Макетный образец грузовика, переоборудованный в НАМИ для работы на газовом топливе

В последнее время очень много внимания альтернативным видам топлива. Практически на всех выставках "КАМАЗ" демонстрирует технику, работающую на природном сжатом газе – метане. Неискушённому потребителю может показаться, что это какое-то новое направление в деятельности компании, на самом деле "КАМАЗ" уже тридцать лет занимается проектированием и производством газобаллонных автомобилей.

Причины перевода техники на газ ясны и понятны - это более дешёвое и экологически чистое топливо Перевести бензиновые карбюраторные двигатели на газовое "питание" не составляло особого труда – у них газ, как и бензин, смешивается с воздухом и воспламеняется в цилиндрах штатной искровой системы зажигания.


Испытания газобалонного грузовика КАМАЗ-53218 на треке со сменными поверхностями на полигоне НАМИ в Дмитрове

Намного сложнее дело обстоит с переводом на газовое топливо тяжёлой техники, у которой в качестве силовых агрегатов используются дизельные двигатели. Конвертация дизеля в чисто газовый вариант мотора с искровым зажиганием экономически нецелесообразна, так как требует серьёзной переделки конструкции мотора. Предпочтительнее так называемый газодизельный процесс, когда в воздушный трубопровод дизеля поступает не просто воздух, а газовоздушная смесь, для воспламенения которой используется предварительно поджигаемая небольшая "запальная доза" дизельного топлива, впрыскиваемая через форсунки основной системы подачи топлива. Обычно "запальная доза" составляет 15-20 % от номинально потребляемого топлива, чем и достигается экономия.

Нелёгкий путь к газу
Газодизельный процесс известен давно и запатентован Рудольфом Дизелем ещё в 1898 г., но применять его стали только с 30-х годов прошлого века, да и то в основном в стационарных узкорежимных двигателях.


Тягач КАМАЗ-53208 в составе автопоезда

В Советском Союзе проблемой перевода дизельных двигателей на газ занималось множество организаций (МВТУ им. Баумана, ВНИИГАЗ, ЦНИИ МПС и др.), но все они экспериментировали и с дизелями не автомобильного типа; их работы несли исследовательско-поисковый характер, так как на автомобилях в реальной эксплуатации довольно сложно осуществить правильную подачу газа по определённому закону, обеспечивающему формирование у двигателя нужных характеристик.

В мире этой проблемой занимались, например, компании MAN, Daimler-Benz AG, Stayer, Kleckner-Humboldt-Deutz и др., и они смогли в этом деле достичь немалого прогресса. Но на практике дело ограничивалось обычно поставками небольших промышленных партий таких автомобилей, переоборудованных в индивидуальном порядке. Наладить массовый выпуск газодизельных грузовиков никто долгое время не решался.


Грузовик КАМАЗ-53218 после испытательного переворота с косогора. Несмотря на повреждение грузовой платформы крепление газовых баллонов сохранилось в штатном режиме

В СССР эта задача решалась в Научно-исследовательском автомоторном институте (НАМИ), который к 1984 г. совместно с Ярославским заводом дизельной аппаратуры и НИИ автоприборов завершили разработку оригинальной схемы перевода дизелей автомобильного типа на питание сжатым природным газом - так называемая схема ГД-НАМИ (защищена пятью авторскими свидетельствами). Она изначально разрабатывалась для дизеля КАМАЗ-740, а позже по унифицированной схеме была приспособлена на другие отечественные дизельные двигатели. Для проведения доводочных и контрольных дорожных испытаний в НАМИ в 1985 г. были построены макетные образцы газовых дизельных двигателей, установленных на автомобилях КАМАЗ-5320 и КАМАЗ-53212.

Необходимо отметить, что практически одновременно с этим итальянская компания Landi Renzo предложила свой вариант перевода мотора КАМАЗ-740, установленного на автомобиль КАМАЗ-5320, на газовое топливо. Испытания этой машины, проведённые в НАМИ совместно с представителями Landi Renzo, дали отрицательный результат, так как компания не смогла должным образом приспособить топливные насосы КАМАЗ, имеющие всережимные регуляторы, для работы в газодизельном режиме.


