7. Газоподібні палива

1. Загальні відомості

Розширення сфери застосування нових транспортних засобів (газобалонних автомобілів) забезпечує зменшення шкідливого впливу транспорту на оточуюче середовище. По своїм техніко – експлуатаційним і економічним показникам вони мало чим відрізняються від базових бензинових моделей, а по ряду параметрів навіть переважають їх.

Переваги при переводі двигуна з бензину на зріджений нафтовий газ (ЗНГ):

• знижується знос гільз циліндрів на 14%, поршнів – 17%, поршневих кілець – 63%, шийок колінчастого валу на 57 – 70%;

• моторесурс двигуна газобалонного автомобіля підвищується на 30 – 40%;

• строк служби моторного масла збільшується в 2 – 2,5 рази;

• суттєво знижується токсичність відпрацьованих газів.

Подальше розширення застосування зрідженого нафтового газу проблематично із – за обмеженості його ресурсів і цінності як сировини для хімічної промисловості.

Оцінюючи шляхи вирішення проблеми забезпечення автомобільного транспорту паливом в умовах безперервного росту автопарку і збільшення об’єму вантажообороту очевидним є використання, з цією метою, стиснутого природного газу (СПГ). Його використання дозволяє розширити номенклатуру автомобільних палив і значно скоротити вміст шкідливих речовин у відпрацьованих газах, що важливо для крупних міст. Міжремонтні пробіги двигунів при цьому збільшуються в 1,4 – 1,5 раза. Для підвищення техніко – експлуатаційних показників газобалонних автомобілів необхідно розробити спеціальні газові двигуни з високими степенями стиску, виготовити із армованих полімерів легкі балони високо тиску, створити розгалужену сітку газонаповнювальних станцій для автомобілів.

Для палива газобалонних автомобілів характерно:

• добре змішування з повітрям і утворення однорідної суміші;

• висока теплота згоряння суміші;

• відсутність детонації;

• мінімальний вміст смолистих речовин і механічних домішок;

• мінімальний вміст речовин, які викликають корозію поверхонь деталей, окислення і розрідження масла в картері;

• здатність зберігати ідентичні складові властивості в часі і об’ємі;

• дешевизна виробництва і транспортування.

В залежності від фізичного стану горючі гази ділять на дві групи: стиснуті і зрідженні. Якщо критична температура вуглеводнів нижче звичайних температур експлуатації автомобілів, їх застосовують, як правило, в стиснутому виді (стиснуті гази).

2. Зрідженні гази

Основні компоненти зріджених газів пропан і бутан отримують із газоподібних

фракцій при переробці нафтопродуктів і кам’яного вугілля. Обидва вуглеводні переводяться в рідкий стан, оскільки критична температура пропана (+97⁰С) і бутана (+126⁰С) вище звичайної температури оточуючого середовища, при невеликому тискові (без охолодження) 0,716 МПа пропана і 0,103 МПа бутана, що відповідає +20⁰С.

Зрідженні гази зберігають в балонах середнього тиску ємністю 250 л, розрахованих на робочий тиск 1,6 МПа. Тиск насиченої пари зрідженого нафтового газу змінюється від 0,27 МПа (-10⁰С) до 1,6 МПа (45⁰С), підвищення температури в балоні на 1⁰С обумовлює зростання тиску на 0,6 – 0,7 МПа, що може призвести до його руйнування (високий коефіцієнт об’ємного розширення). Для запобігання цьому передбачається в балоні парова подушка об’ємом 10% корисної ємності. Для газобалонних автомобілів у відповідності з ГОСТ 20448 – 80 випускають зрідженні гази двох марок: СПБТЗ (суміш пропана і бутана технічна зимова) і СПБТЛ (літня) з слідуючими характеристиками:

Показники	СПБТЗ	СПБТЛ
Вміст газів, % мас., не більше: метан, етан і етилен пропан і пропілен бутан і бутилен	4 75 20	6 34 60
Рідкий залишок при 200С, % об., не більше	1	2
Мінімальний надлишковий тиск насиченої пари, МПа, при температурі: +450С -200С	1,57 0,157	1,57 -

Для системи резервного живлення двигунів газобалонних автомобілів застосо- вують бензин А-76. Він використовується для короткочасної роботи двигуна: у випадку повної витрати газового палива; при важкому пуску двигуна на газі при низьких температурах; при пересуванні автомобіля в приміщенні (гаражі) і в інших випадках.

Експлуатаційні якості автомобілів (у відповідності з нормативними матеріала- ми) з газовими двигунами (порівняно з бензиновими) оцінюються слідуючим чином:

• динамічні якості погіршуються на 5 – 8%;

• потужність і паливна економічність підвищується; можна застосовувати високу степінь стиску (ОЧ високе), хоча енерговміст стиснутого природного газу на одиницю об’єму менший ніж у бензину;

• знижується токсичність відпрацьованих газів: окису вуглицю – в 3 – 4 рази, окислів азоту – в 1,2 – 2 рази, вуглеводнів – в 1,2 – 1,4 рази;

• відсутній процес випаровування рідкого палива, змивання масла з стінок циліндра, воно не зріджується в картері. Строк заміни масла збільшується в 2 – 2,5 рази;

• моторесурс і надійність роботи двигуна збільшується. Міжремонтний пробіг зростає в 1,4 – 2 рази. Зменшуються зноси, покращуються умови роботи свічок запалювання, зменшуються нагароутворення і зноси деталей циліндропоршневої групи;

• хоча трудоємність ТО і ремонту зростає на 3 – 5%, але ці затрати перекриваються збільшенням пробігу автомобілів між ремонтом двигунів.

В даний час промисловість випускає газобалонні автомобілі двох типів:

• з спеціальними двигунами, призначеними для роботи на газі, в яких передбачена резервна система живлення для короткочасної роботи на бензині: ЗИЛ-138, ГАЗ-53-07 та інш.;

• з універсальними двигунами, допускаючими роботу на зрідженому газі і бензині: ГАЗ-52-07, ГАЗ-24-07, ГАЗ-52-08.

Є комплекти газобалонного обладнання для звичайних бензинових двигунів з метою їх переводу на зріджений нафтовий газ.

При роботі на газі універсальних двигунів їх потужність знижується до 10%.

При низьких температурах запуск здійснюється на бензині, а після прогріву двигун переводиться на газове паливо. Змішування палива не рекомендується, оскільки це гальмує пуск двигуна. Запас ходу на обох паливах одинаковий.