Анатолій Окоча, канд. техн. наук, доцент, Олександр Лавріненко, ст. викладач, НУБіП України
Значне й постійне підвищення цін на автомобільний бензин примушує власників автомобілів дедалі частіше замислюватися над потребою заощадження коштів на їхнє заправлення, у тому числі над встановленням на автомобіль газобалонного обладнання. Тож розглянемо основні переваги й недоліки такого переобладнання.
Загальні відомості
Газобалонне обладнання (ГБО) – це система живлення двигуна, яка використовує скраплений (зріджений) або стиснутий газ, як альтернативний вид палива замість бензину. Газове обладнання автомобіля розміщують зазвичай у трьох місцях: багажнику, моторному відсіку і у салоні.
ГБО буває двох типів: перший (LPG – liquefied petroleum gas) – для скрапленого (зрідженого) нафтового газу (СНГ), другий (CNG – сompressed natural gas) – призначений для стиснутого (компримованого) природного газу (СПГ). Це принципово різне обладнання, яке має свої переваги й недоліки.
Основним паливом для першого типу ГБО є скраплені нафтові гази, які за нормальних температур (від -20°С до +20°С) і відносно невисокого тиску (1,0 – 2,0 МПа) перебувають у рідкому стані. Ці гази отримують під час добування й переробки нафти, їх основні компоненти – пропан, бутан, тому такий газ називають пропан-бутан, а узвичаєна назва – просто пропан.
Паливом для ГБО другого типу є стиснутий газ – продукт стиснення природного газу, основним компонентом якого є метан, тому він дістав назву – метан. Для підтримання енергетичного заряду на борту газобалонних автомобілів природний газ перебуває під тиском 20 МПа у спеціальних балонах, розрахованих на високий тиск.
ГБО у своєму розвитку пройшло декілька поколінь. Різниця в комплектації ГБО за поколіннями в основному стосується елементів подавання газу і систем керування, які розташовані у моторному відсіку. Встановлені поза відсіком компоненти системи (пристрої заправлення, газопроводи, балон і його обладнання) ідентичні для всіх поколінь.
Перше покоління (ГБО 1, пропан-бутан, метан). Системи із вакуумним керуванням і механічним дозатором газу, які встановлюють на бензинові карбюраторні й прості інжекторні двигуни без каталітичного нейтралізатора відпрацьованих газів (каталізатора). Розрізняють два види ГБО 1: вакуумне – для карбюраторних і електронне – для карбюраторних та інжекторних двигунів.
ГБО 1 в Україні заборонено із 2006 р., як таке, що не відповідає екологічним нормам. Однак його все ще продовжують встановлювати на карбюраторні й інжекторні автомобілі без датчика вмісту кисню (лямбда-зонду). Воно характеризується наявністю запаху газу, втратою потужності і збільшеною витратою палива.
Друге покоління (ГБО 2, пропан-бутан, метан). Механічні системи, доповнені електронним дозувальним пристроєм, що працює за принципом зворотного зв’язку з лямбда-зондом. Їх встановлюють на автомобілі з інжекторним двигуном та каталізатором. Характеризується такими самими властивостями, як і ГБО 1. ГБО 2 морально застаріло й здебільшого несумісне з автомобілями, виготовленими після 2000 року.
Третє покоління (ГБО 3, пропан-бутан, метан). Системи, що забезпечують індивідуальне подавання газу в окремі циліндри дозувальним пристроєм (газовим інжектором), яким керує електронний блок. Газ подається у впускний колектор за допомогою механічних форсунок, які встановлені водночас із бензиновими та відкриваються завдяки надлишковому тиску в магістралі подавання газу. ГБО 3 властива менша втрата потужності, порівняно з першим і другим поколіннями, однак є небезпека у разі найменшої несправності системи запалювання виникнення ударів у впускному колекторі та його руйнування. ГБО 3 в Україну так і не потрапило, але іноді зустрічається на ввезених із Європи автомобілях.