Установка газовых баллонов под кузовом грузовика КАМАЗ-53218

А в ноябре 1986 г. "Главмосавтотранс" заключил контракт с итальянской компанией B & B, занимающейся коммерческим переоборудованием автотранспортных средств на газовое топливо, на модификацию нескольких автомобилей КАМАЗ, МАЗ и одного автобуса "Икарус". Но до конца свои обязательства итальянская компания так и не сумела выполнить, сильно затянув сроки. В результате контракт был расторгнут, а компания заплатила неустойку, хотя изначально рассчитывала продать Советскому Союзу лицензию на свою систему. Эти примеры показывают, что совладать с отечественными дизельными моторами было не так-то просто.


Газобаллонный самосвал КАМАЗ-55118, 1986 г.

Экологичные и экономные
Первые экспериментальные газодизельные грузовики КАМАЗ-53208 и КАМАЗ-53218, построенные в Набережных Челнах во второй половине 1985 г., от серийных машин отличались лишь газодизельными моторами КАМАЗ-7409 со специальной топливной аппаратурой (газовый смеситель и система регулирования подачи газа) и установленными на шасси, под кузовом, газовыми баллонами со сжатым газом. В декабре 1985 г. они прошли приемочные испытания и были рекомендованы к постановке на производство.

Испытания показали, что предложенная схема ГД-НАМИ обеспечивает их устойчивую работу по газодизельному циклу во всем диапазоне скоростных и нагрузочных режимов с равноценными дизельному базовому двигателю энергетическими показателями. Хорошие скоростные качества автомобилей при этом позволяют экономить до 70-80% жидкого топлива за счет его замещения газом, снижать дымность отработавших газов в 2-3 раза, а шум от работающего двигателя на 1-3 дБ. Кроме того, работа на газовом топливе позволяет уменьшить образование нагара на поршнях, клапанах и стенках камеры сгорания, снизить расход масла и способствует значительному уменьшению износа деталей поршневой группы двигателя.


Испытательный краш-тест самосвала КАМАЗ-55118 на фронтальное столкновение – кассета с баллонами сохранила своё первоначальное положение

В сентябре 1987 г. завершились межведомственные испытания (МВИ) газодизельных седельных тягачей КАМАЗ-54118 и самосвалов КАМАЗ-55118, по результатам которых они были рекомендованы к постановке на производство.

В результате этой работы в Набережных Челнах впервые в мире в 1988 г. было организовано промышленное производство газодизельных грузовиков, оригинальную газодизельную аппаратуру (смесители и дозаторы газа) для которых поставлял Алтайский завод автотракторного электрооборудования из Рубцовска.


Газобаллонный седельный тягач КАМАЗ-54118, 1986 г.

Первое поколение газодизельных грузовиков КАМАЗ включало следующие серийные модификации: бортовой грузовик КАМАЗ-53208 с нормальной колесной базой и его шасси КАМАЗ-53217, бортовой грузовик КАМАЗ-53218 с удлиненной колесной базой и его шасси КАМАЗ-53219, седельный тягач КАМАЗ-54118 и самосвал КАМАЗ-55118.


Седельный тягач КАМАЗ-54118 после фронтального столкновения с бетонным кубом

Возимый запас сжатого газа для этих машин не был одинаков. На автомобилях КАМАЗ-53208 (КАМАЗ-53217) и КАМАЗ-53218 (КАМАЗ-53219) стояли баллоны общей емкостью 500 л (100 м3), на автомобиле КАМАЗ-54118 – 400 л (80 м3), а на самосвале КАМАЗ-55118 всего 300 л (60 м3). Это объяснялось спецификой работы различных модификаций, а также физической возможностью размещения на шасси необходимого количества баллонов. Соответственно у автомобилей разнился и запас хода – от 300 км у одних до 250 км у других.


Опытный образец бортового газобалонного грузовика КАМАЗ-53218, 1985 г.