|
В последнее время много говорят о газификации автомобильного транспорта. Проводятся совещания, заседания и конференции на самом высоком уровне. Все это, конечно, хорошо - стратегия, тактика, планирование, координация... Но главное, что есть фирмы, решающие конкретные технические задачи. Например, «обучающие» двигатели работать на метане.
Вот что рассказал нашему корреспонденту ЮРИЮ БУЦКОМУ ведущий специалист ООО «НПП Элкар» ПАВЕЛ ТЕРЕМЯКИН.
О газовом двигателе на базе КамАЗ-740.10
В настоящее время на Дмитровском полигоне испытывают двигатели, работающие на сжатом природном газе. Системы управления для них созданы фирмой «Элкар».
Что же это за двигатели? Начну с детища Камского автозавода, газового мотора, выполненного на базе широко распространенного дизеля КамАЗ-740.10. Прототип существенно переработали: изменили степень сжатия, установили искровое зажигание и систему управления. Подчеркну, что теперь этот двигатель может работать только на газе.
Кстати, КамАЗ очень заинтересован в собственном газовом двигателе, поскольку он вписывается как в местную, так и в федеральную программы газификации автотранспорта.
Планируется освоение двух модификаций: транспортной и стационарной. Транспортный вариант будут устанавливать на автобусы и грузовики, а стационарный - поставлять в регионы, где имеются магистральные газопроводы, именуемые в народе «трубой». Газовые двигатели, подключенные к генераторным установкам, позволят получать электроэнергию независимо от энергетических компаний.
Заводчане полагают, что с учетом всех потребностей рынка доля газовых моторов составит 40% от общего объема выпуска двигателей.
На «камазовских» моторах предусмотрены два способа подачи газа: центральный и распределенный. Центральный предназначен для стационарных двигателей, а также для переоборудования автомобилей и автобусов, находящихся в эксплуатации. Такая переделка позволит перевести действующий транспорт на газ «малой кровью» - без изменений трубопроводов и установки газовых форсунок. А системы распределенной подачи газа будут устанавливаться на новые транспортные двигатели.
Для «камазовского» двигателя разработан специальный блок управления. И хотя процессор взят у «Микаса», а все элементы размещены в стандартном корпусе, по своим функциям это совершенно новый блок. Марки он пока не имеет.
Хочу сказать несколько слов об особенности управления центральной подачей газа. Между редуктором и смесителем установлен корректор подачи газа, который должен поддерживать требуемый состав газовоздушной смеси. В нашей системе этот узел выполнен на базе шагового двигателя и является управляемым элементом. Оптимизация состава смеси обеспечивается благодаря обратной связи и кислородному датчику. Для управления корректором применяется специальный драйвер.
В целом получилась довольно сложная электронная система, контролирующая множество параметров: расход воздуха, температурные условия, положение дроссельной заслонки и сигнал лямбда-зонда для управления нейтрализатором.
Управление зажиганием производится по четырем каналам, а не по двум, как в серийном блоке. Система имеет выносные модули, управляющие зажиганием попарно. В дальнейшем блок будет иметь восемь силовых управляющих ключей и восемь индивидуальных катушек, агрегатированных с наконечниками свечей. Это позволит избавиться от длинных высоковольтных проводов.
Испытания камазовского двигателя, в том числе и экологические, фактически завершены. Можно говорить о постановке его на производство и о начале выпуска компонентов системы управления.
Автомобиль с центральной подачей газа будет готов в январе. Тогда же начнутся его полномасштабные испытания. Мы считаем, что газификация тяжелых двигателей весьма перспективна. Эти моторы изначально недешевы, поэтому система электронного управления, установленная вместо дизельной аппаратуры, практически не увеличит их стоимости.
О двухтопливном двигателе на базе ЗМЗ-4062.10
Этот двигатель с распределенным впрыском газа будет устанавливаться на легкие грузовики и маршрутные такси на базе «Соболя» и «Газели». Кроме метана, он может работать и на бензине.
По инициативе ГАЗа над системой управления этим двигателем работают сразу три независимые организации, а «НПП Элкар» - одна из них.
При впрыске газа возникают специфические проблемы, связанные с ресурсом форсунок и шумностью их работы. Сразу отмечу, что применяемые нами форсунки проходят по всем показателям. Кроме того, они не требуют усложнения газового редуктора.
Поясню сказанное на примере. Есть у форсунки расходная характеристика - зависимость подачи газа от длительности управляющего импульса. Для данного двигателя она должна быть строго определенной, иначе не удается впрыснуть требуемую порцию газа в заданном интервале времени.
Другие фирмы из-за несовершенства форсунок вынуждены применять управляемые редукторы, поддерживающие давление до 20 атм - иначе не обеспечиваются требуемые характеристики впрыска. Это приводит к увеличению нагрузок на аппаратуру и повышает ее стоимость. Мы же используем редуктор САГА и обеспечиваем надежный впрыск при постоянном давлении 8 атм.
Система управления в сравнении с бензиновым вариантом, конечно, дорабатывается. Например, при работе на газе во впускном трубопроводе отсутствует топливная пленка - это надо учесть в алгоритме управления.
При работе на бензине для получения максимальной мощности приходится использовать обогащенную смесь. Это, в частности, снижает тепловые нагрузки в камере сгорания. А при работе на газе максимальная мощность достигается при составе смеси, близком к стехиометрическому.
Газовое топливо позволяет использовать обратную связь во всем рабочем диапазоне - от холостого хода до режима полных нагрузок. Но, однако, существуют и проблемы - приходится учитывать динамические процессы, происходящие в редукторе.
И все же основной набор компонентов электронного блока управления мало чем отличается от бензинового собрата, что позволяет не повышать затраты на его производство.
Диагностика двухтопливного двигателя ЗМЗ практически не отличается от бензинового варианта. В настоящее время он проходит конструктивные доработки силами специалистов ЗМЗ. После этого двигатель будет установлен на автомобиль, который мы планируем показать в январе 2001 года.
Предварительные итоги
Хотелось бы сделать несколько замечаний общего характера. В ближайшее время предстоит сделать выбор: остановиться на системе центральной подачи газа или развивать распределенную?
Последняя имеет ряд неоспоримых преимуществ. Во-первых, центральная подача основана на эжекции. При резком нажатии на педаль акселератора происходит переобеднение смеси. Распределенная подача газа позволяет этого избежать и тем самым обеспечить требуемый состав смеси в динамике. Последнее очень важно при использовании нейтрализаторов для достижения минимальной токсичности отработавших газов в течение всего срока эксплуатации.
Во-вторых, распределенная подача позволяет проводить более полную диагностику. Мы всегда можем знать - работает данная форсунка или нет. В итоге обеспечивается точный контроль за функционированием отдельных цилиндров двигателя.
В-третьих, в распределенной подаче отсутствуют элементы, дросселирующие поток. Кроме того, снижается вероятность утечек газа в атмосферу или двигатель, что повышает безопасность системы.
Но, повторю, главное в распределенной подаче - это возможность индивидуального управления работой каждого цилиндра. Только так можно контролировать процесс сгорания и выполнить нормы токсичности Евро2 и Евро3.
К сожалению, отсутствие информации о потребностях автозаводов в таких системах (и в частности - в форсунках) сдерживает ход работ. Быть может, заводы откликнутся после этой публикации?
Но в работе без сложностей не бывает. Закончить хотелось бы на оптимистической ноте. Заделы есть, и немалые. Желательно, чтобы и на государственном уровне все шло быстрее. Если работы по газификации транспорта выгодны экономически и экологически, заминок с реализацией принятых Программ быть не должно.
|
