Метан получил мало распространения в кач. моторного топлива, потому что оборудование для его хранения занимает больше места, чем традиционное для сжиженной пропан-бутановой смеси и стоит в разы дороже. Кроме того, требуется регулярная дорогая проверка баллонов высокого давления и строжайшее соблюдение правил эксплуатации.
Это, вот именно в таком виде, относится только к сжатому метану. Да, это весьма громоздкий и невыгодный вид хранения метана, пригодный только для транспорта, совершающего небольшие пробеги вокруг/между заправок или соотв. стационарных установок, требующих лишь небольшой автономный запас топлива (по крайней мере, этого вида). Всякие там такси, локальные развозные грузовики, городские автобусы... Поэтому для более серьёзных применений (морские, возможно, и речные суда, тепловозы, м.б. некоторые категории автомобилей, для которых норма - практически безостановочная работа двигателя, либо при заправке порциями, гарантированно расходуемыми за разовый пробег) рассматривают или соотв. уже применяют использование жидкого метана с хранением в ёмкостях-термосах. Сейчас - используется в основном на морских судах. Конечно, это тоже стоит довольно дорого, и по объёму всё равно объёмнее, чем соответствующий запас обычного жидкого топлива (мазута, солярки и т.п.), но всё-таки в разы компактнее и легче на единицу топлива, чем в сжатом виде, и пригодно/конкурентоспособно для очень больших дальностей/запасов хода.
А на последок, мощность ДВС при использовании метана снижается на ~ 15%.
Это так только для тех двигателей, которые переделаны на искровое зажигание. Метан хоть и очень высокооктановый по бензиновым меркам, но всё-таки и у него есть предел детонации. А искровое зажигание - оно по жизни слабое, и как раз из-за его слабости возникает риск детонации, и из-за этого приходится ограничивать параметры двигателя. Из этой логики, кстати, понятно, что если тот же двигатель, уже на искровом зажигании, переводить на топлива с ещё меньшей детонационной стойкостью - например, на пропан-бутановые смеси и тем более на автомобильные бензины - то мощность (а также и КПД) придётся снижать ещё сильнее, как оно всегда и было с бензиновыми моторами.
А вот для газодизельного цикла, где зажигание происходит от запальной порции дизтоплива, параметры и в т.ч. мощность, снижать не приходится. Факелы запальной порции топлива из форсунки - особенно если это специализированная уменьшенная форсунка именно для запальных порций - это намного, на порядки более мощный источник зажигания, чем искра обычной искровой свечи или даже нескольких в цилиндре. Это отдаляет пределы детонации предварительно подмешанного топлива, а также обеспечивает надёжное зажигание и сгорание обеднённых по составу смесей (по меркам бензиновых/чисто газовых двигателей), зажигание которых от искры нестабильно или вовсе не происходит. Это позволяет довольно простыми средствами, почти без вмешательства в конструкцию дизеля, без воздушных дроссельных заслонок и т.п., переводить на газодизельный цикл.
Но проблема газодизельного цикла в том, что работа преимущественно на газе с малым относительным расходом дизтоплива возможна только от средних до высоких нагрузок (на самых высоких по-автомобильному нагрузках доля замещения газом также ограничивается - но тепловозные и гражданские судовые двигатели в такие режимы в норме вообще не заходят), а вот на низких нагрузках и холостом ходу таким двигателям приходится работать преимущественно или полностью на дизтопливе. И если для какого-нибудь морского теплохода это не особо критично, поскольку его главный двигатель львиную долю времени работает на крейсерских режимах, а остальное время просто стоит, то для тепловозов (или, например, для каких-нибудь судов вроде ледоколов или буксиров) это очень неприятный факт, т.к. тепловозы очень большую долю времени вынуждены работать на холостом ходу и на малой мощности, и это даёт довольно существенную долю расхода топлива - и вот его при работе только по газодизельному циклу его не получится перекинуть на газ (в то время как это было бы очень желательно хотя бы из тех соображений, что жидкий метан из термоса продолжает испаряться, и вот бы его как раз и использовать во время стоянок на холостом ходу). То же самое относится и к автомобилям тех категорий, которым приходится много работать на холостом ходу.
Вероятно, имеет смысл разрабатывать смешанные двигатели, которые бы могли работать по газодизельному циклу на режимах больших нагрузок, когда этот цикл и возможен, и выгоден, и по чисто искровому (с количественным регулированием при помощи дроссельных заслонок и/или регулируемых фаз газораспределения) на низких нагрузках и холостом ходу, либо в ситуациях, когда необходимо работать только на газе, пусть и ценой снижения доступной мощности и некоторого снижения КПД. Регулируемые фазы газораспределения, кстати, одновременно обеспечивают как раз возможность уменьшения фактической степени сжатия, что бывает необходимо при переходе на искровое зажигание, и в зависимости от детонационной стойкости используемого газового/бензинового топлива.
Впрочем, у проблемы холостого хода и малых нагрузок есть и другое решение (для многоцилиндровых двигателей): более глубокое/"агрессивное" применение отключения цилиндров, не только на холостом ходу, но и на малых/частичных нагрузках. У отечественных магистральных тепловозов (обычных, чисто дизельных) применяется отключение половины цилиндров на холостом ходу при минимальных оборотах (речь идёт в данном случае только об отключении подачи топлива в них, но газораспределение никак не меняется). Для специализированных газодизелей, возможно, стоило бы отключать ещё больше цилиндров на холостом ходу, чтобы сильнее загрузить остающиеся в работе и тем самым сделать для них возможным продолжение работы по газодизельному циклу с высоким процентом замещения дизтоплива газом, и начинать отключать часть цилиндров ещё на ненулевых низких нагрузках. Видимо, при этом желательно отключать не только подачу топлива, но и изменять газораспределение так, чтобы исключить холостую прокачку воздуха отключёнными цилиндрами.
Что касается пропан-бутановых смесей - то, оказывается, для автомобилей предлагается газодизельное оборудование и на пропан-бутане. (Понятно, что вот конкретно сейчас при нынешних ценах на топлива в России смысла в таком варианте как будто нет никакого - но это сугубо специфика нынешнего момента, а в среднем пропан-бутан всё-таки обычно бывает существенно дешевле жидких топлив). Правда, при этом говорится, что степень замещения дизтоплива ниже, чем на метане - всего лишь 30-60% - из-за меньшей детонационной стойкости пропан-бутана по сравнению с метаном. Однако, это относится к автомобильным дизелям с их, как правило, какой-то совершенно конской степенью сжатия, при которой как бы и неудивительно, что будут проблемы с детонационной стойкостью. Думаю, если бы речь шла о дизеле с какой-нибудь более мягкой степенью сжатия типа 13,5..14,0 (для размерности моторов легковых/микроавтобусов/лёгких грузовиков), степень замещения пропан-бутаном в газодизельном цикле можно было бы поднять существенно выше.
