Опыт эксплуатации ГБО

10 апреля 2015

Опыт эксплуатации газобаллонных автомобилей с двигателями, оснащёнными системой впрыска бензина

Николай Певнев, заведующий кафедрой Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ), к.т.н. Михаил Левашов, г. Набережные Челны, к.т.н.

Объектом исследований в данной статье является опыт эксплуатации газобаллонных автомобилей, оснащённых бензиновой системой впрыска топлива. Анализ конструкций газобаллонного оборудования показывает, что вместе с совершенствованием бензиновых двигателей развивалось и газобаллонное оборудование.

Выбор газобаллонной аппаратуры для конкретного автомобиля осуществляется на основании информации о типе бензиновой системы, установленной на автомобиле. Бензиновые двигатели современных автомобилей, как правило, оснащаются системами распределённого впрыска топлива, в которых регулирование подачи топлива происходит на основе данных о частоте вращения коленчатого вала двигателя, нагрузке и наличии кислорода в отработавших газах.

ГБО I поколения — для карбюраторных двигателей и инжекторных без датчика кислорода — традиционные системы со смесителем газа: САГА-6 (Россия); НЗГА (Белоруссия).

ГБО II поколения — для двигателей автомобилей с впрыском топлива, оснащённых датчиком кислорода и нейтрализатором отработавших газов, — традиционные устройства со смесителем газа, дополнительно оснащённые дозатором газа, связанным с электроникой, управляющей количеством газа, подаваемого в двигатель, и взаимодействующей с лямбда-зондом: фирмы-изготовители «Elpigas» (Польша) и «Lovato Eco» (Италия).

ГБО III поколения — индивидуальная подача газа в отдельные цилиндры двигателя дозирующим устройством (газовым инжектором), имеющим одноуровневое управление подачей газа.

ГБО IV поколения — распределённый синхронизированный впрыск газа с отдельным управлением подачей газа в каждый цилиндр двигателя: система «Фаворит» ООО «Славгаз» (Россия), «Digitronic» (Италия).

Для анализа эксплуатационных показателей газобаллонных автомобилей с различным газобаллонным оборудованием проводилась опытная эксплуатация автомобилей (табл. 1).

Переоборудование автомобилей выполнялось в соответствии с нормативными требованиями [1].

ГБО — Шевроле Нива Испытания проводились в летнее время года, преимущественно в условиях городского движения автомобиля (около 70% пробега). Содержание СО в отработавших газах измерялось с помощью четырехкомпонентно-го газоанализатора, по методике ГОСТ Р 17.2.2.06-99 [2]. Расчёт путевого расхода топлив производился на основании показаний одометра и данных о заправке автомобилей бензином и газом. Пробег автомобилей за период испытаний составил от 2800 до 3400 км на каждом виде топлива. Техническое состояние испытываемых автомобилей соответствовало нормативным требованиям [3].

Для переоборудования автомобиля «Chevrolet Niva» (рис. 1) использован эжекционный комплект с применением эмулятора форсунок и датчика кислорода.

Эжекционная система была выбрана в связи с низкой стоимостью, простотой монтажа и обслуживания.

Автомобиль «Toyota Camry» (рис. 2) был переоборудован с установкой эжекционного комплекта ГБО для выявления работоспособности таких комплектов на современном инжекторном ДВС, не оснащённом системой бортовой диагностики.

Дозатор управляет потоком газа во время работы двигателя, используя сигналы от электронного блока, в том числе и от датчика кислорода. Таким образом, газовоздушная рабочая смесь, поступающая в двигатель, имеет состав, близкий к стехиометрическому (коэффициент избытка воздуха около 1). Такое решение обеспечивает оптимальную и долговечную работу каталитического нейтрализатора и гарантирует выполнение требований стабильности мощностных и экономических показателей, а состав отработавших газов поддерживается на уровне, требуемом при работе данного двигателя на бензине.

Основные характеристики электронного дозатора — возможность взаимодействия с любыми датчиками, установленными на автомобиле (лямбда-зонд, датчики положения дроссельной заслонки и коленчатого вала), и индивидуальной настройки режимов.

