3.1.2 Сжатые газы

Основные компоненты сжатых газов – метан СН₄, окись углерода СО и водород Н₂ – получают преимущественно из природных газов (возможно получение из попутных, нефтяных, коксовых и других газов).

При высокой температуре, даже при высоком давлении эти газы не могут быть сжижены: для этого необходимы низкие температуры.

Для сжатого газа применяют газобаллонные установки, рассчитанные на работу при высоком давлении – 20 МПа.

На автомобиле СПГ храниться в толстостенных стальных баллонах ёмкостью по 50 литров. Батарея таких баллонов имеет достаточно большой вес (около 500 кг), в результате чего снижается грузоподъёмность автомобиля. Это же обстоятельство является основным препятствием использования СПГ на легковых автомобилях. Более перспективной считают криогенную технологию хранения СПГ на автомобиле. Это направление является этапным на пути создания водородных двигателей

Для заправки автомобилей применяют две марки сжатого природного газа (СПГ) – А (95 % СН₄ по объёму) и Б (90 % СН₄ по объёму). Хотя они и отличаются компонентным составом, однако их свойства определяются основной составляющей – метаном.

Из всех углеводородных газов метан содержит мак­симум водорода на один атом углерода и поэтому обладает высокой теплотворностью, достаточно широ­кими пределами воспламеняемости, низким содержани­ем токсичных веществ (СО и СН) в продуктах сгора­ния. Метан намного легче воздуха (в отличие от дру­гих углеводородных газов), и поэтому при утечках он улетучивается, скапливаясь в верхних частях помеще­ния. Метан имеет высокую детонационную стойкость, что обеспечивает «мягкую» работу двигателя при ис­пользовании природного газа и позволяет форсировать двигатель по степени сжатия. СПГ воспламе­няется при температуре 635 - 645°С в камере сгорания двигателя, что в 3 раза выше температуры воспламе­нения бензина.

Это затрудняет запуск двигателя, особенно при по­ниженных температурах окружающего воздуха. В то же время по опасности воспламенения и пожароопасности СПГ значительно безопаснее бензина.

Опыт эксплуатации автомобилей на СПГ позволяет объективно оценить положительные и отрицательные факторы его применения. К положительным факторам можно отнести следую­щие:

- повышается срок службы моторного масла в 2 - 3 раза из-за отсутствия его разжижения и уменьшения загрязнения; в результате расход масла уменьшается на 30 – 40 % по сравнению с бензиновыми двигателями;

- увеличивается в среднем на 35 – 40 % моторесурс двигателя вследствие отсутствия нагара на деталях цилиндропоршневой группы;

- увеличивается на 40 % срок службы свечей зажига­ния;

• увеличивается в 1,5 раза межремонтный пробег дви­гателя;

• значительно снижается (до 90 %) выброс с отрабо­тавшими газами вредных веществ, особенно СО.

Наряду с преимуществами можно отметить следую­щие недостатки:

- трудоемкость ТО и ТР увеличивается на 7 - 8%, а цена автомобиля возрастает в среднем на 27 % из-за наличия дополнительной газобаллонной аппаратуры;

• мощность двигателя снижается на 18 – 20 %, что приводит к ухуд­шению тягово-динамических и эксплуатационных ха­рактеристик автомобиля.

• дальность ездки на одной заправке газом уменьшается (не превышает 200 - 250 км);

- грузоподъемность автомобиля снижается на 9 – 14 % в связи с применением толстостенных стальных баллонов высокого давления.

Рассмотренные особенности СПГ как топлива для автомобилей позволяют определить и рациональную область применения газобаллонных автомобилей: пере­возки в крупных городах и прилегающих к ним районах (приоритетное значение - оздоровления воздушного бас­сейна).