Российское представительство IVECO планирует вывести на рынок России седельные тягачи IVECO Stralis NP с двигателями, работающими на сжатом природном газе. Маршруты для них придется разрабатывать с учетом «газовых коридоров» и локальных АГНКС
Если на российских газовых заправочных станциях поспрашивать водителей, какое газовое оборудование установлено на их автомобиле или какие фирмы-производители газобаллонного оборудования они знают, то большинство так или иначе будет говорить об итальянских компаниях. Даже во времена СССР в Рязани и в белорусском Новогрудке – на двух основных заводах-производителях газовых редукторов, клапанов и баллонов для работы двигателей на пропане или метане, использовались именно итальянские лицензии и технологии. Lovato, Tartarini, Landi Renzo, BRC, Tomasetto, Bigas, Emer, Valtek, Matrix, Zavoli, OMVL – и это далеко не полный список производителей ГБО из этой небольшой страны. Две-три итальянские фирмы обязательно будут упомянуты автомобилистами, планирующими установить газобаллонное оборудование, не говоря о тех, кто уже эксплуатирует автомобили на газовом топливе. Основное направление деятельности этих компаний – разработка и производство ГБО для бензиновых моторов практически любых марок автомобилей. То есть в конечном счете – переоборудование а/м.
Между тем в Италии не только легковые автомобили (те же такси) или LCV и микроавтобусы ездят на газе, но и более серьезные коммерческие автомобили. Компания IVECO сейчас выпускает на своих заводах автомобили с ГБО, ориентированные на городские, междугородние и магистральные автоперевозки. И даже для работы на сравнительно небольшом бездорожье – понятно, что для Европы другого не нужно.
Газ – конечно же, метан, то есть природный газ. Такие машины обозначают буквами NP (Natural Power), или в переводе «природная, естественная сила». Используют или CNG (сompressed natural gas), что в России означает «компримированный природный газ», КПГ, или LNG (liquid natural gas) – по-нашему, «сжиженный природный газ», СПГ. Кроме того, природный газ могут заменять биогазом, то есть метаном искусственного происхождения, сжиженным или сжатым, несколько другого состава попутных газов. Тогда в маркировке двигателя отдельно указывают «Bio».
Компания IVECO конвертировала под природный газ несколько своих дизельных моторов. Самый маленький – трехлитровый FPT (FIAT Powertrain Technologies) F1C, который ставят на LCV-грузовики IVECO Daily полной массой от 3,5 до 7,2 тонны. В исполнении Евро‑6 при работе на сжатом природном газе он развивает 136 л.с/350 Н.м. То есть двигатель все же потерял в мощности по сравнению с дизелем. На другом фланге газовых двигателей FIAT Powertrain Technologies находятся моторы Cursor, которые ставят на IVECO Stralis NP различных модификаций, имеющих полную массу от 18 до 50 тонн. Собственно, это не один мотор, а три: Cursor 8 рабочим объемом 7,9 литра диапазоном мощности 270-330 л.с., Cursor 9 – 8,7 литра, 400 л.с. и самый мощный, самый уважаемый в России – Cursor 13 объемом 12,9 литра настройкой мощности 460 л.с. Но есть еще и моторы Tector, рядные «четверки» и «шестерки» рабочим объемом 3,9 и 5,9 литра диапазоном мощности от 150 л.с./569 Н.м до 255 л.с./860 Н.м, которые устанавливают на среднетоннажные IVECO EuroCargo. Двигатели Tector – это итальянская версия моторов Cummins серии B, а позже – Cummins 6ISBe объемом 6,7 литра. Обладая столь широкой гаммой газовых двигателей, компания IVECO присутствует практически во всех сегментах европейского рынка коммерческих газовых автомобилей, причем в 25 странах Евросоюза.
