Газовые и дизельные двигатели: двойная эволюция внедорожных силовых установок 

В секторе внедорожных двигателей (таких как строительная техника и генераторные установки) дизельные двигатели долгое время занимали доминирующее положение. Однако в связи с ужесточением экологических требований и переходом к новым энергетическим структурам газовые двигатели постепенно становятся значимой альтернативой. Понимание взаимосвязи и различий между газовыми и дизельными двигателями имеет большое значение для выбора технологий в промышленности и ее будущего развития.

I. «Кровная связь» между газовыми и дизельными двигателями
Газовые двигатели не являются полностью независимыми инновациями, отдельными от дизельных двигателей; они часто создаются путем технических модификаций дизельных двигателей. Такой подход «преобразования дизельного двигателя в газовый» особенно распространен в внедорожном секторе.

Основные этапы модификации включают:
· Удаление системы впрыска дизельного топлива, включая топливный насос и форсунки;
· Добавление системы подачи газа, такой как газовый соленоидный клапан, электронный регулятор давления и смеситель;
· Внедрение системы зажигания, преобразование оригинальных портов форсунок в отверстия для установки свечей зажигания и установка катушек зажигания, высоковольтных кабелей и т. д.

Преимущества преобразования включают:
· Сохранение прочной конструкции дизельного двигателя, включая технологию турбонаддува и промежуточного охлаждения, что обеспечивает высокую мощность и надежность;
· Низкий уровень выбросов, что соответствует экологическим тенденциям.

Однако существуют и недостатки:
· Более высокая общая стоимость единицы продукции;
· Относительно более высокий расход газа;
· Возможное сокращение срока службы некоторых компонентов.

II. Основные различия между газовыми и дизельными двигателями
Несмотря на структурные сходства, существуют фундаментальные различия в принципах работы и конфигурации систем:
1. Система подачи топлива
Дизельные двигатели используют системы впрыска топлива под высоким давлением, тогда как газовые двигатели используют системы подачи газа. Смешивание газа и воздуха осуществляется с помощью электронно-управляемых регуляторов давления и смесителей.
2. Способ зажигания
Дизельные двигатели используют самовоспламенение, опираясь на высокую степень сжатия (обычно 17:1) для достижения самовоспламенения дизельного топлива. Газовые двигатели используют искровое зажигание со степенью сжатия, сниженной примерно до 11:1, с зажиганием от свечей зажигания.
3. Система управления
Газовые двигатели оснащены более сложными электронными системами управления, позволяющими точно регулировать такие параметры, как соотношение воздух-топливо, момент зажигания и давление наддува, чтобы обеспечить эффективное сгорание и низкий уровень выбросов.
4. Регулировка соотношения воздух-топливо
В газовых двигателях используются датчики кислорода для мониторинга концентрации кислорода в выхлопных газах в режиме реального времени, что позволяет осуществлять управление с полной нагрузкой в замкнутом цикле. Это позволяет точно регулировать подачу газа для оптимизации эффективности сгорания.
5. Технология наддува и промежуточного охлаждения
Оба двигателя могут использовать технологию наддува и промежуточного охлаждения. Однако газовые двигатели дополнительно повышают крутящий момент и переходную характеристику за счет активного управления давлением наддува.
6. Генератор сигналов
Газовые двигатели оснащены дополнительным генератором сигналов для идентификации цилиндров и измерения скорости, что обеспечивает высокую точность стратегий управления.

III. Перспективы применения в промышленности
В внедорожных применениях газовые двигатели набирают популярность в стационарных электростанциях, нефтедобыче и горнодобывающем оборудовании благодаря низкому уровню выбросов и сравнительно низкой стоимости топлива. Хотя они по-прежнему отстают от дизельных двигателей по удельной мощности и дальности хода, ожидается, что их доля на рынке будет стабильно расти по мере совершенствования газовых технологий и улучшения инфраструктуры.

Заключение
Газовые и дизельные двигатели имеют общие технологические корни, но при этом демонстрируют фундаментальные различия. По мере того как отрасль внедорожных двигателей движется в направлении более экологичных и эффективных решений, оба типа двигателей будут сосуществовать в долгосрочной перспективе, дополняя друг друга. Понимание их взаимосвязи и различий поможет специалистам отрасли лучше ориентироваться в технологических тенденциях, способствуя диверсификации и устойчивому развитию систем силовых агрегатов.

Переведено с помощью DeepL.com (бесплатная версия)