4. Нормирование расхода газообразного топлива

Анализ эксплуатации первых партий газобаллонных автомобилей показал, что газобаллонные автомобили, являющиеся модификацией автомобилей с бензиновыми двигателями, работают в тех же условиях, что и их базовые модели. На их основе создан разнообразный специализированный подвижной состав, который осуществляет различные виды внутригородских перевозок.

По основным эксплуатационным показателям газобаллонные автомобили не уступают своим базовым моделям. По характеру выполняемой работы их так же, как и автомобили с бензиновыми двигателями, подразделяют на группы:

- автомобили, выполняющие транспортную работу, учитываемую в тонно-километрах (т-км);

- автомобили, работа которых в тонно-километрах не учитывается;

- автомобили специального назначения, оборудованные различными устройствами.

В связи с этим разработанная для автомобильного транспорта научно обоснованная система нормирования жидкого топлива, позволяющая дифференцировать нормы в зависимости от характера выполняемой работы, может быть применена и к газобаллонным автомобилям.

При нормировании расхода сжиженного газа необходимо учитывать ряд особенностей работы газобаллонной установки, к которым относятся: технологические потери газа в процессе эксплуатации автомобиля; изменение энергетического запаса газового баллона в зависимости от температуры окружающей среды; учет расхода сжиженного газа.

Технологические потери газа складываются из потерь при его выработке из системы питания и потерь при заправке автомобиля. При работе автомобиля на сжиженном пропано-бутановом газе система питания находится под давлением до 1,6 МПа. Для снятия нагрузки с мембран газовой арматуры и дополнительной страховки от утечек газа в местах соединений правилами безопасности труда и заводскими инструкциями при длительной стоянке газобаллонного автомобиля рекомендуется закрыть вентиль на баллоне и выработать газ из системы питания. Количество газа, составляющее эту часть технологических потерь из автомобилей ЗИЛ-138 и ГАЗ-53-07, рассчитывается на основании следующих исходных данных: вместимости узлов системы питания автомобиля, из которых вырабатывается газ (приведена ниже); суточного пробега автомобилей (160 км); выработки газа из системы питания 2 раза в сутки (обеденный перерыв и ночная стоянка).

Другую часть составляют технологические потери газа через вентиль максимального заполнения баллона. В процессе заправки автомобиля через этот вентиль выбрасывается паровая и жидкая фазы газа.

Ввиду того, что конструкция счетчиков, установленных на раздаточных колонках, не позволяет учитывать количество газа, выходящего через вентиль максимального заполнения, для автомобиля это количество газа будет являться технологической потерей топлива.

Изменение энергетического запаса газового баллона автомобиля связано с высоким значением коэффициента объемного расширения сжиженного газа. Этот коэффициент для разных углеводородов имеет различное значение и с уменьшением плотности углеводородов увеличивается, например, сжиженный газ, состоящий в основном из углеводородов С₃Н₈ и С₄Н₁₀, имеет коэффициент объемного расширения в 2 раза больший, чем бензин, который состоит из более тяжелых углеводородов (С₅Н₁₂ – С₁₀Н₂₂). Изменение плотности газа влияет и на весовой заряд автомобильного баллона, а следовательно, и на энергетический запас автомобиля. Из графика зависимости энергетического запаса газового баллона автомобиля ЗИЛ-138 от температуры (рис. 1) видно, что уменьшение температуры на 43°С (от +20 до -23°С) ведет к увеличению энергетического запаса на 10 %.

Рис. 1. График зависимости энергетического запаса газового

баллона автомобиля ЗИЛ-138 от температуры

Необходимо также отметить, что изменение плотности и удельной теплоты сгорания газа в баллоне не влияет на удельный и часовой расход, так как дозирование газа осуществляется в паровой фазе, после испарения его за счет теплоты системы охлаждения двигателя. Таким образом, при нормировании сжиженного газа для газобаллонных автомобилей учитывают особенность работы газовой установки в зимнее время; при замере расхода газа объемным способом счетчики должны иметь температурную коррекцию.

Учет расхода сжиженного газа у газобаллонного автомобиля связан с рядом сложностей, так как автомобильный газовый баллон не имеет приборов, по которым можно было бы с достаточной точностью определить в нем частичное количество газа. Количество сжиженного газа в баллоне, а следовательно, и расход газа можно замерить двумя способами: массовым и объемным.

