Și avem benzină în mașină…. Probleme moderne de știință și educație Creșterea raportului de compresie pentru gaz

Un motor diesel complet alimentat cu metan va economisi până la 60% din suma costurilor obișnuite și, desigur, reduc semnificativ poluarea mediului.

Putem converti aproape orice motor diesel pentru a utiliza metanul drept combustibil pentru motor.

Nu aștepta mâine, începe să economisești azi!

Cum poate funcționa un motor diesel pe metan?

Un motor diesel este un motor în care combustibilul este aprins prin încălzire prin comprimare. Un motor diesel standard nu poate funcționa cu combustibil pe gaz, deoarece metanul are un punct de aprindere semnificativ mai mare decât motorina (motorină - 300-330 C, metan - 650 C), ceea ce nu poate fi atins cu raporturile de compresie utilizate la motoarele diesel.

Al doilea motiv pentru care un motor diesel nu poate funcționa cu combustibil pe gaz este fenomenul de lovire, adică non-standard (combustie explozivă a combustibilului, care apare atunci când raportul de compresie este excesiv. Pentru motoarele diesel, raportul de compresie al amestecului combustibil-aer este de 14-22 de ori, motorul metan poate avea un raport de compresie de până la 12-16 ori.

Prin urmare, pentru a transfera un motor diesel în modul motor pe gaz, trebuie să faceți două lucruri principale:

• Reduceți raportul de compresie al motorului

• Instalați sistemul de aprindere prin scânteie

După aceste modificări, motorul dvs. va funcționa numai cu metan. Revenirea la modul diesel este posibilă numai după efectuarea unor lucrări speciale.

Pentru mai multe detalii despre esența muncii efectuate, consultați secțiunea „Cât de exact este conversia motorinei în metan”

Cât de multe economii pot obține?

Suma economiilor dvs. este calculată ca diferență între costul pe 100 km de rulare pentru motorina diesel înainte de conversia motorului și costul achiziționării combustibilului pe gaz.

De exemplu, pentru camionul Freigtleiner Cascadia, consumul mediu de motorină a fost de 35 de litri la 100 km, iar după conversie pentru a funcționa cu metan, consumul de gaz a fost de 42 Nm3. metan. Apoi, la prețul combustibilului diesel la 31 de ruble 100 km. kilometrajul a costat inițial 1085 ruble, iar după conversie la un cost de metan de 11 ruble pe metru cub normal (nm3), 100 km de rulare au costat 462 ruble.

Economiile s-au ridicat la 623 ruble la 100 km sau 57%. Ținând cont de kilometrajul anual de 100.000 km, economiile anuale s-au ridicat la 623.000 ruble. Costul instalării propanului pe această mașină a fost de 600.000 de ruble. Astfel, perioada de recuperare a sistemului a fost de aproximativ 11 luni.

Un avantaj suplimentar al metanului ca combustibil pentru motorul pe gaz este că este extrem de dificil de furat și practic imposibil de „golit”, deoarece în condiții normale este gaz. Din aceleași motive, nu poate fi vândut.

Consumul de metan după conversia motorului diesel în modul motor pe gaz poate varia de la 1,05 la 1,25 nm3 de metan pe litru de consum de motorină (depinde de proiectarea motorului diesel, de deteriorarea acestuia etc.).

Puteți citi exemple din experiența noastră privind consumul de metan de către motoarele diesel pe care le-am convertit.

Puteți obține valori de economii specifice pentru mașina dvs. completând o cerere de conversie făcând clic pe butonul roșu de la sfârșitul acestei pagini.

De unde pot obține gaz metan?

În țările CSI, există mai multe 500 de stații de GNCîn plus, Rusia are peste 240 de stații de alimentare cu GNC.

Puteți vizualiza informații actualizate despre locația și orele de deschidere ale stației de alimentare cu GNC pe harta interactivă de mai jos. Harta prin amabilitatea gazmap.ru

Și dacă există o conductă de gaz lângă flota de vehicule, atunci este logic să luați în considerare opțiunile pentru construirea propriei stații de alimentare cu GNC.

Trebuie doar să ne sunați și vă vom sfătui cu plăcere cu privire la toate opțiunile.

Care este kilometrajul pentru o umplere cu metan?

Metanul este depozitat la bordul unei mașini în stare gazoasă sub presiune ridicată de 200 de atmosfere în cilindri speciali. Greutatea și dimensiunea mare a acestor cilindri este un factor negativ semnificativ care limitează utilizarea metanului ca combustibil pentru motor.

LLC „RAGSK” folosește în activitatea sa cilindri compozite metal-plastic de înaltă calitate (tip-2), certificate pentru utilizare în Federația Rusă.

Partea interioară a acestor cilindri este realizată din oțel crom-molibden cu rezistență ridicată, în timp ce partea exterioară este înfășurată în fibră de sticlă și umplută cu rășină epoxidică.

Pentru a stoca 1 nm3 de metan, sunt necesari 5 litri din volumul hidraulic al cilindrului, adică de exemplu, un cilindru de 100 litri vă permite să stocați aproximativ 20 nm3 de metan (de fapt, puțin mai mult, datorită faptului că metanul nu este un gaz ideal și este mai bine comprimat). Greutatea de 1 litru de unitate hidraulică este de aproximativ 0,85 kg, adică greutatea sistemului de stocare pentru 20 nm3 de metan va fi de aproximativ 100 kg (85 kg este greutatea cilindrului și 15 kg este greutatea metanului însuși).

