Топливо для автомобилей с газобаллонными установками сжиженные газы сжатые газы
Обновлено: 02.05.2024
Газобаллонная установка для сжиженного газа
• высокое октановое число позволяет значительно повысить степень сжатия, следовательно, увеличится экономичность двигателя;
• в результате более полного сгорания газового топлива в отработавших газах содержится меньше токсичных веществ;
• возрастает срок службы двигателя, так как отсутствует конденсация топлива и смыв масла со стенок цилиндров;
• увеличивается срок службы свечей зажигания и глушителя вследствие незначительного нагарообразования.
Автомобили, работающие на альтернативном топливе, имеют следующие недостатки:
• уменьшается мощность двигателя из-за более низкой теплоты сгорания топлива;
• снижается грузоподъемность автомобиля из-за наличия баллонов;
• более трудоемкое техническое обслуживание.
При работе двигателя подача газа из баллонов в систему подачи топлива происходит через два запорных устройства — расходный вентиль и электромагнитный клапан с газовым фильтром. Перед пуском двигателя открывают расходный вентиль. Манометр должен показать наличие газа в баллонах. Газ по трубопроводу поступает в редуктор, где давление автоматически снижается до 0,1 МПа. По пути к редуктору газ подогревается. Затем газ по шлангу поступает в карбюратор-смеситель для образования газовоздушной смеси и далее в цилиндры двигателя.
Для работы на резервном топливе (бензине) автомобиль имеет топливный бак, фильтр-отстойник, топливный насос, топливопроводы.
Газобаллонная установка, работающая на сжиженном газе , состоит из газовых баллонов, испарителя газа, двухступенчатого газового редуктора, манометров высокого и низкого давления, электромагнитного клапана с газовым фильтром, карбюратора-смесителя, приборов резервного топлива. Газовый баллон снабжен контрольным вентилем уровня жидкости, предохранительным клапаном, указателем уровня жидкости, вентилем расхода газа.
Газобаллонная установка для сжиженного газа: 1 — магистральный вентиль; 2 — манометр баллона; 3 — паровой вентиль; 4 — предохранительный клапан; 5 — баллон для сжиженного газа; 6 — контрольный вентиль; 7 — накопительный вентиль баллона; 8 — указатель уровня сжиженного газа; 9 — жидкостной вентиль; 10 — манометр редуктора;11 — двигатель; 12 — карбюратор; 13 — смеситель газа; 14 — бак для бензина; 15 — газовый редуктор; 16 — испаритель сжиженного газа; 17— штуцер для подвода горячей воды; 18 — штуцер для отвода воды; 19 — кран для слива воды.
Сжиженный газ перед использованием переводят в газообразное состояние. Из баллона жидкий газ при открытом магистральном вентиле поступает через электромагнитный клапан с газовым фильтром к испарителю, где подогревается охлаждающей жидкостью системы охлаждения двигателя. Жидкость испаряется, и в парообразном состоянии газ поступает в фильтр, а затем в двухступенчатый газовый редуктор, где давление газа снижается до 0,1 МПа. Далее газ проходит через дозирующее устройство в карбюратор и при такте впуска поступает в цилиндры двигателя. Газовый манометр показывает давление газа в редукторе.
Система питания двигателя с газораспределительной установкой
В двигателях с газобаллонными установками в качестве топлива применяются горючие газы:
1) сжатые (природные) газы — чаще всего это метан, хранящийся под давлением до 20 МПа;
2) сжиженные (нефтяные) газы — чаще всего бутано-пропановые смеси;
3) сжижающиеся газы при давлении 1,6 МПа.
Газораспределительные смеси имеют более высокие антидетонационные свойства и незначительную токсичность отработанных газов, чем бензиновоздушные двигатели. Кроме того, из-за отсутствия конденсации паров полностью исключается смывание пленки моторного масла со стенок гильз и поршней двигателя, а также уменьшается степень нагарообразования на стенках камер сгорания цилиндров. В результате этого срок эксплуатации автомобильного двигателя возрастет в 1,5-2 раза.
Одновременно с достоинствами газобаллонные установки имеют ряд недостатков:
1) повышение пожаро и взрывоопасности;
2) уменьшение мощности двигателя из-за более низкой скорости сгорания газовоздушной смеси, по сравнению с бензиновыми двигателями;
3) уменьшение грузоподъемности автомобиля, так как газобаллонные установки имеют большой вес.
Системы питания, работающие на газобаллонных установках, конструируются на базе карбюраторных систем. Карбюраторные двигатели, оборудованные специальной газораспределительной установкой, могут работать как на газе, так и на бензине.
Газобаллонная установка на сжатом газе состоит из:
1) баллонов для хранения газа:
2) расходных вентилей;
3) наполнительных вентилей;
4) подогревателя;
5) редуктора высокого давления;
6) электромагнитного клапана с фильтром;
7) редуктора низкого давления;
8) карбюратора-смесителя.
В газобаллонных установках, работающих на сжатом газе, баллоны для хранения сжатого воздуха могут быть объединены в две группы. Газ через расходные вентили может поступать в систему питания как от одной отдельной группы баллонов, так и от обеих групп сразу. Зарядка баллонов газом осуществляется через наполнительный вентиль. Через расходные вентили газ поступает в подогреватель. Подогреватель предохраняет систему от замерзания, возможного вследствие расширения газов в редукторе. Для подогрева используется тепло отработанных газов. Из редуктора высокого давления газ поступает в электромагнитный клапан. Электромагнитный клапан открывается при пуске двигателя, он пропускает газ в редуктор низкого давления.
В редукторе низкого давления понижается давление газа, оно становится немного ниже атмосферного. После этого газ поступает в карбюратор-смеситель, а при режиме холостого хода газ поступает непосредственно в дроссельное пространство. Редуктор низкого давления также дозирует газ для приготовления газовоздушной смеси оптимального состава и отключает газовую магистраль при остановке двигателя.
В двигателях, оснащенных газораспределительной установкой, работа на бензине осуществляется по стандартной схеме питания бензином, которая подключена автономно к карбюратору-смесителю.
