Двигатель на метане камаз – цена, характеристики, расход метана и разновидность двигателей

Немного истории появления газодизельных КАМАЗов — Элитгаз на DRIVE2

Первые газодизельные КАМАЗы

Полный размер

Макетный образец грузовика, переоборудованный в НАМИ для работы на газовом топливе

В последнее время очень много внимания альтернативным видам топлива. Практически на всех выставках «КАМАЗ» демонстрирует технику, работающую на природном сжатом газе – метане. Неискушённому потребителю может показаться, что это какое-то новое направление в деятельности компании, на самом деле «КАМАЗ» уже тридцать лет занимается проектированием и производством газобаллонных автомобилей.

Причины перевода техники на газ ясны и понятны — это более дешёвое и экологически чистое топливо Перевести бензиновые карбюраторные двигатели на газовое «питание» не составляло особого труда – у них газ, как и бензин, смешивается с воздухом и воспламеняется в цилиндрах штатной искровой системы зажигания.

Полный размер

Испытания газобалонного грузовика КАМАЗ-53218 на треке со сменными поверхностями на полигоне НАМИ в Дмитрове

Намного сложнее дело обстоит с переводом на газовое топливо тяжёлой техники, у которой в качестве силовых агрегатов используются дизельные двигатели. Конвертация дизеля в чисто газовый вариант мотора с искровым зажиганием экономически нецелесообразна, так как требует серьёзной переделки конструкции мотора. Предпочтительнее так называемый газодизельный процесс, когда в воздушный трубопровод дизеля поступает не просто воздух, а газовоздушная смесь, для воспламенения которой используется предварительно поджигаемая небольшая «запальная доза» дизельного топлива, впрыскиваемая через форсунки основной системы подачи топлива. Обычно «запальная доза» составляет 15-20 % от номинально потребляемого топлива, чем и достигается экономия.

Нелёгкий путь к газу
Газодизельный процесс известен давно и запатентован Рудольфом Дизелем ещё в 1898 г., но применять его стали только с 30-х годов прошлого века, да и то в основном в стационарных узкорежимных двигателях.

Полный размер

Тягач КАМАЗ-53208 в составе автопоезда

В Советском Союзе проблемой перевода дизельных двигателей на газ занималось множество организаций (МВТУ им. Баумана, ВНИИГАЗ, ЦНИИ МПС и др.), но все они экспериментировали и с дизелями не автомобильного типа; их работы несли исследовательско-поисковый характер, так как на автомобилях в реальной эксплуатации довольно сложно осуществить правильную подачу газа по определённому закону, обеспечивающему формирование у двигателя нужных характеристик.

В мире этой проблемой занимались, например, компании MAN, Daimler-Benz AG, Stayer, Kleckner-Humboldt-Deutz и др., и они смогли в этом деле достичь немалого прогресса. Но на практике дело ограничивалось обычно поставками небольших промышленных партий таких автомобилей, переоборудованных в индивидуальном порядке. Наладить массовый выпуск газодизельных грузовиков никто долгое время не решался.

Грузовик КАМАЗ-53218 после испытательного переворота с косогора. Несмотря на повреждение грузовой платформы крепление газовых баллонов сохранилось в штатном режиме

В СССР эта задача решалась в Научно-исследовательском автомоторном институте (НАМИ), который к 1984 г. совместно с Ярославским заводом дизельной аппаратуры и НИИ автоприборов завершили разработку оригинальной схемы перевода дизелей автомобильного типа на питание сжатым природным газом — так называемая схема ГД-НАМИ (защищена пятью авторскими свидетельствами). Она изначально разрабатывалась для дизеля КАМАЗ-740, а позже по унифицированной схеме была приспособлена на другие отечественные дизельные двигатели. Для проведения доводочных и контрольных дорожных испытаний в НАМИ в 1985 г. были построены макетные образцы газовых дизельных двигателей, установленных на автомобилях КАМАЗ-5320 и КАМАЗ-53212.

Необходимо отметить, что практически одновременно с этим итальянская компания Landi Renzo предложила свой вариант перевода мотора КАМАЗ-740, установленного на автомобиль КАМАЗ-5320, на газовое топливо. Испытания этой машины, проведённые в НАМИ совместно с представителями Landi Renzo, дали отрицательный результат, так как компания не смогла должным образом приспособить топливные насосы КАМАЗ, имеющие всережимные регуляторы, для работы в газодизельном режиме.

Полный размер

Установка газовых баллонов под кузовом грузовика КАМАЗ-53218

А в ноябре 1986 г. «Главмосавтотранс» заключил контракт с итальянской компанией B & B, занимающейся коммерческим переоборудованием автотранспортных средств на газовое топливо, на модификацию нескольких автомобилей КАМАЗ, МАЗ и одного автобуса «Икарус». Но до конца свои обязательства итальянская компания так и не сумела выполнить, сильно затянув сроки. В результате контракт был расторгнут, а компания заплатила неустойку, хотя изначально рассчитывала продать Советскому Союзу лицензию на свою систему. Эти примеры показывают, что совладать с отечественными дизельными моторами было не так-то просто.

Полный размер

Газобаллонный самосвал КАМАЗ-55118, 1986 г.

Экологичные и экономные
Первые экспериментальные газодизельные грузовики КАМАЗ-53208 и КАМАЗ-53218, построенные в Набережных Челнах во второй половине 1985 г., от серийных машин отличались лишь газодизельными моторами КАМАЗ-7409 со специальной топливной аппаратурой (газовый смеситель и система регулирования подачи газа) и установленными на шасси, под кузовом, газовыми баллонами со сжатым газом. В декабре 1985 г. они прошли приемочные испытания и были рекомендованы к постановке на производство.

Испытания показали, что предложенная схема ГД-НАМИ обеспечивает их устойчивую работу по газодизельному циклу во всем диапазоне скоростных и нагрузочных режимов с равноценными дизельному базовому двигателю энергетическими показателями. Хорошие скоростные качества автомобилей при этом позволяют экономить до 70-80% жидкого топлива за счет его замещения газом, снижать дымность отработавших газов в 2-3 раза, а шум от работающего двигателя на 1-3 дБ. Кроме того, работа на газовом топливе позволяет уменьшить образование нагара на поршнях, клапанах и стенках камеры сгорания, снизить расход масла и способствует значительному уменьшению износа деталей поршневой группы двигателя.

Полный размер

Испытательный краш-тест самосвала КАМАЗ-55118 на фронтальное столкновение – кассета с баллонами сохранила своё первоначальное положение

В сентябре 1987 г. завершились межведомственные испытания (МВИ) газодизельных седельных тягачей КАМАЗ-54118 и самосвалов КАМАЗ-55118, по результатам которых они были рекомендованы к постановке на производство.

В результате этой работы в Набережных Челнах впервые в мире в 1988 г. было организовано промышленное производство газодизельных грузовиков, оригинальную газодизельную аппаратуру (смесители и дозаторы газа) для которых поставлял Алтайский завод автотракторного электрооборудования из Рубцовска.

Полный размер

Газобаллонный седельный тягач КАМАЗ-54118, 1986 г.

Первое поколение газодизельных грузовиков КАМАЗ включало следующие серийные модификации: бортовой грузовик КАМАЗ-53208 с нормальной колесной базой и его шасси КАМАЗ-53217, бортовой грузовик КАМАЗ-53218 с удлиненной колесной базой и его шасси КАМАЗ-53219, седельный тягач КАМАЗ-54118 и самосвал КАМАЗ-55118.

Седельный тягач КАМАЗ-54118 после фронтального столкновения с бетонным кубом

Возимый запас сжатого газа для этих машин не был одинаков. На автомобилях КАМАЗ-53208 (КАМАЗ-53217) и КАМАЗ-53218 (КАМАЗ-53219) стояли баллоны общей емкостью 500 л (100 м3), на автомобиле КАМАЗ-54118 – 400 л (80 м3), а на самосвале КАМАЗ-55118 всего 300 л (60 м3). Это объяснялось спецификой работы различных модификаций, а также физической возможностью размещения на шасси необходимого количества баллонов. Соответственно у автомобилей разнился и запас хода – от 300 км у одних до 250 км у других.

КамАЗ-53218 с алюминиевой платформой (с газодизельным двигателем)

КамАЗ-55118 — это газодизельная модификация серийного самосвала КамАЗ-5511

КамАЗ-55118 — это газодизельная модификация серийного самосвала КамАЗ-5511 предназначенного для перевозки сыпучих строительных и промышленных грузов. Этот самосвал был разработан в рамках проекта газодизельной техники КАМАЗ, параллельно с другими газодизельными моделями: КамАЗ-53208 и КамАЗ-53218 (бортовые тягачи), КамАЗ-53217 и КамАЗ-53219 (шасси), КамАЗ-54118 (седельный тягач).

