Преимущества и недостатки применения газового топлива

Применение газового топлива на автомобильном транспорте имеет ряд положительных качеств. К основным преимуществам газовых топлив относят более высокую антидетонационную их стойкость. Октановое число газовых топлив составляет 95— 110 ед. Это позволяет применять в газовых двигателях более высокие степени сжатия. Степень сжатия у современных газовых двигателей может быть на 23—25% выше по сравнению с бензиновыми двигателями базовых моделей.

Высокая детонационная стойкость СНГ позволяет форсировать двигатель ЗИЛ -138 по степени сжатия с 6,5 до 8,0, а двигатель 3M3-53-07 — с 6,7 до 8,5. Перевод бензинового двигателя на питание СНГ при неизменной степени сжатия сопровождается снижением максимальной его мощности на 5—7%. Поэтому повышение степени сжатия у двигателя ЗИЛ -138 до 8,0, а у двигателя 3M3-53-07 до 8,5 позволяет сохранить мощность двигателей базовых модификаций.

Преимущество газобаллонных автомобилей, работающих на СПГ , частично состоит в том, что после израсходования газа можно быстро перейти на полноценную работу двигателя на бензине. В условиях недостаточно развитой сети АГНКС это является очень важным.

Вместе с тем подобная система питания при работе на СПГ не позволяет реализовать преимущества газа как высокооктанового топлива. В этом случае степень сжатия двигателя и, следовательно, топливная его экономичность определяются октановым числом бензина А-76. Перевод бензинового двигателя на питание СПГ при неизменной степени сжатия снижает максимальную его мощность на 15—20%- Применение специальных конструкций газовых двигателей со степенью сжатия 8,0 позволяет повысить мощность двигателя на 12%, а также уменьшить расход топлива и повысить запас хода на 10% по сравнению с показателями двигателя со степенью сжатия 6,5.

Высокие детонационные свойства газового топлива обеспечивают эффективную работу газодизельных двигателей при неизменной степени сжатия. Номинальная мощность двигателя КамАЗ-7409 в газодизельном и дизельном режимах одинакова. Это обеспечивает практически неизменные тягово-скоростные качества автомобиля при использовании СПГ .

Применение СНГ и СПГ в качестве моторного топлива позволяет существенно снизить токсичность ОГ по основным контролируемым параметрам: окиси углерода (СО) в 3—4 раза, окислам азота (NOx) в 1,2—2,0, углеводородам (СН) в 1,2—1,4 раза. В ОГ газобаллонного автомобиля не содержатся вредные соединения свинца. Это заметно снижает суммарную их токсичность. Необходимыми условиями снижения токсичности ОГ газовых двигателей являются правильная регулировка и нормальное функционирование системы подачи газового топлива. Дымность ОГ газодизельного двигателя в режиме свободного ускорения при работе на газодизельной смеси в 2—4 раза ниже, чем при работе на дизельном топливе.

В зависимости от режима работы газового двигателя снижение шума в сравнении с карбюраторным двигателем составляет 8—9 дБ. Это имеет важное социальное значение, особенно в условиях интенсивного городского движения. Работа двигателя на газодизельной смеси позволяет снизить уровень шума на 3—8 дБ.

К важным преимуществам газового топлива следует отнести и относительно невысокую его стоимость. Отпускная цена газового топлива, эквивалентного по теплосодержанию жидкому топливу, примерно в 2 раза меньше стоимости бензина.

Межремонтный пробег газового двигателя в 1,5 раза выше по сравнению с бензиновым, так как он работает в более благоприятных условиях. Срок службы свечей зажигания у газового двигателя на 40% больше по сравнению с бензиновым. Вместе с тем в газовых двигателях быстрее изнашиваются седла и клапаны.

Газовое топливо не смывает масляную пленку со стенок цилиндра. Это улучшает условия смазки трущейся пары гильза — верхнее поршневое кольцо. Одновременно с этим газовое топливо практически не дает лаковых отложений и нагарообразования в самом двигателе и в системе питания. Отсутствие разжижения моторного масла и уменьшение его загрязнения позволяют в условиях эксплуатации увеличить в 1,5—2 раза интервалы смены моторного масла, масляных фильтров, а также реже проводить по этой причине регулировки элементов и систем двигателя. Расход моторного масла в эксплуатации уменьшается на 10—12% по сравнению с бензиновыми двигателями.