Cilindrii de tip 2 pentru depozitarea metanului arată astfel:

Sistemul complet de stocare a metanului arată astfel:

În practică, este de obicei posibil să se atingă următoarele valori ale kilometrajului:

• 200-250 km - pentru microbuze. Greutatea sistemului de depozitare - 250 kg
• 250-300 km - pentru autobuze urbane de dimensiuni medii. Greutatea sistemului de depozitare - 450 kg
• 500 km - pentru tractoare. Greutatea sistemului de depozitare - 900 kg

Puteți obține valorile specifice ale kilometrajului cu metan pentru mașina dvs. completând cererea de conversie apăsând butonul roșu de la sfârșitul acestei pagini.

Cum se efectuează exact conversia motorinei în metan?

Conversia unui motor diesel în regim de gaz va necesita o intervenție serioasă în motorul însuși.

Mai întâi trebuie să schimbăm raportul de compresie (de ce? A se vedea secțiunea „Cum poate funcționa un motor diesel pe metan?”) Folosim diferite metode pentru a face acest lucru, alegându-l pe cel mai bun pentru motorul dvs.:

• Frezarea cu piston
• Garnitura de chiuloasa

• Instalarea pistoanelor noi
• Scurtarea bielei

În majoritatea cazurilor, folosim frezarea cu piston (a se vedea ilustrația de mai sus).

Așa vor arăta pistoanele după frezare:

De asemenea, instalăm o serie de senzori și dispozitive suplimentare (pedală electronică de gaz, senzor de poziție a arborelui cotit, senzor de cantitate de oxigen, senzor de lovire etc.).

Toate componentele sistemului sunt controlate de o unitate de control electronic (ECU).

Un set de componente pentru instalare pe un motor va arăta astfel:

Se va schimba performanța motorului atunci când funcționează cu metan?

Pentru motoarele moderne supraalimentate, această opinie este eronată.

Resursa de rezistență ridicată a motorului diesel original, proiectat să funcționeze cu un raport de compresie de 16-22 de ori și un număr mare octanic de combustibil pe gaz, ne permite să folosim un raport de compresie de 12-14 ori. Un astfel de raport de compresie ridicat permite obținerea aceeași densitate de putere (și chiar mare)lucrează la amestecuri stoichiometrice de combustibil. Totuși, în același timp, nu este posibil să se îndeplinească standardele de toxicitate mai mari decât EURO-3 și crește și stresul termic al motorului convertit.

Motoarele diesel gonflabile moderne (în special cele cu aer intercool) fac posibilă funcționarea pe amestecuri semnificativ slabe, menținând în același timp puterea motorului diesel original, menținând regimul termic în limitele anterioare și menținând standardele de toxicitate EURO-4.

Pentru motoarele diesel cu aspirație naturală, oferim 2 alternative: fie reducerea puterii de funcționare cu 10-15%, fie utilizarea unui sistem de injecție a apei în colectorul de admisie pentru a menține o temperatură de funcționare acceptabilă și pentru a atinge standardele de emisii EURO-4

Dependențe tipice de putere de turația motorului, în funcție de tipul de combustibil:

O soluție radicală la problema deplasării cuplului de vârf pentru un motor cu gaz este înlocuirea turbinei cu o turbină supradimensionată de un tip special cu o electrovalvă de bypass la viteze mari. Cu toate acestea, costul ridicat al unei astfel de soluții nu ne permite să o folosim pentru conversie individuală.

Dacă este posibil, este recomandabil să utilizați uleiuri speciale, cum ar fi LUKOIL EFFORSE 4004 sau Shell Mysella LA SAE 40. Acest lucru nu este necesar, dar cu acestea motorul va rezista foarte mult timp.

Datorită conținutului ridicat de apă din produsele de ardere ale amestecurilor gaz-aer din motoarele cu gaz, pot apărea probleme de rezistență la apă ale uleiurilor de motor, iar motoarele pe gaz sunt, de asemenea, mai sensibile la formarea depunerilor de cenușă în camera de ardere. Prin urmare, conținutul de cenușă sulfatată din uleiurile de motor cu motor este limitat la valori mai mici, iar cerințele pentru hidrofobia uleiului sunt crescute.

Desigur, nimănui nu-i pasă de mediu. Dar oricum… ?

Motorul cu gaz metan este semnificativ superior în toate caracteristicile de mediu unui motor diesel de aceeași putere și este al doilea doar în ceea ce privește motoarele electrice și cu hidrogen în ceea ce privește emisiile.

Acest lucru se remarcă în special pentru un indicator atât de important pentru orașele mari precum fumul. Toți orășenii sunt destul de enervați de cozile de fum din spatele LIAZ-urilor. Acest lucru nu se va întâmpla pe metan, deci nu există formare de funingine în timpul arderii gazului!

De regulă, clasa de mediu pentru un motor cu metan este Euro-4 (fără utilizarea ureei sau a unui sistem de recirculare a gazelor). Cu toate acestea, odată cu instalarea unui catalizator suplimentar, clasa de mediu poate fi ridicată la nivelul Euro-5.

