Газообразные топлива

По физическому состоянию горючие газы делятся на две группы:

сжатые и сжиженные. Если критическая температура углеводородов ниже обычных температур при эксплуатации автомобилей, то их применяют в сжатом виде, а если выше - то в сжиженном виде под давлением 1,5...2,0 МПа.

Требования к газообразным топливам:

•обеспечение хорошего смесеобразования;

•высокая калорийность горючей смеси;

•отсутствие коррозии и коррозионных износов;

•минимальное образование отложений во впускном и выпускном трактах;

•сохранение качества при хранении и транспортировании;

•низкая стоимость производства и транспортирования.

Сжиженные газы. Основные компоненты - пропан СзНу, бутан С4Ню. Получают из попутных нефтяных газов, из газообразных фракций при переработке нефтепродуктов и каменных углей. Поэтому они получили название сжиженных нефтяных газов. Для их обозначения часто используют аббревиатуру «СНГ».

Критические температуры пропана (+97 "С) и бутана (+126 "С) выше температуры окружающей среды, поэтому их легко можно перевести в жидкое состояние. При +20 °С пропан сжижается при 0,716, а бутан - при 0,103 МПа.

СНГ хранят под давлением 1,6 МПа. Давление насыщенных парав СНГ изменяется от 0,27 МПа при -10 °С до 1,6 МПа при +45 °С. СНГ имеет высокий коэс})фициент теплового расширения. Повышение температуры на 1 °С влечет за собой рост давления в газовом баллоне на О,б...0,7 МПа, что может привести к его разрушению. Поэтому в баллонах предусматривается паровая подушка объемом не менее 10% полезной емкости.

Промышленность выпускает СНГ для автомобилей двух марок:

•СПБТЗ - смесь пропана и бутана техническая зимняя;

•СПБТЛ -... летняя.

Таблица 1.1 Компонентный состав сжиженных нефтяных газов

Компоненты	Содержание компонентов (% массовые)
СПБТЗ	СПБТЛ
Метан, этан и этилен Пропан и пропилен Бутан и бутилен	4 76 20	34 60

 

В состав СНГ добавляют специальные вещества (одоранты), имеющие сильный запах, т.к. СНГ не имеет ни цвета не запаха, и обнаружить их утечку сложно. Для этой цели используют этилмеркаптан C2H4SH, имеющий резкий неприятный запах, который ощущается уже при концентрации 0,19 г на 1000 м³ воздуха.

Иногда утечку удается определить на слух или с помощью приборов.

Эксплуатационные свойства автомобилей с газовыми двигателями, работающими на СНГ, в сравнении с автомобилями, работающими на бензине, оцениваются следующим образом:

•пусковые качества до -5 "С равноценны; при более низких температурах запуск холодного двигателя затруднен;

•показатели динамичности автомобиля ухудшается на 5...8%;

•повышается мощность и улучшается топливная экономичность двигателей, так как детонационная стойкость СНГ выше (04 выше 100 единиц), чем у бензина, и можно форсировать двигатель по степени сжатия;

•снижается токсичность отработавших газов: по окиси углерода - в 3...4 раза, по окислам азота - в 1,2...2,0 раза, по углеводородам - в 1,2...1,4 раза;

•периодичность смены масла увеличивается в 2,0...2,5 раза;

•межремонтный ресурс двигателя увеличивается в 1,4...2,0 раза;

•трудоемкость ТО и Р возрастает на 3...5%, но эти затраты перекрываются экономией от увеличения межремонтного ресурса двигателей.

В настоящее время выпускаются газобаллонные автомобили двух типов: со специальными двигателями, предназначенными для работы на СНГ и имеющими резервную систему питания для кратковременной работы на бензине; с универсальными двигателями, допускающими работу как на СНГ, так и на бензине (у автомобилей этой группы мощность снижается примерно на 10%).

Сжатые газы. Основные компоненты - метан СН», окись углерода СО и водород Нз. Получают из горючих газов различного происхождения -природных, попутных нефтяных, коксовых и других. Их называют сжатыми природными газами или СПГ. Содержание метана в СПГ составляет 40... 82%. Критическая температура метана составляет -82 °С, поэтому без охлаждения СПГ перевести в жидкое состояние нельзя. Существует две марки СПГ - А и Б, которые отличаются содержанием метана и азота (табл. 17.4).

Таблица 1.2 Компонентный состав сжатых природных газов

Компоненты	Содержание компонентов (% массовые)
марка А	марка Б
Метан Азот	95 О...4	4...7

 

Газобаллонные установки для СПГ рассчитаны на работу при давлении 19,6 МПА. Баллоны для СПГ изготавливаются толстостенными и имеют большую массу. Так, батарея из 8 50-литровых баллонов весит более 0,5 т. Следовательно, существенно снижается грузоподъемность автомобиля. Кроме того пробег автомобиля на одной заправке при работе на СПГ в 2 раза меньше, чем на бензине. Более перспективна криогенная технология хранения СПГ в сжиженном виде.

Метан легче воздуха, поэтому при утечках скапливается в верхней части помещения.

Метан имеет высокую детонационную стойкость, поэтому двигатели можно форсировать по степени сжатия.

СПГ воспламеняется в камере сгорания при температуре 635...645 °С, что значительно выше температуры воспламенения бензина. Это затрудняет пуск двигателя, особенно при низких температурах воздуха. В то же время по опасности воспламенения и пожароопасносности они значительно безопаснее бензина.

Преимущества СПГ перед бензинами:

•повышается срок службы моторного масла в 2,0...3,0 раза;

•увеличивается ресурс двигателя на 35...40% вследствие отсутствия нагара на деталях цилиндро-поршневой группы;

•увеличивается на 40% срок службы свечей зажигания;

•на 90% снижается выброс вредных веществ с отработавшими газами, особенно СО. Недостатки СПГ:

•цена автомобиля возрастает примерно на 27%;

•трудоемкость ТО и ТР возрастает на 7...8;

•мощность двигателя снижается на 18...20%, время разгона увеличивается на 24...30%, максимальная скорость уменьшается на 5...6%, максимальные углы преодолеваемых подъемов уменьшаются на 30...40%, эксплуатация автомобиля с прицепом затрудняется;

•дальность ездки на одной заправке не превышает 200...250 км;

•грузоподъемность автомобиля снижается 9...14%.

С учетом достоинств и недостатков автомобилей, работающих на СПГ, определена область их рационального использования - перевозки в крупных городах и прилегающих к ним районах.