Что такое битопливный двигатель
7 вопросов о самой экономичной LADA Vesta
Зеленый логотип на крышке багажника первым получил седан LADA Vesta. И самый перспективный на сегодня автомобиль АВТОВАЗа стал таким образом еще привлекательнее.
Ну и, конечно, изменилось багажное отделение, где под специальным пластиковым кожухом и спрятался 90-литровый баллон с метаном. Конечно, это сократило объем отсека. Но, во-первых, у LADA Vesta он довольно внушительный (480 литров) и все равно остался объемным. Во-вторых, изначально планировалось, что две емкости с метаном по 46 литров разместятся в нише для запасного колеса, но в итоге инженеры АВТОВАЗа предпочли сохранить полноценную «запаску» с пластиковым боксом для мелочей.
Хотя не менее двух процентов российского автопарка использует в качестве топлива газ, за редким исключением имеется в виду пропан-бутановая смесь. АВТОВАЗ предпочел стать «первооткрывателем» метана, который, как выясняется, и безопаснее, и экологичнее, и экономичнее.
Между тем, проиграв секунды, можно выиграть годы: двигатель, работающий на метане, прослужит дольше обычного, уверяют специалисты. Газ в отличие от бензина не смывает масляную пленку, которая остается на стенках цилиндров, и не образует нагара в камере сгорания. Снижается нагрузка на элементы цилиндропоршневой группы. Чище и выхлопная система, что неудивительно: сажа отсутствует, а угарного и углекислого газов и несгоревших углеводородов образуется примерно на четверть меньше. В целом с точки зрения загрязнения окружающей среды двигатель, работающий на метане, уступает только электрическим и водородным.
Перспективы битопливных автомобилей зависят в первую очередь от доступности заправочной инфраструктуры и наличия государственных субсидий, которые покрывают часть затрат на оборудование в таких машинах. Неудивительно, что первые итоги продаж LADA Vesta CNG оказались довольно оптимистичными. Продажи растут с каждым месяцем, и с августа по середину ноября они составили в общей сложности более 330 единиц.
Логично предположить, что при развитии заправочной инфраструктуры и при наличии поддержки со стороны государства продажи 2018 года легко превысят рубеж в 1000 автомобилей. АВТОВАЗ со своей стороны уже готов расширить модельный ряд автомобилей CNG фургоном и 5-местной пассажирской версией LADA Lаrgus.
«Би» – это два
Что такое битопливный двигатель?
Битопливными называют двигатели, которые могут работать на двух видах топлива – например, на бензине или газе. Такие версии моделей имеют многие автопроизводители.
Так, VW Caddy Eco Fuel работает на бензине или сжатом газе (метане), а Hummer H2 E85 Flex Fuel – на обычном топливе или биоэтаноле. Для корректной работы мотора на разном топливе в ЭБУ зашиты индивидуальные программы управления.
В семействе двигателей для автомобиля Mercedes-Benz Sprinter также присутствует битопливный двигатель NGT, известный как Natural Gas Technology, который может работать на бензине, а также природном газе. Чтобы перейти с одного типа топлива на другой, может потребоваться принуждение либо можно воспользоваться автоматическим режимом. Как правило, мотор запускается на бензиновом топливе. После чего двигатель автоматически начинает работать на газовом топливе, в результате чего переходит в другой рабочий режим, отличающийся экономичностью, а также экологичностью.
| ||||||
| ||||||
| ||||||
|
Газ на ГАЗе: тест-драйв битопливной Газели
Мы уже так привыкли к виду этих автомобилей на наших дорогах, что не способны до конца оценить их значение в нашей жизни. А ведь если бы не этот малотоннажный грузовик во всех его модификациях, то неизвестно, как бы сложилась сейчас судьба Горьковского автомобильного завода, что было бы с маршрутным такси в России, сколько стоили бы коммерческие перевозки и насколько больше иномарок бегало бы по нашим улицам.
Немного о Газели
Девяностые годы – времена незабываемые. Чего только тогда не творилось в стране. Кто-то стремительно богател, но большинство старались просто выжить. Такая же ситуация происходила и в экономике: предприятия крутились как могли, а кто не мог – закрывался. Горьковский автозавод пережил это время во многом благодаря тому, что руководство смогло найти свободную нишу и прочно её занять новым автомобилем. Речь, конечно, о полуторатонном грузовике Газель.
Были, правда, попытки как-то «выехать» на легковой Волге, но «секта» любителей барж таяла, ослеплённая великолепием праворуких Марков и Чайзеров. Которые, как выяснилось, были лучше российского бизнес-класса, до середины 90-х чихавшего карбюраторами и требовавшего периодически, лёжа на пузе, плевать из тавотницы в шкворни передней подвески. Тут ловить было уже нечего, поэтому объектом пристального внимания стал лёгкий коммерческий транспорт.
Уже лучше
Скромно, но со вкусом
Можно, конечно, втоптать совесть в грязь и сказать, что Газель-Бизнес выглядит современно, стремительно, надёжно, изысканно. Но бесплатно я такого делать не собираюсь, поэтому оглашу правду: дизайном она не удивляет. Внешне – всё та же картинка, скучная, как охранник в гипермаркете.
До живой рожицы Т1 ей далеко, но и тренд ныне такой же унылый. Так что жаловаться на внешность «газельки» было бы глупо. На белоснежном кузове нет коррозии – это уже неплохо для Газели! Пластиковая «морда», состоящая из бампера и решётки радиатора, вносит некоторую долю живости в образ, и этого вполне достаточно: раньше не было и такого. Сзади видны баллоны для природного газа, что выдаёт довольно редкую комплектацию, а именно – оснащение нашего экземпляра битопливным двигателем УМЗ-421647, который стал устанавливаться серийно на машины с 2013 года. Давайте откроем капот и посмотрим, чем он отличается от обычного бензинового агрегата.
Битопливный двигатель внутреннего сгорания
Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к двигателям внутреннего сгорания, использующим в работе водород, и может быть использована в двигателестроении.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение экономической и экологической эффективности работы двигателя при минимальных конструктивных изменениях его элементов за счет использования источника водорода, выполненного в виде электролизера, установленного во впускном трубопроводе двигателя.
Битопливный двигатель внутреннего сгорания содержит, по меньшей мере, один цилиндр с рубашкой охлаждения, образующие блок цилиндра, поршень и головку цилиндра, образующие камеру сгорания, впускной и выпускной трубопроводы, связанные с камерой сгорания посредством впускного и выпускного клапанов, свечу зажигания, установленную в головке цилиндра, систему подачи топлива в камеру сгорания и источник водорода, выполненный в виде электролизера с электродами. При этом электроды электролизера выполнены в виде, по крайней мере, двух соосно расположенных цилиндров, разделенных между собой полимерной протонпроводящей мембраной и установлены во впускном трубопроводе с возможностью свободного прохода воздуха через электролизер. 1 н.п.ф., 1 з.п.ф., 3 ил.
Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к двигателям внутреннего сгорания, использующим в работе водород, и может быть использована в двигателестроении.
Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр с рубашкой охлаждения, поршень и головку цилиндра, образующие камеру сгорания, впускной трубопровод, впускной и выпускной клапаны, свечу зажигания и систему подачи топлива (см. Вишняков Н.Н. и др. Автомобиль. Основы конструкции. Учебник для специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство», М: Машиностроение, 1986 г., стр.12-21).
Недостатком известного двигателя является низкий коэффициент полезного действия, большой расход топлива и плохой экологический фактор при всех режимах работы двигателя.
Однако данное техническое решение характеризуется сложной конструкцией из-за наличия двух систем раздельной подачи двух видов топлива, а также сложностью обеспечения дозирования и согласованной с моментом воспламенения подачи водорода при всех режимах работы двигателя. Кроме того, данное изобретение позволяет использовать водород только при запуске двигателя. Применение гидрида металла в качестве источника водорода как топлива двигателя внутреннего сгорания для транспортных средств не целесообразно из-за большой балластной массы (содержание водорода около 5-7%).
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является двигатель внутреннего сгорания, содержащий, по меньшей мере, один цилиндр с рубашкой охлаждения, образующие блок цилиндра, поршень и головку цилиндра, образующие камеру сгорания, впускной, выпускной клапаны, свечу зажигания, систему приготовления и подачи топливовоздушной смеси и источник водорода. При этом источник водорода выполнен в виде электролизера, электроды которого установлены в камере сгорания с возможностью подачи на них электрического тока и свободного прохода в прямом и обратном направлении топливовоздушной смеси и продуктов рабочего процесса. В топливовоздушной смеси естественным путем присутствует вода или специально введенный электролит (раствор электролита) (патент РФ на изобретение 
2299340, МПК: F02B 47/04, F02B 51/04).
Недостатками известного двигателя являются сложная конструкция из-за установки дополнительных элементов в камеру сгорания, что приводит к усложнению головки цилиндра и блока цилиндра. Кроме того, элементы электролизера подвергаются температурным нагрузкам и воздействию продуктов сгорания, что ведет к снижению производительности и ресурса работы электролизера. Дополнительный ввод электролита оказывает негативное воздействие на элементы цилиндропоршневой группы.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение экономической и экологической эффективности работы двигателя при минимальных конструктивных изменениях его элементов за счет использования электролизера с повышенной производительностью и ресурсом работы, установленного во впускном трубопроводе двигателя.
Поставленная задача решается тем, что в битопливном двигателе внутреннего сгорания содержащем, по меньшей мере, один цилиндр с рубашкой охлаждения, образующие блок цилиндра, поршень и головку цилиндра, образующие камеру сгорания, впускной и выпускной трубопроводы, связанные с камерой сгорания посредством впускного и выпускного клапанов, свечу зажигания, установленную в головке цилиндра, систему подачи топлива в камеру сгорания и источник водорода, выполненный в виде электролизера с электродами, согласно предлагаемому техническому решению, электроды выполнены в виде, по крайней мере, двух соосно расположенных цилиндров, разделенных между собой полимерной протонпроводящей мембраной и установлены во впускном трубопроводе с возможностью свободного прохода воздуха через электролизер.
Битопливный двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.
Воздух, поступающий во впускной трубопровод 8, проходит через электролизер 11. На электроды 13, 14 электролизера 11 включением зажигания, например, от бортового аккумулятора 17, подают напряжение 1-2 В. При этом на аноде электролизера 11 происходит электроокисление воды, естественным путем присутствующей в воздухе, с выделением кислорода и образованием ионов водорода (в воздух можно специально вводить пары воды, например, путем установки испарителя). Положительные ионы водорода, пройдя через твердую протонпроводящую мембрану, попадают на катод, где они восстанавливаются с выделением газообразного водорода. Водород смешивается с поданной при помощи форсунки 10 либо во впускной трубопровод 8, либо в зону впускного клапана 5 цилиндра топливовоздушной смесью, состоящей из воздуха и бензина. На первом такте работы двигателя при закрытом выпускном клапане 6 поршень 2, перемещаясь к нижней мертвой точке, через впускной клапан засасывает цикловую порцию обедненной топливовоздушной смеси, состоящую из бензина и смеси воздуха с водородом. На втором такте обогащенная водородом рабочая смесь сжимается перемещением поршня 2 к верхней мертвой точке. В конце такта свеча зажигания 9 электрической искрой воспламеняет обогащенную водородом рабочую смесь в камере сгорания 4. На третьем такте за счет расширения продуктов сгорания происходит рабочий ход поршня 2 (впускной 5 и выпускной 6 клапаны закрыты). На четвертом такте выпускной клапан 6 открывается и поршень 2, перемещаясь к верхней мертвой точке, выталкивает отработавшие продукты в окружающую среду, затем циклы повторяются. При этом цилиндр 1 и головка цилиндра 3 охлаждаются циркулирующей жидкостью в рубашке охлаждения цилиндра.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет уменьшить расход топлива и увеличить экологическую безопасность эксплуатации двигателя при минимальных конструктивных изменениях его элементов.
1. Битопливный двигатель внутреннего сгорания, содержащий, по меньшей мере, один цилиндр с рубашкой охлаждения, образующие блок цилиндра, поршень и головку цилиндра, образующие камеру сгорания, впускной и выпускной трубопроводы, связанные с камерой сгорания посредством впускного и выпускного клапанов, свечу зажигания, установленную в головке цилиндра, систему подачи топлива в камеру сгорания и источник водорода, выполненный в виде электролизера с электродами, отличающийся тем, что электроды выполнены в виде, по крайней мере, двух соосно расположенных цилиндров, разделенных между собой полимерной протонпроводящей мембраной и установлены во впускном трубопроводе с возможностью свободного прохода воздуха через электролизер.