INGINERIE

UDC 62l.43.052

IMPLEMENTAREA TEHNICĂ A SCHIMBĂRII RATELOR DE COMPRESIE A UNUI MOTOR MIC, CARE FUNCȚIONEAZĂ PE GAZELE NATURALE

F.I. Abramchuk, profesor, doctor în științe tehnice, A.N. Kabanov, profesor asociat, candidat la științe tehnice,

A.P. Kuzmenko, doctorand, KhNADU

Adnotare. Sunt prezentate rezultatele implementării tehnice a modificării raportului de compresie pe motorul MeMZ-307, care a fost re-echipat pentru a funcționa pe gaz natural.

Cuvinte cheie: raport de compresie, motor auto, gaz natural.

REALIZAREA TEHNICĂ A MOTORULUI ZMINI STEP STISKANNYA LITTLE AUTOMOBILE,

SCHO PRATSYUЄ PE NATURAL GASI

F.І. Abramchuk, profesor, doctor în științe tehnice, O.M. Kabanov, profesor asociat, candidat la științe tehnice,

A.P. Kuzmenko, student postuniversitar, KhNADU

Adnotare. Au fost introduse rezultatele implementării tehnice a schimbării pasului pentru motorul MeMZ-307, re-echiparea robotului cu gaz natural.

Cuvinte cheie: trepte, autovehicul, gaz natural.

REALIZAREA TEHNICĂ A RAPORTULUI DE COMPRESIE VARIAȚIA MOTORULUI ALIMENTAT CU GAZ NATURAL AUTOMOTIV DE MICĂ CAPACITATE

F. Abramchuk, profesor, doctor în științe tehnice, A. Kabanov, profesor asociat, doctor în științe tehnice, A. Kuzmenko, postuniversitar, KhNAHU

Abstract. Sunt date rezultatele realizării tehnice a variației raportului de compresie a motorului MeMZ-3Q7 convertit pentru funcționarea cu gaze naturale.

Cuvinte cheie: raport de compresie, motor auto, gaz natural.

Introducere

Crearea și funcționarea cu succes a motoarelor cu gaz pur care funcționează pe gaz natural depind de alegerea corectă a parametrilor principali ai procesului de lucru, care determină caracteristicile lor tehnice, economice și de mediu. În primul rând, aceasta se referă la alegerea raportului de compresie.

Gazul natural, cu un număr mare octanic (110-130), permite creșterea raportului de compresie. Valoarea maximă a gradului

compresia, excluzând detonarea, poate fi selectată într-o primă aproximare prin calcul. Cu toate acestea, este posibil să verificați și să rafinați datele calculate doar experimental.

Analiza publicațiilor

La transformarea motorului pe benzină (Vh \u003d 1 l) al VW POLO în gaz natural, forma suprafeței de incendiu a pistonului a fost simplificată. Reducerea volumului camerei de compresie a crescut raportul de compresie de la 10,7 la 13,5.

Pe motorul D21A, pentru a reduce raportul de compresie de la 16,5 la 9,5, pistonul a fost refăcut. Camera de ardere de tip semisferic pentru un motor diesel a fost modificată pentru procesul de lucru al unui motor cu aprindere prin scânteie.

La transformarea unui motor diesel YaMZ-236 într-un motor pe gaz, raportul de compresie de la 16,2 la 12 a fost, de asemenea, redus datorită procesării suplimentare a pistonului.

Scopul și enunțul problemei

Scopul lucrării este de a dezvolta proiectarea părților camerei de ardere a motorului MeMZ-307, care va asigura raportul de compresie e \u003d 12 și e \u003d 14 pentru cercetări experimentale.

Alegerea unei abordări pentru modificarea raportului de compresie

Pentru un motor pe benzină cu deplasare mică convertibil în gaz, o modificare a raportului de compresie înseamnă o creștere în comparație cu ICE-ul de bază. Există mai multe modalități de a îndeplini această sarcină.

În mod ideal, este de dorit să instalați un sistem pentru modificarea raportului de compresie pe motor, care vă permite să efectuați această sarcină în timp real, inclusiv fără a întrerupe funcționarea motorului. Totuși, astfel de sisteme sunt foarte costisitoare și complexe în ceea ce privește proiectarea și funcționarea, necesită modificări semnificative de proiectare și sunt, de asemenea, un element de fiabilitate a motorului.

De asemenea, puteți modifica raportul de compresie mărind numărul sau grosimea garniturilor dintre cap și blocul de cilindri. Această metodă este ieftină, dar crește probabilitatea de a arde garniturile dacă procesul de ardere normal este perturbat. În plus, această metodă de control al raportului de compresie se caracterizează printr-o precizie redusă, deoarece valoarea lui e va depinde de forța de strângere a piulițelor de pe știfturile de cap și de calitatea garniturilor. Cel mai adesea, această metodă este utilizată pentru a reduce raportul de compresie.

Utilizarea căptușelilor pentru pistoane este dificilă din punct de vedere tehnic, deoarece există o problemă a atașării fiabile a unei căptușeli relativ subțiri (aproximativ 1 mm) la piston și a funcționării fiabile a acestui atașament într-o cameră de ardere.

Cea mai bună opțiune este fabricarea seturilor de pistoane, fiecare dintre acestea asigurând un raport de compresie dat. Această metodă necesită dezasamblarea parțială a motorului pentru a modifica raportul de compresie, cu toate acestea, oferă o precizie suficient de mare a valorii e în experiment și fiabilitatea motorului cu un raport de compresie modificat (rezistența și fiabilitatea elementelor structurale ale motorului nu scad). Mai mult, această metodă este relativ ieftină.

