Двигатель внутреннего сгорания (ДВС), работающий на бензовоздушной смеси, способен работать и на газовоздушной. Чем проще устроена система питания бензином, тем менее сложное оборудование необходимо для питания газом. Любая газовая система питания, независимо от сложности, не исключает работу автомобиля на бензине, она только подменяет бензиновую. Однако современные автомобили с системой питания, управляемой бортовым компьютером, системой самодиагностики неисправностей, с каталитическим нейтрализатором и лямбда–зондом требуют индивидуального подхода при установке газовой топливной системы и согласования работы этих систем.

Целесообразность установки ГТС зависит от многих факторов: класса и возраста автомобиля, интенсивности его эксплуатации и материальных возможностей хозяина.

Расходы на ГТС, установленную на автомобиль интенсивно эксплуатируемый в городе круглый год, имеющий большую мощность и значительное потребление дорогостоящего бензина, окупится достаточно быстро.

И напротив, окупаемость ГТС на малолитражках с годовым пробегом 5–10 тыс. км, эксплуатируемых только летом в режиме город – дача, может затянуться.

Незначительная потеря мощности двигателя при работе на газе практически не ощущается при условии правильно подобранной, установленной и настроенной ГТС. Любители "спортивного" вождения могут реализовать свое "мастерство", переключившись на бензин, а на "забитых" дорогах переходить на газ. Реализовать мощность двигателя в дорожной пробке невозможно, а платить за топливо приходится приблизительно в 2 раза дороже газа.

Расход газа на 10–15% больше, чем бензина, но при таком соотношении цен разница не существенна.

Сеть газонаполнительных станций в Москве нельзя назвать разветвленной. Их количество напрямую связано с малочисленным парком автомобилей, работающих на газе. Этим же обусловлено отсутствие очередей на них.

Режим "бензин". Двигатель запускается на бензине и работает на нем, независимо от наличия или отсутствия газового топлива в баллоне.

Режим "бензин – газ – бензин". Запуск двигателя осуществляется на бензине. После прогрева двигатель переключается на газ (карбюраторный – вручную, инжекторный – автоматически) и работает на нем до полной остановки.

Переход на газовое топливо может осуществляться как на месте, так и во время движения автомобиля.

Очередной запуск автомобиля с инжекторным двигателем всегда происходит автоматически на бензине и не требует от водителя никаких дополнительных действий. Для запуска на бензине автомобиля с карбюраторным двигателем необходимо предварительно перевести переключатель режима работы из положения "газ" в положение "бензин".

Работающий на газе двигатель любой конструкции переводится на бензин по желанию водителя вручную.

Режим "газ". Пуск двигателя, прогрев и начало движения осуществляются на газе.

Для карбюраторных двигателей такой режим используется при температуре воздуха не менее 0°С или при отказе бензиновой системы питания. На инжекторных – только при отказе штатной (бензиновой) системы питания (включается принудительно вручную).

Любой из этих режимов водитель выбирает в зависимости от ситуации, желания, условий эксплуатации автомобиля, экономических соображений и при отказе бензиновой (штатной) или газовой (дополнительной) системы питания.

Автомобиль, имеющий две системы питания, в итоге более надежен и имеет вдвое больший "запас хода", то есть пробег без заправки. В случае отказа элементов системы питания инжекторных двигателей (электробензонасос, регулятор давления топлива, топливный фильтр, электронный блок управления впрыском), но при исправной системе зажигания автомобиль с ГТС способен продолжить движение. Это особенно актуально для автомобилей с автоматической коробкой передач, имеющих ограничения по буксировке при неработающем двигателе.

Упрощенная схема подключения газовой системы питания к двигателю с распределенным впрыском

1 - блок управления дозатором;
2 - блок управления ГТС;
3 - дозатор;
4 - редуктор;
5 - смеситель газа;
6 - впускной трубопровод;
7 - выпускной коллектор;
8 - лямбда-зонд.

Обеспечение отключения бензина. Одновременное поступление в камеру сгорания газа и бензина недопустимо. Поэтому, перед включением режима "газ", подача бензина прерывается. На некоторых автомобилях с системой самодиагностики это возможно только при применении специального блока отключения форсунок (см. ниже). В противном случае бортовой компьютер фиксирует прекращение подачи и расхода бензина как неисправность и корректирует работу других систем, вплоть до их отключения.

Обеспечение работоспособности катализатора. Для ограничения вредных выбросов и приведения их к жестким экологическим нормам автомобили оснащаются каталитическими нейтрализаторами отработавших газов и лямбда-зондами (датчик остаточного кислорода). Нормальная работа катализатора обеспечивается правильным соотношением бензовоздушной смеси равным 1 : 14,7 (1 часть бензина, 14,7 части воздуха). Поддержание такого соотношения на всех режимах работы двигателя под силу только современным инжекторным (впрысковым) системам питания с электронным блоком управления (ЭБУ). Сигналы с лямбда-зонда, расположенного в системе выпуска отработавших газов (перед катализатором), считывает ЭБУ, постоянно корректируя подачу бензина в цилиндры и обеспечивая заданное соотношение бензовоздушной смеси.

При работе двигателя на газе соотношение газовоздушной смеси должно составлять 1 : 16,1 для пропан-бутана (сжиженный газ) и 1 : 17,0 для метана (сжатый газ) и, так же как на бензине, требует точной корректировки. Отклонение этих соотношений в сторону обогащения смеси ведет к неправильной работе катализатора и сокращению его срока службы.

По этой причине современные ГТС значительно сложнее аналогичных систем предыдущего поколения, предназначавшихся в основном для автомобилей с карбюраторными двигателями. Они снабжены электрическими дозаторами газа с блоками электронного управления, имеющими функцию согласования своей работы с ЭБУ, системой самодиагностики двигателя и штатным лямбда-зондом (см. рис.). Проконтролировать и точно отрегулировать работу ГТС возможно только при помощи 4-компонентного газоанализатора.

Газоанализатор предназначен для комплексного инфракрасного анализа выхлопных газов двигателя (СО, СО₂, НС, О₂) и диагностики его возможных неисправностей. Не отрегулировав выхлоп, невозможно добиться хорошей работы двигателя, особенно если он имеет электронную систему впрыска. Кроме того, в автомобилях, оснащенных каталитическим нейтрализатором и лямбда-датчиком, важно определить цифровое значение лямбда-фактора.

Обеспечение согласования сигналов лямбда-зонда при работе на газе с ЭБУ двигателя, системой самодиагностики или бортовым компьютером.

Переключение двигателя на газовое топливо изменяет характер сигналов, поступающих с лямбда-зонда (разница в соотношениях 1:14,7/1:16,1; см. выше). ЭБУ двигателя многократно пытается скорректировать это несоответствие и при невозможности этого регистрирует возникновение ошибки (неисправности), которая в дальнейшем может явиться причиной отключения других систем автомобиля.

Для исключения подобных ситуаций в современных ГТС применяются блоки управления дозаторами (см. ниже), согласующие сигналы лямбда-зонда с системами самодиагностики неисправности двигателя.

Все сказанное актуально только для автомобилей с исправными катализатором, лямбда-зондом, системой самодиагностики и системой питания.

По зарубежным нормам безопасности производители ГТС не предусматривают отключение электробензонасоса для сохранения циркуляции бензина и поддержания в системе питания бензином рабочего давления. Это исключает усыхание резиновых шлангов и вероятность разгерметизации. Кроме того, для обеспечения достаточного охлаждения электробензонасоса рекомендуется поддерживать уровень топлива в бензиновом баке не ниже 1/4 его объема.

Газовое топливо. Наиболее широко в мире для питания двигателей внутреннего сгорания используют два вида газового топлива – сжиженную смесь пропана и бутана, получаемую при перегонке нефти (распространенное название "нефтяной газ"), и природный газ метан.

В России наиболее распространены "пропановые" газовые системы.

В зависимости от сложности автомобиля специалисты по установке ГТС по каталогам определяют необходимые комплектующие. В отдельных случаях делается запрос на фирму-изготовитель аппаратуры, имеющую перечень автомобилей, не подлежащих дооборудованию. В большинстве случаев это связано с конструктивными особенностями двигателей, турбокомпрессоров и систем питания бензином.

Зависимость минимального перечня элементов ГТС от типа системы питания бензином приведена в табл.1

ПЕРЕЧЕНЬ ЭЛЕМЕНТОВ ГТС

Баллон, поз. 1 (фото 1) - стальной резервуар, предназначенный для хранения сжиженного газового топлива. Может иметь цилиндрическую или тороидальную форму. Различные соотношения объема и геометрических размеров (табл. 2) позволяют выбрать вариант наиболее оптимального размещения баллона с наименьшей потерей полезного объема багажника автомобиля и сохранения его универсальности.

Таблица 2           СООТНОШЕНИЕ ОБЪЕМА И РАЗМЕРОВ БАЛЛОНОВ

Крепится стационарно в багажном отделении или в горизонтальной нише запасного колеса. Все баллоны имеют унифицированный фланец для установки топливозаборного узла (мультиклапана) и подвергаются проверке один раз в два года.

Мультиклапан, поз. 2 (фото 2) - представляет собой блок арматуры, включающий топливозаборник жидкой газовой фазы, устройство измерения количества топлива, рабочие и аварийные клапаны.

Указатель уровня топлива может располагаться на мультиклапане или выводится на блок управления ГТС.

Заправочное устройство, поз. 3 (фото 2) - предназначено для подключения зарядного "пистолета" на газонаполнительной станции. Конструкции зарубежных производителей ГТС всегда предусматривают вынос его за пределы внутреннего пространства багажника. Располагается заправочное устройство в районе заднего бампера или крыла, но обязательно на противоположной стороне от выхлопной трубы.

Блок вентиляции мультиклапана, поз. 4 - предохранительное устройство, закрывающее мультиклапан. В случае утечки отводит газ из багажного отделения в атмосферу.

"Магистральный" трубопровод, поз. 5 (фото 2) - медная трубка, проходящая под днищем автомобиля из багажного отделения в моторный отсек. Соединяет мультиклапан с электроклапаном "ГАЗ", может находиться под давлением до 16 кг/см² (атм). По европейским нормам безопасности покрывается резиной.

Электроклапан "ГАЗ", поз 6. (фото 2) - обеспечивает подачу и отключение газа от баллона к редуктору. Может быть объединен вместе с фильтром тонкой очистки. Располагается в моторном отсеке как самостоятельно (фото 15), так и на редукторе.

Смесители газа, поз. 7 (фото 4, 5, 6) - устройства, обеспечивающие приготовление рабочей газовоздушной смеси для двигателя, имеют различную конструкцию и принцип работы. Каждый смеситель имеет свой каталожный номер и подбирается индивидуально в зависимости от конструкции двигателя (фото 17).

Существуют универсальные смесители для автомобилей с близкими по конструкции системами питания бензином. Применение таких смесителей оговаривается технической документацией производителя ГТС.

Редуктор, поз. 8, 9 (фото 3) - основное устройство всей топливной системы. Предназначено для ступенчатого снижения давления до минимально необходимого (близкое к атмосферному) и преобразования (испарения) жидкой газовой фазы в газ.

Надежное испарение обеспечивается подогревом редуктора жидкостью охлаждающей системы. Для этого он подключается к системе охлаждения. Объединенные по принципу работы, редукторы различаются количеством ступеней регулирования и устройством систем пуска и холостого хода.

Редуктор (поз. 9) с электронным блоком управления - применяется на автомобилях с инжекторными системами питания бензином. Работает совместно с электронным блоком управления ГТС. Его установка часто затруднительна из-за отсутствия свободного пространства в моторном отсеке (фото 14, 15).

"Хлопушка", поз. 10 (фото 7) - обратный предохранительный клапан, устанавливаемый в впускном трубопроводе или на корпусе воздушного фильтра (фото 18, 19). Выбрасывает в атмосферу излишнее давление в момент хлопка газовоздушной смеси. Такая ситуация может возникнуть при неисправностях системы зажигания (нестабильное искрообразование в свечах, пробои высоковольтных проводов) или при чрезмерном обеднении смеси на переходных режимах работы двигателя из-за неправильной регулировки ГТС.

Переключатель режимов работы ГТС, поз. 11 (фото 8) - устанавливается на все автомобили с карбюраторной системой питания в любом месте приборной панели. Может иметь функцию автоматического "подсоса" и указатель уровня газового топлива. Обеспечивает только ручное (фиксированное) переключение режимов.

Блок управления ГТС, поз. 12 (фото 8) - применяется при дооборудовании практически всех автомобилей с впрыском топлива. Обеспечивает автоматическую работу ГТС в режиме "бензин - газ - бензин". Двигатель всегда запускается на бензине и после прогрева автоматически переключается на газ.

Чем выше его температура, тем быстрее наступает момент переключения. Далее двигатель во всех режимах работает на газовом топливе, вплоть до остановки. Управление автомобилем ничем не отличается от привычного. На панели блока управления ГТС символами высвечивается объем заполнения баллона газовым топливом и его резервный остаток.

Параметры режимов переключения блока управления настраиваются в зависимости от условий эксплуатации автомобиля. Блок, как правило, расположен на приборной панели в удобном для водителя месте.

Электроклапан "бензин", поз. 13 (см. фото 2) - прерывает подачу бензина. Устанавливается на все автомобили с карбюраторной системой питания и на некоторые инжекторные, с "механическим" впрыском.

Реле отключения электробензонасоса, поз. 14 - предназначено для прерывания подачи бензина только на некоторых автомобилях с инжекторной (впрыск "механический") системой питания.

Реле отключения форсунок, поз. 15 (фото 9) - устанавливается на автомобили с инжекторной системой питания (впрыск "электронный"), без системы самодиагностики неисправностей двигателя.

Блок отключения форсунок, поз. 16 (см. фото 9) - оборудуется на автомобилях с инжекторной системой питания (впрыск "электронный") и системой самодиагностики неисправностей двигателя. Обеспечивает прекращение подачи бензина без регистрации неисправности бортовым компьютером. Имеет программируемую функцию временной задержки отключения топлива.

Различаются модификации "4", "5", "6" (по количеству цилиндров двигателя).

На 8-цилиндровый двигатель устанавливают два блока модификации "4".

Блок управления дозатором, поз. 17 (см. фото 9) - управляет работой электронного дозатора газа, в соответствии с сигналами штатного лямбда-зонда. Обеспечивает нормальную работу катализатора при дожигании вредных выбросов в отработавших газах. Устанавливается на автомобили с системой самодиагностики двигателя в моторном отсеке (фото 22).

Согласует измененные сигналы лямбда-зонда при работе на газе с ЭБУ двигателя и системой самодиагностики. Для разных моделей автомобилей перепрограммируется с помощью компьютера. Имеет функцию самонастройки.

Электрический дозатор газа, поз. 18 (см. фото 9) - устройство, работающее по принципу шагового электродвигателя. Изменение положения его поршня по сигналам с блока управления обеспечивает правильное соотношение газовоздушной смеси. Расположен в моторном отсеке между редуктором и смесителем газа (фото 21).