КамАЗ-55118

масса в снаряженном состоянии, 9600 кг
грузоподъёмность, 10000 кг
контрольный расход топлива по газодизельному циклу при скорости 60 км/ч (дизельного топлива, л/100 км // газа, м3/100 км)7,0//30
запас хода по контрольному расходу топлива, км:
— при газодизельном цикле 250
— при дизельном цикле 400
вместительность топливного бака, 170 л

вместительность газовых баллонов, 300 л
номинальное давление газа в баллонах, МПа (кгс/см2) 20 (200)
объём газа, содержащегося в баллонах при атмосферном давлении, 360 м3
собственная масса баллона, 62,5 кг
количество газовых баллонов, 6 шт

Общий вид двигателя КамАЗ-7409.10 (газодизель)


1 — объединительный патрубок. 2, 10 — впускные воздуховоды, 3 — топлив­ный насос высокого давления модели 335, 4 — индивидуальный воздухо­очиститель компрессора, 5 — редуктор низкого давления. 6 — электромагнитный клапан с фильтром, 7 — привод управления с дозатором газа, 8 — дозатор газа. 9 — смеситель, // — привод управления регуля­тором частоты вращения

Смеситель двигателя Камаз

Общие виды газодизельных автомобилей Камаз

Система питания газодизеля Камаз:

Схема газобаллонной установки Камаз

По способу воспламенения газодизель можно отнести к двигателям с принудидительным воспламенением. Его рабочий процесс отличается от рабочего процесса двигателей с искровым зажиганием тем, что электрическая искра как источник за­жигания рабочей смеси заменена дозой ди­зельного топлива. В конце такта сжатия в нагретый воздушно-газовый заряд впрыс­кивается небольшая (запальная) доза ди­зельного топлива. Запальную дозу топлива подают в цилиндр с таким расчетом, чтобы она воспламенилась раньше, чем газ, и подожгла всю массу газовоздушной смеси.

При переоборудовании дизеля для ра­боты в режиме газодизеля в конструкцию системы питания добавляются газовоздуш­ный смеситель с системой регулирования подачи газа при изменении нагрузки и модернизированный регулятор частоты вращения коленчатого вала с ограничите­лем подачи топлива при работе двигателя в режиме газодизеля. Такой способ переобо­рудования обеспечивает возможность бы­строго перехода с дизельного режима на газодизельный и обратно.
Сведения о топливе для газодизеля. В качестве основного топлива в газодизеле применяют сжатый природный газ. Харак­теристика сжатых природных газов, исполь­зуемых в качестве моторного топлива, дол­жна соответствовать требованиям ТУ 51-166—83, устанавливающим две марки газа: А и Б. Эти газы при обычной температу­ре окружающей среды и высоком (до 20 МПа) давлении сохраняют газообразное состояние. Основным компонентом природ­ного газа является метан, представляю­щий собой полноценное топливо с хорошими антидетонационными характеристиками и достаточно высокой удельной теплотой сго­рания.
В природных газах имеются и вредные примеси, процентное содержание которых ограничено техническими условиями. К ним относятся токсичные газы (сероводо­род и оксид углерода), негорючие газы (азот, углекислый газ) и влага. Оксид углерода (СО) и сероводород (h3S) обладают сильным токсичным воздействием на организм человека, кроме того, сероводород при сгорании образует сернистые соединения, разрушающие дета­ли двигателя и газовой аппаратуры. Содер­жание СО в газе не должно превышать 1 %, а масса сероводорода в 100 м3 не более 2 г. Наличие влаги ведет к образованию пробок в трубопроводах при отрицатель­ных температурах и редуцировании газа. С сернистыми соединениями влага образует кислоты, которые вызывают коррозию сте­нок баллонов и трубопроводов. Одоризация сжатого природного газа позволяет на рабочем месте и в рабочей зоне по запаху определить наличие газа. При одоризации на 1 м3 газа добавляют 0,016 г меркаптановой серы. По токсикологической опасности пре­дельно допустимая концентрация газа на рабочих местах и в рабочих зонах не дол­жна превышать 300 мг/м3. Ее определяют с помощью газоанализаторов. Вследствие того что метан намного лег­че воздуха, отсосы для вентиляции и дат­чики сигнализации загазованности долж­ны устанавливаться в верхней части поме­щений для технического обслуживания и ремонта газодизельных автомобилей. Кроме перечисленных примесей в при­родном газе содержатся другие горючие газы: пропан, этан, бутаны и пентаны, про­центное содержание которых незначитель­но, поэтому свойства сжатых природных газов определяет основная их составляю­щая — метан (СНц). Пределы воспламеняемости характеризуют концентрацию газов в смеси с воздухом, при которой возможна работа двигателя. У природного газа при температуре +20 °С и нормальном давлении предел воспламеняемости: нижний — 4%, верхний — 15 % содержания газа в объеме воздуха. При такой концентрации смесь газа с воздухом взрывоопасна.
Коэффициент сжимаемости газа учитывает непропорциональность изменения eго объема с увеличением давления. Для метана коэффициент сжимаемости при 0°С изменении давления от 0,1 до 20 колеблется в пределах от 1 до 0,82. С том коэффициента сжимаемости на газонаполнительных станциях разработаны таблицы вместимости баллонов автомобиля.
Газобаллонная установка. В газобаллонной установке природный газ храните в сжатом до 20 МПа состоянии в баллонах. Запас природного газа в одном баллоне при давлении 20 МПа составляет около 10 м3. Для обеспечения хода в 250…300 км может быть применено шесть, восемь или десять баллонов в зависимости от модели автомобиля. На рисунке показана схема газобаллонной установки седельного тя­гача КамАЗ-54118 с восемью баллонами 4. Пакет баллонов состоит из двух секций по четыре баллона в каждой. Такая схема позволяет обеспечить работу двигателя на запасе газа одной секции при нарушении герметичности в другой. Секции баллонов, в каждой из которых предусмотрен запор­ный вентиль 3, подключены к крестовине с наполнительным 1 и расходным 2 вен­тилями. Во время работы двигателя в газоди­зельном режиме вентили 2 и 3 открыты. Сжатый газ под большим давлением про­ходит подогреватель 22, в котором теплоно­сителем является жидкость системы охлаж­дения двигателя, и поступает в односту­пенчатый газовый редуктор 20 высокого давления, где давление газа снижается до 0,9…1,1 МПа. По пути к редуктору газ подогревается во избежание ледяных про­бок в трубопроводе, которые могут образо­ваться из-за сильного охлаждения газа при резком снижении давления в редукторе. Затем газ подается к фильтру 21 с войлоч­ным элементом и электромагнитным клапа­ном, а из него в двухступенчатый газовый редуктор 7, где происходит снижение его давления практически до атмосферного. Управление работой редуктора осуще­ствляется разрежением, передаваемым в него по трубке из диффузора смесителя 11. Из редуктора газ через дозатор 10 поступа­ет в смеситель, где образуется газовоз­душная смесь, и далее вместе с воздухом засасывается в цилиндры двигателя.
Давление газа в баллонах, а следо­вательно, запас топлива в них контроли­руют по манометру 5 высокого давления. По манометру 8 низкого давления прове­ряют работу первой ступени редуктора. На крышке регулятора частоты вращения коленчатого вала установлен элек­тромагнитный механизм 13, ограничива­ющий ход рычага управления регулятором от положения минимальной частоты вра­щения холостого хода до положения, соот­ветствующего подаче запальной дозы топ­лива.
В газодизельный режим двигатель пе­реводят после пуска и прогрева дизеля до температуры охлаждающей жидкости не менее 50°С переключением клавиши на щитке приборов кабины в положение «Газ». Система управления двигателем электрическая. Для этого на автомобиле установлено дополнительное газодизель­ное электрооборудование. В него также входят система ограничения подачи газа:при достижении коленчатым валом макси­мальной частоты вращения, когда механи­ческий регулятор частоты вращения выклю­чает подачу запальной дозы жидкого топ­лива, и электроблокировка, предотвраща­ющая одновременную подачу газа и пол­ную подачу жидкого дизельного топлива (двойную тягу).
Баллоны для сжатого газа. Баллоны предназначены для хранения и транспор­тирования газового топлива и являются наиболее ответственными узлами газового оборудования автомобиля. От их надеж­ности и герметичности зависит безопас­ность эксплуатации автомобиля. Баллоны рассчитаны на рабочее давление 20 МПа. Их изготовляют из цельнотянутых бесшов­ных труб методом закатки днищ и горловин. Для повышения прочности и обеспечения безосколочности при разрушении подвергают термической обработке, закалке и отпуску.
В настоящее время применяют баллон двух видов из углеродистой или легированной стали. Обычный баллон из углеродистой стали вместимостью 50 л. имеет массу 93 кг. Баллон из легированной стали имеет такую же вместимость, но масса его не более 65 кг.
Готовые баллоны проходят испытание прочность и герметичность соединений с арматурой. Годные баллоны окрашивают красный цвет и на переднем днище наносят клеймением следующие паспортные данные: товарный знак завода-изготовителя, номер баллона, массу, дату изготовления и год следующего испытания, рабочие давление и давление при испытании, вместимость, клеймо контролера ОТК завод, изготовителя и номер стандарта. Рассмотрим пример обозначения дат изготовления и следующего испытания 10-89-94 — баллон изготовлен и испытан октябре 1989 г., повторные гидравлическое, испытания должен пройти в 1994 г. Место на баллоне с паспортными данными покрывается бесцветным лаком и обводится кра­сочной рамкой.
Горловина баллона имеет отверстие конической резьбой, в которое вворачивается переходник для подсоединения трубок
Ниппельное соединение

Рис. Ниппельное соединение проводов, вентилей и манометров высокого давления.

