3. Газообразные топлива для двс
Газообразное топливо находит все большее применение в качестве горючего для д.в.с. В настоящее время используются природные газы и попутные газы, получаемые при нефтедобыче, химических и металлургических производствах, а также все шире газы получаемые из природных ископаемых (уголь, сланцы, торф и т.п.) и возобновляемых источников (растительное сырье и отходы). В состав этих газов в основном входят метан (СН4), этан (С2Н6), пропан (С3Н8) и бутан (С4Н10).
В зависимости от физических свойств газы делятся на сжатые (не переходят в жидкое состояние при положительной температуре) и сжиженные (превращаются в жидкость при повышении давления).
Преимущества газообразных топлив
1.Дешевле при добыче и транспортировке.
2.Имеет более высокое (по сравнению с бензином) ОЧ, что позволяет повысить степень сжатия двигателя, а следовательно его мощность и экономичность.
3.Образует при сжигании меньше токсических продуктов, т.к. имеет более широкие пределы воспламенения, что позволяет двигателю работать на обедненных смесях, в результате чего содержание СО снижается в 2 – 3, оксидов азота в 1,5 – 2, углеводородов в 1,1 – 1,4 раза..
4.Больший срок службы двигателя из-за отсутствия жидкой топливной пленки на стенках цилиндра и смыва масла..
5.Повышенный срок службы масла, т.к. оно не разжижается топливом и меньше загрязняется.
6.Больший срок службы свечей зажигания (меньшее нагарообразование).
7.Легко образуют горючую смесь (газ не нужно испарять, а только перемешать с воздухом) следовательно, она более равномерно распределяется по цилиндрам.
8.При меньшем содержании вредных выбросов обеспечивают сохранность нейтрализаторов.
9.Невозможен несанкционированный слив топлива из бака.
Недостатки газообразных топлив
1.Низкая по сравнению с бензином калорийность 25000 кДж/м3 и 32000 кДж/м3 соответственно.
2.Требуются повышенные меры безопасности, т.к. газ в смеси с воздухом может образовывать взрывоопасную смесь (при содержании в смеси газа менее 5% она горит без взрыва, наиболее сильный взрыв при 9,5% содержания газа, при 16% смесь не горит).
3.Сложнее ТО и Р. Технический осмотр машины с ГБО проходят 2 раза в год.
4.Сжиженный газ хорошо растворяет нефтепродукты и резину, поэтому требуются специальные материалы.
5.Затруднен пуск двигателя, особенно при низких температурах, из-за большей температуры воспламенения и меньшей скорости горения. Это обусловлено тем, что для газа степень сжатия должна быть 10 -12 ед., а в двигателе, рассчитанном, в том числе и на бензин, она составляет 8 – 10 ед. Поэтому пуск и прогрев двигателя осуществляют обычно на бензине, а затем переводят на работу от газа.
6.Возрастает температура в камере сгорания, т.к. газ сгорает медленнее, чем бензин, а также в газовоздушной смеси отсутствуют капли топлива (жидкая фаза), которые при испарении отнимают часть тепла от стенок цилиндра, клапанов и их седел. В сочетании с повышенной температурой ОГ это приводит к увеличению износа выпускных клапанов. При замедленном горении догорание происходит при увеличивающемся объеме камеры сгорания, следовательно тепло отдается стенкам цилиндра, а не расходуется для выполнения полезной работы. Для устранения этого недостатка желательно менять угол опережения зажигания (см. рис. 1.).
Рисунок.3.1. Зависимость УОЗ от частоты вращения коленчатого вала и вида топлива, используемого двигателем: 1 – для бензина; 2 – для газа.
При низких (до 2000 об/мин) частотах вращения коленчатого вала двигателя желательно увеличивать УОЗ для газа, т.к. при меньшей скорости горения смесь должна успеть разгореться к ВМТ. Это повысит крутящий момент двигателя. На более высоких оборотах УОЗ для газа должен быть меньше. Это связано с легкостью образования горючей смеси (для бензина процесс испарения и смесеобразования завершается внутри цилиндра, а газ надо только перемешать с воздухом). На стандартном двигателе при оборотах более 2000 об/мин система зажигания выдает искру нормально для бензина, но рано для газа. Время нахождения продуктов сгорания в цилиндре возрастает, следовательно, возрастает теплоотдача на стенки камеры сгорания, клапанам и их седлам. Желательно было бы применение специальных регуляторов УОЗ, но в связи с двухтопливным питанием на стандартных двигателях рекомендуется сохранять регулировки завода-изготовителя.
7. Недостаточность охвата территории страны газозаправочными станциями.
8.Срок хранения сжиженного газа ограничен (3 месяца).
9. При дросселировании газа, например, в газовом редукторе или в вентиле при резком открытии температура газа резко снижается (эффект Джоуля—Томсона). По этой причине одним из важнейших эксплуатационных показателей сжатого природного газа как моторного топлива является предельное содержание в нем влаги (не более 9 мг/м3). Наличие повышенного количества влаги в газовом топливе может вызвать образование ледяных пробок в системе питания двигателя. Опыт эксплуатации газобаллонных автомобилей даже в умеренном климате показывает, что подобные явления наступают уже при влаге 15...20 мг/м3.
Виды газообразных топлив.
Сжатыми природными газами (СПГ) ГОСТ 27577-87 называются газы, которые при обычной температуре и давлении до 20 МПа сохраняют газообразное состояние.
Природный газ, используемый в д.в.с., состоит в основном из метана (СН4). Газ находится в толстостенных стальных баллонах, рассчитанных на давление 20 МПа. В один баллон емкостью 50 л вмещается 10 м3 газа, что эквивалентно 10 л бензина. Масса баллона 65 кг. Установка на автомобиль таких баллонов снижает его полезную нагрузку на 10 – 20%.
Срок освидетельствования для баллонов из легированной стали – 1 раз в 5 лет, для баллонов из углеродистой стали – 1 раз в 3 года.