Среднее профессиональное образование

Основными компонентами сжиженных газов (современного топлива для двигателей) являются пропан С₃Н₈, бутан С₄Н₁₀ и их смеси. Получают эти углеводороды из газов, сопутствующих неф­ти, при бурении скважин и из газообразных фракций, образу­ющихся при различных видах переработки нефтепродуктов и ка­менного угля.

Критические температуры пропана (97 °С) и бутана (126°С) значительно выше обычных температур окружающей среды, по­этому эти углеводороды при небольшом давлении (без охлажде­ния) переходят в жидкое состояние. При 20 ˚С пропан сжижается под давлением 0,716 МПа, а бутан — под давлением 0,103 МПа, т. е. газобаллонные установки для производства сжиженного газа являются установками среднего давления.

Хранят сжиженные газы в баллонах емкостью 250 л (162...225 л газа обеспечивают запас хода автомобиля до 500 км), рассчитанных на рабочее давление 1,6 МПа. В таких условиях даже чистый пропан находится в жидком виде, что позволяет эксплуатировать автомо­били на сжиженных нефтяных газах (СНГ) круглогодично (кроме южных районов в летнее время, где температура выше 48,5 °С).

На рис. 4.1 приведена схема автомобильного баллона для сжи­женного газа.

1 — предохранительный клапан, 2 — указатель уровня жидкой фазы, 3 — напол­нительный клапан, 4 — паровая фаза, 5 — расходный вентиль для паровой фазы, 6 — расходный вентиль для жидкой фазы, 7 — стенка баллона, 8 — спускная пробка, 9 — жидкая фаза

СНГ вдвое дешевле бензина и при этом обеспечивают до 10...20% экономии энергии, т.е для автомобиля, расходующего на 100 км пробега 15л высокооктанового бензина, достаточно 13 л СНГ, а для автомобиля с расходом 11л бензина на 100 км доста­точно 9,8 л СНГ.

На рис. 4.2 приведена принципиальная схема подачи СНГ.

Применение СНГ можно рассматривать как первоначальный этап перехода промышленности и транспорта в будущем на водо­родную энергетику, так как технология их производства, хране­ния и распределения во многом идентична.

Установлено, что при переходе транспортных дизелей на сжи­женный газ самым рациональным является непосредственное впрыскивание в цилиндр двигателя топливной смеси, состоящей из сжиженного газа (пропан-бутана), дизельного топлива и присад­ки, интенсифицирующей процесс горения. Этот способ требует менее сложной переделки топливоподающей аппаратуры и позволяет обеспечивать регулирование двигателя. Введенное в состав бутан­пропановой смеси некоторое количество обычного дизельного топ­лива улучшает ее самовоспламеняемость и одновременно смазыва­ет трущиеся детали топливной аппаратуры.

Пропан и бутан являются ценным сырьем для химической про­мышленности, что ограничивает перспективы их широкого при­менения на автомобильном транспорте.

ГОСТ 27578 — 87 «Газы углеводородные сжиженные для автомо­бильного транспорта» устанавливает следующие марки СНГ: ПА — пропан автомобильный для применения в зимний период при температуре от —20° до —30 °С; ПБА — пропан-бутан автомобильный для применения при температуре не ниже —20 °С (табл. 4.1).

Таблица 4.1. Физико-химические показатели углеводородных сжиженных газов

4.3. Автомобили, работающие на СНГ

В нашей стране для работы на сжиженном газе предназначены следующие автомобили: легковой ГАЗ-24-07; грузовые ЗИЛ-138 и ГАЗ-53-07; автобусы ГАЗ-52-07, ЛиАЗ-677г и ЛАЗ-695П.

Характеристики основных моделей автомобилей, предназначен­ных для работы на сжиженных газах, приведены в табл. 4.2.

Все газобаллонные автомобили имеют резервную систему пи­тания на случай отсутствия газа. При этом, ввиду увеличения сте­пени сжатия двигателей газобаллонных модификаций грузовых автомобилей и автобусов (на 1...2 единицы) их работа на товар­ном бензине А-76 допускается лишь в экстренных случаях при дви­жении с пониженными скоростями (или уменьшенной нагрузкой) на небольшие расстояния. Запас хода, грузоподъемность, топлив­ная экономичность и тягово-скоростные качества газобаллонных автомобилей находятся на уровне бензиновых моделей или отли­чаются от них незначительно.

Вместе с тем опыт эксплуатации газобаллонных автомобилей показал ряд их преимуществ. Благодаря отсутствию жидкой фазы в топливовоздушной смеси лучше обеспечивается равномерность ее распределения по цилиндрам двигателя, исключается смывание смазки с их зеркала, а загрязнение масла и нагарообразование значительно снижаются. В результате ресурс работы двигателя, его межремонтный пробег возрастают в 1,4...2 раза, а периодичность смены моторного масла в 2... 2,5 раза.



Таблица 4.2 Характеристики основных моделей газобаллонных автомобилей
Однако из-за большей сложности газобаллонной системы пи­тания трудоемкость ее технического обслуживания и ремонта воз­растает на 3... 5 %. Кроме того, из-за худших пусковых свойств сжи­женных газов надежный пуск холодного двигателя возможен толь­ко при температуре наружного воздуха до —5...—7°С. При более низких температурах требуется его тепловая подготовка, т. е. подо­грев с помощью газовых инфракрасных излучателей, горячего воз­духа и др. Допускается также запуск двигателя на резервном бензи­не с переводом после прогрева на газовое топливо.

Эксплуатирующиеся в нашей стране газобаллонные автотранс­портные средства имеют меньшую грузоподъемность, большую теплонапряженность деталей двигателя, а также более высокие отпускную стоимость и трудоемкость обслуживания по сравнению с базовыми автомобилями.

Эффективность применения газового топлива в карбюраторных и дизельных двигателях может быть повышена за счет использова­ния композитных топливных систем питания (табл. 4.3), т.е. рас­считанных на жидкое углеродное топливо и природный или сжи­женный нефтяной газ.



Таблица 4.3 Технические характеристики (в %) двигателя автомобиля ВАЗ, работающего на газовой и бензогазовой топливной смеси