэтому при подборе компонентов особое внимание уделялось их надёжности и безопасности.

Баллоны китайского производства поставляются на предприятие освидетельствованными в «Газпроме» и заполненными небольшим количеством газа. Кстати, в отличие от того же пропан-бутана, который измеряют в литрах на манер бензина, метан считается в кубических метрах, то есть единица — это то количество газа, которое при нормальных условиях (давление 760 мм ртутного столба и нулевая температура) будет занимать один кубический метр. Остальное газобаллонное оборудование — итальянского производства.

В процессе установки в автомобиле никаких деталей не заменяют. Нужные элементы либо добавляют (как кнопку переключения между видами топлива, раму и кожух баллона), либо, как говорят в народе, «дорабатывают напильником»: укорачивают ковёр и немного подрезают облицовку порога в багажнике.

Трубки, по которым газ идёт из баллона в редуктор, рампу и двигатель, стальные. Их сгибают по месту. Здесь тщательно следят за отсутствием контакта не только трубок, но всего монтируемого оборудования с острыми кромками технологических отверстий кузова. Разгерметизации допустить нельзя! Кроме того, контроллер может прекратить подачу газа в случае его непредусмотренного расхода. Его монтаж, а также подключение всей дополнительной электрики — второй этап установки оборудования.

На протяжении всей цепочки действует строгий контроль качества. Весь затянутый крепёж промаркирован, каждый пост находится под видеонаблюдением. Словом, делается всё для того, чтобы единожды вышедшему с производства автомобилю не пришлось возвращаться на предприятие из-за проблем и брака. И из ворот «Веста» выходит уже в сопровождении ПТС с отметкой «двухтопливный автомобиль».

Обслуживание ГБО особых хлопот не доставит. Регулярные работы предусмотрены в рамках плановых ТО по графику обычного бензинового варианта — год или 15 тысяч километров. Гарантия на оборудование — два года или 100 тысяч км, регламентированный срок службы баллона составляет 15 лет, переосвидетельствование нужно делать раз в пять лет.

По словам Олега Кузьмина, технического директора компании «АТС-авто», сейчас выпускается 200 автомобилей в месяц, что диктуется заказом от АвтоВАЗа. Но возможно наращивание производства до 300 единиц. Конечно, многое находится в зависимости от автогиганта. К примеру, цветовая гамма из трёх цветов — «ледниковый», «платина» и «чёрная жемчужина» — была именно вазовской инициативой. Даже цвет, материал и тиснение кожуха, закрывающего газовый баллон, были согласованы с дизайнерами «Лады».

В проработке находится и вторая модель, на которую так и просится столь выгодная доработка — «Лада Ларгус». Под этот проект строится новый цех рядом с существующим, а в производство две модификации — фургон и пятиместный универсал — должны пойти в феврале следующего года. Пока собрано около десятка машин, в том числе для сертификационных краш-тестов. Оборудование максимально унифицировано с «Вестой CNG», баллон и вовсе тот же. Разместить его, кстати, где-либо кроме места за задними сиденьями (у фургона за кабиной) не представляется возможным. Вот почему семиместному «Ларгусу» на метане не суждено появиться.

Но и это ещё не всё. АТС занимается также и установкой газобаллонного оборудования на подержанные автомобили, причём по всем стандартам, используемым при работе с «Вестой». А это значит, что при правильной эксплуатации жить ему долго и счастливо.

Конечно, АТС — это не автопроизводитель, это компания-установщик газобалонного оборудования. Но делается это в таких условиях и с таким вниманием, что всем прочим конторам нужно брать пример. В том числе и деле популяризации метана в качестве топлива.

• Это было интересно? Подпишитесь на наш телеграм-канал — там есть наши новости, рассказы про интересные машины и фотографии с курьёзами.

Двухтопливные двигатели для судов

медленный двигатель для судна S90ME-C10.5

Мощность: 30 500 kW — 73 200 kW

. Компания «МАН Дизель и Турбо» предлагает подходящее решение для любого судового применения по принципу «одного окна». Начиная с двигателей GenSet мощностью 450 кВт для бортовой мощности, среднего класса компактности и заканчивая гигантскими .