Газобаллонная установка, работающая на сжиженном газе, состоит из:
1) баллонов с газовой арматурой;
2) наполнительного, магистрального и расходных вентилей;
3) испарителя;
4) редуктора;
5) смесителя.
Сжиженный газ находится в жидком и парообразном состоянии в баллоне из листовой стали. На баллоне находятся расходные вентили паровой и жидкостной фаз газа. При пуске и прогреве двигателя используется газ от паровой фазы топлива, а после прогрева используется жидкостная фаза. От расходных вентилей, газ поступает к магистральному вентилю. Через магистральный вентиль и штанги высокого давления газ попадает в испаритель. В испарителе происходит испарение сжиженного газа под воздействием тепла охлаждающей жидкости. Далее сжиженный газ в парообразном состоянии поступает через фильтры в газовый редуктор. В редукторе происходит снижение давления газа до уровня в два раз меньше атмосферного. После этого газ через дозирующее устройство по газопроводу поступает к обратному клапану входного патрубка смесителя. Далее газ попадает через форсунки к дроссельным заслонкам газового смесителя. Из смесителя газовоздушная смесь поступает в камеры сгорания цилиндров двигателя и там сгорает.
Двигатели, оснащенные газораспределительной установкой, работающей на сжиженном газе, также могут работать и на бензине. Для этого вместе с газовым смесителем устанавливается карбюратор с сетчатыми пламегасителями. Во время работы двигателя запрещено переходить с одного вида топлива на другой, так как это приводит к повреждению диафрагмы газового редуктора.
Топливо для газобаллонных автомобилей
В тридцатые годы прошлого века англичанин Барнетт получил патент на газовый двигатель, а в 1860 году француз Э. Ленуар построил мотор, работающий на смеси воздуха и газа. Такой выбор горючего никого не удивил – бензина еще не было. О газе, как о возможном моторном топливе, надолго забыли. Через 100 лет, в конце тридцатых годов прошлого столетия, возродилась мысль о его использовании. Исследования показали перспективность использования газа, как топлива для автомобилей. Газовое топливо сгорает полнее, поэтому в выхлопе газового двигателя в несколько снижается окись углерода.
В конце 40-х и начале 50-х годов в СССР было освоено производство газобаллонных автомобилей, использовавших сжатый природный газ.
Горючие газы, применяемые в качестве топлива для газобаллонных автомобилей
Сжиженные нефтяные газы при нормальных температурах (в диапазоне от –20 °C до +20 °C) и относительно небольших давлениях (1,0. 2,0 МПа – 10. 20 кгс/см2) находятся в жидком состоянии. Их основные компоненты – этан, пропан, бутан. Получают их при добыче и переработке нефти и поэтому их называют сжиженные нефтяные газы (СНГ).
Компримированные (сжатые) природные газы (КПГ) при нормальных температурах и любых высоких давлениях находятся в газообразном состоянии. К таким газам относится метан. Он является основной частью добываемых природных газов. Главным недостатком природного газа, его, как топлива для автомобилей, является очень низкая объёмная концентрация энергии. По этой причине для использования газа в качестве топлива на транспортном средстве его надо предварительно сжать до высоких давлений и заполнить им специальные баллоны.
Сжиженные природные газы (СПГ) имеют такое же происхождение и состав, как и компримированные природные газы. Они получаются охлаждением метана до минус 162 °C. Хранятся в теплоизолированных ёмкостях.
В настоящее время многие переоборудуют свои автомобили, переводя их на газовое топливо.
Для газобаллонных автомобилей разработан стандарт, согласно которому газобаллонное оборудование должно быть рассчитано на работу в диапазоне температур, указанных в таблице.
В качестве топлива в газобаллонных автомобилях используют природный газ и сжиженный нефтяной газ (пропан-бутан).
Природный газ, как топливо для автомобилей, имеет ряд преимуществ перед бензином и сжиженным нефтяным газом на пропан-бутане:
- двигатель на природном газе не более опасен, чем бензиновый, и менее, чем на пропан-бутане, поскольку природный газ легче воздуха и при утечке не скапливается, а поднимается вверх и удаляется по вентиляционным каналам, не создавая взрывоопасной смеси;
- автомобиль на сжатом газе намного чище бензинового. Количество двуокиси углерода в выхлопных газах ниже на 25 %, а моноокиси углерода (СО) – в несколько раз;
- сжатый метановый газ гораздо дешевле бензина и пропан-бутана;
- природный газ имеет более высокое октановое число, чем бензин, что позволяет повышать степень сжатия и, как следствие, мощность двигателя;
- использование природного газа в качестве топлива позволяет увеличить срок службы двигателя на 50-70 %, срок службы свечей – на 30-40 %, расход масла снижается благодаря увеличению периодичности его замены в 2-3 раза.
К недостаткам природного газа как автомобильного топлива можно отнести:
- переводится в сжиженное состояние только при очень низкой температуре (-163º С);
- высокая стоимость баллонов для хранения сжатого газа по сравнению с обычными бензобаками, а также с баллонами для сжиженного пропан-бутанового газа.
Природный газ, используемый в качестве топлива для автомобилей, находиться в прочных тяжёлых баллонах в сжатом состоянии под большим давлением. От этого полезная грузоподъёмность автомобилей снижается на 15-20 % по сравнению с грузоподъёмностью базовых автомобилей. Запас хода газобаллонных автомобилей, работающих на сжатом природном газе, ниже запаса хода автомобилей, работающих на бензине и сжиженном газе, в 1,5 -2 раза.
Сжиженные газы.
Основными компонентами сжиженных газов являются два углеводорода: пропан С3Н8, бутан С4Н10 и их смеси. Критическая температура пропана +97 градусов, а бутана +126 градусов, поэтому эти углеводороды при температурах ниже критических и незначительном увеличении давления можно перевести в жидкое состояние при +20 градусов. Для хранения сжиженных газов газобаллонные автомобили рассчитаны на рабочее давление 1,57 МПа. Этого давления достаточно, для того чтобы поддерживать чистый пропан в жидком виде при температурах ниже +48 градусов.
