Autogaz - fakty  
 
 
Bezpieczeństwo autogaz  
 
 
Autogaz - czytelnia  
 
 
FAQ  
 
 

Publikacje własne

Экономические аспекты работы легкового автомобиля на газе LPG

11.12.2018

Kazimierz Witaszek, Krzystof Garbala, Mirosław Witaszek, Tomasz Cybulko

Вступление

Расходы на эксплуатации автомобиля в значительной мере зависят от затрат на покупку топлива. В случае легковых автомобилей, приводимых в движение двигателями с искровым зажиганием, для снижения данных расходов часто применяется метод адаптация транспортного средства для работы на газе LPG. Использование данного топлива не только улучшает экономические аспекты передвижения автомобилем, но и положительно влияет на экологию, поскольку снижает токсичность выхлопных газов [1, 2]. Чтобы дольше наслаждаться результатами экономии вследствие установки газобаллонного оборудования, следует учитывать начальные расходы на его приобретение и монтаж. Основным критерием при принятии решения является рентабельность оборудования, выраженная, например, в периоде времени, за который окупятся расходы по оснащению автомобиля вышеупомянутым ГБО. Учитывая изменчивость цен на топливо [3], а также многочисленные факторы, влияющие на расход топлива на единицу пути [4], определить данный период нелегко. В данной работе предлагаются два метода такой оценки. Один базируется на данных, доступных на момент заправки автомобиля топливом, другой дополнен данными, собранными с помощью диагностического интерфейса OBD2 тип ELM327 и сохраненными в памяти смартфона Samsung Galaxy 4 Mini с установленным программным обеспечением Torqe Pro. С их помощью определялся пробег транспортного средства, за который расходы по оснащения автомобиля газобаллонным оборудованием полностью окупятся.

Техническая характеристика транспортного средства и газобаллонного оборудования LPG

Экономические аспекты эксплуатации автомобиля определялись на основании данных, полученных во время эксплуатации автомобиля Renault Thalia, выпущенного в конце 2003 года. Автомобиль с восьмиклапанным, свободнососущим двигателем с искровым зажиганием, мощностью 55 кВт и объемом 1390 см3. Собранные данные включают период от покупки транспортного средства в декабре 2013 г. до середины октября 2015 г. Первые 1,5 года автомобиль эксплуатировался на бензине с октановым числом 95. В конце июля 2015 г. в автомобиле было установлено газобаллонное оборудование LPG марки STAG. Оборудование включало тороидальный баллон объемом 42 дм3, электроклапан Tomasetto Achille и редуктор ACR02 (рис. 1). Основные отличительные характеристики STAG R02: небольшие габариты и уникальная конструкция, состоящая из двух литых алюминиевых элементов и крышки, выполненной с использованием авторской системы ACtherm, предохраняющей редуктор от предохлаждения газа, что гарантирует хорошую термоизоляцию. Благодаря уникальной конструкции устройство быстро нагревается, что позволяет быстро переключить двигатель с бензина на газ, а блоку управления – не выполнять дополнительную работу по корректировке температуры. Существенные преимущества редуктора – это высокая теплоотдача и стойкость к загрязнениям в LPG. В таблице 1 представлена его техническая спецификация.

Teduktor LPG STAG R02

Рис. 1.    Редуктор LPG STAG R02 [5]

Таблица 1: Техническая спецификация редуктора LPG STAG R02 [5]

Материал Два литых элемента из алюминиевого сплава и крышка из твердого, прочного пластика
Вес 1,56 kg
Размеры 125 x 122 x 89
Максимальное давление на входе 30 bar
Выходное давление 0.9 ÷ 1.5 bar
Диаметр входа газа M10x1
Диаметр выхода газа hose Ø12
Диаметр трубы выхода воды Ø16
Максимальная мощность двигателя 100 kW/ 136 KM
Омологация 67 R – 01 6865

 