медленный двигатель для судна G80ME-C10.5

Мощность: 28 260 kW — 42 390 kW

. Компания «МАН Дизель и Турбо» предлагает подходящее решение для любого судового применения по принципу «одного окна». Начиная с двигателей GenSet мощностью 450 кВт для бортовой мощности, среднего класса компактности и заканчивая гигантскими .

медленный двигатель для судна S80ME-C9.5

Мощность: 27 060 kW — 40 590 kW

. Компания «МАН Дизель и Турбо» предлагает подходящее решение для любого судового применения по принципу «одного окна». Начиная с двигателей GenSet мощностью 450 кВт для бортовой мощности, среднего класса компактности и заканчивая гигантскими .

медленный двигатель для судна G70ME-C10.5

Мощность: 15 500, 18 600 kW

. Компания «МАН Дизель и Турбо» предлагает подходящее решение для любого судового применения по принципу «одного окна». Начиная с двигателей GenSet мощностью 450 кВт для бортовой мощности, среднего класса компактности и заканчивая гигантскими .

медленный двигатель для судна S70ME-C9.5

Мощность: 18 200 kW — 29 120 kW

. Компания «МАН Дизель и Турбо» предлагает подходящее решение для любого судового применения по принципу «одного окна». Начиная с двигателей GenSet мощностью 450 кВт для бортовой мощности, среднего класса компактности и заканчивая гигантскими .

медленный двигатель для судна S65ME-C8.6

Мощность: 13 650 kW — 21 840 kW

. Компания «МАН Дизель и Турбо» предлагает подходящее решение для любого судового применения по принципу «одного окна». Начиная с двигателей GenSet мощностью 450 кВт для бортовой мощности, среднего класса компактности и заканчивая гигантскими .

медленный двигатель для судна G60ME-C10.5

Мощность: 14 200 kW — 22 720 kW

. Компания «МАН Дизель и Турбо» предлагает подходящее решение для любого судового применения по принципу «одного окна». Начиная с двигателей GenSet мощностью 450 кВт для бортовой мощности, среднего класса компактности и заканчивая гигантскими .

медленный двигатель для судна G50ME-C9 series

Мощность: 8 600 kW — 15 480 kW

. Ч/Б G50ME-C9.6 L, SFOC [g/kWh] Диапазон нагрузок 50%75% 100% Высокая нагрузка 163.5162.5167.0 Частичная загрузка EGB161.5161.0169.5 Низконагруженный EGB159.5162.0169.5 Гл (метан) MAN B&W G50ME-C9.6-GI L, двухтопливный режим (SGC+SPOC .

медленный двигатель для судна S50ME-C8.5 series

Мощность: 8 300 kW — 14 940 kW

. Ч/Б 50ME-C8.5 L, SFOC [g/kWh] Диапазон нагрузок 50% 75% 100% Высокая нагрузка 168.5 166.0 170.0 Частично загруженный EGB 165.5 164.5 171.5 Низконагруженный EGB 163.5 165.5 171.5 Гл (метан) Ч/Б S50ME-C8.5-GI L, двухтопливный режим (SGC+SPOC .

На заводе Hyundai завершились испытания двухтопливного двигателя MAN серии 11G90ME-GI при работе на газе

Подразделение Hyundai по производству машинного оборудования HHI-EMD завершило начальные заводские испытания первого из шести двигателей ME-GI, которыми будут оборудованы контейнеровозы, которые будут построены для сингапурской судоходной компании Eastern Pacific Shipping. Как сообщает пресс-служба производителя двигателей MAN Energy Solutions, во время испытаний двигатель успешно проработал при 100% нагрузке в газовом режиме.

Шесть двухтопливных двигателей MAN B & W 11G90ME-GI, способных работать на СПГ, должны будут поставлены на верфь Hyundai Samho Heavy Industries (HSHI) в период 2020-2022 годов. Их установят на контейнеровозы типоразмера neo-Panamax.