Николаус Отто против Рудольфа Дизеля
Конвертация дизеля в газовый мотор, несмотря на существенные различия в конструкции, уже давно отлажена и стала интернациональна вне зависимости от марки и модели двигателя. При этом унификация деталей дизеля и газового мотора составляет около 80 и даже до 90 процентов, хотя их полностью переводят на цикл Отто: у них есть свечи и катушки зажигания, даже дроссельная заслонка. Степень сжатия не 16-17 единиц, как обычно на дизеле с турбонаддувом, а всего 11-12 – для этого изменяют поршни и камеру сгорания в их днище. Напомним, у метана или пропан-бутана октановое число выше 100, то есть степень сжатия нужна даже большая, чем под 98-й бензин. Алюминиевый сплав для поршня оказывается тоже нужен более жаропрочный, чем для дизеля, поэтому его легируют медью и никелем. На высоконагруженных моторах применяют составные поршни, где днище и бобышки поршневого пальца откованы воедино из жаропрочной стали, а алюминиевая юбка крепится к стальной части поршневым пальцем. Самый современный тренд – полностью стальные поршни с полимерным покрытием поверхностей трения. Но, по большому счету подобные стальные поршни известны уже лет 50… Полезным для газового мотора оказывается и охлаждение внутренней полости поршня струей масла, которое обычно применяют на моторах с турбонаддувом. Иногда поршни снабжают специальным каналом в районе днища для принудительного охлаждения маслом.
Блок цилиндров, коленвал, подшипники скольжения остаются унифицированы с дизелем. Из за того, что у газового двигателя нагрузки на поршень и палец уменьшаются, возможно применение более легкого шатуна и поршневого пальца меньшего диаметра. Головка блока может быть оригинальной, но клапаны, пружины будут все равно взаимозаменяемы с дизелем. Распредвал со специально настроенными «газовыми» фазами газораспределения. В головку блока, созданную специально для газового мотора свечи зажигания устанавливают с внешней стороны – так они вполне доступны для замены. Но часто свечи вкручивают на место установки форсунок у дизельной головки, через нержавеющую резьбовую втулку-проставку. В таком случае свечи могут находиться и под клапанной крышкой. Тогда, что бы добраться до свечей надо снять эту крышку. В некоторых двигателях для облегчения доступа к свечам применяют дизельную головку и оригинальную клапанную крышку с особыми колодцами. Это компромиссный вариант. На газовые моторы ставят специальные свечи зажигания: специалисты компании Bosch рекомендуют специальные жаропрочные свечи, с платино-иридиевыми электродами. У них значительно более длительный срок службы и должно с запасом хватать на 30 тысяч километров пробега. К примеру, у Denso это свечи SK20R 5-G с резьбой М14х1,25 и шестигранником на 20,8 мм, то есть по размерам схожие с обычными свечами А‑17 от «Жигулей» или «москвичевской» А‑20. Электронное управление зажиганием и подача газа в двигатель схожи с современными системами обычного бензинового мотора. Есть типовой набор датчиков: положения распредвала и коленвала, положения дроссельной заслонки, если используется рециркуляция отработавших газов – то есть и датчик клапана EGR. Часто на такие моторы ставят и датчик детонации, поэтому «звона» при езде в натяг не должно быть. Мировая тенденция для бензиновых моторов еще с начала 90-х годов – применение индивидуальных катушек зажигания для каждого цилиндра, отсутствие высоковольтного распределителя-«бегунка» и крышки. Все это идет на пользу и газовому двигателю. При степени сжатия 10-13 единиц у любого «бензинового» мотора растет давление внутри камеры сгорания и температура воспламенения смеси, увеличивается сопротивление искрового промежутка. У раздельных катушек меньше потери, выше мощность искры. Индивидуальные катушки зажигания или ставят на свечи, или монтируют на блоке, а к свечам подведены высоковольтные провода.
Газовую форсунку могут разместить и в диффузоре с дроссельной заслонкой на входе во впускной трубопровод, причем одну большую форсунку. Однако самый современный и оптимальный вариант – когда газовые форсунки с электронным управлением устанавливают на общую рампу. То есть это многоточечный, электронноуправляемый фазированный впрыск газа во впускной коллектор непосоредственно перед впускными клапанами. Число форсунок равно или числу цилиндров, или числу впускных клапанов. То есть на шестицилиндровом моторе может быть установлено 12 форсунок – обычно так делают на двигателях большого объема. Количество подаваемого газа зависит от количества воздуха, требуемого двигателю в данный момент. Есть лямбда-датчик, поэтому смесь стехиометрическая, наиболее экономичная.
Понятно, что все современные дизели обязательно оснащены турбонаддувом и охлаждением наддувочного воздуха – при конвертации дизеля в газовый мотор все эти системы сохраняются. Благодаря турбине и интеркулеру двигатели в меньшей степени теряют мощность при работе на метане – несмотря на его низкую теплотворную способность, по сравнению с соляркой.
Важный момент – периодичность технического обслуживания и замена моторного масла. Причем использовать надо только специальное масло для газовых моторов с индексом CNG, с допуском компании – производителя автомобиля. К примеру, у Cummins это допуск CES 20074 и масло Valvoline Premium Blue GEO M‑74. Периодичность зависит от совершенства конструкции двигателя, его масляной системы – в частности, от наличия водомасляного теплообменника, от применяемого масла и его объема в двигателе. Это все задается заводом. Но периодичность замены моторного масла зависит и от условий эксплуатации автомобиля. На двигателях большого объема для автомобилей и автобусов, эксплуатирующихся в городских условиях, пробег до ТО составляет 15-25 тысяч километров, а для эксплуатации на междугородних перевозках – 50-60 тысяч километров. Очень неплохо для грузовика или автобуса в России. Но у тягачей IVECO Stralis NP с мотором Cursor 13 сервисные интервалы в Европе – 90 тыс. км. При эксплуатации газового двигателя надо учитывать, что масло в нем темнеет и загрязняется менее интенсивно. Однако контролировать только по этому показателю необходимость его замены не стоит, так как не отследить, что масло теряет вязкость и вырабатываются присадки.
Обычно заявленный заводом ресурс газового мотора мало отличается от ресурса дизельного двигателя. Во-первых, из-за больших по размеру, чем у карбюраторных двигателей, шеек коленвала, прочного блока цилиндров, «мокрых» гильз, особых «дизельных» материалов и технологий упрочнения. Все это обычно присуще дизелям. Во-вторых, давно известно, что износ поршневой группы у газовых моторов всегда меньше, чем у бензиновых и дизельных двигателей. Газ не смывает масляную пленку с поверхности цилиндров. Единственная проблема – возможное подгорание рабочих фасок выпускных клапанов и их седел. Наши водители порой даже говорят «газ сушит мотор». Спрашиваешь, а что это такое, как это – «сушит»? Тут выясняется, что толком не понимают, на что именно негативно воздействует газ… И потом – подгорание выпускных клапанов возникает на моторах, которые изначально были бензиновыми, а не проектировались под газ. На специальных газовых двигателях или применяют особо жаропрочную сталь для клапанов, или используют давно известное охлаждение «ноги» клапана расположенным в полости натрием. Еще один способ – использование механизма принудительного вращения выпускного клапана, его проворачивает градуса на два при каждом открытии.
Еще одно маленькое достоинство газового мотора: они очень тихие, даже в сравнении с дизелем с топливной системой Common Rail, а не то что с дизелем с механическим ТНВД. Газовый двигатель работает мягко, без шума и вибраций. Из выхлопной трубы метанового мотора и дыма толком нет, не то что сажи! Ни на холодном, ни на прогретом моторе, ни на холостом ходу, ни под нагрузкой. И что особенно ценно в России – газовое оборудование жизнеспособно при морозах до 40 градусов, двигатель легко заводится зимой!
Конечно, эксплуатация автомобиля на газомоторном топливе в меньшей степени, чем у дизеля, влияет на загрязнение окружающей среды. Но для рядового перевозчика не менее важно, что есть и весомый денежный выигрыш при эксплуатации – из-за разницы в цене газа и бензина или солярки. Во всех странах по-разному, но в России природный газ сегодня в среднем стоит 14 руб. за 1 кубометр. Почти в три раза дешевле дизтоплива. При этом по расходу куб метана округленно можно приравнять к литру бензина или солярки. И разница в цене топлива покрывает все возможные издержки на приобретение автомобиля с ГБО, увеличенные расходы на техобслуживание и диагностику. При этом сам газовый автомобиль стоит на 20-30 % дороже, чем бензиновый или дизельный собрат. В первую очередь, здесь сказывается ограниченность объемов производства. Кроме того, часто автомобили с ГБО почти полностью собирают на одном конвейере, допустим, с дизельными автомобилями, но потом их перемещают на специализированную ветку или даже на совершенно другое производство, где отлаживают именно газовое оборудование и где происходит первый запуск двигателя. Все это сказывается на росте цены автомобиля. Идет удорожание и за счет газовой топливной аппаратуры. Хотя любой газовый редуктор проще дизельного ТНВД, катушки и свечи зажигания вместе с электромагнитными газовыми форсунками явно дешевле электронноуправляемых дизельных форсунок. Разве что специализированные газовые баллоны дороже любого топливного бака… Поэтому более дорогой газобаллонный грузовик должен быть однозначно экономически выгоден в эксплуатации. А ценник на импортные метановые LCV или среднетоннажники нашим перевозчикам кажется совершенно заоблачным. Поэтому производители «Большой семерки» в первую очередь везут в Россию газобаллонные седельные тягачи, а также шасси под установку бортовых тентованных платформ или фургонов. Но ввозят эти грузовики скорее для демонстрации своих возможностей, для подготовки к будущим продажам, чем в расчете на сиюминутный рост продаж.
И, конечно же, все производители трепетно следят за успехами и неудачами друг друга. К примеру, помнят демонстрацию на «КОМТРАНСЕ» лет семь назад Mercedes-Benz Sprinter CNG, которая не дала никакого результата, но присматриваются к нынешним продажам газобаллонных «ГАЗелей». Отслеживают результаты недавней попытки Scania поставлять на российский рынок седельные тягачи с пятицилиндровым 9-литровым метановым мотором мощностью 340 л.с./1600 Н.м. Наверняка завидуют успешным продажам газодизельного седельного тягача КАМАЗ‑5490-S 5, на котором стоит мотор Daimler OM 457 мощностью 401 л.с./2000 Н.м. Уже сейчас есть транспортные предприятия, в которых эксплуатируется по сотне газовых тягачей КАМАЗ. На 2018 год планировалось поставить перевозчикам почти 450 тягачей КАМАЗ‑5490-S 5.
Поэтому, анализируя ситуацию на нашем рынке, итальянцы продвигают продажи именно седельных тягачей IVECO Stralis Natural Power, а не газобаллонные IVECO Daily. Причем не стали продвигать IVECO Stralis NP с 400-сильным мотором Cursor 9, которые в 2018 году отдавали в пробную эксплуатацию российским перевозчикам. Сейчас ориентируются на поставки в Россию седельных тягачей Stralis NP с Cursor 13 мощностью 460 л.с. В Европе с 2011 года находятся в эксплуатации почти 7 000 газобаллонных IVECO Stralis, они работают более чем в 400 транспортных компаниях. Интересно, что с ростом мощности газовых моторов росли и продажи грузовиков. Если в период с 2012 по 2015 год в основном продавались IVECO Stralis NP с 330-сильным Cursor 8 – меньше 200 грузовиков в год, то с появлением в 2016 году Stralis NP с Cursor 9 мощностью 400 л.с. продажи именно тягачей поднялись почти до 800 автомобилей.
Еще более ощутимый результат дало применение Cursor 13 мощностью 460 л.с. – в 2017 году суммарные продажи газовых «Страусов» поднялись до 1400 автомобилей. Сейчас в Европе есть транспортные предприятия, где эксплуатируется от 15 до 500 IVECO Stralis Natural Power, и количество газовых тягачей составляет от 20 до 40 % их автопарка. По результатам опроса, проведенного специалистами IVECO, около 90 % европейских автоперевозчиков, эксплуатирующих Stralis NP, в той или иной степени готовы порекомендовать своим коллегам газобаллонные тягачи. Если в 2015 году у IVECO Stralis NP было только 2 % доли рынка метановых тягачей в Европе, то по итогам 2018 года она должна превысить 12 %.