В газобаллонное оборудование для работы автомобиля на LPG входит инжекторная рейка ACW01. Форсунки данного типа предназначены для последовательного впрыска газа в транспортных средствах с двигателем с искровым зажиганием, и обеспечивают точное дозирование выпаренного газа в каналы, ведущие отдельно к каждому цилиндру двигателя. Все доступные рейки AC отличаются высокой прочностью, которая была подтверждена испытаниями на длинных дистанциях, в различных дорожных и погодных условиях, проведенных на автомобилях различных марок. Инжекторная рейка AC оснащена катушками с сопротивлением 2 Ом, предохраняющими систему управления от чрезмерной нагрузки. Катушки оснащены присоединительными гнездами с классом защиты IP67. Основной элемент рейки – это корпус, выполненный из анодированного алюминия. Присоединительные патрубки выполнены из латуни, а уплотнения – из резиновых смесей, соответствующих остальным компонентам [6].

 

listwa wtryskowa ACW01

Рис. 2. Инжекторная рейка ACW01 [6]

 

Таблица 2: Техническая спецификация инжекторной рейки ACW01 [6]

Номинальное рабочее давление 0,95 ÷ 1,2 bar
Максимальное рабочее давление 4,5 bar
Рабочая температура -20° C do +120° C
Время открытия форсунки ~2,1 ms
Время закрытия форсунки ~1,5 ms
Диапазон производительности 11 ÷ 29 kW/cylinder
Вес 0,48 kg
Максимальный расход 90 l/min przy p= 1 bar

 

Работой последовательного впрыска газа управлял компьютер STAG Qbox Basic (рис. 3). Блок управления предназначен для транспортных средств с 4-цилиндровым двигателем с предкамерным впрыском бензина. Конструкция устройства создана на базе 32-битного микропроцессора, позволяющего точно дозировать газ, быстро реагировать на изменяющиеся условия работы двигателя и измерять время впрыска бензина. Платформа оборудования оснащена множеством дополнительных функций, в частности возможностью изменять последовательность впрыска, обслуживать беспроводной интерфейс bluetooth и получать информацию об оборотах на основании сигналов от впрыска бензина. Конструкция оборудования позволяет добавлять новые функции, соответственно расширяя его возможности [7].

 

Sterownik QBox Basic

Рис. 3. Блок управления STAG Qbox Basic [7]

 

Собственные исследования работы легкового автомобиля на газе LPG

С момента покупки автомобиля при каждой заправке топливом собиралась информация о количестве заправленного топлива, его цене и состоянии счетчика расхода топлива. Для регистрации данных использовался фотоаппарат, встроенный в мобильный телефон, сначала Samsung 5610, затем Samsung Galaxy 4 mini. Такой способ сбора данных был выбран в связи с удобством и доступностью мобильного телефона. Информация с фотографий последовательно переносилась на калькуляционный лист, что позволило провести дальнейшие расчеты и их анализ. В таблице 3 представлены основные данные, с разделением на период до монтажа газобаллонного оборудования LPG и после его установки. В период до установки ГБО LPG, длившийся 580 дней, автомобиль проехал практически 15400 км, расходуя неполные 1250 дм3 бензина. Владелец транспортного средства за это время потратил на топливо примерно 1600 USD. 22 июля 2015 г. в исследуемом автомобиле было установлено газобаллонное оборудование LPG, затем данные о заправках собирались на протяжении 85 дней. В этот период автомобиль проехал более 6600 км, расходуя 605 дм3 газа и 24,4 дм3 бензина. Суммарные расходы на топливо составили примерно 315 USD.

 

Таблица 3. Эксплуатационные данные исследуемого транспортного средства.

