Введение. Ужесточение требований к экологическим показателям транспорта и рост затрат на топливо стимулируют применение альтернативных видов моторного топлива. Для развозных перевозок на коротком плече перспективным вариантом является метан (CNG), обеспечивающий более чистое сгорание и снижение выбросов твердых частиц. МАЗ-4370 «Зубрёнок» относится к среднетоннажным автомобилям, широко применяемым в городских и пригородных перевозках, для которых характерны частые разгоны и остановки.
Цель работы.
Обоснование целесообразности применения метанового топлива на автомобиле МАЗ-4370 за счет анализа вариантов модернизации (газодизельный режим и искровая конверсия) и оценки ожидаемых эксплуатационных, экономических и экологических эффектов.
Материалы и методы исследования.
Объект исследования – автомобиль МАЗ-4370 как развозная платформа. В работе использованы общие сведения о режимах эксплуатации среднетоннажного транспорта, типовые схемы газификации дизельных двигателей, а также расчетно-сопоставительный подход на основе оценочных показателей. Проведён анализ двух основных технических подходов:
- Газодизельный режим, при котором метан подается во впуск, а дизельное топливо сохраняется как запальная порция.
- Полный перевод двигателя на метан с искровым зажиганием, требующий установки системы зажигания и перенастройки управления.
Изучен комплект газобаллонного оборудования (баллоны CNG, магистрали высокого давления, редуцирующая ступень, блок управления), требования к его компоновке на раме шасси, а также ключевые ограничения: увеличение массы, сокращение запаса хода, требования безопасности и зависимость от инфраструктуры заправки.
Результаты исследования.
Анализ показал, что по сравнению с дизельным вариантом, метановый двигатель имеет более высокий удельный эффективный расход топлива (260 против 230 г/кВт·ч), но существенно более низкую стоимость единицы полезной энергии (3,0 против 6,5 руб./кВт·ч). Это формирует основу для экономии топливных затрат. Экологический эффект проявляется в значительном снижении выбросов: твёрдых частиц – до 90%, CO₂ – около 20%, NOx – около 15%.
Основные эксплуатационные изменения включают сокращение запаса хода до 300–500 км, увеличение массы топливной системы, повышение сложности обслуживания и необходимость доступа к инфраструктуре АГНКС.
Таблица 1.
Сравнительная характеристика дизельного и метанового двигателя
|
Показатель |
Дизельный ДВС |
Метановый ДВС |
|
Удельный эффективный расход топлива, г/кВт·ч |
230 |
260 |
|
Стоимость топлива, руб./кВт·ч |
6,5 |
3,0 |
|
Снижение выбросов CO₂, % |
0 |
20 |
|
Снижение выбросов NOx, % |
0 |
15 |
|
Снижение выбросов твёрдых частиц, % |
0 |
90 |
Таблица 2.
Сравнение эксплуатационных параметров дизельного и метанового варианта (оценочно)
|
Показатель |
Дизельный ДВС |
Метановый ДВС |
|
Запас хода при типовой компоновке, км |
600–800 |
300–500 (зависит от числа баллонов) |
|
Масса топливной системы |
ниже |
выше (баллоны высокого давления) |
|
Сложность обслуживания |
стандартная |
выше (контроль герметичности, регламенты баллонов) |
|
Требования к инфраструктуре |
широкая доступность ДТ |
необходимы CNG-станции (АГНКС) |
|
Экологические показатели в городе |
базовый уровень |
выше (снижение ТЧ и др.) |
Выводы.
- Метан (CNG) является перспективным моторным топливом для МАЗ-4370 в городских режимах работы при наличии развитой инфраструктуры заправки.
- Технически применимы как газодизельный режим (частичное замещение), так и полная искровая конверсия; выбор зависит от приоритетов (экономичность/экология) и бюджета.
- Ограничивающими факторами выступают масса и размещение баллонов, сокращение запаса хода, специфические регламенты безопасности и сервисного обслуживания.
- Экономическая целесообразность перехода определяется соотношением стоимости топлива, годовым пробегом и затратами на переоборудование.
Список литературы
- Государственная программа Российской Федерации «Развитие агропромышленного комплекса». – Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
- Габитов И.И., Неговора А.В., Ахметов А.Ф. Рекомендации производству по переводу автотракторных дизелей на альтернативное моторное топливо (метан, биотопливо): научно-практические рекомендации. – Уфа, 2021
- Патент RU 2753070 C1. Способ работы газодизельного двигателя и система для его осуществления / Иванов С.П., Петров В.К. – 2021
- Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 031/2012 «О безопасности сельскохозяйственной и мелиоративной техники»
- Ахметов А.Ф. Совершенствование средств диагностики насос-форсунок автотракторных и комбайновых дизелей // В сб.: Достижения науки – агропромышленному производству. Материалы LIII международной научно-технической конференции / под ред. П.Г. Свечникова. – 2014. – С. 22–27
- Неговора А.В., Ахметов А.Ф. Разработка методов и средств диагностирования электроуправляемых насос-форсунок дизелей // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. – 2014. – № 3 (31). – С. 64–67