Характеристика газобаллонных автомобилей

На автомобиль «Subaru Legacy» (рис. 3) был установлен комплект ГБО распределённого впрыска газа «Фаворит» (Россия). Комплект состоит из четырёх форсунок, одноступенчатого редуктора и блока управления.

При работе данного комплекта газовые форсунки подключаются взамен бензиновых, что не требует подключения дополнительных датчиков.

Двигатель автомобиля «Suzuki Grand Vitara» (рис. 4) оснащён системой бортовой диагностики, которая отслеживает состав отработавших газов до нейтрализатора и после него. Малейшие отклонения состава смеси от нормального будут обнаружены, на панели приборов высветится лампа неисправности двигателя, и двигатель перейдёт в аварийный режим.

Редуктор необходимо выбирать в зависимости от мощности двигателя. Неправильный выбор редуктора может привести к нехватке газа и падению давления при максимальной мощности двигателя, что приведёт к автоматическому переключению на бензин.

Выбор диаметра форсунок также зависит от мощности двигателя. Они должны быть подобраны таким образом, чтобы при максимальной мощности двигателя коэффициент пересчёта времени впрыска был близок к единице. Настройка работы двигателя на газе производится с помощью оригинальной программы завода-изготовителя.

При завершении установки ГБО необходимо подключить диагностический разъём блока управления ГБО к компьютеру и запустить программу настройки. Программа предусматривает установку характеристик двигателя (количество цилиндров, частоту вращения двигателя и т.д.).

Контроллер настраивается по следующим параметрам:

Автокалибровка предназначена для калибровки двигателя без движения. Когда двигатель работает на холостых оборотах и лямбда-зонд прогрет, необходимо нажать на кнопку автокалибровки. После проведения автокалибровки для более точной настройки аппаратуры следует заполнить карту бензина и карту газа. После выполнения автокалибровки необходимо переключить автомобиль на бензин и проехать четыре км, обычно этого достаточно для создания карты бензина. При движении автомобиля целесообразно не переключать передачи, например, двигаться на четвёртой передаче, что необходимо для того, чтобы лямбда-зонд работал в режиме «богатая-бедная смесь». По мере заполнения карты она будет выглядеть непрерывной линией.

Карта впрыска газа заполняется аналогично. Если контроллер настроен правильно, то линии бензиновой и газовой карты должны практически совпадать, как это показано на рис. 5.

Если карты не совпадают, то можно скорректировать положения карты изменением коэффициента пересчёта, что настоятельно рекомендуется сделать, так как в противном случае возможно загорание лампы неисправности двигателя. После исправления коэффициента обе карты должны быть максимально близко расположены. Если отклонения соответствуют диапазону ±10%, то можно утверждать, что настройка выполнена верно.

В результате проведения переоборудования динамические свойства автомобиля не ухудшились, система бортовой диагностики не обнаруживала ошибок, следовательно топливовоздушная смесь стабильна, а токсичность не превышает нормированных значений.

В табл. 2 представлены результаты эксплуатационных испытаний газобаллонных автомобилей.

В заключение необходимо отметить:

1. Эжекционная система подачи газа не позволяет поддерживать оптимальный состав смеси на всех режимах работы двигателя. Некоторые отклонения все же будут присутствовать даже при самой качественной настройке ГБО.

2. Анализ результатов опытной эксплуатации газобаллонных автомобилей показал, что наилучшие результаты достигаются при установке газобаллонного оборудования с распределённым впрыском газа и управлением от штатного контроллера бензинового двигателя, а также дополнительно установленном блоке управления, который отслеживает сигналы от датчиков ГБО (датчики для контроля давления и температуры газа, разрежения во впускном коллекторе).

ЛИТЕРАТУРА

1. ТУ 152-12.008-99. Автомобили и автобусы. Переоборудование грузовых, легковых автомобилей и автобусов в газобаллонные для работы на сжиженных нефтяных газах.

2. ГОСТ 17.2.2.06-99. Атмосфера. Нормы и методы измерений содержания окиси углерода и углеводородов в отработавших газах газобаллонных автомобилей.

3. ГОСТ Р 51709-2001. Автотранспортные средства. Требования безопасности к техническому состоянию и методы проверки.