Нефть на мировом рынке дешевеет, вместе с ней дешевеет и природный газ. Уже появилась шутка, что сланцевая революция ушла в глубокое подполье – на ближайшее время теряется смысл искать альтернативные виды топлива. Однако и на этом фоне газомоторное топливо в два раза (и даже больше!) дешевле солярки. Уменьшить долю затрат на горючее при перевозках, получить льготы от правительства, да еще и сохранить экологию родной страны позволяют газобаллонные автомобили.
Чуть меньше года назад нам довелось познакомиться с газобаллонной версией грузовиков Scania, а теперь появилась возможность сесть за руль седельного тягача Volvo FH, тоже работающего на сжатом метане. У российского представительства Volvo Trucks есть несколько таких тягачей, которые отдают перевозчикам для тестов. Кроме того, с помощью эксплуатации этих грузовиков шведы косвенно отслеживают те изменения в ситуации с газомоторным топливом, которые реально происходят в России. Год-два назад газовыми тягачами были Volvo FH прежнего, пятого поколения, а теперь это уже новый FH, который на российский рынок выводят под собственным именем Volvo FH SuperNova. Причем эти автомобили могут быть собраны и на российском заводе Volvo Group в Калуге. Однако не только седельные тягачи флагманской серии FH шведы готовы перевести на CNG (сompressed natural gas, что означает «компримированный природный газ»), но и более демократичные по цене Volvo FM. И Volvo FH, и Volvo FM оснащаются одинаковыми двигателями D13С, адаптированными для работы на сжатом метане, а по характеристикам тягачи ничем не отличаются от собратьев с дизелями.
Процент замещения
Оказывается, у Volvo и Scania совершенно по разному конвертированы дизели под газ. У Scania применяются пятицилиндровые моторы OC09 объемом 9,3 литра мощностью 280 л. с./ 1350 Н.м или 340 л. с./1600 Н.м. Эти моторы работают по циклу Отто, то есть они с воспламенением от искрового зажигания: есть свечи и высоковольтные катушки. А солярка используется только для работы отопителя-автономки. Сам мотор переделан очень серьезно.
Однако на Volvo FH установлен практически обычный 12,7-литровый двигатель D13С настройкой мощности 460 л. с. и моментом 2300 Н.м, работающим по газодизельному циклу. Как говорится, бог с ним, с разным объемом и разной мощностью. Но почему эти издавна жестко конкурирующие между собой шведские фирмы применяют разные циклы? Чем один цикл лучше другого?
Все дело в назначении автомобиля. У Scania трехосные P280 6x2HNB и P340 6x2HNB, а также седельные тягачи P340 LA4x2MNA – развозные грузовики, ориентированные на работу в городе или пригороде. То есть больше привычные к толчее в пробках. А Volvo FH – магистральный грузовик. Хотя у Volvo Trucks есть чисто газовые двигатели, работающие по циклу Отто, но их тоже используют на развозных перевозках – на Volvo FE. Причем иногда применяют и покупной мотор – Cummins.
Напомним, что такое газодизельный цикл. Сжатый газ под давлением, через дополнительные газовые форсунки с электронным управлением, впрыскивается во впускной трубопровод именно на такте впуска. Метан смешивается с воздухом и поступает через впускные клапаны в определенный цилиндр двигателя. В конце такта сжатия, для воспламенения полученной газовоздушной смеси, в камеру сгорания впрыскивается дизтопливо. То есть совмещены основополагающие принципы двух циклов: внешнее смесеобразование от цикла Отто и воспламенение топливовоздушной смеси от сжатия – в соответствии с заветами Рудольфа Дизеля.