Наряду с положительными качествами перевод автомобилей на питание СНГ или СПГ связан с рядом недостатков.

Газовый баллон находится под высоким избыточным давлением. Это требует соблюдения более строгих мер безопасной эксплуатации газобаллонных автомобилей. Недостаточно высокая надежность газовой аппаратуры по сравнению с бензиновой системой питания требует более сложных конструктивных и технологических решений. Это сопровождается более высокой стоимостью газовой аппаратуры, составляющей 21—27% от общей стоимости автомобиля. Из-за увеличения стоимости газобаллонного оборудования и его монтажа на автомобиле амортизационные отчисления возрастают на 11 —12%.

Металлоемкость газобаллонных автомобилей при использовании СНГ увеличивается на 65—150 кг, а при использовании СПГ — на 400—950 кг. В зависимости от числа и массы грузовых баллонов высокого давления грузоподъемность автомобилей снижается на 14—18%.

Более высокой квалификации обслуживающего персонала требуют техническое обслуживание и текущий ремонт (ТО и TP) газобаллонных автомобилей. Трудоемкость ТО и TP при использовании СНГ увеличивается на 3—5%, а при использовании СПГ — на 12—15%. Недостаточная приспособленность газовой аппаратуры к ее контролированию и проведению диагностических работ сопровождается увеличением материальных затрат на ТО и TP газобаллонной аппаратуры до 16%.

Коэффициент использования пробега газобаллонных автомобилей при работе на СПГ на 8—13% меньше по сравнению с однотипными бензиновыми. Это в определенной мере объясняется недостаточным числом АГНКС и значительным удалением их от автотранспортных предприятий ( АТП ). При использовании СПГ пробег автомобиля на одной заправке газом сокращается до 200-—250 км (вместо 450—500 км у бензиновых автомобилей).

Газобаллонные автомобили из-за повышения трудоемкости ТО и TP, отсутствия необходимой номенклатуры, запасных частей и других причин простаивают в настоящее время несколько больше по сравнению с бензиновыми модификациями.

Годовая производительность газобаллонных автомобилей при использовании СПГ на городских перевозках по сравнению с бензиновыми модификациями уменьшается на 14—16%. Из-за повышения эксплуатационных затрат себестоимость транспортной работы газобаллонных автомобилей по сравнению с бензиновыми возрастает.

Газобаллонные автомобили наиболее эффективны на внутригородских перевозках при обслуживании предприятий торговли, быта, связи и других учреждений, когда характер перевозимых грузов не позволяет полностью использовать максимальную грузоподъемность бензиновых автомобилей. Коэффициент использования грузоподъемности газобаллонных автомобилей в данном случае возрастает.

Для поддержания надежности газобаллонных автомобилей на необходимом уровне повышают единовременные капитальные вложения в производственно-техническую базу АТП на 4—5%.

По пусковым качествам при температуре окружающего воздуха не ниже —5 °С газовые двигатели не отличаются от бензиновых. При более низких температурах пуск холодного двигателя на газе вызывает затруднения.

Снижение мощности двигателя при использовании СПГ сопровождается ухудшением следующих тягово-динамических и эксплуатационных характеристик автомобилей:

— максимальная скорость движения уменьшается на 5—10%;

— продолжительность разгона до скорости 60 км/ч увеличивается на 30—42%;

— продолжительность разгона на участке длиной 1 000 м увеличивается на 9—12%;

— предельные углы преодолевамых подъемов уменьшаются на 30—40%.

Скорость движения автопоездов КамАЭ-53208 и КамАЭ-53218 при использовании газодизельного и дизельного процессов практически одинакова.

Дозаправка газобаллонных автомобилей в пути может осуществляться с помощью передвижных газозаправщиков, газобаллонных прицепов, дополнительных аккумуляторов газа и т. п.

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Разделы

Остались вопросы по теме:

"Преимущества и недостатки применения газового топлива"

© 2007-2017 Строй-Техника.Ру - информационная система по строительной технике.