Четверте покоління (ГБО 4, пропан-бутан, метан). Це системи розподіленого послідовного впорскування газу в кожний циліндр електромагнітними форсунками, встановленими на впускному колекторі безпосередньо біля впускного клапана, якими керує вдосконалений електронний блок. Електронна система забезпечує оптимальну величину кута випередження запалювання, момент і тривалість впорскування газовими форсунками аналогічно бензиновому. Тобто автомобіль залишається інжекторним, незалежно від виду палива, з однаковими характеристиками як на бензині, так і на газі.
У ГБО 4 застосовують одноступінчастий редуктор (пропан-бутан), або двоступінчастий (метан). На відміну від систем попередніх поколінь, у цих редукторах немає дозувальної діафрагми, а основним його завданням є підтримка стабільного тиску газу (0,12 МПа – на пропан-бутані, і 0,18 МПа – на метані) на всіх режимах роботи двигуна.
ГБО 4 сьогодні найпоширеніше. Понад 90% установок припадає саме на нього. Однак його не можна встановлювати на автомобіль із системою впорскування бензину безпосередньо у циліндр двигуна.
П’яте покоління (ГБО 5, лише пропан-бутан). На відміну від ГБО 4 газ, за допомогою електромагнітних форсунок, надходить до циліндрів у рідкому стані. Для цього в балоні розміщено насос, який забезпечує циркуляцію рідкої фази газу із балона через рампу газових форсунок із клапаном зворотного тиску назад у балон.
Внаслідок високої чутливості до забруднення газу, великої вартості (вдвічі дорожче за ГБО 4), а також низької ремонтопридатності обладнання широкого поширення в Україні це обладнання не отримало.
Важливою перевагою систем 3, 4 і 5-го поколінь є функція автоматичного переведення із бензину на газ і навпаки.
Переваги встановлення ГБО
Основними перевагами встановлення ГБО є:
– зменшується вартість експлуатації автомобіля, оскільки газоподібне паливо дешевше за бензин;
– переведення автомобіля на газоподібне паливо не потребує змін у конструкції двигуна, достатньо встановлення самого обладнання;
– за роботи на газоподібному паливі не буває детонації (октанове число 100 –115 од.), знижується рівень шуму на 2 – 3 дБ;
– збільшується міжремонтний пробіг у 1,5 рази, тому що газ не змиває плівку оливи зі стінок циліндрів, внаслідок чого зменшується спрацювання двигуна;
– збільшується у 1,5 – 2 рази термін роботи моторної оливи, бо вона не розріджується рідким паливом, що не згоріло, і повільніше втрачає свої експлуатаційні властивості;
– зменшується токсичність відпрацьованих газів (оксиду вуглецю вдвічі-втричі, оксиду азоту в 1,2 рази, вуглеводнів у 1,3 – 1,9);
– практика експлуатації автомобілів із встановленим ГБО свідчить, що за якісного переобладнання та своєчасного технічного обслуговування вони менш вибухонебезпечні, особливо в аварійних ситуаціях, порівняно з бензиновими, оскільки, по-перше, газовий балон набагато міцніший, аніж бензобак, до того ж у ньому немає повітря. Тому небезпека займання значно менша. По-друге, загалом здатність до займання у газу нижча, ніж у бензину. Крім того, у ГБО значно вищий рівень захисту;
– комбінована система живлення (газ плюс бензин) дає змогу суттєво збільшити пробіг автомобіля між заправками.
Недоліки ГБО
Основні недоліки встановлення ГБО:
– зазвичай новий автомобіль знімають із гарантії, якщо на нього встановлюють ГБО. Лише на деякі китайські та російські марки автомобілів можна переобладнати на ГБО на фірмових СТО. Решта продавців нових авто таких послуг не надає, мотивуючи це тим, що автомобіль розробляли для експлуатації на рідкому паливі й автовиробник не може гарантувати нормальну його роботу на газі;
– газоподібне паливо горить повільніше, ніж бензин, завдяки чому знижуються динамічні властивості й спостерігається зменшення потужності двигуна на 5 – 20%;
– автомобіль, обладнаний газовою установкою, повинен мати відповідну позначку в техпаспорті. Тим, хто збирається купити авто і переобладнати його на газ, варто встановити ГБО до постановки автомобіля на облік у ДАІ. Інакше доведеться змінювати техпаспорт;
– в автомобілі, обладнаному ГБО, заборонено палити;
– важкий балон у багажнику не лише займає місце, але і зменшує вантажопідйомність автомобіля;
– автомобілі із ГБО більш чутливі до чистоти повітряного фільтра, тому прийдеться його замінювати частіше, ніж за роботи на бензині.