2. Битопливный двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что электролизер снабжен внутренним и внешним цилиндрическими армирующими элементами с отверстиями, выполненными из изолирующего материала и контактирующими с поверхностью электродов.
Битопливные автомобили. Выбираем второе топливо для своего «стального коня»
После статьи про поколения ГБО, я задумался о том, какие альтернативные виды топлива есть сейчас для наших стальных коней? Тем более что все чаще приходится слышать о битопливных системах. Давайте разберемся в сути вопроса.
СОДЕРЖАНИЕ СТАТЬИ
Для начала определение.
Битопливные автомобили – это системы, которые используют два вида топлива «на борту». Раньше, например это было только сжигаемое топливо – бензин и газ. Сейчас начинает появляться сильный конкурент – бензин и электричество, то есть так называемые электрические гибриды.
Прогресс не стоит на месте, двигатели внутреннего сгорания развиваются, они становятся более «универсальными», но как мне кажется, рано или поздно все закончится электрическими транспортными средствами – это просто неизбежно, однако пока электротранспорт не радует прорывными технологиями, хотя их появилось гораздо больше.
Про электричество и почему время еще не пришло
Да ребят знаю, это новые технологии всем хочется подзаряжать машину от сети — не ездить на заправки. Да и вообще это уже больше гаджет, чем автомобиль. Бензиновый силовой агрегат в таких случаях исполняет либо роль генератора, либо толкает автомобиль при больших скоростях, когда подключается и бензин, и электричество.
Вроде бы идеальный симбиоз — экономия топлива, меньшие выбросы в окружающую среду, хорошая тяга и динамика, но существует много минусов таких систем, поэтому они так и не становятся массовыми:
Поэтому битопливные электрические системы, пока невыгодны, ну или на грани окупаемости. Хотя по заверению аналитиков это направление останется чуть ли не единственным к 2030 году. Подвижки есть, практически во всех странах, даже у нас был проект «Е-мобиль», который сейчас заморожен, но как я думаю, просто остановлен до лучших времен.
Бензин – природный газ (метан)
Если не хочешь платить много за передвижения по городу, то тебе стоит посмотреть в сторону газа, причем сейчас появляются более совершенные типы оборудования (скоро появится 6 поколение). Природный газ — реальный альтернативный источник, такие «битопливные» машины сейчас идут даже с завода. Конечно, это в основном коммерческий транспорт, но и некоторые производители легковых авто, устанавливают такие системы.
Многие сейчас скажут – да ладно газ реально не сравнится с бензином. Ребят, я же не спорю, если взять первые поколения газобаллонного оборудования, то я бы и сам не поставил, однако в этой среде произошел просто технический скачек. Сейчас ездовые характеристики на газу и на бензине, практически сравнялись! А если не видно разницы, тогда зачем платить больше?
Какие есть плюсы:
Как видите битопливные машины на природном газе, сейчас реально альтернатива бензину. У меня есть пара друзей, у которых стоит ГБО на легковых машинах, по их словам платят в два – три раза дешевле. А это знаете существенно.
Если в среднем на бензин 100 км пути (городской режим) – уходит 10 литров, а это около 330 – 360 рублей.
На природном газе на 100 км пути (город) – расход такой же 10 литров, по деньгам это 90 – 140 рублей. Существенная разница.
Метан или Пропан
Знаете «бродил» на форумах – многие пишут, что метана нормального нет! Типа какая-то «бадяга» продается, движок не ровно работает и т.д. Так ребята, ставьте нормальное ГБО и заправляйтесь на нормальных заправках. ГАЗПРОМ сейчас строит сеть метановых заправок, сейчас их около 270 по всей стране, а к 2018 обещают 470.
В общем, это все что я хотел сказать про битопливные системы на автомобили, думаю было интересно, читайте наш АВТОБЛОГ.
(7 голосов, средний: 4,71 из 5)