3 Альтернативные виды топлив

3.1 Газообразные топлива

В настоящее время наибольшее распространение получили два вида газообразного топлива: сжиженный нефтяной газ (СНГ) и сжатый природный газ (СПГ). Существует ещё сжиженный природный газ, но он не получил широкого распространения из-за сложности криогеннных установок, необходимых для перевода газа в жидкое состояние.

3.1.1 Сжиженные газы

Основные компоненты сжиженных газов – это пропан С₃Н₈, бутан С₄Н₁₀ и их смеси. Получают их из газов, выходящих из буровых скважин вместе с нефтью и из газообразных фракций, получаемых при переработке нефти.

Оба углеводорода при небольшом давлении (без охлаждения) можно перевести в жидкое состояние. К примеру, при +20 ⁰С пропан сжижается при 0,716, а бутан - при 0,103 МПа.

Сжиженные газы хранят в баллонах, рассчитанных на рабочее давление 1,6 МПа. В таких условиях даже чистый пропан находится в жидком виде, что позволяет эксплуатировать автомобили на СНГ круглогодично на всей территории страны, кроме южных районов в летнее время (где t выше 48,5 ⁰С).

СНГ характеризуется большим коэффициентом объёмного расширения. Повышение температуры на 1 ⁰С влечёт рост давления в газовом баллоне на 0,6 – 0,7 МПа, что может привести к его разрушению. Чтобы этого не случилось, в нём предусматривают паровую подушку объёмом не менее 10 % полезной ёмкости.

Для газобаллонных автомобилей в соответствии с ГОСТ 20448 – 90 выпускают сжиженные газы двух марок: СПБТЗ (смесь пропана и бутана техническая зимняя) и СПБТЛ (смесь пропана и бутана техническая летняя). В таблице 1 приведён состав этих газов.

Таблица 3.1 – Состав сжиженных газов

Содержание газов, % по массе	СПБТЗ	СПБТЛ
Метан, этан и этилен	4	6
Пропан и пропилен	75	34
Бутан и бутилен	20	60

В состав СНГ добавляют специальные вещества – одоранты, обладающие сильным запахом, так как СНГ обычно не имеют запаха и цвета, и обнаружить их утечку очень трудно. Наиболее распространённый одорант – этилмеркаптан С₂Н₅SH, его ощущают уже при концентрации 0,2 г на 1000 м³ воздуха или газа.

В настоящее время промышленность выпускает га­зобаллонные автомобили двух типов:

- со специальными двигателями, предназначенными для работы на газе, в которых предусмотрена резервная система питания для кратковременной работы на бензине;

- с универсальными двигателями, допускающими работу, как на газе, так и на бензине.

Освоено производство комплектов газобаллонного оборудования для обычных бензиновых двигателей с целью их перевода на СНГ.

Эксплуатационные качества автомобилей с газовыми двигателями (по срав­нению с бензиновыми) оцениваются следующим обра­зом:

- пусковые качества до - 5 °С равноценны. Запуск при низких температурах затруднён и приводит к снижению надёжности газового оборудования. В таких условиях запуск осуществляется на бензине, а после прогрева двигатель переводится на работу на газовое топливо;

- динамические качества ухудшаются на 5 – 8 %;

- мощность и топливная экономичность газовых дви­гателей повышаются, так как в связи с высокими анти­детонационными свойствами СНГ (их ОЧ превышает 100 единиц) в газовых двигателях можно применять более высокие степени сжатия, хотя энергосодержание СНГ на единицу объема и меньше, чем у бензина;

- при правильной регулировке и нормальном опти­мальном режиме работы системы подачи газового топ­лива существенно снижается токсичность отработавших газов: по окиси углерода - в 3 - 4 раза, по окислам азота в 1,2 - 2 раза, по углеводородам в 1,2 - 1,4 раза и более;

- срок смены масла увеличивается в 2 - 2,5 раза. В камеру сгорания поступает газообразное топливо, ко­торое к концу такта сжатия тщательно перемешивается с воздухом и равномерно распределяется по цилиндрам, смывание смазки с рабочих поверхностей исключается. Мас­ло меньше разжижается и загрязняется;

- моторесурс и надежность работы двигателей увели­чиваются. Межремонтный пробег автомобилей на СНГ возрастает в 1,4 - 2 раза;

- трудоемкость технического обслуживания и ре­монта газобаллонных автомобилей возрастает на 3 – 5 %, тем не менее эти затраты перекрываются увеличением пробега автомобилей между ремонтом двигателей.

Автомобили, работающие на сжиженном газе, имеют такой же запас хода, как и автомобили, работающие на бензине. Сжиженные газы транспортируются в обычных автомобильных или железнодорожных цистернах. Заправка ими автомобилей осуществляется с помощью простых газозаправочных устройств.

Препятствием для дальнейшего расширения применения СНГ в качестве топлива является ограниченность ресурсов сжиженного нефтяного газа и большая ценность его, как сырья для химической промышленности. Более перспективен в этом плане сжатый природный газ. Следует учитывать огромные запасы этого газа, его дешевизну и высокий уровень развития газовой промышленности.