Как мы уже писали ранее вопросы экономической эффективности эксплуатации газодизельного парка ТС сейчас очень актуальны. Нравится кому-то или не нравится, но соотношение стоимости 1 л ДТ к 1 кг СПГ будет не менее 70%, т.е 48 рублей за кг в сегодняшних ценах. Так диктует экономика производства и распределения СПГ.
Ключевым вопросом в повышении экономического результата является топливная экономичность газодизеля, т.е. сколько кг газа надо потратить на замещение 1 л ДТ.
Классические системы газодизеля никак не регулируют количество проступаемого воздуха, топливная смесь является очень сильно обедненной практически на всех режимах работы двигателя. Сгорание газа происходит только в зонах где кислород уже выгорел при сгорании ДТ. Получается порочный круг — уменьшая количество ДТ, вы уменьшаете количество зон сгорания и большое количество газа просто выбрасывается наружу. Если для маленьких замещений в 40-50% ситуация приемлемая на замещение 1 литра газа тратится примерно 1 нм3 или 0,7-0,8 кг топливного газа, то для замещения в 70% ситуация не приемлемая — 1 л ДТ =1.4-1.6 нм3, что уже больше 1 кг и соответственно это хуже, даже чем для 100% газового двигателя.
Решение этой проблемы давно известно — воздушная заслонка, стоящая после турбонагнетателя. Воздушная заслонка позволяет всегда придерживаться оптимального соотношения «воздух-топливо». Избегая как слишком богатой смеси, которая вызывает детонацию, так и слишком бедной смеси, которая плохо горит.
Однако после ее установки возникают проблемы по способу подачи газа за заслонкой. Первая, нужен очень хороший смеситель воздуха и газа, раньше за приготовление идеально гомогенной смеси отвечал турбокомпрессор, а сейчас нет. Вторая, создание взрывоопасной смеси во входном коллекторе и далее по всей цепи до заслонки. Третья, утечка газа при перекрытии клапанов.
В принципе все проблемы решаемые. Хорошие смесители есть, но они стоят денег и габаритны. Ущерб от возможного хлопка минимизируется за счет установки разрывного клапана. Утечка газа через перекрытие клапанов поделать ничего нельзя — с ней мирятся.
Радикальным методом решения всех проблем является установка форсунок подачи газа строго под впускные клапана. Форсунки должны начать подавать газа в момент когда выпускной клапан полностью сел на седло, а впускной продолжает движение вниз. Именно поэтому такой впрыск газа и называется фазированным.
В чем минусы фазированного впрыска и почему он не всегда применяется ? Ответ — техническая сложность и более высокая стоимость системы впрыска.
ООО «КГМТ» реализовало газодизельную систему фазированного впрыска на базе собственного газодизельного контроллера второго поколения «Триоль-2». Апробирование системы произведено на ТС Газель с двигателем CUMMINS ISF 2.8 на который одновременно были установлены 2 газодизельные системы: одна с распределенным фазированным впрыском, а другая с впрыском газа перед турбиной. Классическая система при 80% замещении показала. что на 1 л сэкономленного дизельного топлива потребуется 1.15 кг газа, при распределенном впрыске всего 0,91 кг. Экономия газа составила 20%. Из-за высоких оборотов двигателя 2400 об/мин нам не удалось получить желаемый результат ( нет времени для качественного сгорания ). Для подтверждения этой теории мы сделали один заезд при 1.700 об/мин и получили уже 0.85 кг. У седельного тягача рабочие обороты 1.200-1.3000 об/мин и мы рассчитываем выйти на результат, когда для замещения 1 литра дт необходимо потратить 0,8 кг газа.
Экономический анализ газодизельной системы с фазированным впрыском.
ДТ 67 рублей литр, СПГ 44 рубля за кг, замещение 85% , на 1 л замещенного ДТ тратится 0.8 кг газа, годовой пробег 160.000 км. Стоимость установки «под ключ» 1.700.000 рублей.Средний расход ДТ 32 литра/100 км. Стоимость обслуживания газодизельной системы 100.000 рублей в год. Годовой экономический эффект от газодизеля — 1,28 млн. рублей. Окупаемость оборудования — 1,3 года.
Интересно, что газо дизель с такими параметрами экономически эффективней 100% газовой машины расходующей 1 кг газа на замену 1 литру ДТ. При дополнительной стоимости эксплуатации 100% газовой машины годовой экономический эффект составит 0,87 млн рублей. Так как 100% газовая машина в среднем дороже на 2 млн своего дизельного аналога, то окупаемость составит 2,3 года.