Необходимое условие правиль­ной установки переходника в баллоне — наличие на переходнике 3…4 запасных ниток резьбы.
Баллоны между собой соединены газо­проводами высокого давления. Их изготов­ляют из стальных бесшовных трубок с на­ружным диаметром 10 мм и толщиной сте­нок 2 мм. Газопроводы соединяют без прок­ладок. Герметичность соединений дости­гается при врезании ниппеля 3 в трубку 4 и плотном прижатии торца трубки к присоединяемому штуцеру 1 с помощью накидной гайки 2.
Ниппельное соединение допускает мно­гократную разборку. При установке нового ниппеля необходимо следить за тем, чтобы он находился на расстоянии около 1,5… 2 мм от конца трубки. При затягивании накидной гайки 2 ниппель 3 деформируется и принимает форму внутреннего коничес­кого отверстия в штуцере, обеспечивая гер­метичность соединения. Одновременно ниппель врезается острой кромкой в стенки трубки, препятствуя ее вырыву из соедине­ния под действием высокого давления. Усилие затяжки накидной гайки в процес­се предварительного врезания кольца должно составлять 40…56 Н. Ниппель дол­жен быть плотно посажен на трубке. Если после затяжки гайки ниппель не обеспечи­вает герметичность соединения, то его следует заменить совместно с газопрово­дом. Предварительная пайка ниппеля при­поем и развальцовка концов трубок не до­пускаются.
Если ниппельное соединение после за­тяжки гайки 2 не обеспечивает полной гер­метичности, то его следует заменить. Для этого ниппель 3 обрезают вместе с кусоч­ком трубки, очищают конец трубки на дли­не 13…15 мм от краски и антикоррозион­ного покрытия и устанавливают на него но­вый ниппель.
Для компенсации скручивающих уси­лий, которые передаются через баллоны на газопровод при возможных деформациях рамы автомобиля, трубки высокого дав­ления загнуты так, что образуют компен­сационные кольца. Эти кольца также ком­пенсируют уменьшение длины трубки при замене ниппеля.
Газовый вентильБаллоны на автомобиле закреплены кронштейнами и хомутами. Смещение бал­лонов из-за ослабления их крепления может вызвать разрыв газопроводов высокого давления в ниппельном соединении. Обры­вы трубок, как правило, сопровождаются серьезными последствиями, вплоть до за­горания. Поэтому крепление баллонов должно полностью исключать возможность их перемещения. Особое внимание следует уделять укреплению баллонов с помощью стяжных хомутов. Затяжка хомутов до соприкосновения их концов не допуска­ется.
Вентили. Газобаллонная установка имеет четыре вентиля: два баллонных, на­полнительный и расходный (магистраль­ный). Баллонные вентили служат для под­ключения секций баллонов к общей маги­страли. Наполнительный вентиль предна­значен для заправки баллонов сжатым га­зом. Штуцер наполнительного вентиля имеет специальную левую резьбу и закрыт заглушкой, предохраняющей от попадания на него грязи и влаги. На других вентилях штуцера с правой резьбой. Для подсоеди­нения газопроводов на этот штуцер уста­навливается переходник, уплотняемый прокладкой. В остальном все вентили устроены одинаково, их конструкция показана на рисунке.

Вентили.

Первые газодизельные автомобили (КАМАЗ-53208, КАМАЗ-53218, КАМАЗ-54118, КАМАЗ-55118) выпускались серийно на ОАО "КАМАЗ" с 1987 г. Автомобиля сходили с заводского конвейера с двигателями КАМАЗ-7409.10 — безнаддувный газодизельный вариант. Параллельно проводились работы по исследованию и доводке газодизельного двигателя на базе дизельной турбонаддувной модели КамАЗ-7403 как на ОАО "КамАЗ", так и в НИЦИАМТ (Автополигон, г. Дмитров), ГНЦ НАМИ. Однако по ряду объективных причин в 90-х годах выпуск газодизельных автомобилей был прекращен, а производство наддувного варианта газодизеля не было начато.

Источники
kamaz.livejournal.com/500149.html
autoruk.ru/o-kamaze/dizel…tema-pitaniia-gazodizelia
studopedia.info/5-31422.html
www.drive2.ru/c/1372382/

Полный размер

www.drive2.ru

Газовый двигатель – Основные средства

О достоинствах газомоторного топлива, в частности метана, сказано немало, но напомним о них еще раз.

Это экологичный выхлоп, удовлетворяющий текущие и даже будущие законодательные требования к токсичности. В рамках культа глобального потепления это важное преимущество, поскольку нормы Euro 5, Euro 6 и все последующие будут насаждаться в обязательном порядке и проблему с выхлопом так или иначе придется решать. К 2020 г. в Евросоюзе новым транспортным средствам будет разрешено производить в среднем не более 95 г СО2 на километр. К 2025 г. этот допустимый предел могут еще опустить. Двигатели на метане способны удовлетворить эти нормы токсичности, и не только благодаря меньшему выбросу СО2. Показатели выбросов твердых частиц в газовых двигателях также ниже, чем у бензиновых или дизельных аналогов.

Далее, газомоторное топливо не смывает масло со стенок цилиндра, что замедляет их износ. Как утверждают пропагандисты газомоторного топлива, ресурс двигателя волшебным образом вырастает в разы. При этом они скромно умалчивают о теплонапряженности работающего на газе двигателя.

И главное преимущество газомоторного топлива – это цена. Цена и только цена покрывает все недостатки газа как моторного топлива. Если мы говорим о метане, то это неразвитая сеть АГНКС, которая буквально привязывает газовый автомобиль к заправке. Количество заправок сжиженным природным газом ничтожно, этот вид газомоторного топлива сегодня представляет собой нишевой, узкоспециальный продукт. Далее, газобаллонное оборудование занимает часть полезной грузоподъемности и полезного пространства, ГБО хлопотно и накладно в обслуживании.

Технический прогресс породил такой вид двигателя, как газодизель, живущий в двух мирах: дизельном и газовом. Но как универсальное средство газодизель не реализует в полном объеме возможности ни того, ни другого мира. Нельзя оптимизировать ни процесс сгорания, ни показатели КПД, ни образование выбросов для двух видов топлива на одном двигателе. Для оптимизации газовоздушного цикла нужно специализированное средство – газовый двигатель.

Сегодня все газовые двигатели используют внешнее образование газовоздушной смеси и воспламенение от свечи зажигания, как в карбюраторном бензиновом двигателе. Альтернативные варианты – в стадии разработки. Газовоздушная смесь образуется во впускном коллекторе путем инжекции газа. Чем ближе к цилиндру происходит этот процесс, тем быстрее реакция двигателя. В идеале газ должен впрыскиваться прямо в камеру сгорания, о чем речь пойдет ниже. Сложность управления не единственный недостаток внешнего смесеобразования.

Инжекция газа управляется электронным блоком, который также регулирует угол опережения зажигания. Метан горит медленнее дизельного топлива, то есть газовоздушная смесь должна воспламеняться раньше, угол опережения также регулируется в зависимости от нагрузки. Кроме того, метану нужна меньшая степень сжатия, нежели дизельному топливу. Так, в атмосферном двигателе степень сжатия снижают до 12–14. Для атмо­сферных двигателей характерен стехиометрический состав газовоздушной смеси, то есть коэффициент избытка воздуха a равен 1, что в какой-то степени компенсирует потерю мощности от снижения степени сжатия. КПД атмосферного газового двигателя на уровне 35%, тогда как у атмосферного же дизеля КПД на уровне 40%.

Автопроизводители рекомендуют использовать в газовых двигателях специальные моторные масла, отличающиеся водостойкостью, пониженной сульфатной зольностью и одновременно высоким значением щелочного числа, но не возбраняются и всесезонные масла для дизельных двигателей классов SAE 15W-40 и 10W-40, которые на практике применяются в девяти случаях из десяти.

Турбокомпрессор позволяет снизить степень сжатия до 10–12 в зависимости от размерности двигателя и давления во впускном тракте, а коэффициент избытка воздуха увеличить до 1,4–1,5. При этом КПД достигает 37%, но одновременно значительно возрастает теплонапряженность двигателя. Для сравнения: КПД турбированного дизельного двигателя достигает 50%.

Повышенная теплонапряженность газового двигателя связана с невозможностью продувки камеры сгорания при перекрытии клапанов, когда в конце такта выпуска одновременно открыты выпускные и впускные клапаны. Поток свежего воздуха, особенно в наддувном двигателе, мог бы охлаждать поверхности камеры сгорания, снижая таким образом теплонапряженность двигателя, а также снижая нагрев свежего заряда, это увеличило бы коэффициент наполнения, но для газового двигателя перекрытие клапанов недопустимо. Из-за внешнего образования газовоздушной смеси воздух всегда подается в цилиндр вместе с метаном, и выпускные клапаны в это время должны быть закрыты во избежание попадания метана в выпускной тракт и взрыва.

Уменьшенная степень сжатия, повышенная теплонапряженность и особенности газовоздушного цикла требуют соответствующих изменений, в частности, в системе охлаждения, в конструкции распредвала и деталей ЦПГ, а также в применяемых для них материалах для сохранения работоспособности и ресурса. Таким образом, стоимость газового двигателя не так уж отличается от стоимости дизельного аналога, а то и выше. Плюс к этому стоимость газобаллонного оборудования.

Флагман отечественного автомобилестроения ПАО «КАМАЗ» серийно выпускает газовые 8-цилиндровые V-образные двигатели серий КамАЗ-820.60 и КамАЗ-820.70 размерностью 120х130 и рабочим объ­емом 11,762 л. Для газовых двигателей используют ЦПГ, обеспечивающую степень сжатия 12 (у дизельного КамАЗ-740 степень сжатия 17). В цилиндре газовоздушная смесь воспламеняется искровой свечой зажигания, установленной вместо форсунки.

