§ 4. Системи живлення скрапленим природним газом

Система включає (рис. 9): бак для зберігання СПГ, газифікатор, запірну і розподільну арматури, систему забезпечення безпеки, систему вимірів параметрів рідкої і газової фази, заправний і зливальний штуцери, штуцер видачі газу, трубопроводи технологічної обв’язки, комплект кріпильних елементів. Система забезпечення безпеки містить запобіжні клапани, швидкісний клапан, безпечний дренажний пристрій, пристрій, що запобігає можливості переповнення бака при заправленні.

Система оснащена засобами підтримки, регулювання і захисту від підвищення тиску у межах, що установлені технічними умовами на криогенний бак з урахуванням екстремального зовнішнього теплового впливу на систему при пожежах розлитого СПГ і при порушенні теплової ізоляції бака.

Рис. 9. Система живлення СПГ: 1 — криобак; 2 — заправний вентиль, 3 — газоскидний вентиль; 4 — коробка запобіжних клапанів; 5 — вогнестримувач; 6, 7 — клапани; 8 — покажчик рівня рідини; 9 — манометр; 10 — випарник; 11 — редукційний клапан; 12 — електромагнітний клапан

Проблемою при перекладі автотранспорту на СПГ є висока вартість паливної системи, що обумовлена в основному необхідністю використання криогенних баків, які виконують з багатошаровою екранно-вакуумною ізоляцією. Криогенні баки є найбільш складними і дорогими вузлами паливної системи автомобіля, що використає як моторне паливо СПГ. Основна вимога до криогенних баків — можливість зберігання палива з температурою 111 К (-162°С) протягом від 24 годин до 5 діб і порівняно високим тиском, що може досягати при нормальній експлуатації 0,5 МПа. При нормальній експлуатації тиск пар газу у баці не перевищує припустимого, і вони скидаються в атмосферу тільки у позаштатних та аварійних ситуаціях через аварійну дренажну систему.

Випарник, що призначений для примусового випару СПГ і наступного підігріву газу, що надходить у двигун, виконано у вигляді компактного трубчастого теплообмінника, внутрішніми трубками якого подається СПГ, а міжтрубний об’єм корпуса повідомляється із системою охолодження двигуна автомобіля. Вогнестримувач, що з’єднаний з коробкою клапанів і заповнений насадкою з латунної сітки, забезпечує безпечний відвід газу в атмосферу при спрацьовуванні запобіжних клапанів.

§ 5. Водневі системи живлення

Прагнення знизити токсичність відпрацьованих газів обумовило інтерес до водневих ДВЗ. При згорянні водню практично не утворюються СО і СН, оскільки у паливі відсутній вуглець. Водневий ДВЗ з примусовим запалюванням має широкі межи регулювання коефіцієнта надлишку повітря (α = 0,15–3), нижча теплота згоряння — 120 МДж/кг, що перевищує теплоту згоряння рідкого палива в 2,7–2,9 рази. При збідненні суміші падають викиди оксидів азоту. Заміна дизельного палива воднем стримується складностями, що виникають при організації високоефективного робочого процесу і недосконалих систем збереження водню.

Основними проблемами водневих ДВЗ є зменшення ефективної потужності, поява зворотних спалахів при великих навантаженнях, питання зберігання водню на борту.

Використовують три системи зберігання водню на борту автомобіля:

• балонна. Недоліком є великі габарити і маса балонів (див. тему Т.2);

• металогідридна (тверді розчини водню у деяких металах);

• криогенна. Є найперспективнішою з цих систем через високу енергоємність і високі експлуатаційні показники. Водень переходить у рідкий стан при –253 °С. Розвиток її стримує висока вартість системи.

Мають місце недоліки, які пов’язані з особливостями роботи двигуна, що працює на чистому водні. Потужність його зменшується на 20–30% внаслідок малої густини водню в газоподібному стані і зменшенням наповнення двигуна. Велика швидкість згоряння воднеповітряної суміші веде до різкого підвищення тиску, жорсткої роботи з детонаційноподібними явищами. Через те, що воднеповітряна суміш легко запалюється, то вона в процесі впуску може запалитися від нагрітих деталей камери згоряння і відпрацьованих газів, які залишилися в циліндрі, а це може призвести до зворотних спалахів. Щоб позбутися спалахів, у впускну систему водневого двигуна подають воду. При додаванні 4–5 кг води на 1 кг водню зворотні спалахи зникають.

Застосовують і інші способи запобігання зворотним спалахам: рециркуляцію відпрацьованих газів, подавання водню безпосередньо до впускного клапану. Повністю запобігти зворотнім спалахам можна безпосередньою подачею водню в циліндр.