Сжиженный нефтяной пропан-бутановый газ обладает рядом преимуществ перед бензином:
- благодаря отсутствию растворяющих и смазывающих свойств газа увеличивается срок службы моторного масла в 1,5-2 раза;
- практически не содержит серы, которая вызывает сильную коррозию деталей и износ;
- не накапливаются смолистые отложения в топливной системе и камере сгорания (сжиженный нефтяной газ растворяет их), улучшается работа системы зажигания и возрастает срок службы свечей зажигания на 40 %;
- снижается токсичность выхлопных газов: окиси углерода (СО) в 2-3 раза, окиси азота (NO) 1,2 раза, углеводородов (СН) в 1,3-1,9 раза, обеспечивается сохранность катализаторов;
Недостатком сжиженного газа является необходимость установки дополнительного бака.
Еще один минус: ухудшение разгонной динамики автомобиля (на 5%), что, впрочем, компенсируется некоторым увеличением расхода газа.
На установку газобаллонного оборудования придётся затратится: установка газового баллона ёмкостью 50 - 60 л владельцам автомобилей ВАЗ, Волга и Иномарок обойдётся примерно в 18000 руб.
При средней стоимости заправки 19-28 рублей за литр, что в почти в 2 раза дешевле бензина, если годовой побег автомобиля 10-15 тысяч, затраты окупятся не скоро. Но если ежедневный пробег составляет сотню-полторы километров, то оборудование окупит себя за полгода.
Введение
Выпускаемые ранее автомобили с газобаллонными установками имели универсальные двигатели, работавшие на газе и бензине. Такая универсальность двигателей не позволяла полностью использовать преимущество газообразного топлива. В настоящее время многие заводы страны (ГАЗ, ЗИЛ и др.) вновь вернулись к производству и испытанию газобаллонных автомобилей, при использовании которых снижается потребность автомобильного транспорта в жидком топливе. Двигатели газобаллонных автомобилей оснащены как газовой, так и бензиновой аппаратурой; последняя является аварийной (резервной). В настоящее время для работы на сжиженном газе созданы газобаллонные автомобили ГАЗ-53-07, ЗИЛ-138 и ГАЗ-24-07.
ТОПЛИВО ДЛЯ ГАЗОБАЛЛОННЫХ АВТОМОБИЛЕЙ
Горючее газы, используемые в газобаллонных автомобилях, могут быть естественными и искусственными. Естественные (природные) газы добывают из подземных газовых и нефтяных скважин. Искусственные газы являются побочными продуктами, получаемыми на химических или металлургических заводах.
Газобаллонное топливо по сравнению с жидким имеет следующие преимущества:
высокое октановое число позволяет значительно повысить степень сжатия, увеличить мощность и экономичность двигателя;
в отработавших газах, в результате лучшего сгорания газообразного топлива меньше содержится токсических веществ;
возрастает срок службы двигателей из-за отсутствия конденсации топлива и смыва масла со стенок цилиндров;
увеличивается срок службы масла в двигателе, так как оно не разжижается топливом и меньше загрязняется механическими примесями;
возрастает срок службы свечей зажигания и глушителя шума выпуска в следствии незначительного нагарообразования.
Сжиженные газы, обладая плотностью большей, чем плотность воздуха, могут при не герметичности цистерн, баллонов и других емкостей скапливаться в пониженных и заглубленных местах и создавать взрывную и пожарную опасность. Поэтому, строгим контролем за герметичностью емкостей необходимо исключать такую возможность.
Сжатыми (сжимаемыми) называют газы, которые при обычной температуре окружающей среды и высоком давлении от 20 000 кН/м 2 (200 кгс/см 2 ) сохраняют газообразное состояние. К ним относятся естественный, коксовый и другие газы.
Сжиженными (сжижаемыми) газами называют такие, которые переходят из газообразного состояния в жидкое при нормальной температуре и небольшом давлении до 1600 кН/м 2 (16 кгс/см 2 ). К ним относят смеси углеводородов, получаемые при переработке нефти.
Для газобаллонных автомобилей использование сжиженных газов предпочтительней чем сжатых. Газобаллонные автомобили, работающие на сжиженных газах перед газобаллонными автомобилями, работающие на сжатых газах имеют следующие преимущества:
больше грузоподъемность автомобиля, так как баллоны легче и их количество меньше;
меньше рабочее давление в газобаллонной установке, а следовательно, надежнее и безопаснее работа на таком автомобиле;
выше теплоотводность газовоздушной смеси, что способствует увеличению мощности двигателя;
большая концентрация тепловой энергии в единице объема позволяет увеличить радиус действия автомобиля;
проще заправочные станции;
есть возможность перевозки сжиженных газов на большие расстояния различными видами транспорта.
Газобаллонные автомобили имеют также и следующие недостатки:
уменьшается мощность двигателя, если он не переделан для работы на газе;
снижается полезная грузоподъемность автомобиля из-за наличия баллонов;
более трудоемко техническое обслуживание автомобиля из-за некоторых ограничений.
Топливо СУГ – применение сжиженных газов
Общее сокращение СУГ объединяет несколько видов сжиженных углеводородных газов, используемых в различных областях промышленности. Наибольшую известность СУГ получили в автотранспортной сфере – как альтернатива бензиновому и дизельному топливу. Для заправки авто чаще применяются смеси пропана и бутана. Также в качестве топлива используется метан – справедливости ради, его нельзя назвать сжиженным газом, поскольку это только сжатый под большим давлением, компримированный природный газ (КПГ).
Такие виды топлива заметно выгоднее, оптимально безопасны при правильном подключении системы ГБО (газобаллонного оборудования). Кроме того, после отработки сжиженные газы, а также метан, наносят минимальный ущерб экологии, в отличие от дизтоплива и бензина. Владельцев автотранспорта привлекает и отсутствие дорогостоящих технических проектов для монтажа газовой топливной системы.