Якщо питання переобладнання автомобіля вирішено позитивно, який тип ГБО ліпше обрати? Для цього розглянемо переваги й недоліки кожного його типу.
ГБО для скрапленого газу
Переваги: порівняно невисока ціна ГБО; сьогодні в Україні ціна 1 л газу приблизно вдвічі нижча ціни бензину; функціонує велика кількість газозаправних станцій; балони за об’ємом наближаються до бензинових, вони легші й дешевші, ніж для стиснутого, крім того, вони бувають тороїдального типу (таблетка, бублик), тому можуть бути розташовані в ніші для запасного колеса, що дуже зручно.
Недоліки: скраплений газ за екологічними властивостями поступається стиснутому, зокрема, він важчий за повітря у 1,5 – 2 рази і за витікання може накопичуватися у нижній частині приміщення, а поєднуючись із повітрям утворює вибухонебезпечну суміш; витрата газового палива більша, ніж бензину на 10 – 20%; потужність двигуна знижується на 5 – 7%; потрібно раз на місяць зливати конденсат із редуктора у спеціальну ємкість і не варто зберігати забруднені ним ганчірку або тару в багажнику; в холодну пору року, за температури нижче 10°С, прогрівати двигун слід на бензині.
Переваги і недоліки ГБО для стиснутого газу
Переваги: безпечніше за скраплений, оскільки стиснутий газ легше повітря у 1,6 раз і швидко звітрюється, не утворюючи вибухонебезпечної суміші; витрата газу менша, ніж бензину (зазвичай 1 м3 = 1,2 л); немає проблем із зимовою експлуатацією, навпаки, в морози двигун запускається навіть легше, ніж на бензині; відсутність рідкої фази не потребує підігрівання редуктора й зливання конденсату.
Недоліки: сьогодні переведення автомобіля на стиснутий газ в Україні менш вигідно, бо ціна газу повністю залежить від експорту його з Росії і постійно зростає, нині вона в 1,5 рази вища, ніж скрапленого; потужність двигуна знижується залежно від покоління на 10 – 20%; пробіг на одному заправленні газом менший, ніж на скрапленому, і тим паче бензині; висока вартість установки ГБО на метані, яка в двічі-втричі вища, ніж ГБО на пропані; важчі й меншої ємності балони, які займають багато місця в багажнику та суттєво зменшують вантажопідйомність автомобіля. Останніми роками з’явились металопластикові балони, однак вартість таких балонів достатньо висока, а довговічність значно нижча металевих.
Висновки
Підсумовуючи сказане, зазначимо, що однозначної відповіді на запитання, яке стоїть у заголовку статті, немає. Якщо у вас є можливість змінювати машини раз на рік, зв’язуватися із ГБО немає сенсу Якщо ж ви маєте звичку користуватися автомобілем 5 – 10 і більше років, варто задуматися над встановленням ГБО.
Неофіційна статистика стверджує, що в Україні 70% автомобілів, які переробляють на використання газоподібного палива, переводять на скраплений газ, а стиснутий – лише для переобладнання комерційного транспорту (близько 80% від усього метанового автопарку).
Автоексперти стверджують, що ГБО варто встановлювати, якщо ціна газоподібного палива як мінімум вдвоє нижча бензину, а щорічний пробіг автомобіля більший за 15 тис. км. Лише тоді витрати на установлення ГБО швидко окупляться, а економія на паливі буде відчутною.
Не рекомендують встановлювати газ на авто із маленьким об’ємом двигуна, оскільки в такому разі це негативно впливає на динамічність машини та й суттєвої економії не дає, а про багажне відділення практично доведеться забути.
Власники легкових автомобілів частіше обирають скраплений газ, а володарі мікроавтобусів, фургонів і вантажних автомобілів – стиснений. Що більший об’єм двигуна і що старіша його конструкція, то більший економічний ефект буде від встановлення ГБО.
