Технические характеристики газового двигателя

Устройство автомобилей

Система питания двигателя от газобаллонной установки

Газобаллонные автомобили

Газовые двигатели – двигатели, работающие на газообразных топливах, широко применяются на современном автомобильном транспорте. При этом используется сжиженный нефтяной газ (СНГ), состоящий в основном из пропана и бутана, а также сжатый природный газ (СПГ) метан или компримированный природный газ. Запас сжатого или сжиженного газа хранят в специальных баллонах, поэтому и автомобили, работающие на газе, называют газобаллонными.

Двигатели, работающие на газовом топливе, относятся к тепловым двигателям с принудительным воспламенением рабочей смеси, т. е. используют искровое зажигание, как и бензиновые двигатели, поэтому оценивать достоинства и недостатки газообразного топлива объективнее в сравнении с бензином.

Для дизельных двигателей газовое топливо не получило широкого распространения в силу того, что газ физически не может воспламеняться при той температуре, которую имеет сжатый воздух в цилиндрах дизеля с нормальной степенью сжатия. Просто подвести газ к камерам сгорания недостаточно. Газ не воспламенятся сам по себе от сжатия, так как его температура самовозгорания (460. 480 ˚С) примерно в полтора раза выше чем у дизельного топлива (300. 320 ˚С). Поэтому при переводе дизеля на газ даже теоретически невозможно использовать одно только газовое топливо без принудительного его воспламенения.

Тем не менее, эта проблема оказалась преодолимой, и еще во времена СССР было найдено ее техническое решение: впрыскивать в камеру сгорания совместно газ и дизельное топливо. В частности, такое решение применялось для некоторых моделей автомобилей марки «КАМАЗ».
Принцип действия газодизельного двигателя основывался на том, что в цилиндры подается запальная доза дизельного топлива (20%-30%), а остальная порция топлива (70%-80%) замещалась подачей природного газа.
При этом выгоднее подавать в цилиндры сначала газ, чтобы он хорошо перемешался с воздухом, а затем впрыснуть запальную порцию дизельного топлива.

Технически любой дизельный двигатель можно переоборудовать для работы с газобаллонным оборудованием — как на нефтяной пропанобутановой смеси, так и на природном метане, без использования запальной порции дизельного топлива.
Однако, в отличие от перевода бензиновых двигателей на газ, модернизация дизельного двигателя для работы на одном лишь газовом топливе потребует радикальных изменений штатной системы питания дизеля и использования системы зажигания.
Необходимо демонтировать топливную аппаратуру, и вместо нее установить систему зажигания. Форсунки меняются на свечи зажигания, и после этого монтируется газобаллонное оборудование. Газ при помощи дозатора поступает во впускной коллектор и двигатель будет работать на газовом топливе.
Конечно же, после таких переделок многие преимущества дизеля теряются.

Требования, предъявляемые к газообразным топливам

Требования, предъявляемые к газовым топливам мало отличаются от требований к другим видам топлива для двигателей:

  • обеспечение хорошего смесеобразования;
  • высокая калорийность горючей смеси;
  • отсутствие коррозии и коррозионных износов;
  • минимальное образование отложений во впускном и выпускном трактах;
  • сохранение качества при хранении и транспортировании;
  • низкая стоимость производства и транспортирования.

Преимущества использования газообразного топлива

Октановое число газового топлива выше, чем бензина (среднее значение октанового числа – 105), поэтому детонационная стойкость сжиженного газа больше, чем бензина даже самого высшего качества.
Это позволяет добиться большей экономичности использования топлива в двигателе с повышенной степенью сжатия. При этом скорость сгорания газа немного меньше, чем у бензина. В результате снижаются нагрузки на стенки цилиндров, поршневую группу и коленчатый вал, что позволяет двигателю работать ровно и тихо.

Газ легко смешивается с воздухом и равномерней наполняет цилиндры однородной смесью, поэтому двигатель работает ровнее и тише.
Газовая смесь сгорает полностью, поэтому не образуется нагар на поршнях, клапанах и свечах зажигания.