Стоит учесть, что газовые пропан-бутановые смеси на АЗС стоят почти в два раза дешевле бензина, а расход СУГ только немногим выше жидких топлив с расчётом на идентичный пробег:
✔ Зимний состав – 1,25 л газовой смеси против 1 литр бензина;
✔ Летний газ – 1,19 л СУГ против 1 литра бензина.
Совокупность всех свойств и возможностей этих смесей вызывает вполне обоснованный интерес водителей к переходу на альтернативный вид топлива. Условным ограничением может стать пока ещё не такая широкая сеть автозаправок, продающих углеводородное топливо. Но владельцы топливных карт и авто с газовым оборудованием успешно пользуются информацией с АЗС-локатора – все точки со сжиженными газами и маршруты к ним по территории России можно найти буквально за секунды, а число газозаправочных станций постоянно увеличивается.
Характеристики сжиженных газов
Применение газовых смесей как топлива для авто нельзя назвать новым явлением в автомобильной сфере. Российская часть истории применения такого ресурса длится уже более 80 лет, и к настоящему времени заслужила право называться безопасной. Метан, пропан и бутан – главные игроки сегмента газового топлива, и все эти три вида объединяют общие характеристики:
✔ Отсутствие запаха – для установки на авто топливным газам намеренно придают ароматический маркер, с помощью которого можно быстро обнаружить утечку;
✔ Устойчивость к воспламенению – при равных концентрациях бутан возгорается при +429 С, пропан при +466 С, метан при +537С, в то время как бензин и дизтопливо воспламеняются уже при t +250-300;
✔ Предельно полное сгорание газов – одновременно достигается высокий топливный КПД и минимизируется объём вредных выбросов в атмосферу;
✔ Низкое образование нагара – сохранение качества поршней в цилиндрах, свечей, камеры сгорания мотора;
✔ Высокое октановое число сжиженных газов – у метана 110, у пропан-бутановой смеси 100.
Официальные стандарты качества для СУГ
Опасения водителей о взрывоопасности газового оборудования происходят чаще от некорректной, произведенной с нарушениями установки системы ГБО, отсутствия контроля состояния баллонов. Технические регламенты и условия, разъясняющие порядок и нормы переоборудования можно найти, например, в ТР ТС 018/2011, прил. №9 О специализированных транспортных средствах (работающих на сжиженных углеводородных газах), также в Правилах ЕЭК ООН №115 относительно разных классов транспортных средств.
С помощью пропан-бутанового или метанового состава достигается баланс между экономичностью, надёжностью и возможностью применения в разных климатических условиях:
✔ Бутан в сжиженном виде и метан не морозоустойчив, но невосприимчив к жаркому климату;
✔ Пропан летом реагирует на высокие температуры и может привести к повышению давления в газовом баллоне;
В смеси же пропан и бутан, на фоне индивидуальных температурнозависимых характеристик дополняют друг друга, газы в разных объемах образуют стабильную, надёжную субстанцию, которая и снабжает топливную систему автомобиля. В зависимости от сезона на АЗС продаются зимние и летние газовые смеси с разными пропорциями содержимого. Например, для зимних сортов СУГ объём бутана составляет 40%, в летних 60%.
СУГ для автомобилей – газобалонное топливо
Если следовать точности определения, в категории СУГ нужно учитывать только пропан и бутан – именно они являются сжиженными газами. Несмотря на «метанизацию» автотранспорта и правительственные субсидии для всех, кто решит перейти с бензина и дизеля на газовое топливоснабжение категории КПГ, внимание автовладельцев к пропан-бутановым СУГ остаётся по-прежнему высоким. Споры между приверженцами метанового топлива и пропан-бутановой смеси решить невозможно, поскольку обе группы топлива имеют внушительный список достоинств, но также и ряд ограничений.
Выбор той или другой газовой схемы топливного снабжения необходимо делать с учетом вида автотранспорта, интенсивности и дальности его эксплуатации. На случай активных поездок на дальние расстояния владельцы большегрузных авто чаще ориентируются по объёму расходов на топливо, поскольку размер затрат на установку ГБО довольно быстро. И напротив, если возникает вопрос перевода легкового авто с небольшой или средней степенью использования в городе, основным параметром станет не цена затрат на установку и последующие заправки машины газом, а конструкция двигателя и топливной системы авто.
Марки сжиженных углеводородных газов
Сегодня разработаны и активно применяются в различных сферах деятельности четыре вида СУГ, и только два их вида применяются по климатическим условиям (согласно ГОСТ Р52087-2003):
✔ ПБА – пропан-бутан автомобильный (разрешен к применению при t окружающей среды не ниже минус 20С);
✔ ПА – пропан автомобильный.
Кроме автомобильной сферы применение сжиженным природным газам находится в промышленности, системах отопления, для коммунально-бытовых нужд и др. В этих областях применяются технические марки топлива: ПБТ, БТ и ПТ (пропан, бутан и пропан-бутан технические).
Что касается именно топливных систем для автомобилей, упомянутый ГОСТ подробно описывает актуальность смесей в зависимости от климатических условий и регионов.
Виды газа для ГБО: пропан и метан
Особенности использования в автомобильном газобаллонном оборудовании сжиженного нефтяного газа (СНГ) в виде смеси пропана с бутаном и его аппонента сжиженного природного газа (СПГ) метана.
В широком применении для автомобилей два состава газа – пропан и метан. Какой из них лучше, дешевле, технологичнее и надежнее? Давайте разберемся, чтобы после прочтения не осталось сомнений.
Оборудование для метана используют всего на 25% автомобилей, на остальные 75% автомобилей ставят пропан. При этом метан часто ставят на коммерческом транспорте, где выбор делает не водитель, а организация собственник транспортного средства. Разберем причины такого соотношения на рынке ГБО.