Для большегрузных автомобилей с газовыми двигателями используют специальные свечи зажигания. Так, Federal-Mogul поставляет на рынок свечи с иридиевым центральным электродом и боковым электродом, выполненным из иридия или платины. Конструкция, материалы и характеристики электродов и самих свечей учитывают температурный режим работы большегрузного автомобиля, характерный широким диапазоном нагрузок, и сравнительно высокую степень сжатия.

Двигатели КамАЗ-820 оборудуют системой распределенного впрыска метана во впускной трубопровод через форсунки с электромагнитным дозирующим устройством. Газ инжектируется во впускной тракт каждого цилиндра индивидуально, что позволяет корректировать состав газовоздушной смеси для каждого цилиндра с целью получения минимальных выбросов вредных веществ. Расход газа регулируется микропроцессорной системой в зависимости от давления перед инжектором, подача воздуха регулируется дроссельной заслонкой с приводом от электронной педали акселератора. Микропроцесорная система управляет углом опережения зажигания, обеспечивает защиту от воспламенения метана во впускном трубопроводе при сбое в системе зажигания или неисправности клапанов, а также защиту двигателя от аварийных режимов, поддерживает заданную скорость автомобиля, обеспечивает ограничение крутящего момента на ведущих колесах автомобиля и самодиагностику при включении системы.

«КАМАЗ» в значительной степени унифицировал детали газовых и дизельных двигателей, но далеко не все, и многие внешне схожие детали для дизеля – коленвал, распредвал, поршни с шатунами и кольцами, головки блока цилиндров, турбокомпрессор, водяной насос, масляный насос, впускной трубопровод, поддон картера, картер маховика – не подходят для газового двигателя.

В апреле 2015 г. «КАМАЗ» запустил корпус газовых автомобилей мощностью 8 тыс. единиц техники в год. Производство размещено в бывшем газодизельном корпусе автозавода. Технология сборки следующая: шасси собирают и устанавливают на него газовый двигатель на главном сборочном конвейере автомобильного завода. Потом шасси буксируют в корпус газовых автомобилей для монтажа газобаллонного оборудования и проведения всего цикла испытаний, а также для обкатки автотехники и шасси. При этом газовые двигатели КАМАЗ (в том числе модернизированные с компонентной базой «БОШ»), собираемые на моторном производстве, также проходят испытания и обкатку в полном объеме.

«Автодизель» (Ярославский моторный завод) в содружестве с компанией Westport разработал и выпускает линейку газовых двигателей на базе семейства 4- и 6-цилиндровых рядных двигателей ЯМЗ-530. Шестицилиндровый вариант может устанавливаться на автомобили нового поколения «Урал NEXT».

Как уже говорилось выше, идеальный вариант газового двигателя – это непосредственный впрыск газа в камеру сгорания, но до сих пор мощнейшее глобальное машиностроение не создало такой технологии. В Германии исследования ведет консорциум Direct4Gas, возглавляемый компанией Robert Bosch GmbH в партнерстве с Daimler AG и Штутгартским научно-исследовательским институтом автомобильной техники и двигателей (FKFS). Министерство экономики и энергетики Германии поддержало проект суммой в 3,8 млн евро, что на самом деле не так уж много. Проект будет работать с 2015-го до января 2017 г. На-гора должны выдать промышленный образец системы непосредственного впрыска метана и, что не менее важно, технологию ее производства.

По сравнению с нынешними системами, использующими многоточечный впрыск газа в коллектор, перспективная система непосредственного впрыска способна на 60% увеличить крутящий момент на низких оборотах, то есть ликвидировать слабое место газового двигателя. Непосредственный впрыск решает целый комплекс «детских» болезней газового двигателя, принесенных вместе с внешним смесеобразованием.

В проекте Direct4Gas разрабатывают систему непосредственного впрыска, способную быть надежной и герметичной и дозировать точное количество газа для впрыска. Модификации самого двигателя сведены к минимуму, чтобы промышленность могла использовать прежние компоненты. Команда проекта комплектует экспериментальные газовые двигатели недавно разработанным клапаном впрыска высокого давления. Систему предполагается тестировать в лаборатории и непосредственно на транспортных средствах. Исследователи также изучают образование топливно-воздушной смеси, процесс управления зажиганием и образование токсичных газов. Долгосрочная цель консорциума – это создание условий, при которых технология сможет выйти на рынок.

 

Итак, газовые двигатели – это молодое направление, еще не достигшее технологической зрелости. Зрелость наступит, когда Bosch со товарищи создадут технологию непосредственно впрыска метана в камеру сгорания.

os1.ru

Двигатель КамАЗ 820.61–260: особенности системы питания и типовые неисправности



Статья содержит информацию о перспективном типе двигателя — двигателе, спроектированном для работы на компримированном природном газе. В работе рассмотрен состав системы питания двигателя КамАЗ 820.61–260, произведен анализ часто возникающих неисправностей, установлены причины возникновения неисправностей. Предложены мероприятия для устранения неисправностей.

Ключевые слова: КамАЗ-820.61–260, редуктор газовый, форсунка топливная, компримированный природный газ, отказ

Одним из актуальных направлений развития современного автомобилестроения является создание двигателей, использующих в качестве топлива компримированный природный газ [1]. Компримированный природный газ — метан — в отличие от сжатого природного газа — смеси пропана и бутана — имеет следующие преимущества: меньшая стоимость 1 литра метана по сравнению с пропан-бутаном, наиболее низкая токсичность отработавших газов. Кроме того, расширение парка подвижного состава, использующего в качестве топлива метан, поддерживается Правительством Российской Федерации [2]. В частности, на все большее количество автобусов, предназначенных для перевозки пассажиров в черте города, устанавливают двигатели, использующие в качестве топлива компримированный природный газ. Учитывая особенности использования компримированного природного газа в качестве топлива, выявление причин отказов топливной системы двигателя и оперативное обнаружение неисправностей позволят создать рекомендации для правильной эксплуатации подвижного состава с двигателями, использующими в качестве топлива метан.

Для использования компримированного природного газа в качестве топлива Нефтекамским автомобильным заводом был спроектирован двигатель КамАЗ-820.60–260.

Рабочий объем двигателя 11.762 л, при этом номинальная мощность составляет 260 л.с. при 2200 об/мин.

Для работы двигателя на компримированном природном газе и повышения мощности степень сжатия снижена до 12 единиц; система питания двигателя представляет собой распределенный впрыск с 1 форсункой на цилиндр [3]. Система зажигания электронная, имеет индивидуальные катушку зажигания свечу зажигания на каждый цилиндр. Модификации 820.60–260 и 820.61–260 не имеют конструктивных различий: первая устанавливается на шасси автомобилей КамАЗ, вторая — на шасси автобусов НефАЗ.

Рассмотрим основные конструктивные элементы системы питания двигателя КамАЗ 820.61–260, схема представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Схема системы питания двигателя КамАЗ 820.61–260: 1 — Баллон газовый, 2 — Вентиль, 3 — Фильтр магистральный, 4 — Редуктор газовый двухступенчатый, 5 — Клапан электромагнитный низкого давления, 6 — Рампа топливная, 7 — Форсунка топливная, 8 — Заслонка дроссельная

а) Баллон газовый. Основной особенностью метана как химического соединения является его низкая плотность по сравнению с атмосферным воздухом: плотность метана в 2 раза меньше плотности воздуха, температура перехода метана из газообразного состояния в жидкое происходит при температуре — 1680 С — именно поэтому для обеспечения приемлемого запаса хода транспортного средства метан сжимают до давления 20 МПа [3]. Соответственно баллоны, в которых хранится метан, обладают следующими требованиями:

‒ рабочее давление баллона 20 МПа.

‒ давление наполнения 26 МПа

‒ разрушающее давление не менее 48 МПа [5]

Вследствие высокого рабочего давления баллоны изготавливают из металлокомпозита. Для снижения массы применяют переменную толщину стенки баллонов. Периодичность освидетельствования баллонов необходима 1 раз в три года, срок службы — 15 лет [5].

б) Вентиль, которым оснащен блок газовых баллонов, имеет 5 степеней защиты

1) Ручной вентиль для перекрытия подачи газа — используется при длительных простоях транспортного средства / при ремонтых воздействиях, связанных с отсоединеним элементов системы питания [5].

2) Устройство для аварийного сброса давления — представляет собой плавкий предохранитель, который в случае пожара предотвратит нарастание давления и последующее разрушение баллона. Температура срабатывания предохранителя 1100 С. Следует отметить, что температура воспламенения метана 640–6500 С в соответствии с рисунком 5, концентрация для образования взрывоопасной смеси должна в 4 раза превышать концентрацию пропан-бутановой смеси, что позволяет отнести метан к 4 классу воспламеняющихся веществ.

3) Устройство, обеспечивающее сброс метана при превышении давления в 37 МПа.

4) Электромагнитный клапан высокого давления — обеспечивает оперативное управление открытием баллонов с рабочего места водителя и предназначен для использования во время рабочей смены транспортного средства.

5) Скоростной клапан, представляющий собой дроссель. Необходим для ограничения скорости потока газа и предотвращения мгновенного падения давления через разгерметизованное соединение [5].

в) Фильтр магистральный является следующим элементом системы питания. Фильтр необходим для очистки газа от веществ, ухудшающих эксплуатационные свойства: в частности при перекачивании газа на компрессорных станциях в него попадают продукты износа поршневой группы насосов и конденсат воды — таким образом, фильтр состоит из фильтрующего элемента тонкой очистки газа и осушителя для удаления паров воды из топлива.

г) Трубопроводы газовые высокого давления представляют собой трубки, выполненные из нержавеющей стали. Толщина стенки составляет 1 мм, внешний диаметр 8 мм. Герметизация трубопроводов при соединении происходит за счет ниппельного соединения по наружному конусу [5].

д) Редуктор газовый двухступенчатый предназначен для снижения давления компримированного природного газа с 20 МПа до 0.37 МПа и поддержания давления 0.37 МПа на всех режимах работы двигателя до падения давления в баллонах ниже 0.37 Мпа [9]. Редуктор включает в себя клапан аварийного снижения давления в первой ступени при повышении давления выше расчетных значений, а также систему подогрева для предотвращения замерзания клапанов первой и второй ступеней в процессе понижения давления. Система подогрева связана с системой охлаждения двигателя, т. е. редуктор обогревается охлаждающей жидкостью [5].

е) Клапан электромагнитный низкого давления для управления топливной магистралью низкого давления служит запорным механизмом для управления потоком природного газа после редуктора. Установлен на топливной рампе [5].

ж) Форсунки топливные являются исполнительными устройствами системы питания. Ввиду особенностей конструкции двигатель КамАЗ 820.61–260 имеет 2 топливные рампы, непосредственно в которую интегрированы топливные форсунки с электромагнитным управлением. В верхней части форсунки расположен соленоид, при подаче напряжения на который якорь форсунки поднимается и происходит подача газа во впускной коллектор данного цилиндра. При отсутствии напряжения якорь возвращается на место под действием пружины [5].

Система питания двигателя КамАЗ 820.61–260 не лишена недостатков, которые приводят к отказам, представленным в таблице 1.

Таблица 1

Отказы системы топливной

Причина

Следствие

Отказ

Недостаточная мощность встроенного подогревателя редуктора

Потеря эластичности мембраны камеры высокого давления с последующим прорывом

Повреждение мембраны камеры высокого давления

Износостойкость материала пружины не соответствует условиям эксплуатации

Изгиб возвратной пружины в рабочем колодце

Отказ топливной форсунки с заклиниванием запорного клапана в открытом положении

Величина хода якоря значительна (составляет 0.63 мм)

Появление повреждений в форме концентрических окружностей на седле якоря

Неисправность топливной форсунки, связанная с потерей герметичности

Отказ редуктора газового с повреждением мембраны камеры высокого давления. Газовый редуктор для топливной системы КамАЗ 820.61–260 двухкамерный, первая камера понижает давление с 200 МПа до 50 МПа, вторая — с 50 МПа до 3 МПа [6]. Повреждение мембраны представляет собой сквозной прорыв в виде полумесяца, представленное на рисунке 2, вследствие чего редуктор не может эффективно понижать давление [6].

Рис. 2. Повреждение мембраны редуктора газового

Признаки отказа: неустойчивая работа двигателя на холостом ходу, невозможность пуска холодного двигателя — из-за превышения порога давления в 4.6 МПа топливные форсунки могут не открыться. Причиной данной неисправности является низкая мощность встроенного подогрева редуктора, составляющая 20 Вт. В отличие от би-топливных систем питания, в которых пуск и прогрев двигателя происходит на бензине или дизельном топливе и, как следствие, при включении газовой системы питания редуктор омывается теплой охлаждающей жидкостью, двигатель КамАЗ 820.61–260 запускается непосредственно на компримированном природном газе. Именно для предотвращения обмерзания клапанов редуктора, и потери эластичности мембран необходим встроенный подогрев, так как при расширении и понижении давления газ резко охлаждается.

Отказ топливной форсунки с заклиниванием якоря в открытом положении. Заклинивание форсунки в открытом состоянии происходило, предположительно, из-за перекоса возвратной пружины — витки возвратной пружины с одной стороны имеют потертости до металлического блеска, тогда как основной оттенок пружины — матовый, пружина представлена на рисунке 3 [7].

Рис. 3. Пружина возвратная

Возвратная пружина необходима для перемещения якоря и прекращения подачи газа. Кроме того, сила упругости пружины должна быть подобрана таким образом, чтобы позволять наиболее быстрое открытие форсунки и наиболее быстрое закрытие, противодействуя магнитному полю катушки, которое нелинейно исчезает при снятии управляющего импульса. Следует отметить, что газовая форсунка, в отличие от бензиновой, управляется сигналом широтно-импульсной модуляции вследствие малого сопротивления обмотки катушки. Таким образом, за время впрыска на катушку форсунки подается напряжение в виде пульсаций определенной скважности, причем частота пульсаций высока, так что катушка не перегревается. Для сравнения сопротивление форсунки бензинового двигателя составляет 16–17 Ом, тогда как сопротивление обмотки катушки газовой форсунки — около 7 Ом — вследствие чего при подаче на нее постоянного напряжения возможен перегрев и перегорание обмотки катушки [7].

Для устранения выявленных отказов могут быть осуществлены следующие мероприятия:

1) Увеличение мощности встроенного подогревателя газового редуктора позволит предотвратить снижение эластичности мембраны камеры высокого давления и избежать ее повреждения.

2) Заменить материал изготовления пружины с более высокими показателями износостойкости, т. е. более подходящий для условий эксплуатации данного элемента.

В статье поэлементно рассмотрена система питания двигателя КамАЗ 820.61–260, определены наиболее частые отказы ее элементов, установлены причины отказов и предложены мероприятия для их устранения.

Литература:
  1. Пронин, Евгений. Перспективы метана на транспорте [Электронный ресурс]. — Электрон. текст. дан. — Режим доступа: http://www.gazpronin.ru/GazPronin2013.shtml, свободный. (Дата обращения: 1.06.2016).
  2. О использовании природного газа в качестве моторного топлива [Текст]: Распоряжение Правительства РФ от 13 мая 2013 г. // Собрание законодательства. — 2013. — № 20. — Ст. 2551.
  3. Семейство газовых двигателей КамАЗ 820.60 [Электронный ресурс]. — Электрон. текст. дан. — Режим доступа: http://www.kamaz.ru/production/related/semeystvo-gazovykh-dvigateley-kamaz-820–60/, свободный. (Дата обращения: 25.05.2016).
  4. Инструкция по диагностике электронной системы управления газовых двигателей КамАЗ, мод. 820.60–260 (820.61–260) — Н. Челны: ОАО «КамАЗ», 2012–20 с.
  5. Двигатель на метане [Электронный ресурс]. — Электрон. текст. дан. — Режим доступа: http://raritek-gba.ru/met/, свободный. (Дата обращения: 26.05.2016).
  6. Двигатели транспортные газовые КАМАЗ-820.52–260, Камаз-820.53–260 [Электронный ресурс]. — Электрон. текст. дан. — Режим доступа: http://www.remkam.ru/trangazdv82/, свободный. (Дата обращения: 1.06.2016)
  7. Особенности работы и сервисного обслуживания газовых форсунок автомобильных двигателей [Электронный ресурс]. — Электрон. текст. дан. — Режим доступа: http://kostagas.ru/content.php?id=56, свободный. (Дата обращения: 30.05.2016)

Основные термины (генерируются автоматически): компримированный природный газ, высокое давление, качество топлива, возвратная пружина, КамАЗ, двигатель, редуктор, система питания двигателя, топливная форсунка, транспортное средство.

moluch.ru

Первые газодизельные КАМАЗы: kamaz


Макетный образец грузовика, переоборудованный в НАМИ для работы на газовом топливе

В последнее время очень много внимания альтернативным видам топлива. Практически на всех выставках «КАМАЗ» демонстрирует технику, работающую на природном сжатом газе – метане. Неискушённому потребителю может показаться, что это какое-то новое направление в деятельности компании, на самом деле «КАМАЗ» уже тридцать лет занимается проектированием и производством газобаллонных автомобилей.

Причины перевода техники на газ ясны и понятны - это более дешёвое и экологически чистое топливо Перевести бензиновые карбюраторные двигатели на газовое «питание» не составляло особого труда – у них газ, как и бензин, смешивается с воздухом и воспламеняется в цилиндрах штатной искровой системы зажигания.


Испытания газобалонного грузовика КАМАЗ-53218 на треке со сменными поверхностями на полигоне НАМИ в Дмитрове

Намного сложнее дело обстоит с переводом на газовое топливо тяжёлой техники, у которой в качестве силовых агрегатов используются дизельные двигатели. Конвертация дизеля в чисто газовый вариант мотора с искровым зажиганием экономически нецелесообразна, так как требует серьёзной переделки конструкции мотора. Предпочтительнее так называемый газодизельный процесс, когда в воздушный трубопровод дизеля поступает не просто воздух, а газовоздушная смесь, для воспламенения которой используется предварительно поджигаемая небольшая «запальная доза» дизельного топлива, впрыскиваемая через форсунки основной системы подачи топлива. Обычно «запальная доза» составляет 15-20 % от номинально потребляемого топлива, чем и достигается экономия.

Нелёгкий путь к газу
Газодизельный процесс известен давно и запатентован Рудольфом Дизелем ещё в 1898 г., но применять его стали только с 30-х годов прошлого века, да и то в основном в стационарных узкорежимных двигателях.


Тягач КАМАЗ-53208 в составе автопоезда

В Советском Союзе проблемой перевода дизельных двигателей на газ занималось множество организаций (МВТУ им. Баумана, ВНИИГАЗ, ЦНИИ МПС и др.), но все они экспериментировали и с дизелями не автомобильного типа; их работы несли исследовательско-поисковый характер, так как на автомобилях в реальной эксплуатации довольно сложно осуществить правильную подачу газа по определённому закону, обеспечивающему формирование у двигателя нужных характеристик.