Газовое топливо не смывает масляную пленку со стенок цилиндров, а также не смешивается с маслом в картере, не ухудшая, таким образом, смазочные свойства масла. В результате цилиндры и поршни изнашиваются меньше, а периодичность замены моторного масла увеличивается.

По сравнению с бензином сжиженный газ имеет следующие преимущества:

  • в полтора-два раза меньше себестоимость;
  • более высокая детонационная стойкость (октановое число 105);
  • двигатель на газе работает мягче, а срок его службы увеличивается примерно в полтора раза;
  • увеличивается периодичность замены моторного масла в полтора-два раза, поскольку уменьшается срок его старения;
  • увеличивается на 40% срок службы свечей зажигания;
  • газ практически не содержит серы, которая вызывает коррозию металлов и их изнашивание;
  • снижается токсичность отработавших газов (СО в два раза, СН на 50…100%, NOx на 20…30 %);
  • в отличие от бензина газовая смесь более однородна по составу;
  • не накапливаются смолистые отложения на деталях и приборах системы питания, так как нефтяной газ растворяет их;
  • значительно уменьшается нагарообразование на деталях двигателя.
Читайте также:  Как начертить двигатель в разрезе

Сжатый газ также употребляется в качестве горючего, поскольку природные запасы метана колоссальны, и сложно найти более дешевое топливо для автомобильного двигателя.

Сжатый природный газ по сравнению со сжиженным нефтяным газом имеет следующие преимущества:

  • бόльшая безопасность, так как он легче воздуха и при утечках улетучивается;
  • дешевле;
  • большие природные запасы;
  • отработавшие газы экологически более чистые.

Недостатки газообразного топлива:

Сжиженный газ обычно используется в системах питания двигателей легковых автомобилей. Переоборудовать автомобиль для работы на сжиженном газе проще и дешевле, чем для работы на сжатом. Кроме того, сжиженный газ находится в баллоне под относительно небольшим давлением (примерно 1,6 МПа), а высокая степень разреженности сжатого газа требует увеличить этот показатель в 12-15 раз.

Поэтому для использования сжатого газа необходимы более громоздкие и тяжелые заправочные баллоны с более толстыми стенками, которые значительно повышают вес автомобиля. И если для грузовых автомобилей и автобусов с этим неприятным фактом еще можно мириться, то для легковых автомобилей, где каждый килограмм веса на учете, использование сжатого газа менее привлекательно. Кроме того, пробег между заправками для автомобиля, работающего на сжиженном газе вдвое больше, чем для работающего на газообразном топливе.
Исходя из этого системы питания с газовым топливом пока не нашли достаточно широкого применения, и используются на автомобилях, совершающих поездки в пределах городов и пригородов, т. е. на небольшие расстояния.

Марки газовых автомобильных топлив

ГОСТ 20448-90 предусматривает выпуск сжиженного газа двух марок: СПБТЗ (смесь пропанобутановая техническая зимняя) и СПБТЛ (смесь пропанобутановая техническая летняя).
Устаревший стандарт (ГОСТ 27578-87) также предусматривал две марки сжиженного газа: зимнюю — ПА (пропан автомобильный) и летнюю — ПБА (пропанобутановая смесь автомобильная).

Основными компонентами сжиженного газового топлива являются пропан (С3Н8) и бутан (С4Н10). В сжиженных газах, поставляемых для автомобильного транспорта, по техническим причинам может содержаться некоторое количество масла, поступающего из компрессоров и насосов.

Зимняя смесь отличается от летней повышенным содержанием пропана и применяется при температуре окружающего воздуха ниже +5 ˚С. Летняя смесь применяется при температуре +5 ˚С и выше.
Пропан остается в жидком состоянии при температуре ниже —42 °С, для бутана эта температура составляет —0,5 °С.
В весенний период времени с целью полной выработки запасов сжиженного газа марки СПБТЗ допускается ее применение при температуре до +10 °С.
Более высокая температура может привести к нежелательному повышению давления в системе подачи газа и ее разгерметизации.

