8. Альтернативные топлива

В настоящее время в США, Германии, Японии, России ведутся разработки и внедрение альтернативных топлив – водородного топлива, газообразного топлива, спиртов.

Широкое применение в настоящее время получили нефтяной и природный газы. Первый двигатель, работающий на газе, был создан в 1860 г. французом Ленуаром. Основные компоненты сжиженных нефтяных газов (СНГ) – пропан и бутан.

8.1. Сжиженные газы

Автомобильная газобаллонная установка (рис. 8.1) рассчитана на подачу топлива в камеру сгорания под действием давления паров газа в баллоне. В этой связи величина давления насыщенных паров имеет важное эксплуатационное значение. Зависимость давления насыщенных паров пропана и бутана мало изменяется от температуры, что позволяет хранить сжиженные газы в баллонах при давлении 1,6 МПа. Для перевода в жидкое состояние пропана и бутана достаточно при 20 °C повысить давление соответственно на 0,8 и 0,2 МПа.

Главным преимуществом пропана и бутана является высокое октановое число, равное 98 единиц по моторному методу.

В соответстви с ГОСТ 20448-90 наша промышленность выпускает две марки сжиженных газов: СПБТЗ – смесь пропана, бутана, техническая, зимняя; СПБТЛ – летняя (табл. 8.1).

Таблица 8.1

Характеристики сжиженых газов

Содержание газов, %	СПБТЗ	СПБТЛ
Пропан	75	34
Бутан	20	60
Метан, этан, этилен	5	6

Ёмкость баллонов равна 50 л, а заполняют их на 45 л, запас 10 %.При изменении t от 0 до 50 °C объем пропана увеличивается с 2 л до 2,3 л. Автомобильный баллон для сжиженного газа имеет 2 трубки: одна – для газовой фазы, другая – для жидкой. Газовая – для пуска, жидкая – рабочая.

Пропан-бутановая жидкая смесь имеет теплотворную способность ниже, чем бензин, поэтому при переводе двигателя на газ его мощность снижается примерно на 20 %.

На рис. 8.1 показаны принципиальные схемы систем питания газобалонного оборудования при работе двигателя на сжатом и сжиженном газе. Сжатый газ с даления 20 МПа при помощи двухступенчатого редуктора 11 снижается до атмосферного и поступает в карбюратор-смеситель 17, где смешивается с воздухом, поступает в цилиндр и воспламеняется от электрической искры.

При работе на сжиженных газах запуск двигателя осуществляется на бензине, а после прогрева двигатель переводится на работу на газовое топливо.

В баллон сжиженный газ заправляется через вентиль 4. Наполнение баллона автоматически прекращается при всплытии поплавка 3, который связан с предохранительным клапаном 2.

Через магистральный вентиль 19 газ поступает через электромагнитные клапаны и далее в редуктор 12. В карбюраторе-смесителе происходит снижение давления газа до атмосферного. Для испарения жидкой фазы газ подогревается жидкостью из системы охлаждения. Через дозатор газ поступает в смеситель, откуда смесь газа с воздухом поступает в цилиндры.

Преимущества работы двигателя на газе:

1. Срок службы моторного масла увелеличивается в 2 – 3 раза.

2. Токсичность отработанных газов снижается в 3 – 4 раза.

3. Уменьшается образование нагара в цилиндропоршневой группе

Недостатки:

1. Мощность двигателя снижается до 20 %.

2. Работа автомобиля на газе требует герметичной системы. Для определения утечки газа в него добавляется этилмеркаптан С₂Н₅SH с неприятным запахом.

3. Плохие пусковые качества.

4. Повышенная пожароопасность.

Снижение мощности двигателя при переходе питания с бензина на газ объясняется следующим образом. Пропан-бутановая смесь имеет теплотворную способность ниже (25,45 МДж/л), чем у бензина (31,57 МДж/л). Если сжечь по 1 л газа и бензина, то первый выделит на 20 % меньше теплоты.