Испытывались характеристики двигателя с новинкой: пилотного впускного клапана (PBIV) компании MAN Energy Solutions, в котором используются отверстия для принудительного впрыска топлива в двигатели меньшего или большего размера, в зависимости от режима топлива. Таким образом, при работе в газовом режиме использование более мелких отверстий значительно сокращает потребление пилотного масла до 1,5%, что составляет примерно половину от того, что требовалось ранее. Соответственно, при работе в дизельном режиме используются отверстия большего размера. Клапаны PBIV представляют собой новейшую технологию пилотного впрыска MAN Energy Solutions, которая используется в двухтопливной конфигурации за счет оптимизации удельного расхода пилотного масла (SPOC).

На настоящий момент у MAN Energy Solutions более 200 двигателей ME-GI были заказаны или уже находится в эксплуатации в нескольких крупных сегментах морской отрасли. Двигатели ME-GI хорошо зарекомендовали себя наработав в общей сложности более 750 тыс. часов на двух видах топлива. Двигатели ME-GI продолжает активно использоваться в пропульсивных установках для достижения экологических характеристик с плавным переключением между разными видами топлива и устранением проблемы проскоков метана.

Также в компании заявляют, что из двухтопливной серии двигателей продано более 250 единиц таких двигателей, использующих в качестве топлива СПГ или другие экологичные виды топлива (СУГ, метанол). MAN ES расширила свою двухтопливную линейку разработав двигатель ME-LGI (-Liquid Gas Injection).

Двигатель ME-LGIP (Liquid Gas Injection Propane) основан на популярности двухтопливных двигателей линейки ME-GI и ME-LGI. Применяя, по сути, ту же проверенную технологию, к перечню более легких видов топлива и альтернативных топлив был добавлен сжиженный нефтяной газ, которые могут использоваться в двухтактных двигателях MAN Energy Solutions. При работе на дизельном топливе двигатель ME-LGIP дает высокую стабильность и эффективность, во время изменений нагрузки и при переходе на альтернативное топливо. При этом обеспечивается стабильность при переключении между топливами без каких-либо нарушений международных экологичных требований к бункерному топливу в зонах контроля и делает его более экологичной по сравнению с действующей двухтактной технологией. Также, при работе двигателя серии ME-LGIP на СУГ, на 18% сокращаются выбросы углекислого газа и на 90% твердых частиц по сравнению с использованием тяжелых марок судового топлива.

Компания MAN Energy Solutions, головной офис которой находится в Аугсбурге (Германия), основана в 1758 году и в настоящее время является мировым лидером на рынке крупных дизельных двигателей для использования на судах и электростанциях. В июне 2018 года компания объявила о смене своего прежнего названия MAN Diesel and Turbo. MAN Energy Solutions является одним из трех ведущих поставщиков турбомашин. В компании работают около 14,5 тыс. работников в более чем 120 центрах расположенных в Германии, Дании, Франции, Чехии, Индии и Китае. Линейка продукции компании включает двухтактные и четырехтактные двигатели для морских судов и стационарных объектов, турбокомпрессоры и винты, газовые и паровые турбины, компрессоры и химических реакторы. MAN Energy Solutions входит в энергетическое подразделение группы MAN SE, одной из 30 ведущих немецких компаний. В 2015 году MAN Energy Solutions приобрела и интегрировала в свою структуру поставщика топливного газа компанию Cryo AB, под новым брендом MAN Cryo, которая сегодня предлагает на рынке системы для хранения, распределения и обработки различных сжиженных газов.

Двухтопливные двигатели (Dual Fuel)

Как уже отмечалось, рядом фирм были разработаны и промышленно освоены двигатели, работающие на природном газе по циклу Отто. Однако, на судах они не могли использоваться в силу ряда объективных причин. Главной из которых являлись их взрыво- и пожароопасность. Особое место в ряду судовых двигателей занимает двигатель L32DF (Dual — Fuel), представляющий двухтопливный вариант двигателя Вяртсиля L32, работающий по дизельному циклу с использованием как дизельного топлива (MDO), так и газообразного топлива с эффективным кпд 44%. Переход двигателя с одного вида топлива на другой осуществляется автоматически и, практически, мгновенно, вне зависимости от режима, на котором он работает. Важной особенностью двигателя является то, что он работает на бедных газовых смесях, воздуха в цилиндре ориентировочно в два раза больше, чем требуется для полного сгорания (Рис.16.7). Поэтому большое количество тепла расходуется на нагрев воздуха, а это, естественно, способствует существенному снижению пиковых значений температур сгорания и резкому уменьшению образования NOx. Главная же задача — избежать взрывного сгорания (детонации), которое происходит при богатых смесях (малых асг).

В то же самое время, излишне большие асг, как видно из рисунка, приводят к характерному для газовых двигателей пропуску вспышек в цилиндрах. Поэтому при всех нагрузках и скоростных режимах значения коэффициента избытка воздуха должны лежать в относительно узком диапазоне. Регулировка соотношения воздух-газ осуществляется автоматически на всех режимах путем изменения производительности турбо-компрессора посредством байпасирования выхлопных газов, часть их направляется минуя ГТК.

Перед двигателем газ фильтруется, сжимается в зависимости от нагрузки двигателя до давлений (3,5 бар на полной нагрузке), величина которых зависит от режима двигателя. Далее газ направляется к главному впускному клапану, устанавливаемому на крышке каждого цилиндра. Управляющие импульсы на клапаны подаются от электронного блока управления, который, в свою очередь, получает информацию от датчиков оборотов, нагрузки, давления и температуры наддувочного воздуха и датчика контроля сгорания в каждом цилиндре (см. рис. 16.8).

Главный газовый клапан открывается и закрывается в заданные моменты времени и подает требуемое количество газа во впускной патрубок крышки цилиндра.

Газ поступает в цилиндр в процессе его наполнения воздухом. Подача осуществляется через главный гидравлически управляемый клапан (рис 16.10), установленный во впускном патрубке цилиндра. Открытие клапана осуществляется маслом, сжатым до 370 бар. Фазы открытия и закрытия клапана определяются электронным блоком управления, подающего ток на соленоид клапана.

Воспламенение бедной смеси «газ-воздух» инициируется пламенем, возникающим при самовоспламенении заранее впрыснутого в камеру сгорания небольшого количества топлива (pilot-injection). Подача дизельного топлива на двигатель (рис. 16.11) осуществляется двумя путями. Топливо для предвпрыска сжимается отдельным скальчатым насосом до 1000 бар и направляется в аккумулятор, в котором поддерживается постоянное давление. Из аккумулятора топливо поступает к форсункам. Каждая форсунка имеет два сопла и две иглы. Малая игла для pilot-injection и большая — для основной подачи при работе двигателя на MDO. Момент и продолжительность открытия малой иглы определяется открытием и закрытием установленного в форсунке клапана, управляемого соленоидом. Ток на соленоид поступает от общего электронного блока управления. Большая игла управляется гидродинамически, угол опережения и количество подаваемого топлива задаются ТНВД в его обычном для дизелей варианте. Расход дизельного топлива на предвпрыск не превышает 1 гкВт час.

Основное преимущество двухтопливных двигателей состоит в том, что они работают на дешевом газовом топливе и их рационально применять на судах-газовозах и в береговых энергетических установках на газовых промыслах. В случае перебоев в подаче газа двигатель может продолжать работать на жидком топливе MDO (Marine Diesel Oil).

Газодизель фирмы МАН Дизель 32 40 DG

Принципиально он мало отличается от ранее рассмотренного. Отличие заключается, в основном, в топливной аппаратуре – впрыск дизельного топлива осуществляется от двух ТНВД и через две форсунки. Один комплект для запального топлива, второй для основной подачи (при переходе на работу на дизельном топливе). Здесь же на рисунке во впускном канале крышки цилиндра установлен и показан гидравлически управляемый клапан подачи газа.