Сжатый природный газ выпускается двух марок: «А» и «Б». Они отличаются содержанием метана и азота. Основные горючие компоненты сжатых газов — метан (СН4), окись углерода (СО) и водород (Н2) получают из горючих газов различного происхождения (природных, попутных, нефтяных, коксовых и др.). В попутных газах в зависимости от месторождения нефти содержание метана может находиться в пределах 40-82%.

Источник

Двигатели для грузового автомобиля ГАЗ 53

Советский Союз выпустил немало славных грузовиков. Но среди них всех выделяется ГАЗ-53. Серийный выпуск 53-го ГАЗа начался в 1961 году, а закончился в 1993. На грузовых автомобилях ГАЗ 53 за все время существования этой модели устанавливались двигатели внутреннего сгорания (ДВС) Горьковского автомобильного завода и Заволжского моторного завода.

Пример классического грузовика ГАЗ 53

Из истории

С осени 1961 и по январь 1967 года горьковчане выпускали ГАЗ 53 с индексом «Ф», на ГАЗ 53Ф стоял шестицилиндровый двигатель ГАЗ 51. Хотя мотор был в то время несколько усовершенствован, но он обладал существенными недостатками.

ДВС уже морально устарел к тому времени. Нижнее расположение клапанов давало низкий КПД и небольшую мощность, мотор неудобен был в обслуживании и ремонте. Даже отрегулировать клапана являлось проблемой, и на их регулировку уходило немало времени. Чугунная конструкция имела немалый вес, мотор имел относительно небольшой ресурс по пробегу. Все шло к тому, чтобы заменить устаревшую конструкцию на что-то более приемлемое.

Читайте также:  Причины нестабильной работы карбюраторного двигателя

Пример двигателя для ГАЗ 53

В конце 1958 года не заволжском предприятии осваивают отливку алюминиевых сплавов, и завод начинает разрабатывать производство новых деталей из легкого металла.

В то время это был большой шаг вперед в автомобильной промышленности.

Сначала ЗМЗ спроектировал V-образный 8-цилиндровый двигатель для ГАЗ 13 «Чайка» (ЗМЗ 13). Двигатель обладал мощностью 195 лошадиных сил и работал на бензине с высоким октановым числом (Аи-93 или Аи-95). Почти сразу был разработан ДВС ЗМЗ 41 (140 л.с.). ЗМЗ 41 работал на «семьдесят шестом» бензине. Этот мотор устанавливался на «Волгах» спецслужб.

Так выглядит V образный 8-цилиндровый ДВС

Какие двигатели стоят на ГАЗ-53

Для ГАЗ-53 двигатели поставлял завод ЗМЗ. На этом ГАЗе устанавливался двигатель под маркой ЗМЗ 53. Это был 8-ми цилиндровый двигатель, расположение цилиндров которого было V-образное. Двигатель мог развить мощность до 120 л.с., при том, что объем его составлял 4254 куб.см. Стоит также упомянуть о том, что он являлся карбюраторным, а рекомендованная марка бензина А-76.

Новый двигатель для ГАЗ 53А

В 1964 году Заволжский моторный завод на базе двигателя ЗМЗ 41 разрабатывает новый двигатель, которым комплектовался ГАЗ 53. Следует отметить, что на второе поколение «газонов» (ГАЗ 53А) шестицилиндровые ДВС уже не устанавливались, и в дальнейшем на «пятьдесят третьих» шли только V-образные 8-цилиндровые моторы.

Новый ДВС получил индекс ЗМЗ 53А. Так же, как и ЗМЗ 13, мотор получил алюминиевый блок и две головки блока цилиндров (ГБЦ) из этого же металла. ЗМЗ 53А имел ряд явных преимуществ перед устаревшим шестицилиндровым ДВС:

  • Двигатель меньше весил;
  • Обладал большей мощностью и объемом цилиндров;
  • Реже выходил из строя;
  • Был более удобен в ремонте и обслуживании.

Характеристики ЗМЗ 53А

Начиная с 1966 года, на автомобилях ГАЗ 53А и ГАЗ 53 12 серийно устанавливался двигатель ЗМЗ 53. Он имел верхнее расположение клапанов, на модели применялся карбюратор К 126Б. Позднее карбюратор поставили другой (К 135)

В отличие от ЗМЗ 41, мотор 53-его имеет меньший объем цилиндров и ход поршня. Кто-то утверждает, что у этих ДВС детали взаимозаменяемы, но это абсолютно не так. У моторов даже разные блоки цилиндров, не говоря уж о поршневой группе, коленчатом вале и ГБЦ. В блоках разница в том, что посадочные места под гильзы цилиндров разного диаметра, поэтому замена одного блока на другой будет крайне проблематична.

Технические характеристики ЗМЗ 53А:

  • Объем мотора 4,25 л (у ЗМЗ 41 – 5,53 л);
  • Диаметр поршня 92 мм (у ЗМЗ 41 – 100 мм);
  • Ход поршня 80 мм (у ЗМЗ 41 – 88 мм);
  • Диаметр поршневого пальца 25 мм (у ЗМЗ 41 – 28 мм);
  • Мощность двигателя 115 л.с. (у ЗМЗ 41 – 140 л.с.);
  • Степень сжатия 6,7 (у ЗМЗ 41 – 6,7).

Из всего вышесказанного становится понятно, детали моторов не взаимозаменяемы. Можно только переставить силовой агрегат целиком.

Модификации двигателей ГАЗ 53

На базе двигателя ЗМЗ 53А было создано множество различных модификаций. Изменения в конструкции предполагали какие-нибудь улучшения, либо предназначались для возможности установки ДВС на другую технику. Например, мотор ЗМЗ 66 06 имел степень сжатия 7,6 и его мощность была увеличена до 120 л.с.

В наше время Заволжский моторный завод еще до сих пор выпускает моторы для ГАЗ 53 и следующих за ним поколений (ГАЗ 3307, ГАЗ 3308). ДВС подобного типа нашли применение и на автобусах Павловского автобусного завода.

Схема двигателя для грузовика ГАЗ 53

  • ЗМЗ 66 06, ход поршня/ диаметр 92х80 мм, объем 4,25 л, мощность 120 л.с., степень сжатия 7,6;
  • ЗМЗ 511, ход поршня/ диаметр 92х80 мм, объем 4,25 л, мощность 125 л.с., степень сжатия 7,6;
  • ЗМЗ-523, ход поршня/ диаметр 92х88 мм, объем 4,68 л, мощность 130 л.с., степень сжатия 7,6.

Двигатель ЗМЗ 513 является модернизированной версией мотора ЗМЗ 66 06, ЗМЗ 5233.10 устанавливается на автомобили ГАЗ 3307 и ГАЗ 3308, модель ЗМЗ-5234.10 предназначена для автобусов ПАЗ.

Основные неисправности двигателей ЗМЗ 53

Как и любой другой двигатель, ЗМЗ 53 имеет свои слабые места. От модификации здесь мало чего зависит, всем ДВС присущи схожие признаки.

Читайте также:  Как поменять масло в двигателе опель корса

  • недостаточное давление масла в системе смазки;
  • деформация впускного коллектора («паука»);
  • течь масла с заднего коренного подшипника;
  • повышенный расход масла;
  • при больших нагрузках происходят задиры шатунных шеек коленчатого вала.

Тем не менее, двигатели этой серии достаточно выносливы. Если учесть, какое порой моторное масло заливают в них, можно только удивляться терпимости ДВС. Не всякий двигатель иностранного производства выдержит такие издевательства над собой.

Часто от водителей «газончиков» слышишь, – «Все, мотор кончается». Так вот, «кончаться» он может чуть ли не годами. Без давления, с дымящей поршневой и большим расходом масла «газон» еще долго ездит. Очень часто и порой долго на «газоновских» моторах что-то подстукивает, а что именно, не выясняется даже после разборки агрегата. Удивительно, но факт.

Правильно ТО двигателя

Сам по себе двигатель хороший, и нареканий не вызывает, главное поддерживать его техническое состояние.

Так выглядит ДВС для автомобиля ГАЗ 53

При проведении технического обслуживания головку блока цилиндров необходимо подтягивать.