У Volvo эта система называется Dual-Fuel (двухтопливная), и это название запатентовано. От российских специалистов Volvo я впервые услышал термин «замещение одного вида топлива другим». Именно замещение, а не просто прекращение подачи газа. Процесс образования метановоздушной смеси у современного газодизельного двигателя более сложный, чем элементарное открытие-закрытие какого-то крана. Нужно такое же тонкое регулирование подачи газа, как и изменение цикловой подачи дизтоплива. Эта задача и возложена на электронику. То есть на определенных режимах, в основном с ростом оборотов, у двигателя Volvo D13C (или с ростом нагрузки) солярка интенсивно замещается газом, а с уменьшением оборотов – доля газа тоже уменьшается. Максимальный процент газа – 75, оставшиеся 25% – дизтопливо. Но в среднем при движении по магистрали получается соотношение 60/40. Если пересчитать, с учетом разницы в цене солярки – 35 рублей за литр и метан – 14 или 16 рублей за куб. С этой разницы и получается экономия. На холостом ходу мотор работает только на дизтопливе, поэтому нет никакого выигрыша при стоянии в пробках. Газодизельному тягачу Volvo FH нужен простор и скорость.
Плавное замещение
Каких-то существенных изменений в самом двигателе Volvo D13C нет. Разве что есть особая дроссельная заслонка с электронным управлением и расходомером, которые смонтированы на перепускном трубопроводе в обход интеркулера, между турбиной и коллектором. А еще установлен датчик детонации. Здесь он совсем не лишний – степень сжатия осталась та же самая, что и у настоящего дизеля, около 16-17 единиц. Есть отвод антифриза на газовый редуктор для его подогрева от системы охлаждения двигателя. Мотор большой по объему, при его работе через редуктор проходит много газа, и при понижении давления редуктор без подогрева обмерзает. Обычно при работе двигателя по циклу Отто, и тем более при работе на газе, увеличивается доля передачи теплоты сгорания в стенки цилиндров, в головку и потом – в систему охлаждения. Однако у Volvo не изменены ни радиатор, ни водяной насос, и перегревов нет.
Газовые форсунки установлены не перед впускными клапанами, как это бывает на газовых двигателях других производителей, а на входе во впускной коллектор. Точнее – на том месте, где обычно на двигателе D13 установлено устройство для предпускового подогрева воздуха. На газовой версии мотор в холода, перед запуском, разогреет жидкостная автономка. На коллекторе установлена не одна огромная газовая электромагнитная форсунка, а шесть сравнительно небольших, которые синхронизированы с порядком работы двигателя. Всей дозировкой газа занимается особый электронный блок управления, который увязан в работе с обычным блоком управления. Сигнал сначала идет на газовый ЭБУ, а потом – на «соляровый». Причем замещение или переход с метана на солярку и обратно проходит настолько плавно, что водитель этого не замечает. Нет никаких рывков, провалов, натужного «пыхтения» и прочего нарушения чередования вспышек.
Понять, на газу или солярке в данный момент работает двигатель, помогает индикатор вида топлива. Почему-то его не имплантировали в комбинацию приборов и не вывели информацию на дисплей, а разместили справа на консоли, рядом с различными клавишами. Если синий светодиод горит – мотор работает на солярке, если не горит – на газу. Этот же индикатор показывает, и сколько метана есть в баллонах.
Как ни удивительно, но мотор не потерял ни мощности, ни момента. У двигателей семейства D13 есть несколько настроек мощности: 400 л. с./2000 Н.м.; 440 л. с./2200 Н.м; 460 л. с./2345 Н.м.; 480 л. с. и самая мощная (при Евро-5) – 500 лошадиных сил. Сейчас на Volvo FH SuperNova как раз и ставят D13C Евро-5, но настройкой 460 л. с. – видимо, поэтому и газовую версию подтягивали под эту планку.
А если нет изменений в моменте и мощности, то нет оснований и для существенного увеличения передаточных чисел в трансмиссии. Обычно это приводит к увеличению расхода топлива. Здесь применена автоматизированная механическая 12-ступенчатая коробка передач Volvo I-Shift с диапазоном передаточных чисел от 16.86 до 1.0. За время существования «роботов» Volvo I-Shift на них постоянно совершенствовалось программное обеспечение – обязательно есть программы для экономичной езды, функция «движение враскачку», но на газовом Volvo FH все сохранено. Передаточное число гипоидного ведущего моста – 2,79.