Автоблогер разбирает особенности пропана и метана в пятнадцатиминутном видео: что лучше для авто, основная разница
Особенности метана (СПГ)
Это природный простейший газ, не имеет цвета, запаха, взрывоопасен. Химическая формула — CH4. Для того чтобы вы почувствовали утечку в него добавляют одоранты — вещества которые придают ему запах. То есть вы можете почувствовать утечку и вовремя среагировать.
Метан сжижают при температурах ниже 160 градусов. Поэтому в обиходе он находится в газообразном виде. Он в несколько тысяч раз меньше по плотности бензина и несколько сот раз пропана. Для транспортировки и использования его сжимают в специальных баллонах до 230 атмосфер. При этом не смотря на очень высокое давление в баллоне в двадцать раз превышающее давление пропана находится он в них в газообразном виде, что исключает возможность жидкого впрыска топлива пятого и шестого поколения ГБО.
Баки для метана используются очень тяжелые и очень прочные. Обычный бак для пропана разорвет от такого давления. Поэтому одинаковом объеме газа у метана бак получается больше и тяжелее.
Октановое число метана равняется 110 единицам. Он прекрасно воспламеняется в цилиндрах двигателя. Оборудование, которое применяется для такого газообразного топлива, стоит дороже в два и более раз, чем оборудование для пропана. Все потому что давление большое и система должна быть достаточно прочной, чтобы выдерживать его и соблюдать нормы безопасности.
Двигатель теряет в мощности примерно от 10 до 25% в зависимости от класса оборудования.
Расход на метане составляет примерно 11 литров на 100 км на среднестатистическом автомобиле с двигателем 1.6 литра.
Мастера, которые вам устанавливают оборудование для метана, должны иметь высокую квалификацию и провести несколько испытаний после установки. Доверять установку метана шабашникам нельзя, так как из-за высокого давления метана повышаются требования безопасности и возможный ущерб при некорректном монтаже.
Метановых заправок значительно меньше, что видимо так же связано с высоким давлением газа. Часто можно встретить ситуацию, что городе миллионнике всего одна заправка такого типа и большая сеть пропановых заправок. Ведь газ нужно привезти закачать в хранилища и затем передать потребителю, и все это под давлением 250 атмосфер. Однако положительные стороны у метана тоже имеются.
- Экологичен. Ведь это на 100% природный газ.
- Цена. Немного дешевле пропана. Примерно 13 рублей за литр.
- Быстро испаряется в воздухе. Если происходит утечка, то в открытом пространстве он быстро растворится.
- Дорогое оборудование, в два раз дороже пропана.
- Высокое давление 230 атмосфер.
- Тяжелый и объемный баллон. 65…130 килограмм в зависимости от объема. При этом помещается в него не так-то много газа, а вот места в багажнике он займет больше.
- Заправки среднего баллона хватает всего на 150…200 километров.
- Потеря мощности 10…25%.
- Мало заправок, их расположение как правило неудобное из-за повышенных требований безопасности.
- Меньше компаний, которые возьмутся устанавливать метан.
- Несовместим с последними поколениями ГБО: пятым и шестым.
Именно поэтому метан не такое востребованное топливо. Теперь рассмотрим как обстоят дела с пропаном.
Особенности пропан-бутана (СНГ)
Пропан — углеродный газ, побочный продукт при добыче нефти. Не имеет запаха, прозрачен и безвреден для человека. В него также добавляются одоранты, чтобы при утечках его могли почувствовать. Химическая формула — C3H8.
На заправках мы видим надпись «пропан–бутан». Бутан — это также углеродный газ, который выделяется при схожих условиях. Его смешивают с пропаном для того, чтобы добиться нужного октанового числа. Причем в различные время года составы меняются: зимой больше пропана, а летом бутана.
Хранится он в баллонах в автомобиле в сжиженном виде. То есть он жидкий, а не газообразный — «плюхается» в баллоне. Также большим преимуществом является рабочее давление, которое составляет всего 14 атмосфер. Для него нужны емкости из более легкого металла и стенки баллона намного тоньше. Сейчас наибольшее распостранение получили тороидальные баллоны в виде бублика, которые помещяются на место запаски. При этом баллон не занимает места в багажнике, но приходится жертвовать запасным колесом.
На среднестатистическом оборудовании при полной заправке можно проехать 650…850 километров, что в четыре раза больше, чем у оппонента.
Расход на пропане 11…13 литров на 100 км на среднестатистическом автомобиле с двигателем 1.6 литра на 4 поколении ГБО.
Оборудование стоит в два раза дешевле. По нашему опыту девять из десяти компаний по установке газового оборудования специализируются на пропане.
Много заправок. Также большим плюсом является то, что заправок на пропане в десятки раз больше.
Потеря мощности двигателя ниже, около 5…10%.
- Дешевое оборудование.
- Очень много компаний, которые обслуживают и устанавливают.
- Низкое давление.
- Хранится в сжиженном виде.
- Легкое и компактное оборудование, можно установить в гнездо для запаски.
- Больший пробег.
- Меньшая потеря мощности около 5…10%.
- Пропан дороже метана на примерно 3 рубля за литр. Пропап стоит 17 рублей против 14 за литр метана.
- Более взрывоопасен, чем метан. При повреждении баллона не так быстро испаряется в атмосферу.
Пропан хоть и стоит чуть дороже, но обладает большим количеством плюсов и распостраненностью заправок.
Совместимость СНГ и СПГ с последними поколениями ГБО
И напоследок об еще одном минусе метана — несовместимости с пятым и шестым поколениями ГБО. Пропан может с этими поколениями работать, а метан нет и скорее всего не сможет.
В 5 и 6 поколениях газ подается жидким в систему впрыска топлива и схож с бензином. Пропан хранится в баллонах в жидкой форме, а метан в газообразном виде. Поэтому установка метана возможна только до 4 поколения оборудования. Последние поколения дают расход примерно равный расходу бензина. Мощность при этом практически не теряется. Двигатель можно запускать сразу на газе даже при минусовых температурах.