Но это первые три техосмотра, потом периодичность можно увеличить, и подтягивать головку блока через каждое ТО-2.

Не стоит забывать и про температурный режим.

Чтобы двигатель прослужил дольше, при первой же необходимости заменяйте поршневые кольца. О том, что пора заменять поршневые кольца, вам скажет сам автомобиль. В этом случае после каждых 100 км. пробега масло будет уменьшаться примерно на 400 грамм. Если же давления масла в системе упало, то тут дело во вкладышах коренных подшипников коленчатого вала, которые также необходимо сразу заменить.

Двигатель для ГАЗ 53 в разрезе

Проверка технического состояния ДВС ЗМЗ 53

По некоторым показателям можно судить о техническом состоянии двигателя. Такими показателями являются:

  • расход масла на 100 (1000) км пробега;
  • значения величины давления масла на холостых и средних оборотах коленчатого вала;
  • компрессия в цилиндрах ДВС.

Расход масла проверяют по уровню контрольным щупом на холодном незаведенном двигателе. Если расход превышает 0,4 л на 100 км, двигатель нуждается в ремонте. Но ремонтируют ДВС и при меньшем потреблении масла, особенно тогда, когда на моторе нет никаких подтеков. Давление масла контролируется стрелочным показателем и контрольной лампой на щитке приборов. Порой датчики бывают неисправными. Точные показания можно получить с помощью контрольного манометра. Минимальное давление на холостых оборотах ДВС не должно быть меньше 0,5 кг/см², на средних оборотах этот показатель не должен опускаться ниже 1 кг/ см². При меньших значениях двигатель отправляют в ремонт.

Компрессию в цилиндрах ДВС замеряют компрессометром. Такую операцию необходимо проводить вдвоем. Компрессия замеряется при вывернутых свечах, полностью открытой дроссельной заслонке, на хорошем аккумуляторе и отключенной подачей питания на высоковольтные провода. Хорошей компрессией на ЗМЗ 53 считается показатель 7,5 кг/ см².

Технические характеристики двигателя

Ниже представлены технические характеристики двигателя ЗМЗ 511.1000398 для ГАЗ-53 ГАЗ-3307 и АИ-76

Двигатель карбюраторный, бензиновый, с V-образным расположением цилиндров под углом 90 градусов и верхним расположением клапанов.

В двигателе применены головки цилиндров с высокотурбулентными камерами сгорания и винтовыми впускными каналами. Во всех моторах применена система рециркуляции отработавших газов для снижения выброса вредных веществ в атмосферу. Двигатели имеют картер сцепления под унифицированную КПП.

  • количество цилиндров — 8;
  • рабочий режим — 4-х тактный;
  • степень сжатия — 7,6:1;
  • рабочий обьем, л — 4,25;
  • номинальная мощность при частоте вращения коленчатого вала 3200-3400 1/мин, кВт (л. с.) — 92 (125);
  • максимальный крутящий момент при частоте вращения коленчатого вала 2000-2500 1/мин, Н*м(кгс*м) — 294 (30);
  • минимальный удельный расход топлива г/кВт*ч (г/л. С.*ч) — 286 (210);
  • расход масла на угар, % от расхода топлива — 0,4;
  • масса, кг — 262;
  • топливо — А-76.

Внешняя скоростная характеристика двигателя.

Соблюдая все требования, двигатель ГАЗ 53 прослужит вам и вашим детям.

Самодельные варианты применения ДВС ЗМЗ 53

В связи с неприхотливостью двигателей серии ЗМЗ 53, их доступностью и относительно невысокой стоимостью многие «самоделкины» нередко пытаются «внедрить» ДВС на другие марки автомобилей. Например, на Газель уже устанавливались подобные агрегаты.

Несмотря на довольно внушительные габариты, у «газоновских» моторов относительно небольшой вес (230-270 кг), и двигатель все же помещается под капотом Газели, не очень сильно нагружая автомобиль. Ставят эти моторы и на УАЗ с соответствующими переделками (меняют радиатор, переваривают крепления ДВС и т.д.)

Пример самодельного трактора с использованием двигателя ЗМЗ 53

Источник

Оцените статью