|
|
Использование в качестве моторного топлива сжиженного нефтяного газа, производство газовых систем питания и оснащение ими легковых и грузовых автомобилей в последние 10 лет получили значительное развитие. Кроме механических систем с вакуумным управлением, которые широко распространены в России, разработаны и успешно используются новые, современные системы. Они адаптированы к двигателям, оснащенным электронной системой управления и трех-компонентным нейтрализатором отработавших газов, и имеют лучшие экологические характеристики. В настоящей работе анализируются основные направления развития газовых систем питания (ГСП) и состояние рынка газового оборудования в Европе и России.
Классификация газовых систем питанияПо принципу работы, применяемые в настоящее время газовые системы, можно разделить на четыре поколения:
- I поколение
Механические системы с вакуумным управлением, которые устанавливают на бензиновые карбюраторные автомобили.
- II поколение
Механические системы, дополненные электронным дозирующим устройством, работающим по принципу обратной связи с датчиком содержания кислорода (лямбда-зонд). Они устанавливаются на автомобили, оснащенные инжекторным двигателем и каталитическим нейтрализатором отработавших газов.
- III поколение
Системы, обеспечивающие распределенный синхронный впрыск газа с дозатором-распределителем, который управляется электронным блоком. Газ подается во впускной коллектор с помощью механических форсунок, которые открываются за счет избыточного давления в магистрали подачи газа.
- IV поколение
Системы распределенного последовательного впрыска газа с электромагнитными форсунками, которые управляются более совершенным электронным блоком. Как и в системе предыдущего поколения, газовые форсунки устанавливаются на коллекторе непосредственно у впускного клапана каждого цилиндра. Системы первого и второго поколений имеют ряд недостатков, и не отвечают действующим в настоящее время стандартам ЕЭК ООН. Токсичность отработавших газов (ОГ) автомобилей, оснащенных такими системами, как правило, находится на уровне норм ЕВРО-1, которые действовали в Европе до 1996 года, и лишь в отдельных случаях приближаются к нормам ЕВРО-2. В связи с этим производители газового оборудования разработали системы третьего и четвертого поколений, которые находят все большее распространение.
Газовые системы в ЕвропеСистемы с распределенным впрыском газа конструктивно сложнее, а значит дороже. Вместе с этим, по сравнению с механическими системами они имеют ряд преимуществ:
- точное дозирование подачи газа;
- меньший расход топлива;
- снижение мощности двигателя только на 2-3% (у систем 1-2 поколений — 5-7%);
- снижение токсичности отработавших газов до норм ЕВРО-3 и ЕВРО-4;
- отсутствие режимов обеднения смеси, которые приводят к резкому повышению температуры впускных и выпускных клапанов и выходу их из строя;
- исключение «хлопков» — эффект возникающий при воспламенении топливной смеси во впускном коллекторе, разрушающий датчики массового расхода воздуха, корпуса воздушных фильтров и другие элементы.
Поэтому в Европе, особенно в последние годы, на серийные легковые автомобили, например Renault (см. рис.1) и Volvo устанавливают исключительно системы 4 поколения. Более того, большинство современных автомобилей, особенно с системой бортовой самодиагностики (OBD), могут быть оснащены только системами 4 поколения. |
 |
 |
- Электронный блок управления системы SGI
- Топливная рампа
- Электромагнитная форсунка ГСН
- Выход испаренного газа
- Вход жидкого газа
- Редуктор-испаритель
- Сигналы с ЭБУ бензиновой системы питания
|
| Рис. 1. Схема системы распределенного последовательного впрыска газа SGI фирмы AG Autogas Systems | |
Развитие новых, более совершенных газовых систем до последнего времени сдерживалось низкой надежностью используемых форсунок. Суть проблемы состояла в обеспечении впрыска требуемого количества газа в течении 2,5-3,5 мс. Плунжерные форсунки из-за их большой инерционности не обеспечивали такой скорости и работали ненадежно.
На разработку надежных форсунок для систем с распределенным последовательным впрыском газа потребовалось около 10 лет. Сейчас в электромагнитных форсунках используются три вида запирающих элементов: плоский, конусный, сферический. Форсунки можно классифицировать по типу материалов запирающих элементов:
- металл-металл
- металл-витон
- пластик-резина
К примеру форсунки, используемые фирмой «Метринч» выполнены по технологии «металл-витон» и выгодно отличаются от других по скоростным качествам, герметичности и стоимости.
В таблице 1 представлен список основных фирм-производителей газового оборудования, которые разработали свои системы последовательного распределенного впрыска газа и используют в них электромагнитные форсунки. |
Таблица 1. Список основных фирм-производителей инжекторного газового оборудования
| № |
Фирма производитель |
Название газовой системы питания |
| 1 |
AG Autogas systems (TeleflexGFI Europe BV) |
SGI (Sequential Gas Injection) |
| 2 |
Koltec-Necam |
GSI (Gaseous Sequential Injection) |
| 3 |
Vialle |
LPI (Liquid Propane Injection) |
| 4 |
BRC |
«Sequent» |
| 5 |
Stargas |
«Polaris» |
| 6 |
Bigas |
«Sequential Injection» | |
| Как правило, фирмы, производящие газовые системы, используют детали и узлы, которые выпускаются сторонними производителями, расположенными как в Европе, так и вне ее (Франция, Люксембург, Италия, Китай, Тайвань и т.д). Такая тактика позволяет гибко подходить к выбору комплектующих деталей и снизить общую стоимость системы.
Экологические характеристики современных легковых автомобилей, оборудованных системой распределенного последовательного впрыска газа показаны на рис. 2. Из них следует, что выбросы СН, СО и NOx в обоих случаях в несколько раз меньше нормативных. Различные значения выбросов вредных веществ автомобилей, оборудованных одинаковой ГСП, объясняются их зависимостью от конструктивных особенностей двигателя.
|
| Fiat Multipla 1.6 |
Opel Zafira 1.8 |
 |
 |
| Рис. 2. Выбросы вредных веществ автомобилей, оборудованных системой распределенного впрыска газа при работе на газе сжиженном нефтяном (ГСН) | |
| Наряду с производством ГСП, предназначенных для автопроизводителей, ряд фирм выпускает газовое оборудование для вторичного рынка. Оно, в основном, используется для дооснащения действующего парка, которое осуществляют различные специализированные фирмы и предприятия автосервиса. В Европе для этого используют в основном ГСП третьего и четвертого поколения. Устанавливают их и в России. Примером является газовая система питания, устанавливаемая на импортные автомобили и автомобили ВАЗ с 8-ми и 16-ти клапанными двигателями, созданная на фирме Koltec-Nicam. Её стоимость (без установки) составляет около 1000 евро. |
 |
- Электронный блок управления системы EGI
- Диагностический разъем
- Переключатель вида топлива со светодиодной индикацией
- Механическая форсунка ГСН (регулятор нулевого давления)
- Реле
- Электрический дозатор
- Датчик давления во впускном коллекторе
- Редуктор-испаритель
- Магистральный электромагнитный клапан газа
- Дозатор-распределитель
- Датчик положения дроссельной заслонки
- Датчик оборотов двигателя
- Датчик концентрации кислорода
|
Рис. 3. Схема системы распределенного синхронного впрыска газа EGI фирмы Koltec-Necam | |
Российская специфика и задачиВ настоящее время в России серийно производится оборудование первого поколения и часть компонентов второго. Появились экспериментальные образцы систем третьего поколения. Наряду с этим в страну импортируется большое количество иностранного газового оборудования. В основном это дешевые итальянские ГСП первого и второго поколений. Системы третьего и четвертого поколения в России представлены голландскими производителями, причем чаще всего речь идет о системах ввезенных вместе с автомобилями.
Как уже отмечалось, установка на автомобили ГСП первого и второго поколений не дает экологического эффекта. В первом случае токсичность ОГ значительно превышает нормы ЕВРО-1, во втором, в лучшем случае, соответствует им. Аналогичный результат наблюдается даже в случае оборудования такими ГСП автомобилей, оснащенных электронной системой управления и трехкомпонентным нейтрализатором. Испытания автомобиля ВАЗ 21113, оснащенного ГСП второго поколения, проведенные совместно с МАДИ (ГТУ) и НАМИ, подтвердили это (см. рис.4). |
 |
|
Рис. 4. Выбросы автомобиля ВАЗ-21113 (испытания по ГОСТ Р 41.83-99) | |
По европейским нормам, все компоненты газовой системы питания, находящиеся под давлением, должны соответствовать стандарту 67R-01.
После установки ГСП на новые серийные автомобили они проходят сертификацию за счет производителей автомобиля в лабораториях государственных институтов — например, TNO в Нидерландах и UTAG во Франции, на соответствие требованиям ЕЭК ООН вместе с автомобилем.
Газовые системы питания поступающие на вторичный рынок, сертификата на конкретный автомобиль не имеют. Поэтому после установки той или иной системы у дилера автомобиль проходит проверку в государственных органах дорожной полиции, которые определяют соблюдены ли установленные требования при дооборудовании и каким стандартам (Евро-2, Евро-3 или Евро-4) соответствует данный автомобиль с газовой системой питания. В техпаспорт автомобиля вносят соответствующую запись. Чем выше стандарт, тем меньше налог выплачиваемый владельцем.
Важной особенностью отечественного рынка автомобильного газового оборудования является полное неприятие европейских норм по сертификации. Действующая в России система сертификации ГБО выводит эту задачу на уровень производителя оборудования, либо автомобиля. Такое положение препятствует поступлению на наш рынок газового оборудования ведущих западных фирм, и переводит весь газовый бизнес на полулегальное положение.
Кроме того, высокая стоимость газовых систем распределенного впрыска ограничивает уровень их продаж в России. Владельцы автомобилей предпочитают устанавливать более дешевые системы, не обращая внимания на их низкие экологические характеристики.
Следует также отметить, что некоторые узлы и компоненты европейских производителей абсолютно непригодны для применения в России из-за недостаточного качества отечественного ГСН.
Изложенное позволяет сделать следующий вывод — расширение парка ГБА позволит улучшить неблагоприятную экологическую ситуацию, сложившуюся в России. Для этого необходимо решить следующие задачи:
- прекратить выпуск и импорт газовых систем первого поколения;
- организовать производство современных газовых систем питания имеющих приемлемую стоимость, высокое качество и надежность и обеспечивающих токсичность ОГ в соответствии с нормами ЕВРО-2, а в перспективе ЕВРО-3 и ЕВРО-4. и оснащать ими новые, серийно выпускающиеся автомобили, и автомобили, находящиеся в эксплуатации;
- упорядочить действующую систему сертификации ГБО и разрешить установку на автомобили импортных элементов ГСП при наличии европейского сертификата, подтверждающего соблюдение производителем стандарта 67R-01;
- ввести в стране систему экологического стимулирования предприятий и владельцев, обеспечивающих перевод автомобилей на ГСН.
|
|
Петров А.Б., Трофимов Ю.В., Фролов Ю.Н. , Ширяев А.В.
Статья опубликована с разрешения компании Метринч
Статья опубликована в журнале «Новости авторемонта» под названием «За вас, за нас и — за газ!» в номере за август (№ 16) 2003 г. |
|
|
|
|
|
|