При массовом способе замера баллон взвешивают перед началом и в конце эксплуатационного пробега автомобиля. Отношение разности двух показаний к пробегу автомобиля - это расход газа в единицах массы (кг/100 км). Недостаток этою способа - необходимость снятия баллона с автомобиля, что является трудоемкой операцией.

При объемном способе замера автомобильный баллон вначале должен быть полностью заправлен газом. При полной выработке газа из баллона расход топлива определяется как отношение полезного объема баллона (из паспортных данных) к пробегу автомобиля.

При частичной выработке газа расход измеряют по счетчику газонаполнительной станции во время дозаправки баллона. Количество дозаправленного газа, отнесенное к пробегу, представляет собой расход топлива автомобилем, выраженный в объемных единицах жидкого газа (л/100 км). Объемный способ позволяет определить расход газа при любом пробеге автомобиля в эксплуатационных условиях с четким ведением учетной документации.

При нормировании сжиженного газа для газобаллонных автомобилей используют линейные нормы и ряд надбавок, учитывающих характер выполняемой работы и условия эксплуатации автомобилей.

Для автомобилей и автопоездов, выполняющих работу, учитываемую в тонно-километрах, расход топлива, предусмотренный линейными нормами, увеличивается на 2,5 л на каждые 100 т-км. При работе автомобилей, оборудованных специализированными кузовами, нормы расхода сжиженного газа на 100 км пробега увеличивают или уменьшают на 2,5 л на каждую тонну превышения или снижения массы специализированного автомобиля против базового; при работе с применением прицепов расход сжиженного газа увеличивают на каждую тонну собственной массы прицепов также на 2,5 л. Для автомобилей-самосвалов расход сжиженного газа, предусмотренный линейными нормами, увеличивается на 0,3 л на каждую ездку с грузом.

В остальных случаях нормы расхода сжиженного газа в зависимости от изменения условий эксплуатации автомобилей применяют по аналогии с базовыми автомобилями, имеющими бензиновые двигатели. Кроме того, в случае использования резервной бензиновой системы питания для этих моделей автомобилей установлена норма расхода бензина

Для газобаллонных автомобилей, работающих на сжатом природном газе, нормируются два вида топлива - сжатый природный газ и бензин.

Нормирование сжатого газа в нормальных условиях производится в объемных единицах - м³. Учет заправленного в автомобиль газа производится с помощью манометра высокого давления по разности его показаний до и после заправки. Количество отпущенного газа определяется по таблицам его вместимости в автомобильные баллоны.

Эти таблицы разработаны с поправкой на изменение температуры и сжимаемости газа, а также с учетом остаточного давления газа в баллонах и количества баллонов на автомобиле.

В дорожных условиях для определения расхода газа можно рекомендовать упрощенный способ расчета по формуле

,

где Q — количество заправленного (израсходованного) газа, м³; V - объем одного газового баллона, л; п - количество газовых баллонов; P_1, Р₂ - начальное и конечное давления газа в баллонах, кгс/см².

Поскольку значение для каждой модели автомобиля является величиной постоянной, формулу можно записать так:

для автомобиля ЗИЛ-138А Q = 0,4(Р₂ - Р₁);

для автомобиля ГАЗ-53 - 27 Q = 0,3 (Р₂ - Р₁).

Линейные нормы расхода бензина для этих автомобилей установлены с учетом увеличения массы снаряженного автомобиля за счет массы газовых баллонов, изготовленных из углеродистой стали (масса каждого баллона 93 кг). Бензин применяют только при полном расходовании запаса сжатого газа (для следования до ближайшей АГНКС); при выходе из строя газовой системы питания (для возвращения в АТП); при необходимости пуска двигателя на газе при температурах окружающего воздуха ниже 0°С, а также в случаях, предусмотренных технологическими процессами технического обслуживания и ремонта автомобилей в АТП.

При нормировании топлива для автомобилей, работающих на сжатом природном газе, используют линейные нормы и надбавки, учитывающие характер выполняемой работы и условия эксплуатации автомобилей.