  До установки LPG После установки LPG
Период сбора данных 2013-12-19 ... 2015-07-22
(580 dni)
2015-07-22 ... 2015-10-15
(85 dni)
Пробег, км 15 377 6 629
Расход бензина, дм3 1 247,5 24,4
Затраты на бензин, USD 1 593,21 27,73
Расход LPG, дм3 - 605,0
Затраты на LPG, USD - 287,26
Средний расход бензина, дм3/100 км 8,11 0,37
Средний расход LPG, дм3/100 км - 9,13
Затраты на топливо, USD/100 км 10,36 4,75
Анализ результатов работы легкового автомобиля на газе LPG

Сравнение расхода топлива в периоды до и после монтажа газобаллонного оборудования LPG в исследуемом автомобиле представлено на рисунке 4. Из него следует, что после монтажа ГБО LPG суммарный расход топлива возрос более чем на 17%, однако процент расхода LPG составила 96%. Так как стоимость газа значительно ниже, эксплуатационные затраты на топливо на 100 км снизились более чем на 55% (рис. 5). Учитывая стоимость топлива, расходы, понесенные на приобретение ГБО LPG, окупятся через 11500 км.

Хотя данный анализ основывается на реальных данных, он имеет некоторые недостатки, поскольку сравниваются два разных временных периода, в течение которых стоимость топлива заметно менялась. По многочисленным, независящим от пользователя экономическим и политическим причинам стоимость топлива постоянно колеблется, поэтому при расчете рентабельности установки ГБО данный фактор следует обязательно учитывать. Пользователь интернета может найти страницы с информацией о стоимости различных видов топлива, курсов валют и т.п. Для нужд данной работы воспользовались базой, размещенной на странице [3].

 

wykres zużycia paliwa na podstawie danych
Рис. 4. Расход топлива на основании эксплуатационных данных
wykres zużycia paliwa na podstawie danych
Рис. 5. Затраты на поездку на основании эксплуатационных данных

 

 

На рисунке 6 представлено изменение средней стоимости бензина с октановым числом 95 и газа LPG за период, соответствующий эксплуатации исследуемого транспортного средства с ГБО. Дополнительно на нем нанесены точки, отображающие стоимость топлива, залитого в автомобиль. 22 июля 2015 г. бензиновый бак и газовый баллон LPG были полностью наполнены, и каждая следующая заправка выполнялась на бензоколонках до момента ее автоматического окончания. По очевидным причинам заправка газом LPG осуществлялась значительно чаще, чем пополнение бензина, расход которого за весь исследуемый период составил неполные 25 дм3, т.е. немного больше половины объема топливного бака автомобиля Reanult Thalia.

Rys. 6. Zestawienie informacji o cenach paliw w okresie po montażu instalacji LPG

6. Данные о стоимости топлива в период после установки ГБО LPG.

 

Также следует принимать во внимание, что за исследуемый период мог измениться стиль вождения транспортного средства. Эксплуатация автомобиля после установки ГБО LPG отличалась большим процентом поездок на длинные расстояния. Количество преодолеваемых в сутки километров в этот период возросло практически в три раза. Оснащение транспортного средства системой, регистрирующей параметры работы двигателя, в том числе мгновенный расход топлива, позволило более точно оценить рентабельность установки ГБО LPG. Данная система базируется на диагностическом интерфейсе OBD2 тип ELM327 и смартфоне Samsung Galaxy 4 Mini с установленным программным обеспечением Torqe Pro. Информация о каждой трассе сохранялась в памяти смартфона. Следует заметить, что программа Torqe Pro оценивает расход топлива на основании времени открытия бензиновых форсунок, поэтому, кроме оснащения автомобиля ГБО LPG, эти данные используются также для прогнозирования расхода бензина, поскольку интерфейс OBD в данном транспортном средстве не позволяет получать информацию об открытии газовых форсунок. Зависимость среднего прогнозируемого расхода бензина от длины трассы представлена на рисунке 4. Для большей понятности графика ось x представлена в логарифмической системе. Из данного чертежа следует, что транспортное средство эксплуатировалось на трассах длиной от 1 до 300 км. Более точная информация о характере эксплуатации автомобиля представлена на чертеже 5. Из него следует, что транспортное средство часто эксплуатировалось на трассах длиной около 10 км, хотя более половины пробега составляют трассы длиной более 50 км, где расход топлива заметно меньше, чем на более коротких. На основании данных, зарегистрированных программой Torque Pro, и данных, записанных во время заправки автомобиля, сравнивался эксплуатационный расход топлива автомобиля, работающего на газе LPG, с аналогичным расходом бензина (рис. 8).