Сертифицированный мультибрендовый центр по установке, обслуживанию и ремонту газового оборудования:
Что такое :: Сжиженный газ как вид топлива для автомобиля
Сейчас во всем мире сжиженный газ производят и используют как высококачественное бытовое и промышленное топливо, что является следствием основных его преимуществ. А именно: возможность существования сжиженного газа при температуре окружающей среды и умеренных давлениях как в жидком, так и газообразном состоянии. В жидком виде эти газы легко перерабатываются, хранятся, транспортируются, а в газообразном - имеют лучшую, чем природный и искусственные газы, характеристику сгорания при отсутствии вредных примесей.
Двигатели внутреннего сгорания, работающие на газовом топливе, начали разрабатываться гораздо раньше бензиновых и дизельных, однако широкое применение в автомобильной сфере они стали находить только в последние годы. Тем более что перевод двигателя на газ не исключает возможность его эксплуатации на бензине. Причем переключение двигателя с одного вида топлива на другое происходит прямо в салоне машины.
Газовое топливо обладает многими преимуществами перед традиционным жидким. Пожалуй, самое главное из таких преимуществ для рядового автолюбителя - это низкая стоимость газа. Поэтому, даже притом, что один и тот же двигатель расходует газа несколько больше, чем бензина, использование газового топлива оказывается весьма выгодным. Одним из приятных особенностей газового топлива является тот факт, что после опустения топливного баллона машина будет в состоянии проехать еще 2-4 км.
В качестве автомобильного горючего используются два вида газового топлива - сжиженный нефтяной, или углеводородный, газ и сжатый компримированный газ. Сжиженный газ, используемый как автомобильное топливо, в основном состоит из пропана (С3Н8), газовой смеси бутана (С4Н10), получаемых при добыче природного газа и нефти, а также на различных стадиях ее переработки на заводах. и (около 1%) непредельных углеводородов. Их химические и физические свойства обеспечивают достаточную мощность и эффективной работы двигателя.
Сжиженный или сжатый газ?
Следует отличать сжиженный и сжатый газ. Сжатый газ - это, в основном, метан, сохраняющий свое газообразное состояние почти при любой температуре и при любом повышении давления.
Сжиженный газ пользуется наибольшей популярностью у владельцев легковых автомобилей. Переоборудовать автомобиль для работы на сжиженном газе проще и дешевле, чем для работы на сжатом. Сжиженный газ находится в баллоне под относительно небольшим давлением - 16 атмосфер, а высокая степень разреженности сжатого газа требует увеличить этот показатель в 12-15 раз. Поэтому для использования сжатого газа необходимы более громоздкие и тяжелые заправочные баллоны с более толстыми стенками. При этом пробег автомобиля, работающего на сжатом газе, от одной заправки вдвое меньше пробега авто, на котором установлено оборудование для сжиженного газа. Однако сжатый газ также употребляется в качестве автомобильного горючего, поскольку запасы метана в природе очень велики и себестоимость этого вида топлива небольшая. Машины, работающие на сжатом газе - это, в основном, грузовые автомобили и автобусы, используемые предприятиями. Кроме себестоимости, у сжатого газа есть и другие положительные отличия: он менее взрывоопасен, нежели сжиженный, так как очень легок и при утечке не скапливается на открытом пространстве; сжатый газ, сгорая, образует более чистый выхлоп; при использовании сжатого газа не нужно сливать периодически образующийся конденсат, обладающий неприятным запахом.
Свойства сжиженного газа
LPG или сжиженный газ, побочный продукт очищенной сырой нефти, является газом в комнатной температуре и давлении, и жидкостью в давлении 2Па. Плотность жидкой фазы газа зависит от температуры, с увеличением которой плотность уменьшается. При нормальном атмосферном давлении и температуре 15°С, плотность жидкой фазы пропана составляет 0,51 кг/л, бутана - 0,58 кг/л. Паровая фаза пропана тяжелее воздуха в 1,5 раза, бутана - в 2 раза. Температура кипения бензина выше температуры окружающей среды, а сжиженный газ испаряется при более низких температурах. Это означает, что бензин в баке находится, как правило, в жидком состоянии при атмосферном давлении, а сжиженный газ в баллоне - при давлении, соответствующем температуре окружающей среды.
Марки сжиженного газа
Существует две марки сжиженного нефтяного газа (ГСН): ПА — пропан автомобильный и ПБА — пропан-бутан автомобильный.
| Показатель | ПА-пропан автомобильный | ПБА-пропан-бутан автомобильный |
| Массовая доля компонентов, %: | ||
| метан и этан | Не нормируется | |
| пропан | 90±10 | 50±10 |
| углеводороды С4 и выше | не нормируется | |
| непредельные углеводороды | 6 | |
| объем жидкого остатка при +40'С | отсутствует | |
| при +45'C, не более | -- | 1,6 |
| при - 20"C, не менее | -- | 0,07 |
| при -35'C, не менее | 0,07 | -- |
| в том числе сероводорода, %, не боле | 0,01 | |
| Массовая доля серы и сернистых соединений,%, не более | 0,01 | |
| Содержание свободной воды и щелочи | Отсутствует | |
Марка газа ПБА допускается к применению во всех климатических районах при температуре окружающего воздуха не ниже -20°С. Марка ПА используется в зимний период в тех климатических районах, где температура воздуха опускается ниже -20°С (рекомендуемый интервал -20°С…-25°С). Пропан остается в жидком состоянии при температуре ниже -42 градуса, для бутана эта температура составляет -0,5 °С. В весенний период времени с целью полной выработки запасов сжиженного газа марки ПА допускается ее применение при температуре до 10°С. Более высокая температура может привести к нежелательному повышению давления в газоподающей системе автомобиля и ее разгерметизации.
Преимущества сжиженного газа
Октановое число
Октановое число газового топлива выше, чем бензина, поэтому детонационная стойкость сжиженного газа больше, чем бензина даже самого высшего качества. Это позволяет добиться большей экономичности использования топлива в двигателе с повышенной степенью сжатия. Среднее октановое число сжиженного газа - 105 - недостижимо для любых марок бензина. При этом скорость сгорания газа немного меньше, чем у бензина. Это снижает нагрузки на стенки цилиндров, поршневую группу и коленчатый вал, позволяет двигателю работать ровно и тихо.