Rezultatele cercetării

Esența problemei a fost utilizarea calităților pozitive ale gazului natural (număr mare octanic) și particularitățile formării amestecului pentru a compensa pierderea de putere atunci când motorul funcționează cu acest combustibil. Pentru a îndeplini această sarcină, sa decis modificarea raportului de compresie.

Conform planului experimentului, raportul de compresie ar trebui să se schimbe de la e \u003d 9,8 (echipament standard) la e \u003d 14. Este indicat să alegeți o valoare intermediară a raportului de compresie e \u003d 12 (ca medie aritmetică a valorilor extreme ale e). Dacă este necesar, este posibil să se fabrice seturi de pistoane care să furnizeze alte valori intermediare ale raportului de compresie.

Pentru implementarea tehnică a rapoartelor de compresie specificate, s-au efectuat prin turnare calcule, dezvoltări de proiectare și volume verificate experimental de camere de compresie. Rezultatele scurgerilor sunt prezentate în tabelele 1 și 2.

Tabelul 1 Rezultatele turnării camerei de ardere în chiulasă

1 cilindru 2 cilindri 3 cilindri 4 cilindri

22,78 22,81 22,79 22,79

Tabelul 2 Rezultatele turnării camerei de ardere în pistoane (pistonul este instalat în cilindru)

1 cilindru 2 cilindri 3 cilindri 4 cilindri

9,7 9,68 9,71 9,69

Grosimea comprimată a garniturii este de 1 mm. Scufundarea pistonului în raport cu planul blocului de cilindri este de 0,5 mm, care a fost determinată prin măsurători.

În consecință, volumul camerei de ardere Vs va consta din volumul din chiulasa Vn, volumul din pistonul Vn și volumul decalajului dintre piston și chiulasă (retragerea pistonului în raport cu planul blocului de cilindri + grosimea garniturii) Vv \u003d 6,6 cm

Noi \u003d 22,79 + 9,7 + 4,4 \u003d 36,89 (cm3).

S-a decis modificarea raportului de compresie prin schimbarea volumului camerei de ardere prin schimbarea geometriei capului pistonului, deoarece această metodă permite realizarea tuturor variantelor raportului de compresie și, în același timp, este posibilă revenirea la configurația standard.

În fig. 1 prezintă un set complet serie de părți ale camerei de ardere cu volume în piston Yn \u003d 7,5 cm3.

Figura: 1. Set complet serie de părți ale camerei de ardere Us \u003d 36,9 cm3 (e \u003d 9,8)

Pentru a obține raportul de compresie e \u003d 12, este suficient să se completeze camera de ardere cu un piston cu fund plat, în care se fac două probe mici cu un volum total

0,1 cm3, împiedicând supapele de admisie și evacuare să se întâlnească cu pistonul în timpul

suprapune. În acest caz, volumul camerei de compresie este

Noi \u003d 36,9 - 7,4 \u003d 29,5 (cm3).

În acest caz, decalajul dintre piston și chiulasă rămâne 8 \u003d 1,5 mm. Proiectarea camerei de ardere care furnizează є \u003d 12 este prezentată în Fig. 2.

Figura: 2. Completarea părților camerei de ardere a unui motor cu gaz pentru a obține un raport de compresie є \u003d 12 (Us \u003d 29,5 m3)

Se acceptă realizarea raportului de compresie счет \u003d 14 prin creșterea înălțimii pistonului cu fundul plat cu I \u003d 1 mm. În acest caz, pistonul are și două adâncituri ale supapei cu un volum total de 0,2 cm3. Volumul camerei de compresie este redus cu

ДУ \u003d - И \u003d. 0,1 \u003d 4,42 (cm3).

Un astfel de set complet de părți ale camerei de ardere oferă volumul

Noi \u003d 29,4 - 4,22 \u003d 25,18 (cm3).

În fig. 3 prezintă configurația camerei de ardere, oferind un raport de compresie є \u003d 13,9.

Jocul dintre suprafața focului pistonului și chiulasă este de 0,5 mm, ceea ce este suficient pentru funcționarea normală a pieselor.

Figura: 3. Completarea părților camerei de ardere a unui motor pe gaz cu e \u003d 13,9 (Us \u003d 25,18 cm3)

1. Simplificarea formei geometrice a suprafeței de foc a pistonului (cap plat cu două degajări mici) a făcut posibilă creșterea raportului de compresie de la 9,8 la 12.

2. Reducerea jocului la 5 \u003d 0,5 mm între chiulasă și piston la TDC și simplificarea formei geometrice a focului

suprafața pistonului a permis să crească є la 13,9 unități.

Literatură

1. Pe baza materialelor de pe site: www.empa.ch

2. Bgantsev V.N. Pe bază de motor pe gaz

a unui motor diesel de uz general în patru timpi / V.N. Bgantsev, A.M. Levterov,

B.P. Marakhovsky // Lumea tehnologiei și a tehnologiei. - 2003. - Nr. 10. - S. 74-75.

3. Zakharchuk V.I. Rozrakhunkovo-eksperimen-

motor cu gaz mai avansat, motor diesel re-echipat / V.I. Zakharchuk, O. V. Sitovskiy, I.S. Kozachuk // Transport auto: colecție de articole. științific. tr. -Harkov: HNADU. - 2005. - Număr. șaisprezece. -

4. Bogomolov V.A. Caracteristici de proiectare

o configurație experimentală pentru cercetarea unui motor pe gaz 64 13/14 cu aprindere prin scânteie / V.A. Bogomolov, F.I. Abramchuk, V.M. Ma-noylo et al. // Buletinul KhNADU: colecție de științific. tr. - Harkov: HNADU. -2007. - Nr. 37. - S. 43-47.

Recenzent: M. A. Podrigalo, profesor, doctor în științe tehnice, KhNADU.

Evgeny Konstantinov

În timp ce benzina și motorina cresc în mod inexorabil de preț, iar tot felul de centrale electrice alternative pentru vehicule rămân teribil de departe de oameni, pierzând în fața motoarelor cu combustie internă tradiționale în ceea ce privește prețul, autonomia și costurile de funcționare, cea mai reală modalitate de a economisi bani la realimentare este trecerea mașinii la o „dietă cu gaz”. La prima vedere, acest lucru este benefic: costul transformării unei mașini se va răsplăti în curând datorită diferenței de preț a combustibilului, în special în cazul traficului comercial și de pasageri regulat. Nu fără motiv, în Moscova și multe alte orașe, o parte semnificativă a vehiculelor municipale a fost trecută de mult timp pe gaz. Dar aici apare o întrebare firească: de ce, atunci, ponderea vehiculelor cu butelie pe gaz în fluxul de trafic atât în \u200b\u200bțara noastră, cât și în străinătate nu depășește câteva procente? Care este partea din spate a unei butelii de gaz?

Știință și viață // Ilustrații

Avertismentele la benzinărie sunt dintr-un motiv: fiecare conexiune de gaz de proces este o potențială scurgere de gaz inflamabilă.

Cilindrii pentru gazul lichefiat sunt mai ușori, mai ieftini și mai variați ca formă decât pentru gazele comprimate și, prin urmare, este mai ușor să le asamblați pe baza spațiului liber din mașină și a gamei necesare.

Acordați atenție diferenței de preț dintre combustibilii lichizi și gazoși.

Cilindri cu metan comprimat în spatele unei înclinări „Gazelle”.

Reductorul-evaporator dintr-un sistem cu propan necesită încălzire. Fotografia arată clar furtunul care conectează schimbătorul de căldură lichid al cutiei de viteze la sistemul de răcire a motorului.

Diagrama schematică a funcționării echipamentelor pe gaz pe un motor cu carburator.

Schema de funcționare a echipamentului pentru gazul lichefiat fără a-l transfera în faza gazoasă într-un motor cu ardere internă cu injecție multipunct.

Propan-butanul este depozitat și transportat în tancuri (în fotografie - în spatele porții albastre). Datorită acestei mobilități, benzinăria poate fi amplasată în orice loc convenabil și, dacă este necesar, transferată rapid la alta.

Coloana de propan este utilizată pentru a alimenta nu numai mașinile, ci și buteliile de uz casnic.

Un dozator pentru gaz lichefiat arată diferit de cel pe benzină, dar procesul de umplere este similar. Combustibilul umplut este numărat în litri.

Conceptul de „combustibil cu gaz pentru automobile” include două amestecuri complet diferite: gazul natural, în care până la 98% este metan și propan-butanul produs din gazul petrolier asociat. În plus față de inflamabilitatea necondiționată, acestea au, de asemenea, o stare comună de agregare la presiunea atmosferică și la temperaturi confortabile pentru viață. Cu toate acestea, la temperaturi scăzute, proprietățile fizice ale acestor două seturi de hidrocarburi ușoare sunt foarte diferite. Din această cauză, acestea necesită echipamente complet diferite pentru depozitarea la bord și furnizarea motorului, iar în funcțiune, mașinile cu sisteme de alimentare cu gaz diferite prezintă câteva diferențe semnificative.

Gaz lichefiat

Amestecul de propan-butan este bine cunoscut turiștilor și locuitorilor de vară: acesta este cel care este umplut în buteliile de gaz casnice. De asemenea, reprezintă cea mai mare parte a gazului care este ars în mod irosit în flăcările întreprinderilor producătoare și de prelucrare a petrolului. Compoziția proporțională a amestecului de combustibil propan-butan poate varia. Ideea nu este atât în \u200b\u200bcompoziția inițială a gazului petrolier, cât și în proprietățile de temperatură ale combustibilului rezultat. Butanul pur (C 4 H 10) este bun ca carburant din toate punctele de vedere, cu excepția faptului că se transformă într-o stare lichidă deja la 0,5 ° C la presiunea atmosferică. Prin urmare, i se adaugă un propan mai puțin caloric, dar mai rezistent la frig (C 2 H 8) cu un punct de fierbere de –43 ° C. Raportul acestor gaze din amestec stabilește limita inferioară de temperatură pentru utilizarea combustibilului, care din același motiv este „vară” și „iarnă”.

Punctul de fierbere relativ ridicat al propan-butanului, chiar și în versiunea „de iarnă”, permite stocarea acestuia în butelii sub formă de lichid: deja sub presiune scăzută, trece în faza lichidă. De aici și celălalt nume pentru combustibil propan-butan - gaz lichefiat. Este convenabil și economic: densitatea ridicată a fazei lichide vă permite să introduceți o cantitate mare de combustibil într-un volum mic. Spațiul liber de deasupra lichidului din cilindru este ocupat de abur saturat. Pe măsură ce gazul este consumat, presiunea din butelie rămâne constantă până când este gol. Șoferii de mașini „propan” ar trebui să umple sticla până la 90% maxim atunci când realimentează, pentru a lăsa loc pentru perna de abur din interior.

Presiunea din interiorul cilindrului depinde în principal de temperatura ambiantă. La temperaturi negative, scade sub o atmosferă, dar chiar și aceasta este suficientă pentru a menține performanța sistemului. Dar odată cu încălzirea, crește rapid. La 20 ° C presiunea din cilindru este deja de 3-4 atmosfere, iar la 50 ° C ajunge la 15-16 atmosfere. Pentru majoritatea buteliilor de gaz pentru automobile, aceste valori sunt aproape de limită. Și asta înseamnă că, dacă se supraîncălzește într-o după-amiază fierbinte, în soarele sudic, o mașină întunecată cu o sticlă de gaz lichefiat la bord ... Nu, nu va exploda, ca într-un film de acțiune de la Hollywood, ci va începe să arunce excesul de propan-butan în atmosferă printr-o supapă de siguranță proiectată pentru un astfel de caz. ... Până seara, când se răcorește din nou, combustibilul din cilindru va fi semnificativ mai mic, dar nimeni și nimic nu vor avea de suferit. Adevărat, după cum arată statisticile, unii oameni cărora le place să economisească din când în când bani pe o supapă de siguranță se adaugă la cronica incidentelor.

Gaz comprimat

Alte principii stau la baza funcționării echipamentelor cu butelii de gaz pentru mașinile care consumă gaz natural ca combustibil, în viața de zi cu zi denumită de obicei metan prin componenta sa principală. Acesta este același gaz care este canalizat către apartamentele orașului. Spre deosebire de gazul petrolier, metanul (CH 4) are o densitate scăzută (de 1,6 ori mai ușoară decât aerul) și, cel mai important, un punct de fierbere scăzut. Se transformă într-o stare lichidă doar la –164 ° С. Prezența unui procent mic de impurități ale altor hidrocarburi în gazele naturale nu modifică foarte mult proprietățile metanului pur. Acest lucru face incredibil de dificilă transformarea acestui gaz într-un lichid pentru utilizare într-o mașină. În ultimul deceniu, s-a lucrat activ la crearea așa-numitelor rezervoare criogenice, care fac posibilă depozitarea metanului lichefiat într-o mașină la temperaturi de –150 ° C și mai mici și o presiune de până la 6 atmosfere. Pentru această opțiune de combustibil au fost create prototipuri de stații de transport și de alimentare. Dar până acum această tehnologie nu a primit distribuție practică.

Prin urmare, în majoritatea covârșitoare a cazurilor, pentru utilizarea ca combustibil pentru motor, metanul este pur și simplu comprimat, aducând presiunea din cilindru la 200 de atmosfere. În consecință, rezistența și, în consecință, masa unui astfel de cilindru ar trebui să fie semnificativ mai mari decât pentru propan. Și este plasat în același volum de gaz comprimat semnificativ mai mic decât lichefiat (în termeni de moli). Și aceasta este o scădere a autonomiei mașinii. Un alt dezavantaj este prețul. Factorul de siguranță semnificativ mai mare încorporat în echipamentele cu metan are ca rezultat faptul că prețul unui set pentru o mașină este de aproape zece ori mai mare decât un echipament cu propan dintr-o clasă similară.

Buteliile cu metan sunt disponibile în trei dimensiuni standard, dintre care doar cele mai mici, 33 de litri, pot fi plasate într-un autoturism. Dar pentru a asigura o autonomie de croazieră garantată de trei sute de kilometri, sunt necesare cinci astfel de cilindri, cu o masă totală de 150 kg. Este clar că într-un runabout urban compact nu are rost să transporti o astfel de sarcină în loc de bagaje utile. Prin urmare, există un motiv pentru a converti numai mașinile mari în metan. În primul rând, camioane și autobuze.

Cu toate acestea, metanul are două avantaje semnificative față de gazele petroliere. În primul rând, este chiar mai ieftin și nu este legat de prețurile petrolului. Și, în al doilea rând, echipamentul cu metan este asigurat structural împotriva problemelor legate de funcționarea de iarnă și permite, dacă se dorește, să se descurce fără benzină. În cazul propan-butanului în condițiile noastre climatice, o astfel de concentrare nu va funcționa. De fapt, mașina va rămâne cu combustibil dublu. Motivul este tocmai lichefierea gazului. Mai precis, în procesul de evaporare activă, gazul este răcit brusc. Ca urmare, temperatura din cilindru scade dramatic și mai ales în reductorul de gaz. Pentru a preveni înghețarea echipamentului, cutia de viteze este încălzită prin construirea într-un schimbător de căldură conectat la sistemul de răcire a motorului. Dar pentru ca acest sistem să înceapă să funcționeze, lichidul din linie trebuie preîncălzit. De aceea, se recomandă pornirea și încălzirea motorului la o temperatură ambiantă sub 10 ° C strict pe benzină. Și numai atunci, când motorul atinge temperatura de funcționare, treceți la gaz. Cu toate acestea, sistemele electronice moderne schimbă totul de la sine, fără ajutorul unui șofer, controlând automat temperatura și împiedicând înghețarea echipamentului. Este adevărat, pentru a menține funcționarea corectă a componentelor electronice din aceste sisteme, nu puteți goli rezervorul de gaz uscat, chiar și pe timp cald. Modul de pornire pe gaz este de urgență pentru astfel de echipamente, iar sistemul poate fi comutat la acesta numai în caz de urgență.

Echipamentul cu metan nu are dificultăți la pornirea de iarnă. Dimpotrivă, este chiar mai ușor să porniți motorul pe acest gaz pe vreme rece decât pe benzină. Absența unei faze lichide nu necesită încălzirea reductorului, ceea ce reduce presiunea din sistem doar de la 200 de atmosfere de transport la o atmosferă de lucru.

Minunile injecției directe

Cel mai dificil lucru este transformarea în motoare moderne cu gaz cu injecție directă de combustibil în cilindri. Motivul este că injectoarele de gaz sunt localizate în mod tradițional în tractul de admisie, unde formarea amestecului are loc în toate celelalte tipuri de motoare cu ardere internă fără injecție directă. Dar prezența acestora neagă complet posibilitatea de a adăuga energie cu gaz atât de ușor și tehnologic. În primul rând, în mod ideal, gazul ar trebui, de asemenea, să fie alimentat direct în butelie și, în al doilea rând, și mai important, combustibilul lichid servește la răcirea propriilor injectoare cu injecție directă. Fără aceasta, ei eșuează foarte repede din supraîncălzire.

Există opțiuni pentru rezolvarea acestei probleme și cel puțin două. Primul transformă motorul într-unul cu dublu combustibil. A fost inventat cu mult timp în urmă, chiar înainte de apariția injecției directe pe motoarele pe benzină și a fost propus pentru adaptarea motoarelor diesel pentru a funcționa pe metan. Gazul nu se aprinde din comprimare și, prin urmare, „motorina carbogazoasă” pornește pe motorină și continuă să lucreze la ea la ralanti și sarcină minimă. Și apoi gazul intră în joc. Datorită alimentării sale, viteza de rotație a arborelui cotit este controlată în modul de viteză medie și mare. Pentru a face acest lucru, pompa de combustibil de înaltă presiune (pompă de combustibil de înaltă presiune) este limitată la alimentarea cu combustibil lichid la 25-30% din valoarea nominală. Metanul intră în motor prin propria linie ocolind pompa de combustibil de înaltă presiune. Nu există probleme cu lubrifierea acestuia din cauza scăderii alimentării cu motorină la viteze mari. Injectoarele diesel continuă să fie răcite de combustibilul care trece prin ele. Este adevărat, încărcătura de căldură asupra acestora în modul de viteză mare rămâne în continuare crescută.

O schemă similară de alimentare a început să fie utilizată pentru motoarele pe benzină cu injecție directă. Mai mult, funcționează atât cu echipamente cu metan, cât și cu propan-butan. Dar în acest din urmă caz, o soluție alternativă care a apărut destul de recent este considerată mai promițătoare. Totul a început cu ideea de a renunța la cutia de viteze tradițională cu un evaporator și de a furniza propan-butan motorului sub presiune în faza lichidă. Următorii pași au fost abandonarea injectoarelor de gaz și furnizarea de gaz lichefiat prin injectoare standard de benzină. Un circuit electronic de potrivire a fost adăugat la circuit, conectând o linie de gaz sau benzină în funcție de situație. În același timp, noul sistem a pierdut problemele tradiționale cu pornirea la rece a gazului: fără evaporare - fără răcire. Adevărat, costul echipamentelor pentru motoarele cu injecție directă în ambele cazuri este de așa natură încât se plătește numai cu un kilometraj foarte mare.

Apropo, fezabilitatea economică limitează utilizarea echipamentelor GPL în motoarele diesel. Din motive de avantaj, numai echipamentele cu metan sunt utilizate pentru motoarele cu aprindere prin compresie, în plus, adecvate din punct de vedere al caracteristicilor numai pentru motoarele echipamentelor grele echipate cu pompe tradiționale de combustibil de înaltă presiune. Faptul este că transferul micilor motoare economice de pasageri de la motorină la gaz nu dă roade, iar dezvoltarea și implementarea tehnică a echipamentelor cu butelii de gaz pentru cele mai noi motoare cu un rail comun (common rail) sunt considerate astăzi nejustificate economic.

Este adevărat, există un alt mod alternativ de a converti un motor diesel în gaz - transformându-l complet într-un motor pe gaz cu aprindere prin scânteie. Într-un astfel de motor, raportul de compresie scade la 10-11 unități, apar lumânări și electricitate de înaltă tensiune și își ia rămas bun de la motorina pentru totdeauna. Dar începe să consume benzină fără durere.

Conditii de lucru

Vechile orientări sovietice pentru transformarea vehiculelor pe benzină în gaz impuneau măcinarea chiulaselor (chiulase) pentru a crește raportul de compresie. Acest lucru este de înțeles: obiectul gazificării în acestea a fost unitățile de putere ale vehiculelor comerciale care funcționează pe benzină cu o cotă octanică de 76 sau mai mică. Metanul are un număr octanic de 117, în timp ce amestecurile de propan-butan au aproximativ o sută. Astfel, ambele tipuri de combustibil pe gaz sunt semnificativ mai puțin predispuse la ciocănire decât benzina și permit creșterea raportului de compresie a motorului pentru a optimiza procesul de ardere.