 

Zależność średniego, prognozowanego zużycia benzyny od długości trasy
Рис. 7.    Зависимость прогнозируемого среднего расхода бензина от длины трассы
Udział przejechanych odległości od długości trasy
Рис. 8.    Процент пройденных расстояний от длины трассы

 

Из него следует, что изменение стиля передвижения и характера трасс определенным образом повлияли на расход бензина, поскольку он был более чем на 0,5 дм3/100 км меньше, чем согласно предварительному анализу (рис. 4). Это значит, что суммарный расход топлива исследуемым транспортным средством после установки ГБО LGP возрос не на 17%, как предварительно оценивалось, а примерно на 27%. Данный фактор, как и заметное снижение цен на бензин, также повлияли на оценку затрат на поездку на 100 км (рис. 10).

Передвижение исследуемым автомобилем, работающем на газе LPG, по-прежнему представляется более выгодным, поскольку на 47% дешевле, чем при классической работе на бензине. Однако в этом случае, согласно оценкам, средства, инвестированные в ГБО, окупятся примерно через 15000 км, что при существующем на данный момент способе эксплуатации автомобиля займет 6,5 месяцев.

Изменение стоимости топлива оказывает значительное влияние на оценку рентабельности ГБО LPG. Чтобы проиллюстрировать данное явление, использовались данные о ценах на топливо за период от покупки автомобиля. Результаты расчетов представлены на рисунке 11. Из данного чертежа следует, что выгоднее всего эксплуатировать автомобиль на газе LPG в летние месяцы, когда стоимость газа обычно самая низкая. Вследствие значительного снижения цен на бензин на рубеже 2014 и 2015 годов некоторые водители могли утратить интерес к установке на свои автомобили ГБО LPG.

 

Zużycie paliwa na podstawie danych prognozowanych i eksploatacyjnych
Рис. 9. Расход топлива на основании прогнозируемых и эксплуатационных данных
Koszty podróży na podstawie danych prognozowanych i eksploatacyjnych
Рис. 10. Затраты на поездку на основании прогнозируемых и эксплуатационных данных

 

Zmiany w opłacalności montażu instalacji LPG dla badanego samochodu

Рис. 11.  Изменение рентабельности установки ГБО LPG для исследуемого автомобиля.

 

Подведение итогов

Представленный в данной статье метод исследования позволяет определить расход топлива и затраты на топливо при работе автомобиля на традиционном топливе, а именно бензине, и альтернативном – газе LPG. Сопоставление данных затрат с расстоянием позволило провести их анализ. Обнаружено, что после перехода с бензина на газ LPG расход топлива в исследуемом автомобиле увеличился примерно на 27%. Несмотря на это, затраты на топливо снизились почти наполовину, что обусловлено низкой стоимостью газа в сочетании с высоким процентом его расхода (~96%). Учитывая изменчивость стоимости топлива в течение года, расходы на покупку и монтаж газобаллонного оборудования окупятся примерно через 13000 - 24000 км, что при интенсивной эксплуатации автомобиля может составить всего несколько месяцев.

БИБЛИОГРАФИЯ


  1. www.knra.pl
  2. www.agaz.pl
  3. mrc.tychy.pl/ceny.paliw/
  4. Witaszek K., Witaszek M.: Wpływ wybranych warunków eksploatacyjnych pojazdu samochodowego na zużycie paliwa. Logistyka 4/2015, płyta nr 2.
  5. Katalog produktów STAG - reduktor R02
  6. Katalog produktów STAG - wtryskiwacze ACW02
  7. Katalog produktów STAG - Sterownik STAG Qbox Basic

« wróć