Диффузия
Газ легко смешивается с воздухом и равномерней наполняет цилиндры однородной смесью, поэтому двигатель работает ровнее и тише. Газовая смесь сгорает полностью, поэтому не образуется нагар на поршнях, клапанах и свечах зажигания. Газовое топливо не смывает масляную пленку со стенок цилиндров, а также не смешивается с маслом в картере, не ухудшая, таким образом, смазочные свойства масла. В результате цилиндры и поршни изнашиваются меньше.
Давление в баллоне
Сжиженный газ отличается от других видов автомобильного топлива наличием паровой фазы над поверхностью жидкой фазы. В процессе наполнения баллона первые порции сжиженного газа быстро испаряются и заполняют весь его объем. Давление в баллоне зависит от давления насыщенных паров, которое в свою очередь зависит от температуры жидкой фазы и процентного соотношения пропана и бутана в ней. Давление насыщенных паров характеризует испаряемость ГСН. Испаряемость пропана выше чем бутана, поэтому и давление при отрицательных температурах у него значительно выше.
Выхлоп
При горении, выделяется меньшее количество углеродистых и азотных окисей и несожженных углеводородов чем бензин или дизельное топливо, без выделения ароматических углеводородов или диоксида серы.
Примеси
Качественное газовое топливо не содержит таких химических примесей, как сера, свинец, щелочи, которые усиливают коррозирующие свойства горючего и разрушают детали камеры сгорания, систему впрыска, лямбда-зонд (датчик, определяющий количество кислорода в топливной смеси), каталитический нейтрализатор выхлопных газов.
Недостатки сжиженного газа
Взрывоопасность
При испарении 1 л сжиженного газа образуется около 250л газообразного. Таким образом, даже незначительная утечка может быть очень опасной, так как объем газа при испарении увеличивается в 250 раз.
Этот недостаток может проявиться при неправильной установке газобаллонного оборудования или несоблюдении автовладельцем правил эксплуатации такой аппаратуры. Для возгорания газа необходима более высокая концентрация этого вещества в воздухе, чем бензина. Однако повышенная летучесть газа позволяет опасному количеству накапливаться быстрее и в больших объемах. В движущемся автомобиле такая концентрация возникнуть не может, но в любом случае, при обнаружении характерного запаха водителю следует перекрыть подачу газа в двигатель и продолжать движение на бензине. Ставить при обнаружении утечки газа машину в гараж недопустимо.
Проверить герметичность газобаллонной аппаратуры можно, нанеся кистью мыльный раствор в места соединений трубопроводов. Если в таких местах появляются мыльные пузыри - автомобилю прямой путь на сервисную станцию. Ремонтировать газовое оборудование самостоятельно запрещается. Каждые два года установленная на машине газобаллонная аппаратура должна проходить освидетельствование специалистов. Исправное газовое оборудование полностью герметично. На каждом трубопроводе, отходящем от баллона, устанавливаются как минимум три независимых друг от друга запорных устройства.
Одорация
Поскольку газ не обладает запахом, то для определения негерметичности системы в газ добавляются в определенной пропорции особые вещества – меркаптаны. По своей химической структуре они похожи на алкогольные вещества, общая формула которых R-SH. Наличие этих веществ даже в небольших количествах чувствуется благодаря их неприятному запаху – если в закрытом автомобиле есть запах «газа», значит, система негерметична, и эксплуатировать такой автомобиль небезопасно. Сернистые соединения одоранта и самого газа снижают долговечность работы редуктора вследствие интенсивного старения мембран, резиновых уплотнений и вызывают коррозию трубопроводов.
Заправка топливного баллона
Полностью заполнять топливный баллон газом нельзя, поскольку даже небольшой рост окружающей температуры ведет к существенному повышению давления в баллоне. Поэтому при заправке топливного резервуара на 80% специальное устройство газовой аппаратуры автоматически перекрывает заправочный канал.
Нежелательная эксплуатация в условиях жаркого климата
Жаркий климат - не лучший для эксплуатации автомобилей на газовом топливе. В таких условиях, чтобы уменьшить давление в топливном резервуаре, баллон надо немного "выездить", прежде чем машина будет поставлена на стоянку.
Снижение мощности
По причине более низкой теплоты сгорания газово-воздушной смеси по сравнению со смесью воздуха и жидкого топлива наблюдается некоторое падение мощности двигателя - примерно на 10%. Однако существенного влияния на динамические характеристики автомобиля это не оказывает и, к тому же, это можно частично устранить, если установить угол опережения зажигания на 3-5° раньше.
Травмоопасность
Сжиженный газ, попав на кожу человека при низкой температуре воздуха, может вызывать обморожение.
Кроме всего вышесказанного можно отметить необходимость более частой замены воздушных фильтров. Детали для газобаллонного оборудования пока найти труднее, чем для системы питания жидким топливом. Топливный резервуар занимает некоторую часть багажника. Наконец, у машины, работающей на газе, иногда возникают проблемы с запуском холодного двигателя.
Топливо для автомобилей с газобаллонными установками сжиженные газы сжатые газы
Для газобаллонных автомобилей в качестве топлива используют сжиженные углеводородные нефтяные и сжатые природные газы, жидкий метан и др. Наиболее широко применяют сжиженные газы, так как по сравнению с другими газами они имеют более высокие технико-экономические и санитарно-гигиенические показатели.
К сжиженным газам относятся такие, которые переходят из газообразного состояния в жидкое при температуре окружающей среды и сравнительно небольших избыточных давлениях. Сжиженные газы должны удовлетворять следующим требованиям: иметь стабильный компонентный состав в условиях эксплуатации; обеспечивать избыточное давление насыщенных паров от 1,6 до 0,07 МПа в интервале температур от +45 до —30 °С; не иметь жидкого неиспаряющегося осадка при испарении и редуцировании в автомобильной газовой аппаратуре.