În plus, pentru motoarele cu carburator arhaic echipate cu sisteme mecanice de alimentare cu gaz, o creștere a raportului de compresie a făcut posibilă compensarea pierderii de putere care a avut loc la trecerea la gaz. Faptul este că benzina și gazele sunt amestecate cu aerul în tractul de admisie în proporții complet diferite, motiv pentru care atunci când se utilizează propan-butan, și mai ales metan, motorul trebuie să funcționeze cu un amestec mult mai slab. Rezultatul este o scădere a cuplului motor, ducând la o scădere de putere de 5-7% în primul caz și de 18-20% în al doilea. În același timp, pe graficul caracteristicii vitezei externe, forma curbei de cuplu pentru fiecare motor specific rămâne neschimbată. Pur și simplu se deplasează în jos de-a lungul „axei newtonometrelor”.

Cu toate acestea, pentru motoarele cu sisteme de injecție electronice echipate cu sisteme moderne de alimentare cu gaz, toate aceste recomandări și cifre nu au aproape nicio semnificație practică. Deoarece, în primul rând, raportul lor de compresie este deja suficient și chiar și pentru trecerea la metan, lucrul la măcinarea chiulasei este complet nejustificat din punct de vedere economic. Și, în al doilea rând, procesorul de echipamente pe gaz, coordonat cu electronica mașinii, organizează alimentarea cu combustibil în așa fel încât să compenseze cel puțin jumătate din defectarea menționată a cuplului. În sistemele cu injecție directă și în motoarele cu motor diesel, combustibilul pe gaz în anumite intervale de viteză poate chiar să mărească cuplul.

În plus, dispozitivele electronice monitorizează în mod clar timpul de aprindere necesar, care, la trecerea la gaz, ar trebui să fie mai mare decât pentru benzină, toate celelalte lucruri fiind egale. Combustibilul cu gaz arde mai lent, ceea ce înseamnă că trebuie aprins mai devreme. Din același motiv, sarcina de căldură a supapelor și a scaunelor lor crește. Pe de altă parte, sarcina de șoc pe grupul cilindru-piston devine mai mică. În plus, o pornire de iarnă pe metan este mult mai utilă pentru ea decât pe benzină: gazul nu spală uleiul de pe pereții cilindrului. Și, în general, combustibilul gazos nu conține catalizatori de îmbătrânire a metalelor; o combustie mai completă a combustibilului reduce toxicitatea evacuării și depunerile de carbon din butelii.

Înot autonom

Poate că cel mai vizibil dezavantaj într-o mașină cu gaz este autonomia sa limitată. În primul rând, consumul de combustibil, dacă numărăm după volum, se dovedește a fi mai mult decât benzină și chiar mai mult combustibil diesel. Și în al doilea rând, mașina cu benzină este legată de benzinăriile corespunzătoare. În caz contrar, semnificația transferului său la un combustibil alternativ începe să tindă la zero. Mai ales dificil pentru cei care folosesc gaz metan. Există foarte puține stații de benzină metan și toate sunt legate de conductele principale de gaz. Sunt doar stații mici de compresor pe ramurile conductei principale. La sfârșitul anilor 80 - începutul anilor 90 ai secolului al XX-lea, țara noastră a încercat să transforme activ transportul în metan în cadrul programului de stat. Atunci au apărut majoritatea stațiilor de alimentare cu metan. Până în 1993 fuseseră construite 368 și de atunci acest număr, dacă a crescut, este destul de nesemnificativ. Majoritatea benzinăriilor sunt situate în partea europeană a țării, lângă autostrăzi și orașe federale. Dar, în același timp, locația lor a fost determinată nu atât din punctul de vedere al confortului șoferilor, cât și din punctul de vedere al lucrătorilor cu gaze. Prin urmare, numai în cazuri foarte rare benzinăriile s-au îndreptat direct pe autostrăzi și aproape niciodată în interiorul megalopolurilor. Aproape peste tot, pentru a realimenta cu metan, trebuie să faceți un ocol de câțiva kilometri către o zonă industrială. Prin urmare, atunci când planificați un traseu pe distanțe lungi, aceste benzinării trebuie căutate și memorate în prealabil. Singurul lucru care este convenabil într-o astfel de situație este o calitate constantă a combustibilului în oricare dintre stațiile de metan. Este foarte dificil să diluați sau să stricați gazul din conducta principală de gaz. Cu excepția cazului în care un filtru sau un sistem de uscare la una dintre aceste stații de alimentare pot eșua brusc.

Propan-butanul poate fi transportat în tancuri și, datorită acestei proprietăți, geografia realimentării pentru acesta este mult mai largă. În unele regiuni, acestea pot fi realimentate chiar și în cele mai îndepărtate păduri. Dar nu va strica să studiem prezența benzinelor de propan pe ruta viitoare, astfel încât absența lor bruscă pe autostradă să nu devină o surpriză neplăcută. În același timp, gazul lichefiat lasă întotdeauna o fracțiune din riscul de a consuma combustibil în afara sezonului sau pur și simplu de calitate slabă.