Газ для России
Достоинств у газа как автомобильного топлива – множество. Среднее октановое число (ОЧИ) природного газа составляет 105, что недостижимо для любых марок бензина. Газ не смывает масло со стенок цилиндров и не растворяет его. Уменьшается нагарообразование на головке блока и на поршнях. Как следствие, ресурс двигателя, работающего на газе, значительно больше, чем у бензинового. И самое главное – газовое топливо дешевле бензина: в пересчете на Аи-92 примерно в 1,5– 3 раза.
Однако у бензина есть одно ключевое преимущество: им можно заправлять машину где угодно. А вот газ требует специально оборудованных заправочных станций. Но цена бензина поднялась до уровня, после которого стал экономически выгодным массовый перевод автомобилей на газ. Кроме того, инженеры решили ряд технических проблем, связанных с эффективной безопасной эксплуатацией автомобилей на газовом топливе. И эти работы активно ведутся у нас в стране.
О том, что делается в России для активного внедрения газа как автомобильного топлива, что уже сделано и с какими трудностями пришлось столкнуться, мы попросили рассказать Павла Теремякина, заместителя главного конструктора ООО «НПП "ИТЭЛМА"».
– Павел Геннадиевич, автозавод ГАЗ модернизировал в 2012 году выпущенную всего два года назад конструкцию газобаллонного автомобиля «ГАЗель». Каковы причины этой модернизации и конструктивные отличия?
– Автозавод ГАЗ оказался первым в России, кто в заводских условиях организовал сборку газобаллонных автомобилей (ГБО) экологического класса 4 (Euro 4) с распределенным впрыском топлива и единым блоком управления двухтопливным двигателем.
Эта машина является логическим развитием газобаллонного автомобиля «ГАЗель» экологического класса 3, серийное производство которых автозавод начал около двух лет назад.
Надо сказать, что тогда было использовано самое бюджетное для завода и надежное решение – универсальный установочный комплект ГБО с традиционным набором газовых компонентов и дополнительным контроллером управления газовой топливной аппаратуры.
Однако это решение, при всех своих преимуществах, имело ряд существенных недостатков. В частности, дополнительный контроллер фактически использует для управления двигателем алгоритм основного, «бензинового», блока управления – при этом управление другими системами двигателя (зажиганием, подачей воздуха, системой снижения токсичности отработавших газов) не затрагивается.
Кроме того, одной из функциональных задач дополнительного контроллера было «обмануть» систему самодиагностики базового блока управления при включении газовых форсунок. Ведь штатный, «бензиновый» блок управления двигателем использует обратные связи в алгоритме управления о фактическом составе смеси, рассчитываемом по сигналам от лямбда-зондов – и не «знает» о применении другого вида топлива. То есть для корректной работы штатный блок не должен иметь существенного отклонения в параметрах при работе двигателя на газе. Для этого в дополнительном «газовом» контроллере используется целый ряд аппаратных и программных решений, усложняющих и удорожающих его конструкцию – и как следствие, снижающих надежность в реальных условиях эксплуатации.
Второй недостаток комплекта с дополнительным контроллером является оборотной стороной его универсальности – относительно высокая цена. Ведь в его состав входят элементы, функции которых уже выполняют устройства базовой системы управления: датчик абсолютного давления воздуха, указатель запаса топлива, индикатор неисправности, дополнительные электрические провода соединений и т.п.
В новой конструкции «ГАЗели» с единым блоком управления двухтопливным двигателем все эти проблемы решены.
Необходимо также отметить, что одновременно с применением единого многофункционального блока управления двигателем изменилась и конструкция системы подачи газа. На автомобилях Euro 4 используется одноступенчатый редуктор-испаритель (взамен двухступенчатого), рампа газовых форсунок с интегрированным в ее конструкцию датчиком давления и температуры газа. Всё это позволило сократить число электрических разъемов, газовых шлангов и соединений в системе, и как результат – повысить ее надежность.
Кроме того, на новом автомобиле установлен модернизированный двигатель УМЗ-421647 с электрическим дроссельным патрубком и бензиновыми форсунками известного мирового производителя, компании Delphi. Что обеспечивает ряд производственных и потребительских преимуществ.
И еще одно обстоятельство необходимо отметить: ГАЗ готовит к выпуску метановую версию на базе автомобиля Euro 4 и единого блока управления. В нем комплексное управление имеет еще более существенное значение –- из-за значительного отличия физико-химических свойств сжатого газа метана от бензина или сжиженной пропан-бутановой смеси. А преимущества метана в качестве моторного топлива позволяют в несколько раз снизить эксплуатационные затраты владельца на топливо.
– В новой системе управления автомобиля с единым «двухтопливным» блоком используется датчик массового расхода воздуха. Он дороже, чем датчик абсолютного давления –- что, на первый взгляд, противоречит устремлению завода минимизировать цену автомобиля…
– Выбор датчика массового расхода воздуха в составе системы управления газо-бензинового двигателем не случаен. Экологические требования и конструктивные особенности двигателя диктуют необходимость точно поддерживать заданный состав горючей смеси не только при работе на бензине, но и на газе (в том числе на переходных режимах) в течение всего срока эксплуатации автомобиля. А газ (пропан-бутан или метан), как известно, занимает значительно большую объемную долю в топливно-воздушном заряде, по сравнению с бензином.
Другими словами – при одном и том же давлении во впускном трубопроводе двигателя может содержаться разное количество воздуха, используемое для расчета подачи газа через газовые форсунки. Кроме того, состав пропан-бутановой смеси, предлагаемый на АГЗС, и ее физические свойства (плотность) могут иметь значительные разбросы. В результате – существенное отклонение состава смеси с увеличением токсичных выбросов и ухудшением ездовых качеств автомобиля.
В этих условиях ситуацию не могут спасти даже сигналы, получаемые системой управления от лямбда-зондов: штатный «бензиновый» блок не сможет обеспечить нормальное функционировании двигателя на газе и будет регистрировать неисправности с включением аварийных функций управления. Что в конечном счете приведет к снижению качества управления и повышению расхода топлива.
Эту проблему и решает датчик массового расхода воздуха. Он действительно немного дороже датчика абсолютного давления, но его применение дает значительную экономию расхода топлива, повышает экологичность и надежность автомобиля. Так что в итоге эксплуатация машины обходится дешевле.
– Если уж зашел разговор о деньгах, расскажите подробнее, в чем выгода потребителя и других участников процесса, задействованных в эксплуатации и обслуживании новой «ГАЗели»?
– Выгода потребителя – в повышении надежности автомобиля на фоне двухтопливности, снижении стоимости его владения. На этот автомобиль, в том числе на его агрегаты, существует заводская гарантия, что для его владельца существенно.
Автомобиль сертифицирован как двухтопливный, с мощностью двигателя в 100 л.с., ограничиваемой электроникой – что снижает налог. Кроме того, нет проблем при регистрации автомобиля в ГИБДД, в отличие от его переоборудованных «клонов». А это повышает его привлекательность на фоне ужесточения требований к безопасности в соответствии со специальным техническим регламентом, действующим с 2010 года на территории Российской Федерации.
Существенным фактором является также и готовность СТО к обслуживанию заводских автомобилей с ГБО.
Во-первых, газовые узлы достаточно хорошо им известны и доступны на рынке запасных частей. Во-вторых, комплексная диагностика системы осуществляется широко распространенным на СТО диагностическим сканером АСКАН-10, с соответствующим программным модулем. То есть достаточно к диагностической ОБД-колодке автомобиля подключить сканер с программным модулем – и анализ зарегистрированных блоком управления неисправностей позволит быстро и точно определить причину. Программное обеспечение «заточено» именно под использование обоих видов топлива: раздельный анализ параметров управления точнее указывает сервисмену направление поиска причин неисправности.
Так что новый автомобиль выгоден всем заинтересованным сторонам.
– Стоит ли развивать газификацию транспорта, если в перспективе нас ждет электромобиль? Во всяком случае, европейские производители уже ставят на конвейер такие проекты.
– Сравнительно мягкий европейский климат и развитая дорожная инфраструктура позволяют им рассматривать электромобиль в перспективе как магистральное направление. Однако стоит отметить, что на первом этапе этого развития, в условиях недостаточной плотности станций зарядки аккумуляторов и малого запаса хода электромобилей на одной зарядке, используются не чисто электрические, а гибридные силовые установки – сочетание электротяги с двигателем внутреннего сгорания. А цена такого автомобиля существенно выше.
Если учитывать специфические российские факторы (климатические условия, необъятную территорию, современное состояние инфраструктуры), то целесообразность копирования европейского направления в ближайшей перспективе вызывает сомнение.
Для России, обладающей гигантскими запасами природного газа (метана), выгоднее с экономической точки зрения максимально быстро развивать использование этого газа в качестве моторного топлива. Выгода заключается как в сравнительно низких затратах на модернизацию автомобильного парка, так и в быстро получаемом экономическом и экологическом эффекте.
Это касается не только мощных силовых установок, но легкого и среднего коммерческого автотранспорта, типичным представителем которого является автомобиль «ГАЗель» и его многочисленные модификации.
Специалисты считают, что серийный, массовый автомобиль с ГБО на метане станет локомотивом всей отечественной автомобильной отрасли. Главное, чтобы это понимали не только в автопроме.