Характеристика сжиженных углеводородных газов, применяемых в качестве топлива для газобаллонных автомобилей, определена техническими условиями ТУ 38 001302—78. Технические условия распространяются на все районы Советского Союза, за исключением холодной климатической зоны.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Состав сжиженных газов. В состав сжиженных газов входит смесь простых углеводородных соединений, основными из которых являются этан, этилен, пропан, пропилен, бутаны и бутилены.
Этан С2Н6 и этилен С2Н4 содержатся в смеси сжиженных газов в небольших количествах. Их добавление в состав сжиженного газа считается нежелательным в летнее время и весьма полезным в зимний период для повышения давления насыщенных паров до необходимого для нормальной работы газовой установки автомобиля.
Пропан С3Н8 и пропилен С3Н6 определяют основные свойства сжиженных газов, так как являются их основными составляющими. Пропан является наиболее пригодным топливом для автомобильных газовых двигателей. Он обладает высокими антидетонационными свойствами и достаточной упругостью паров во всем диапазоне окружающих температур. Пропилен имеет сравнительно низкую детонационную стойкость и его содержание в газе должно быть ограничено.
Нормальный бутан Н-С4Н10, изобутан С4Ню, бутилен I-C4H8, изоб утилен И-С4Н8 и другие их изомеры являются высококалорийным и полноценным топливом для автомобильных двигателей. Однако их применение в чистом виде возможно только при положительных температурах, так как они не создают избыточного давления при температуре ниже 0 °С. В качестве топлива для автомобилей бутан и бутилены широко применяют в смеси с газами, имеющими высокое давление насыщенных паров (этан, пропан и др.).
К загрязняющим веществам в газах относятся сера и ее соединения, влага, механические примеси и тяжелые углеводороды.
Сера находится в сжиженном газе в растворенном состоянии. При испарении и редуцировании газа часть серы выпадает в топливной аппаратуре, сужая проходные сечения газовых каналов и разрушая резинотехнические изделия. Другая часть серы сгорает в цилиндрах двигателя, увеличивая токсичность отработавших газов.
Влага в сжиженных газах может содержаться как в свободном, так и в растворенном состоянии и является нежелательным компонентом. Особенно недопустимо содержание влаги в зимнее время. При отрицательных температурах влага образует ледяные пробки в газовой магистрали и перекрывает подачу газа к двигателю.
Тяжелые углеводороды с содержанием Сб и выше при редуцировании газа скапливаются в виде неиспаряющегося осадка (конденсат) в газовой аппаратуре автомобиля. Наибольшее количество конденсата осаждается на мембранах газового редуктора и нарушает его работу.
Одоризация газа. Чтобы ощутить наличие газа в воздухе, ему придается специфический запах. Для этой цели используются вещества, называемые одорантами. В качестве одоранта широко применяют этилмеркаптан (С2Н2СН). На 100 л сжиженного газа добавляют приблизительно 2,5 г одоранта. При таком количестве одоранта становится возможным по запаху определить 0,4—• 0,5% газа в воздухе. Указанная концентрация не представляет опасности взрыва, так как составляет всего 20% от нижнего предела воспламеняемости.
Физико-химические свойства простых углеводородов представлены в табл. 4. В ней же для сравнения приведены данные о свойствах бензина А-76.
Свойства сжиженных газов определяют по параметрам отдельных углеводородов, входящих в смесь. Благодаря идентичности строений молекул смеси пропана и бутана подчиняются правилу аддитивности, т. е. параметры смеси пропорциональны параметрам отдельных компонентов.
К основным параметрам, которые характеризуют сжиженные газы как топливо для двигателей автомобилей, относятся давление насыщенных паров, плотность, низшая теплота сгорания.
Давление насыщенных паров оказывает наибольшее влияние на работу газовой установки автомобиля. По максимальному давлению насыщенных паров газа рассчитывают на прочность газовый баллон. Кроме того, сжиженный газ должен иметь и достаточную величину минимального избыточного давления (0,1—0,2 МПа) для обеспечения нормальной работы топливноподающей аппаратуры.
Чем выше температура, тем выше давление насыщенных паров, и наоборот. Но при одной и той же температуре различные углеводородные газы имеют разные давления насыщенных паров. Следовательно, давление паров смеси сжиженных газов будет зависеть как от температуры, так и от состава смеси. Величину давления смеск газов можно определить по значению составляющих (парциальных) давлений углеводородных газов, входящих в состав смеси пропорционально концентрациям.
Относительная масса углеводородных газов показывает, во сколько раз их пары тяжелее или легче воздуха. Из всех сжиженных газов только этилен легче воздуха. Относительная масса характеризует способность газов скапливаться в низких местах (канавах, приямках), образуя взрывоопасную смесь, что необходимо учитывать при работе с этими газами.
Пределы воспламеняемости газа характеризуют его пожаро- и взрывобезопасность. Наиболее показательным является нижний предел воспламеняемости, характеризующий минимальное содержание газа в воздухе, при котором может произойти воспламенение. Нижние пределы воспламеняемости у газообразных топлив несколько выше, чем у паров бензина, и составляют 1,8—2,4%.
Октановое число оценивает детонационную стойкость углеводородных газов. Чем выше октановое число, тем более стоек газ против детонации и тем лучше его эксплуатационные качества. Октановое число для большинства газов составляет 90—99 единиц. Лишь отдельные компоненты сжиженных газов .(пропилен, бутилен) имеют сравнительно низкое октановое число и их содержание в сжиженном газе ограничивают.
Токсичность углеводородных газов проявляется косвенным воздействием на организм человека. Сами углеводородные газы не вызывают отравления, но, смешиваясь с воздухом, уменьшают содержание кислорода в воздухе. Человек, находящийся в такой атмосфере, испытывает кислородное голодание. В связи с этим санитарными нормами установлена предельно, допустимая концентрация содержания пропана в рабочей зоне, равная 1800 мг/м3, или 0,09% по объему. Такая концентрация примерно в три раза ниже нижнего предела воспламеняемости.
Читайте также: