В Научно-исследовательском центре по испытаниям и доводке автомототехники (ГУП "НИЦИАМТ") успешно завершились испытания газового двигателя производства "КамАЗ", способного без проблем выполнить нормы Евро-2. Кроме того, получены обнадеживающие данные, что соответствие требованиям Евро-3 также будет подтверждено при минимальных вмешательствах в конструкцию двигателя.
Отличий от "базового" дизельного двигателя немного: на правом блоке цилиндров установлен блок электронного управления, на двигателе размещена система турбонаддува воздуха, вместо трубок подачи дизельного топлива установлены трубопроводы подачи сжатого метана, а также установлен большой газовый фильтр. Все это видно на фото #1. Удельный расход топлива нового двигателя 218 граммов природного газа на киловатт/час мощности. Это немного хуже, чем у аналогичного по мощности дизельного двигателя. Например, у КамАЗ 740.30-260 удельный расход топлива 207 граммов на киловатт/час. Но, например, Марк Вайсблюм, заведующий отделом НИЦИАМТ, прокомментировал эти цифры просто: "Дизели развиваются уже более столетия, а работы по газовому двигателю реально только начаты". Марк Ефимович еще рассказывал, что первоначально удавалось разработать процессы управления подачей газообразного топлива или для режимов малой мощности, либо - для большой мощности, а обеспечение управления на всем диапазоне рабочих мощностей получилось только после большого объема испытаний и доводки и только путем электронной регулировки работы форсунок (фото#2). Похоже, эта проблема портит жизнь и другим разработчикам подобных двигателей. Не зря же даже в странах Западной Европы, где озабоченность экологическими проблемами чрезвычайно высокая, эти двигатели в обозримом будущем не займут более 15-20% рынка.
Но преимущества газового двигателя с искровым зажиганием настолько высоки и настолько очевидны, что работы над ними ведутся широким фронтом практически во всех странах. Для России, где сосредоточено более трети всех мировых запасов природного газа, и где экологическая ситуация в крупных городах настолько серьезна, что превышение ПДК по целому ряду наиболее вредных выбросов достигает несколько десятков раз (!) - использование таких двигателей не имеет никакой альтернативы.
Дело все в том, что преимущества природного газа над жидким топливом, в смысле соответствия экологическим требованиям современного общества, настолько высоки, что даже строгие разработчики требований "Евро" сделали для метана целый ряд послаблений: например, не измеряется уровень выбросов твердых частиц и сажи. Их просто нет в нормально отрегулированном газовом двигателе. Гораздо ниже получаются, на правильно спроектированном и нормально отрегулированном двигателе, и выбросы CO, СН и окислов азота. Наконец, даже на химическом уровне метан гораздо чище дизельного топлива, поскольку на одну молекулу углерода приходится четыре молекулы водорода, в то время как в жидких углеводородах, производимых из нефти, это соотношение от 1:2 до 1:3. То есть при сжигании одного и того же количества газа и солярки выбросы углекислого газа для метана будут как минимум на 30% ниже. Есть еще один нюанс, снижающий затраты на этот двигатель. Если бензиновый двигатель и даже дизель требует для начала работы стехиометрической смеси (самой экономически невыгодной) с постепенным обеднением рабочей смеси до a= 1,1-1,15 у двигателя, работающего по циклу Отто (бензинового), и у дизеля a=1,15-1,2, в то время как газовый двигатель позволяет достигать a=1,4-1,65.
Проще решается и обеспечение нормальной работы двигателя в "реальных" условиях эксплуатации: сжатый метан в принципе не замерзает во всем диапазоне реально существующих на Земле температур (температура кипения метана, как известно, -161 градусов по Цельсию). Метан гораздо безопаснее при авариях, поскольку он намного легче воздуха, и его разливов, что представляет очень серьезную угрозу пожара для бензина и солярки, не бывает.
Другое дело, что пока и баллоны для сжатого газа дороги, порядка 5 долларов за литр объема, и вообще, на круг, автомобиль, оснащенный газовым искровым двигателем, дороже на 10%-15%. В то же время природный газ гораздо дешевле равного по энергетике количества солярки (почти в два раза!).
ОАО "КамАЗ" первым в нашей стране сумел довести газовый двигатель с искровым зажиганием до серийного выпуска. Главное, что с самого начала сделали специалисты "КамАЗа" - они поставили 8-канальный 24-вольтовый компьютерный блок управления подачей топлива и работой свечей зажигания (фото #3). Этот контроллер производят в рамках работ по диверсификации производства на предприятиях Межгосударственной финансово-промышленной группы "Аэрокосмическое оборудование". Результаты работы блока были весьма и весьма благосклонно восприняты специалистами НИЦИАМТа. По словам Марка Вайсблюма, самое сложное в работе двигателя - согласовать возможности конструкции двигателя с необходимыми регулировками, отвечающими как устоявшимся стационарным, так и нестационарным режимам работы. Создать двигатель для работы в узком диапазоне мощностей и оборотов - просто, но заставить этот двигатель показывать требуемые высокие рабочие характеристики в постоянно меняющихся условиях - это совершенно особая, чрезвычайно сложная задача. Так вот, с "космическим блоком" эта задача решается с большим запасом только за счет "вшитой" в него математики. Оказалось, например, что блок справляется даже с нерасчетными режимами работы двигателя, обеспечивая и в них с большим запасом выполнение норм Евро-2 (фотография #4).
Первый этап исследований и доводки успешно пройден. Двигатель ожидает сертификационные испытания на соответствие нормам Евро-2. Пройдя их, камазовцы начнут готовиться к официальным испытаниям на нормы Евро-3. Тесный союз высоких "космических" компьютерных технологий, научных наработок ученых-испытателей и производственного потенциала ведущего российского автозавода дают все основания ожидать самых высоких результатов, вполне сравнимых с мировым уровнем.