В мире этой проблемой занимались, например, компании MAN, Daimler-Benz AG, Stayer, Kleckner-Humboldt-Deutz и др., и они смогли в этом деле достичь немалого прогресса. Но на практике дело ограничивалось обычно поставками небольших промышленных партий таких автомобилей, переоборудованных в индивидуальном порядке. Наладить массовый выпуск газодизельных грузовиков никто долгое время не решался.


Грузовик КАМАЗ-53218 после испытательного переворота с косогора. Несмотря на повреждение грузовой платформы крепление газовых баллонов сохранилось в штатном режиме

В СССР эта задача решалась в Научно-исследовательском автомоторном институте (НАМИ), который к 1984 г. совместно с Ярославским заводом дизельной аппаратуры и НИИ автоприборов завершили разработку оригинальной схемы перевода дизелей автомобильного типа на питание сжатым природным газом - так называемая схема ГД-НАМИ (защищена пятью авторскими свидетельствами). Она изначально разрабатывалась для дизеля КАМАЗ-740, а позже по унифицированной схеме была приспособлена на другие отечественные дизельные двигатели. Для проведения доводочных и контрольных дорожных испытаний в НАМИ в 1985 г. были построены макетные образцы газовых дизельных двигателей, установленных на автомобилях КАМАЗ-5320 и КАМАЗ-53212.

Необходимо отметить, что практически одновременно с этим итальянская компания Landi Renzo предложила свой вариант перевода мотора КАМАЗ-740, установленного на автомобиль КАМАЗ-5320, на газовое топливо. Испытания этой машины, проведённые в НАМИ совместно с представителями Landi Renzo, дали отрицательный результат, так как компания не смогла должным образом приспособить топливные насосы КАМАЗ, имеющие всережимные регуляторы, для работы в газодизельном режиме.


Установка газовых баллонов под кузовом грузовика КАМАЗ-53218

А в ноябре 1986 г. «Главмосавтотранс» заключил контракт с итальянской компанией B & B, занимающейся коммерческим переоборудованием автотранспортных средств на газовое топливо, на модификацию нескольких автомобилей КАМАЗ, МАЗ и одного автобуса «Икарус». Но до конца свои обязательства итальянская компания так и не сумела выполнить, сильно затянув сроки. В результате контракт был расторгнут, а компания заплатила неустойку, хотя изначально рассчитывала продать Советскому Союзу лицензию на свою систему. Эти примеры показывают, что совладать с отечественными дизельными моторами было не так-то просто.


Газобаллонный самосвал КАМАЗ-55118, 1986 г.

Экологичные и экономные
Первые экспериментальные газодизельные грузовики КАМАЗ-53208 и КАМАЗ-53218, построенные в Набережных Челнах во второй половине 1985 г., от серийных машин отличались лишь газодизельными моторами КАМАЗ-7409 со специальной топливной аппаратурой (газовый смеситель и система регулирования подачи газа) и установленными на шасси, под кузовом, газовыми баллонами со сжатым газом. В декабре 1985 г. они прошли приемочные испытания и были рекомендованы к постановке на производство.

Испытания показали, что предложенная схема ГД-НАМИ обеспечивает их устойчивую работу по газодизельному циклу во всем диапазоне скоростных и нагрузочных режимов с равноценными дизельному базовому двигателю энергетическими показателями. Хорошие скоростные качества автомобилей при этом позволяют экономить до 70-80% жидкого топлива за счет его замещения газом, снижать дымность отработавших газов в 2-3 раза, а шум от работающего двигателя на 1-3 дБ. Кроме того, работа на газовом топливе позволяет уменьшить образование нагара на поршнях, клапанах и стенках камеры сгорания, снизить расход масла и способствует значительному уменьшению износа деталей поршневой группы двигателя.


Испытательный краш-тест самосвала КАМАЗ-55118 на фронтальное столкновение – кассета с баллонами сохранила своё первоначальное положение

В сентябре 1987 г. завершились межведомственные испытания (МВИ) газодизельных седельных тягачей КАМАЗ-54118 и самосвалов КАМАЗ-55118, по результатам которых они были рекомендованы к постановке на производство.

В результате этой работы в Набережных Челнах впервые в мире в 1988 г. было организовано промышленное производство газодизельных грузовиков, оригинальную газодизельную аппаратуру (смесители и дозаторы газа) для которых поставлял Алтайский завод автотракторного электрооборудования из Рубцовска.


Газобаллонный седельный тягач КАМАЗ-54118, 1986 г.

Первое поколение газодизельных грузовиков КАМАЗ включало следующие серийные модификации: бортовой грузовик КАМАЗ-53208 с нормальной колесной базой и его шасси КАМАЗ-53217, бортовой грузовик КАМАЗ-53218 с удлиненной колесной базой и его шасси КАМАЗ-53219, седельный тягач КАМАЗ-54118 и самосвал КАМАЗ-55118.


Седельный тягач КАМАЗ-54118 после фронтального столкновения с бетонным кубом

Возимый запас сжатого газа для этих машин не был одинаков. На автомобилях КАМАЗ-53208 (КАМАЗ-53217) и КАМАЗ-53218 (КАМАЗ-53219) стояли баллоны общей емкостью 500 л (100 м3), на автомобиле КАМАЗ-54118 – 400 л (80 м3), а на самосвале КАМАЗ-55118 всего 300 л (60 м3). Это объяснялось спецификой работы различных модификаций, а также физической возможностью размещения на шасси необходимого количества баллонов. Соответственно у автомобилей разнился и запас хода – от 300 км у одних до 250 км у других.


Опытный образец бортового газобалонного грузовика КАМАЗ-53218, 1985 г.

kamaz.livejournal.com

Камазы на метане

Каталог спецтехники КАМАЗ, работающей на компримированном (сжатом) природном газе, метане.
По вопросам приобретения и поставки газомоторной техники КамАЗ и НефАЗ с двигателями КамАЗ, Iveco, Daimler-Benz и баллонной частью ООО «РариТЭК» в Уральском регионе вы можете обращаться в компанию «Элитгаз» по тел. /343/ 253-2-888 или по адресу: г. Екатеринбург, ул. Шефская, 3а.

01 Дорожно-строительная техника
02 Сельскохозяйственная техника
03 Коммунальная техника
04 Специальная техника
05 Автобусы
06 Тягачи



Дорожно-строительная техника

КАМАЗ-6520-35

Самосвал с задней разгрузкой

Грузоподьемность:18450 кг
Двигатель:300 л.с.
Топливо:природный газ
Объем баллонов:1120 л (224 м3)
Технические данные:PDF
Цена с НДС:

 

КС-55713-1К-1

Автокран

Грузоподьемность: 25000 кг
Двигатель: 300 л.с.
Топливо:газ природный компримированный (сжатый)
Объем баллонов:720 л (9×80) (144 м3)
Технические данные:PDF
Цена с НДС:5 315 900 руб

 

КС-55713-5К-1

Автокран

Грузоподьемность: 25000 кг
Двигатель: 300 л.с.
Топливо:природный газ
Объем баллонов:1040 л (9×80 + 2×160) (208 м3)
Технические данные:PDF
Цена с НДС:5 776 100 руб

 

КАМАЗ-65115-865-30

Самосвал с задней разгрузкой

Грузоподьемность:13800 кг
Двигатель: 260 л.с.
Топливо:природный газ
Объем баллонов:1040 л (80×13) (208 м3)
Технические данные:PDF
Цена с НДС:3 167 120 руб

 

ЭД-405АГ

Комбинированная дорожная машина

Объем кузова:5-6,5 м3
Двигатель:? л.с.
Топливо:природный газ
Объем баллонов:1040 л (80×13) (208 м3)
Технические данные:PDF
Цена с НДС:

 




Сельскохозяйственная техника

КАМАЗ-65115-863-30

Самосвал с трехсторонней разгрузкой

Грузоподьемность:13000 кг
Двигатель: 260 л.с.
Топливо:природный газ
Объем баллонов:1040 л (80×13) (208 м3)
Технические данные:PDF
Цена с НДС:3 204 880 руб

 

КАМАЗ-65115-863-30

Автопоезд зерновоз

Грузоподьемность:13000 кг
Двигатель:260 л.с.
Топливо:природный газ
Объем баллонов:1040 л (80×13) (208 м3)
Технические данные:PDF
Цена с НДС: 3 204 880 руб

 




Коммунальная техника

КАМАЗ-53605-34 (4х2)

Мусоровоз с задней загрузкой PresKO-17KG

Грузоподьемность:6380 кг
Двигатель:300 л.с.
Топливо:природный газ
Объем баллонов:720 л (100×4 + 80×4) (144 м3)
Технические данные:PDF
Цена с НДС:

 

КО-440 ВГ-1

Мусоровоз

Грузоподьемность:7400 кг
Двигатель:260 л.с.
Топливо:природный газ
Объем баллонов:1040 л (80×13) (208 м3)
Технические данные:PDF
Цена с НДС:4 047 400 руб

 

CMZL-18G

Мусоровоз

Грузоподьемность:12000 кг
Двигатель:260 л.с.
Топливо:природный газ
Объем баллонов:720 л (100×4 + 80×4)(144 м3)
Технические данные:PDF
Цена с НДС:

 

CMZL-9G

Мусоровоз

Грузоподьемность:3300 кг
Двигатель:180-190 л.с.
Топливо:природный газ
Объем баллонов:360 л (100×40 + 80×2) (72 м3)
Технические данные:PDF
Цена с НДС:

 

KAMZAAC Profipress 223/20+2

Мусоровоз с задней загрузной
на шасси КАМАЗ-6520 (6×4)

Грузоподьемность:18000 кг
Двигатель:300 л.с.
Топливо:природный газ
Объем баллонов:1120 л (100×4 + 80×9)(224 м3)
Технические данные:PDF
Цена с НДС:

 

МСТ-6963-10

Мусоровоз

Грузоподьемность:9810 кг
Двигатель:260 л.с.
Топливо:природный газ
Объем баллонов:720 л (100×4 + 80×4) (144 м3)
Технические данные:PDF
Цена с НДС:

 

КО-560Г

Промывочная машина

Вместимость цистерны:6 м3
Двигатель: л.с.
Топливо:природный газ
Объем баллонов:720 л (100×4 + 80×4) (144 м3)
Технические данные:PDF
Цена с НДС:

 

КО-829БГ

Комбинированная дорожная машина

Грузоподьемность:11470 – 11500 кг
Двигатель:260 л.с.
Топливо:природный газ
Объем баллонов:880 л (80×11) (176 м3)
Технические данные:PDF
Цена с НДС:4 425 000 руб

 

КО-505АГ

Вакуумная машина

Вместимость цистерны:10 м3
Двигатель:260 л.с.
Топливо:природный газ
Объем баллонов:720 л (100×4 + 80×4) (144 м3)
Технические данные:PDF
Цена с НДС:3 270 960 руб

 




Специальная техника

КАМАЗ-43114-30 (6х4)

Автогидроподъемник 2784GH

Грузоподьемность люльки:250 кг
Высота подъема:28 м
Двигатель:260 л.с.
Топливо:природный газ
Объем баллонов:1420 л (80×9 + 100×7) (284 м3)
Технические данные:PDF
Цена с НДС:

 

КАМАЗ-65115-30 (6х4)

Автогидроподъемник 2784SF

Грузоподьемность люльки:300 кг
Высота подъема:35 м
Двигатель:260 л.с.
Топливо:природный газ
Объем баллонов:1040 л (80×9 + 160×2) (208 м3)
Технические данные:PDF
Цена с НДС:

 

КАМАЗ-43118-34 (6×6)

Автомобиль ремонтно-сварочный АРС-1

Двигатель:300 л.с.
Топливо:природный газ
Объем баллонов:1420 л (80×9 + 100×7) (284 м3)
Технические данные:PDF
Цена с НДС:3 193 080 руб

 

КАМАЗ-43114-3861-30 (6×6)

Грузопассажирский автомобиль 3938Р1

Двигатель:260 л.с.
Топливо:природный газ
Объем баллонов:1420 л (80×9 + 100×7) (284 м3)
Технические данные:PDF
Цена с НДС:3 038 500 руб

 

ГПА с КМУ (6х6)

грузопассажирский автомобиль АРОК

Допустимая масса надстройки с грузом:5100 кг
Двигатель:260 л.с.
Топливо:природный газ
Объем баллонов:1420 л (80×9 + 100×7) (284 м3)
Технические данные:PDF
Цена с НДС:

 

НЕФАЗ-4208-10-41 (6х6)

Автобус вахтовый

Число пассажарских мест (+ в кабине):20 (+2)
Двигатель:260 л.с.
Топливо:природный газ
Объем баллонов:1420 л (80×9 + 100×7) (284 м3)
Технические данные:PDF
Цена с НДС:3 981 320 руб

 




Автобусы

НЕФАЗ-5299-30-31

Автобус городской

Пассажировместимость:84 чел
Двигатель:260 л.с.
Топливо:природный газ
Объем баллонов:984 л (123×8) (197 м3)
Технические данные:PDF
Цена с НДС:

 

НЕФАЗ-5299-11-31

Автобус пригородный

Пассажировместимость:60 чел
Двигатель:260 л.с.
Топливо:природный газ
Объем баллонов:984 л (123×8) (197 м3)
Технические данные:PDF
Цена с НДС:

 




Тягачи

КАМАЗ-65116-30

Тягач седельный

Полная масса:23500 кг
Полная масса автопоезда:38500 кг
Двигатель:260 л.с.
Топливо:природный газ
Объем баллонов:1040 л (80×13) (208 м3)
Технические данные:PDF
Цена с НДС:

 

КАМАЗ-65116-34

Тягач седельный

Полная масса:23800 кг
Полная масса автопоезда:38800 кг
Двигатель:300 л.с.
Топливо:природный газ
Объем баллонов:1040 л (80×13) (208 м3)
Технические данные:PDF
Цена с НДС:

 

 

Смотрите также

elitegas.ru

КАМАЗы на жидком метане: все подробности (+фото)

Подробности
Категория: Тест-драйв
Опубликовано 24.05.2017

 

"КАМАЗ" первым в России сертифицировал две модели грузовиков, работающих на сжиженном природном газе (СПГ). Подробности о моделях КАМАЗ-65116 и КАМАЗ-65117, работающих на жидком метане, а также фото новинок - в материале портала Avtospravochnaya.com

Автомобили компримированном (сжатом) природном газе (КПГ) и СПГ заправляют природным газом - метаном. В случае с СПГ, метан сжижается криогенной установкой и заправляется в автомобиль в жидком состоянии, при температуре ниже минус 100 градусов по Цельсию.

"КАМАЗ" первым в России сертифицировал подобные грузовые автомобили. Сертификаты получили бортовой автомобиль КАМАЗ-65117 и седельный тягач КАМАЗ-65116. Два КАМАЗа-65117-37 и один КАМАЗ-65116-37, работающих на сжиженном газе, в скором времени отправятся на опытную эксплуатацию в подразделения "Газпрома".

В отличие от автомобилей на компримированном (сжатом) природном газе (КПГ), которые имеют целую кассету из более чем десятка газовых баллонов, грузовик на сжиженном природном газе имеет один большой баллон, который обеспечивает пробег до 700 километров. Баллон устанавливается на место штатного топливного бака, не занимает места на раме и не утяжеляет машину.

Основные преимущества автомобилей, работающих на сжиженном метане:

  • большой запас хода
  • отсутствие необходимости переделки рамы под установку кассеты с баллонами
  • экономия на топливе
  • экологичность

На фото ниже можно увидеть мобильную криогенную установку и заправщик, размещенные на четырехосном шасси КАМАЗ. При помощи этого заправщика и заправляется автомобиль на СПГ.

На газовом баллоне автомобиля есть два штуцера: один, что побольше, для подачи жидкого газа, а второй для отвода газа и стравливания давления при заправке. При помощи двух шлангов соединяются емкости газового баллона автомобиля и цистерна заправщика. Сам процесс заправки занимает порядка 10-15 минут.

Как мы уже писали выше, сжиженный метан имеет температуру ниже минус 100 градусов, поэтому подающий шланг за пару минут покрывается инеем. В кабине автомобиля на СПГ установлен дополнительный прибор, показывающий сколько топлива есть в газовом баллоне и сколько еще можно заправить. Для заправки бортового автомобиля КАМАЗ-65117 нужно дополнительно откинуть боковое защитное устройство - оно специально сделано откидным, тогда как на дизельной версии оно жестко закреплено болтами.

Сам газовый баллон технически представляет собой обыкновенный термос с двойными стенками, который позволяет длительное время поддерживать нужную температуру.

На раме за кабиной закреплены компоненты системы подачи газа в двигатель. Под кабиной установлен уже привычный газовый двигатель КАМАЗ. Он работает на газообразном метане, поэтому перед подачей в мотор сжиженный метан проходит через испаритель, переходя в газообразное состояние.

Источник: www.avtospravochnaya.com

 

avtospravochnaya.com

Выгодные перевозчики: грузовики на метане

На западе грузовым автомобилем на метане сложно кого-то удивить. Там, где перевозчики вынуждены считать каждый евроцент, такие автомобили не редкость, но только не у нас. Впрочем, ситуация меняется в лучшую сторону

текст: Михаил Ожерельев  /  фото: Михаил Ожерельев  /  02.10.2015

В России, где около 49 млн автомобилей, газомоторное топливо (ГМТ) потребляют всего 111 тыс. шт. На ГМТ приходится 2,6% рынка моторных топлив: пропан-бутан (2,1 %) и КПГ (0,5 %). Однако считается, что КПГ (он же метан) в качестве энергоресурса лучше, чем пропан-бутан, который пока еще более распространен на рынке. Метан не токсичен, менее взрывоопасен (поскольку легче воздуха и при утечке быстро улетучивается), более экологичен, к тому же поставляемый по трубопроводу природный газ невозможно разбавить и добавить примеси. Важно и то, что метан дешевле: средняя цена по стране — 12,3 р. за кубометр, в то время как пропан-бутан стоит примерно 16 р. за литр, при этом расход последнего на 20% выше.

С момента принятия постановления правительства о развитии в России рынка газомоторного топлива прошло около двух лет, и за это время наметились определенные подвижки в расширении соответствующей инфраструктуры: в регионах идет строительство автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС), выделяются земельные участки. Еще более активными оказались автомобилестроители. Отечественный автопром, отвечая требованиям времени, наращивает серийное производство газовых версий коммерческого транспорта, есть соответствующие предложения и у импортеров. Примечательно, что наряду с общественным транспортом и дорожно-коммунальной техникой растет сегмент тяжелых магистральных грузовиков, использующих природный газ. Впрочем, это неудивительно, достаточно прикинуть эксплуатационные расходы дальних автоперевозок.