Но кроме седельных тягачей в Россию планируют поставлять и шасси IVECO Stralis NP с двигателем Cursor 8 330 л.с. – как двухосники 4х2, так и трехосные 6х2. То есть это могут быть шасси под монтаж различных надстроек коммунального назначения. Дешевое топливо плюс надежный, отлаженный, комфортабельный автомобиль – это сочетание может быть очень интересным для муниципалитетов областных городов Центрального региона, юга и северо-запада России.
Основа успеха продаж IVECO Stralis NP в Европе – применение криогенных газовых баллонов для сжиженного природного газа LNG. Давление в них около 16 бар, но внутри экстремально низкая температура газа – минус 162 градуса Цельсия.
Перспективно и совместное использование сжатого газа CNG и сжиженного LNG. Во втором случае на одну сторону рамы седельного тягача устанавливают 540-литровый баллон-термос для сжиженного метана, а на другую – четыре 115-литровых баллона для сжатого природного газа. В результате суммарный запас газа составляет 265 кг.
В зависимости от модели двигателя Cursor CNG средний расход метана может быть от 24,5 до 26,0 кг/100 км – это обеспечивает пробег без дозаправки около 1080 километров. Если на тягаче стоят два криогенных баллона по 540 литров каждый, суммарно на 390 кг метана, то запас хода составляет 1600 километров. Очень хорошие показатели.
Если судить по предыдущим публикациям в других изданиях и по буклетам, посвященным IVECO Stralis NP, баллоны-термосы в лучшем случае сделаны по американским лицензиям в Европе, в частности в Чехии. На грузовиках других марок нам попадались и китайские баллоны. Касательно IVECO Stralis NP, здесь баллоны LNG могут быть разного объема: 250, 410, 511, 540 и 560 литров. Так проще компоновать резервуары и на длиннобазовом, шестиметровом шасси трехосника, и на двухосном тягаче со стандартной базой в 3800 мм. Как говорится – возможны варианты. Но лишь с одним уточнением – эти варианты пока не для России. Два-три года назад была ОДНА (!) АГНКС под сжиженный природный газ – в Москве, якобы есть две СПГ-заправки в Ленинградской области: в Кингисеппе и в Петергофе – построенная еще в советские времена. Недавно открыли еще одну АГНКС под сжиженный метан – в Санкт-Петербурге. Есть криоАГНКС в Калининграде.
Поэтому говорить о применении на тягачах с российскими номерами метановых моторов работающих на сжиженном природном газе – преждевременно. Нашим перевозчикам надо ориентироваться на моторы CNG. Сейчас в России насчитывается 355 действующих АГНКС. Пусть баллоны под сжатый метан тяжелые и громоздкие, но их все же есть где наполнить.
У IVECO Stralis NP в зависимости от модификаций возможны комбинации баллонов под сжатый метан суммарной емкостью до 960 и даже до 1200 литров. Напомним, полностью стальные газовые баллоны называются «тип 1», а полностью композитные – «тип 4». Баллоны «тип 2» и «тип 3» – компромисс между сталью или алюминием и пластиком. Обычно на седельный тягач ставят по четыре баллона на каждую сторону рамы. Есть баллоны разного диаметра, длины и вместимости: 120 или 130 мм, объемом на 80, 100, 110, 120 и 150 литров. Газ там находится при давлении в 200 бар, это почти 200 кг/см2. Кстати, еще один вариант добавить запаса хода по метану – применять баллоны с увеличенным до 300 бар рабочим давлением.
Обычно, на каждом баллоне установлен расходный электромагнитный клапан, который в аварийном режиме можно открыть или закрыть вручную. Так же работает и магистральный газовый клапан. Контролировать степень заправки газом можно по манометру смонтированному рядом с магистральным клапаном, то есть рядом с баллонами. Но в кабине есть индикатор по нему и в движении легко контролировать остаток метана.
Из других достоинств применения метана в России – его невозможно украсть, кроме того нельзя заправиться низкокачественным «левым» CNG, в отличие от «бодяжной» или вообще «печной» солярки. Тем самым тоже создаются предпосылки к долгой и эффективной работе двигателя седельного тягача.
Читать полностью на сайте Рейс.РФ