Эквивалентно 110 литрам
На тягач Volvo FH газовые баллоны устанавливают с левой стороны, на место большого топливного бака объемом 870 литров. Баллоны сделаны в Чехии, фирмой Vitkovice Cylinders, которая специализируется на производстве бесшовных баллонов высокого давления из легированной стали. Они легче по весу, но выдерживают рабочее давление 200-300 бар и за счет этого вмещают значительно больший объем газа. Напомним, полностью стальные газовые баллоны называются «тип 1», а полностью композитные – «тип 4». Баллоны «тип 2» и «тип 3» – компромисс между сталью и пластиком. Баллонов – четыре, причем они разного диаметра и вместимости: два диаметром 130 мм, объемом по 155 литров и два диаметром 120 мм на 121 литр. Видимо, так удобнее было компоновать. Суммарный объем 552 литра, что эквивалентно 110 литрам солярки, при расходе дизтоплива около 30 л/100 км – получается на газе можно проехать примерно 400 километров. Масса всей кассеты – 650 кг. На правом лонжероне расположен обычный топливный бак объемом до 730 литров солярки. То есть сохранена оптимальная развесовка по обеим сторонам рамы. Справа смонтирован и резервуар для раствора мочевины (65, 68 или 90 литров) – мотор-то уровня Евро-5, если он работает на дизтопливе. И применение AdBlue никто не отменял…
Вся запорная аппаратура – итальянская, фирмы Emer, которая входит в пятерку крупнейших производителей компонентов для ГБО в мире. Дополнительные тесты, проведенные с аппаратурой этой компании, позволили использовать ее в Германии, США и Канаде. На каждом баллоне установлен расходный электромагнитный клапан, который в аварийном режиме можно открыть или закрыть вручную. Так же работает и магистральный газовый клапан. Обычное давление метана в этих баллонах – 200 бар, после понижающего редуктора – 8 бар. Это уже не столь страшное давление.
Мнения
Алексей Бобиков
индивидуальный предприниматель Вольск, Саратовская область
Я являюсь владельцем 23 автопоездов, где 20 тягачей – Volvo FH (причем есть и нового поколения), и три – DAF XF105. Автомобили стараемся приобретать только в дорогих комплектациях – для работы в хороших условиях на хороших машинах проще найти хороших водителей. Основные маршруты перевозок – города Поволжья, Самара, Сызрань, Саратов и юг России. В основном получается в радиусе 500 километров от Вольска. В центральные регионы стараемся ездить меньше – из-за пробок вокруг Москвы. Недавно взяли на тест газодизельный Volvo FH. Машина отработала у нас месяц, прошла около 10 тысяч км. На автомобиль посадили одного из самых опытных водителей. И сначала у него было только разочарование от тягача: при работе на газе оказался плохой разгон, и машина не ехала в гору. Двигатель при малейшей нагрузке переключался на дизтопливо, не было нормального отклика на педаль акселератора. Выгода от эксплуатации составляла 100 рублей на 100 километров. Оказалось, там была какая-то неисправность, мы машину сдали и получили другой тягач для теста. Он повел себя совсем по-другому. На этой машине ездим чуть больше недели, но на ней существенно ниже расход и газа, и солярки. Дизтоплива расходует 17,6 литра на сотню вместо 29-30 литров у обычного дизельного Volvo FH. Выгода поучается 120 рублей на 100 километров Это вполне приемлемо, здесь экономика лучше. Не нравится цена грузовика с газобаллонной установкой – к цене обычного Volvo FH придется добавить еще 500 тысяч рублей. Когда такой тягач окупится? По моим подсчетам, в лучшем случае – через 8 лет, в худшем – через 10. Кроме того, у машины увеличенная снаряженная масса, где-то на 700 килограммов, из-за газовых баллонов. Но в стране все больше становится пунктов весового контроля, эксплуатировать автопоезд с перегрузом на эти 700 кг уже не получается, поэтому приходится меньше загружать полуприцеп – мы на этом тоже теряем деньги. Получается сэкономил на топливе 600 рублей в день, а потерял – 800. Должны быть еще какие-то льготы, к примеру, на сбор по утилизации или еще какой-то экономический механизм.