Лабораторна робота №7. Система живлення двигуна газом. Система запалювання.

1. Види газів, що використовуються як паливо для автомобільних двигунів.

Деревний газ може бути використаний у автомобілях зі звичайними двигунами внутрішнього згоряння, якщо додається газифікатор дерева (газогенератор). Цей тип палива був дуже популярний у Другій світовій війні в ряді європейських і азіатських країн, так як війна перешкодила простому і економічно ефективному доступу до нафти. Автомобілі на деревному газі існували ще до Другої Світової війни.

Один тонно-кілометр пробігу автомобіля коливається від 74,3 до 114 грамів пального в якості деревного вугілля. В 1928 році, в Франції, на спеціально проведеному конкурсному пробізі, 17-ти місний газогенераторний автобус «Берліє» пройшов за 28 днів на дровах дистанцію 5250 км, а середній розхід дров становив 47,8 кг на 100 км (окрім дров було витрачено 12 л бензину на запуск двигуна, а також на чистку його частин у гаражах).

В автомобілях, обладнаних газогенератором, можливе застосування інших генераторних газів.

Світильний газ — суміш метану, оксиду вуглецю, водню та інших горючих газів, які отримують при сухій перегонці кам'яного вугілля. Цей газ використовувався в якості пального. Цим газом можуть заправлялись автомобілі обладнані газобалонним устаткуванням, або автомобілі до яких додається газогенератор кам'яного вугілля.

Анаголічним чином як і з деревним газом, для газифікації в траспортних газогенераторах придатне буре вугілля в натуральному вигляді. В СРСР проводився пробний пробіг автомобілів на такому паливі по маршруту Караганда—Алма-Ата і назад загальною протяжністю 2500 км. Автомобілі на бурому вугіллі працювали безвідмовно.

Стиснутий під високим тиском природний газ — в основному складається з метану, в якості палива використовується у стиснутому до 200 атмосфер стані в звичайному двигуні внутрішнього згоряння замість бензину. Спалювання метану виробляє найменшу кількість CO2 з усіх викопних видів палива. Бензинові автомобілі можуть бути модернізовані для використання СПГ і стати двопаливними при збереженні бензобаку. Водій може перемикатися між СПГ і бензином під час роботи. СПГ користуються популярністю в регіонах чи країнах, де природний газ є в достатку. Широке застосування почалося в долині річки По в Італії, а пізніше стало дуже популярним в Новій Зеландії у вісімдесяті роки, хоча його використання скоротилося.

Станом на грудень 2010 року, автомобілів на СПГ було 12,7млн. одиниць, з яких в Пакистані — 2,74млн, Ірані — 1,95 млн., Аргентині — 1,9 млн., Бразилії — 1,7 млн. і Індії — 1,1 млн.; з Азіатсько-Тихоокеанською часткою на світовому ринку в 54%. В Європі вони дуже популярні в Італії (730 000), Україні (200,000), Вірменії (101 352), Росії (100.000) і Німеччині (91 500) У Сполучених Штатах автобуси на СПГ є улюбленим вибором з агенств громадського транспорту, і за оцінками, такий автобусний парк з СПГ становить 130000 одиниць. В інших країнах, де автобуси на СПГ користуються популярністю, включають Індію, Австралію, Аргентину, Німеччину.

Автомобілів на СПГ поширені в Південній Америці, де в основному використовуються в якості таксі в найбільших містах Аргентини і Бразилії. Як правило, стандартні бензинові транспортні засоби модернізовані в спеціалізованих магазинах, які пов'язані з установкою газового балона в багажнику і системи СПГ-подачі та електроніки. Майже 90% автомобілів в Латинській Америці обладнані двигунами на двох видах палива, що дозволяє цим транспортним засобам працювати як на бензині так і на СПГ.

У 2006 році бразильським дочірнім відділенням FIAT було представлено чотири-паливний автомобіль Fiat Siena Tetrafuel, розроблений в рамках співпраці Magneti Marelli з Fiat Бразилії. Цей автомобіль може працювати на 100% етанолі (E100), E25, чистому бензині (не доступний в Бразилії), і природному газі, а перемикання з бензину на етанол в суміші СПГ відбувається автоматично, в залежності від споживаної потужності, дорожніх умов… Деякі таксі в Сан-Паулу і Ріо-де-Жанейро (Бразилія) працюють на варіанті, що дозволяє користувачеві вибрати один з трьох видів палива (E25, E100 і СПГ) в залежності від поточних ринкових цін на бензин. Транспортні засоби з цієї адаптації відомі в Бразилії, як «три-паливні» ("tri-fuel") автомобілі.

Зріджений нафтовий газ (ЗНГ) є зріджена газова суміш низького тиску, що складається в основному з пропану і бутану. Особливістю цих газів (пропану і бутану) є те, що вони зріджуються вже при тиску в 10-12 атм. Суміш 2,5 рази важча за повітря, а при незначному збільшенні тиску – переходить в рідкий стан. Використовується у звичайних бензинових двигунах внутрішнього згоряння. Емісія CO2 є нижчою, ніж у бензину. На бензиновий автомобіль може бути встановлена установка на ЗНГ, і автомобіль може стати двопаливним при збереженні бензобаку. Можливе перемикання між ЗНГ і бензином під час роботи.

Пропан і бутан, які містяться у нафтових і природних газах, можуть отримуватись також і в процесі гідрування вугілля.

Досліди в 1936 році засвідчували, що важка вантажівка, яка споживала на 100 км 52 кг суміші бензину-бензолу-спирту, в аналогічних умовах роботи витрачала 40 кг рідкого бутану, що відповідало 1 кг бутану замість 1,3 кг бензину. Станом на 1936 рік в Німеччині працювало біля 500 вантажівок на бутані і пропані.

В Німеччині вперше автозаправочний пункт газоподібними паливами був збудований весною 1935 року в м.Ганновері. Вмістимість газового балону для вантажівки при тиску 200 атм. складала 40м3. 17'473'000 транспортних засобів на ЗНГ працювало у всьому світі станом на грудень 2010 року, а провідними країнами є Туреччина (2'394'000 автомобілів), Польща (2'325'000), Південна Корея (2,3 млн.). У США - 190'000 дорожніх транспортних засобів використовують пропан, і 450'000 навантажувачів. Hyundai Motor Company почала продажі Elantra LPI Hybrid на південнокорейському внутрішньому ринку в липні 2009 року. Elantra LPI є першим у світі гібридним електричним автомобілем, що оснащений двигуном внутрішнього згоряння, призначеним для роботи на зрідженому нафтовому газі (LPG) в якості палива.

Рідкий азот (LN2) являє собою спосіб зберігання енергії. Двигун працює слідуючим чином: рідкий азот нагрівається в теплообміннику шляхом вилучення тепла з повітря навколишнього середовища, внаслідок цього отримується стиснений газ, який і використовується для роботи поршневих або роторних двигунів. Транспортні засоби, що приводяться в рух за допомогою рідкого азоту, не використовується в комерційних цілях.

Рідкий азот також може використовуватись в гібридних системах щоб перезарядити батареї, наприклад, в акумуляторних електроавтомобілях з електричним двигуном і паливними баками. Така система називається «гібридною рідкий азот-електричною» (англ. hybrid liquid nitrogen-electric propulsion). Крім того, в поєднанні з цією системою, може використовуватись система рекуперативного гальмування.