2014-02-24
1108
В двигателях внутреннего сгорания наряду с жидкими топливами применяют газообразные. Автомобильная промышленность на базе бензиновых автомобилей серийно выпускает газобаллонные, которые в основном используются в качестве городского транспорта.
Быстрый рост автомобильного парка в городах требует изыскания способов уменьшения токсичности отработавших газов. Эта проблема может быть частично решена при переводе автомобилей на газообразное топливо. Значительная часть автомобилей в крупных городах уже переведена на газообразное топливо, которое имеет существенные технико-экономические и санитарно-гигиенические преимущества перед другими автомобильными топливами. При работе на нем происходит более полное сгорание топлива, снижается токсичность отработавших газов. Так, в отработавших газах двигателей, работающих на сжиженном газе, примерно в 5 раз меньше диоксида углерода и в 3...3.5 раза меньше несгоревших углеводородов по сравнению с содержанием этих компонентов в отработавших газах автомобилей, работающих на бензине (табл.5.1).
|
|
|
Таблица 5.1 Состав отработавших тазов газообразных топлив и бензина, г/100 км
| Состав отработавших газов | При использовании | ||
| бензина | сжатых газов | сжиженных газов | |
| Несгоревшие углеводороды Диоксид углерода Оксиды азота | 187,5 | 131,3 468,8 118,8 | 55,0 256,3 118,8 |
При работе на газообразном топливе снижаются нагарообразование, расход моторного масла. Кроме того, газообразное топливо обладает высокими октановыми числами и теплотой сгорания. В таблице 6.2 приведены некоторые показатели качества газообразных углеводородов.
Таблица 5.2 Показатели газообразных углеводородов
| Углеводо- род | Относи- тельная плотность по воздуху | Критиче- ская температура1, ºС | Темпера- тура кипения, ºС | Низшая теплота сгорания, МДж/м2 | Октановое число по исследовательскому методу |
| Метан | 0,554 | – 82,1 | – 161 | 35,8 | |
| Этан | 1,138 | 32,3 | – 94 | 63,7 | 116,3 |
| Пропан | 1,523 | 95,7 | – 44 | 91,2 | 111,6 |
| Пропилен | 1,453 | 91,6 | – 47 | 102,6 | |
| н-Бутан | 2,007 | 152,8 | – 0,5 | 118,6 | 95,8 |
| Бутилен | 1,937 | 144,0 | – 5 | 113,5 | 91,4 |
| Изобутан | 2,007 | 134,0 | – 11,7 | 118,6 | 102,1 |
1Температура, выше которой газ не может быть сжижен ни под каким давлением.
Сырьем для получения газообразного автомобильного топлива являются природный и попутный (выделяющиеся при добыче нефти) газы, а также газы нефтеперерабатывающих, нефтехимических заводов и др. Основные компоненты природных газов: метан, в меньших количествах этан, пропан, бутан. Углеводороды, критические температуры которых выше обычных температур эксплуатации автомобилей, легко переходят в жидкое состояние под определенным давлением и поэтому называются сжиженными. К таким углеводородам относятся пропан, бутан. Для перевода пропана в жидкое состояние необходимо давление 0,85 МПа, а для бутана – 0,2 МПа при 20ºС.
|
|
|
Углеводороды, критические температуры которых ниже обычных температур эксплуатации автомобилей, применяют, как правило, в сжатом состоянии и называют сжатыми. К ним относятся метан и этан. Для перевода метана в жидкое состояние необходимы температуры ниже –82ºС. При температуре –161ºС метан переходит в жидкое состояние при атмосферном давлении. При температурах выше –82ºС он не может быть переведен в жидкое состояние ни при каком высоком давлении сжатия.
Газобаллонные автомобили отличаются от базовых бензиновых моделей более высокой степенью сжатия рабочей смеси в двигателе и наличием газобаллонной установки. Составные части газобаллонной установки: топливоподающая аппаратура, обеспечивавшая испарение, снижение давления и дозирование газа в соответствии с режимом работы двигателя; баллоны для транспортировки и хранения газа (рис. 5.1).
Однако газообразное топливо имеет некоторые недостатки. Основной недостаток то, что газонаполнительные станции по сравнению с автозаправочными станциями жидким топливом более сложные и дорогие. Это сдерживает использование газобаллонных автомобилей на междугородных перевозках. При переводе бензиновых двигателей на газообразное топливо без дополнительных переделок ухудшаются энергетические показатели двигателя: мощность двигателя снижается на 6...8% при работе на сжиженном газе и на 18... 19% при работе на природном газе из-за снижения коэффициента наполнения, более низкой теплоты сгорания газовоздушной смеси и др.
Рис. 5.1. Схема газобаллонной установки автомобиля:
1 – проставка; 2 – фильтр-отстойник; 3 – топливный насос; 4 – карбюратор; 5 —смеситель газов; 6, 10 – трубки; 7, 9, 11 – шланги; 8 – испаритель; 12 – дозирующее экономайэерное устройство; 13 – редуктор газа; 14 – газовый фильтр; 15 – сетчатый фильтр; 16 – манометр; 17 – указатель уровня сжиженного газа в баллоне; 16 – магистральный вентиль; 19 – топ- ливный бак; 20 – баллон; 21 – расходный вентиль паровой фазы; 22 –расходный вентиль жидкой фазы.