ВСЕ СЕРИЙНОЕ

Крупнейшую программу разработки и выпуска автомобилей на газомоторном топливе реализует КамАЗ. На сегодняшний день Камский автогигант является единственным российским автопроизводителем, разработавшим собственный газовый двигатель (сейчас аналогичным путем идет ярославский «Автодизель»). В 2014 году КамАЗ выпустил и продал около 1000 газовых автомобилей, в текущем году компания планирует увеличить этот показатель. Газовая версия грузовика примерно на 20 % дороже стандартной, но на серийную газовую машину действует полная заводская гарантия.

Volvo Fh23 c газовой аппаратурой английской фирмы Clean Air Power

В сегменте магистральных тягачей компания предлагает сразу три серийных модели. Седельный тягач КамАЗ-65116-30 с колесной формулой 6х4 предназначен для работы в составе автопоездов с полуприцепами полной массой 38 500 кг (нагрузка на седельно-сцепное устройство 15 т), выполняющих технологические перевозки длинномерных грузов, строительных материалов, пищевых жидкостей между предприятиями, расположенными в крупных городах. Машина оснащена 11,7-литровым газовым двигателем КамАЗ 820.62.260 (260 л. с., Евро-4) и 10-ступенчатой механической коробкой передач (мод. 154). Топливная система автомобиля включает 13 композитных баллонов объемом 80 литров каждый: 9 баллонов расположены вертикально за кабиной, 4 — горизонтально слева на раме. Общий объем баллонов составляет 1040 литров и вмещает 208 м3 сжатого природного газа при давлении 200 атм.

Седельный тягач Scania P340 LA 4х2 HNA CNG доступен в России

Седельный тягач КамАЗ- 65116-32(6х4) предназначен для работы в сцепке с полуприцепами полной массой 38 800 кг. Он отличается более мощным газовым двигателем КамАЗ-820.62.300 (300 л. с., Евро-4), который работает в паре с 9-ступенчатой коробкой передач ZF 9S1310ТO.

Особый интерес представляет тягач КамАЗ-65116 на КПГ/СПГ, который способен работать как на компримированном (КПГ), так и на сжиженном (СПГ) природном газе. За кабиной вертикально расположены баллоны с компримированным метаном, а на раме — криобак для сжиженного газа. Метан в криобаке находится при температуре –168 о С. Объем бака составляет 450 литров, или 240 м3 газа, что достаточно для пробега на расстояние до 600 км. Общий пробег с использованием двух баков автомобиля достигает 1050 км. Применение сжиженного природного газа вызвано тем, что он вдвое более эффективен по объему хранения, чем сжатый. К слову, идея не нова. Вспомним мелкосерийную модификацию среднетоннажного ЗИЛ-138П с тремя криогенными баллонами для работы на сжиженном природном газе и бензине.

СПРОС ПРИДЕТ

Перспективы российского рынка оценивают и европейские импортеры. Компания Iveco готова предложить перевозчикам новую модификацию грузовика Stralis, укомплектованную газовым силовым агрегатом стандарта Евро-6. Iveco Stralis Natural Power предлагается в трех вариантах исполнения: 2- и 3-осное шасси и 2-осный седельный тягач. Сборка новинки осуществляется на тех же мощностях, что и дизельного варианта модели, — на предприятии в Мадриде. Машина укомплектована двигателем Cursor 8 с диапазоном мощностей 270– 330 л. с. В комплекте с двигателем работает 16-ступенчатая механическая трансмиссия ZF или автоматическая 6-ступенчатая Allison. Емкость газовых баллонов машины составляет от 400 до 1300 литров.

EcoGas — новый топливный бренд, разработанный компанией «Газпром газомоторное топливо

Отметим, что Iveco один из лидеров рынка коммерческих моделей, оснащенных газовыми двигателями. В продуктовой линейке производителя имеются легкие, средние, тяжелые грузовики и автобусы, работающие на КПГ. В данный момент Iveco уже продала 12 тыс. подобных модификаций, из которых в 2014 году — 2000 машин.

Такие экологически чистые грузовики Scania используются для транспортировки продуктов в крупнейшей сети быстрого питания

Хорошие новости есть и у скандинавских производителей грузовиков. В начале 2015 года Scania сертифицировала в России три модели тяжелых грузовиков на метане. Грузовики Scania Р260 6х2/4 и Scania Р340 6х2/4 представляют собой рефрижераторные фургоны с трехосными шасси, которые оснащены газовыми двигателями ОС 09 G101 и OC 09 G 102 (Евро-6, 280 и 340 л. с. соответственно). Газовый двигатель конвертирован из дизельного и работает по циклу Отто. Это 9-литровый, 5-цилиндровый рядный мотор с турбиной и интеркулером. Его отличают распределенный впрыск, индивидуальные катушки зажигания и дроссельная заслонка на впуске. Сервисный интервал для смены масла, свечей и фильтров — 45 000 км. Имеющиеся на борту 8 стальных баллонов общей вместимостью 824 литра обеспечивают запас хода до 490 км.

Версия Iveco Stralis CNG с газовым двигателем Cursor 8 natural Power

Кроме этого Scania предлагает в России седельный тягач Scania P340 LA 4х2 HNA CNG. Машина с 340-сильным газовым двигателем обладает собственным весом 7800 кг и нагрузкой на седельно- сцепное устройство 10,5 т. Газовые грузовики Scania P340 имеют немало полезного оборудования, облегчающего труд водителя и снижающего расходы владельца. Например, 6-ступенчатая автоматическая коробка передач GA 766R (Allison MD 3200) с двумя программами вождения существенно упрощает управление грузовиком и позволяет экономить топливо. В компании утверждают, что эти машины отличаются от имеющихся на российском рынке аналогов самым низким воздействием на окружающую среду.

Особенностью седельного тягача КамАЗ-65116 на КПГ/СПГ является наличие криобака для сжиженного метана

В опытной эксплуатации в России находится еще одна интересная модель экологически чистого тягача скандинавского производства. Речь идет о новом седельном тягаче Volvo Fh23, двигатель которого работает по газодизельной технологии. Состав топливной смеси в 13-литровом 460-сильном моторе пропорционален: примерно 75 % метана и 25 % дизельного топлива (используется в качестве запальной дозы), однако соотношение может меняться в зависимости от типа перевозок и метода эксплуатации автомобиля.

Таким образом, производители подвижного состава, работающего на метане, помогают перевозчикам уже сегодня воспользоваться государственной поддержкой, направленной на стимулирование спроса на газовую автомобильную технику. Они же дают возможность сформировать парк экономичного и качественного автотранспорта с высокой остаточной стоимостью на вторичном рынке.

ДЕНИС КОРНИЕНКО, ЧЛЕН ПРАВЛЕНИЯ, ЗАМЕСТИТЕЛЬ ГЕНЕРАЛЬНОГО ДИРЕКТОРА ПО КОММЕРЧЕСКИМ ВОПРОСАМ ООО «ГАЗПРОМ ГАЗОМОТОРНОЕ ТОПЛИВО»

На сегодняшний день в структуре моторного топлива доля бензина составляет 50 %, доля дизтоплива — примерно 47 %, еще 2,1 % приходится на пропан-бутан и всего 0,5 % на КПГ. При этом на газомоторном топливе в стране эксплуатируется порядка 111 тыс. автомобилей, что составляет всего 0,2 % от всего парка России. Это совсем немного, и наш целевой ориентир — это 5 % по замещению традиционного моторного топлива метаном, в численном выражении — порядка 10 млрд м3 ежегодно.

Главная задача компании «Газпром газомоторное топливо» — реализация природного газа на автозаправках. Потребителю нужна техника, которая будет работать на этом топливе. Поэтому мы активно работаем с автопроизводителями — подсказываем, какие модели требуются потребителю, какова специфика этих машин. Нашими партнерами являются 26 российских и зарубежных автопроизводителей, с которыми мы обмениваемся информацией, проводим совместные акции, организуем тест-драйвы.

Сегодня мы видим, что автомобильная техника, работающая на природном газе, выпускается как российскими, так и зарубежными предприятиями, т.е. практически в полном объеме производство этой техники налажено. Например, у КамАЗа любой выпускаемый грузовик или автобус можно заказать в газовом исполнении.

Другой важнейший вопрос — развитие заправочной сети. Сейчас в России 268 действующих автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС). Конечно, этого мало. Для примера, в Германии порядка 950 АГНКС, хотя ее территорию не сравнить с нашей. Прирост количества АГНКС обеспечивается двумя путями. Первый путь — строим собственную заправочную сеть. Второй — работаем с частными инвесторами по программе франчайзинга, а также по программе строительства частными инвесторами газозаправочных объектов с последующим их приобретением нашей компанией. Нами выделено 10 приоритетных регионов с самыми высокими объемами автотранспортных потоков, среди них: Москва, Санкт-Петербург, Ставрополье, Краснодарский край, регионы Урала и Поволжья. В этих регионах газозаправочная сеть будет развиваться наиболее активно.

В рамках заключенных с Субъектами РФ соглашений о сотрудничестве определяются оптимальное местоположение объектов газозаправочной инфраструктуры и их технические характеристики, ведется разработка мероприятий для региональных программ повышения энергоэффективности, осуществляется планирование закупки газобаллонного транспорта. Таким образом, процесс строительства газозаправочной сети синхронизирован с переводом муниципальных автопарков на природный газ.

5koleso.ru