Материалы: http://stroy-technics.ru/article/preimushchestva-i-nedostatki-primeneniya-gazovogo-topliva

Альтернативные виды топлив

В настоящее время наибольшее распространение получили два вида газообразного топлива: сжиженный нефтяной газ (СНГ) и сжатый природный газ (СПГ). Существует ещё сжиженный природный газ, но он не получил широкого распространения из-за сложности криогеннных установок, необходимых для перевода газа в жидкое состояние.

Основные компоненты сжиженных газов – это пропан С₃Н₈, бутан С₄Н₁₀ и их смеси. Получают их из газов, выходящих из буровых скважин вместе с нефтью и из газообразных фракций, получаемых при переработке нефти.

Оба углеводорода при небольшом давлении (без охлаждения) можно перевести в жидкое состояние. К примеру, при +20 0 С пропан сжижается при 0,716, а бутан - при 0,103 МПа.

Сжиженные газы хранят в баллонах, рассчитанных на рабочее давление 1,6 МПа. В таких условиях даже чистый пропан находится в жидком виде, что позволяет эксплуатировать автомобили на СНГ круглогодично на всей территории страны, кроме южных районов в летнее время (где t выше 48,5 0 С).

Для газобаллонных автомобилей в соответствии с ГОСТ 20448 – 90 выпускают сжиженные газы двух марок: СПБТЗ (смесь пропана и бутана техническая зимняя) и СПБТЛ (смесь пропана и бутана техническая летняя). В таблице 1 приведён состав этих газов.

Таблица 4.1 – Состав сжиженных газов

В состав СНГ добавляют специальные вещества – одоранты, обладающие сильным запахом, так как СНГ обычно не имеют запаха и цвета, и обнаружить их утечку очень трудно. Наиболее распространённый одорант – этилмеркаптан С₂Н₅SH, его ощущают уже при концентрации 0,2 г на 1000 м 3 воздуха или газа.

Автомобили, работающие на сжиженном газе, имеют такой же запас хода, как и автомобили, работающие на бензине. Сжиженные газы транспортируются в обычных автомобильных или железнодорожных цистернах. Заправка ими автомобилей осуществляется с помощью простых газозаправочных устройств. Автомобили, работающие на СНГ не рекомендуется запускать при температуре ниже –5 0 С. При низких температурах снижается надёжность газового оборудования, запуск двигателя затруднён.

Препятствием для дальнейшего расширения применения СНГ в качестве топлива является ограниченность ресурсов сжиженного нефтяного газа и большая ценность его, как сырья для химической промышленности. Более перспективен в этом плане сжатый природный газ. Следует учитывать огромные запасы этого газа, его дешевизну и высокий уровень развития газовой промышленности.

Основные компоненты сжатых газов – метан СН₄, окись углерода СО и водород Н₂ – получают преимущественно из природных газов (возможно получение из попутных, нефтяных, коксовых и других газов).

При высокой температуре, даже при высоком давлении эти газы не могут быть сжижены: для этого необходимы низкие температуры.

Для сжатого газа применяют газобаллонные установки, рассчитанные на работу при высоком давлении – 20 МПа.

Для заправки автомобилей применяют две марки сжатого природного газа (СПГ) – А (95 % СН₄ по объёму) и Б (90 % СН₄ по объёму).

На автомобиле СПГ храниться в толстостенных стальных баллонах ёмкостью по 50 литров. Батарея таких баллонов имеет достаточно большой вес (около 500 кг), в результате чего снижается грузоподъёмность автомобиля. Это же обстоятельство является основным препятствием использования СПГ на легковых автомобилях. Дальность ездки на одной заправке газом значительно меньше по сравнению с заправкой бензином и не превышает 200 – 250 км.

Более перспективной считают криогенную технологию хранения СПГ на автомобиле. Это направление является этапным на пути создания водородных двигателей

СПГ воспламеняется при температуре 630 – 645 0 С, что в три раза выше температуры воспламенения бензина. Это затрудняет запуск двигателя особенно при низких температурах.

В настоящее время всё более широко ведутся работы по применению в качестве топлива водорода, а также его смесей с бензином. Характерные особенности водорода заключаются в следующем:

- водород самый лёгкий элемент, даже в жидком состоянии он в 14 раз легче воды;

- в единице массы водород содержит в 3 раза больше тепловой энергии, чем все известные ископаемые топлива. Однако, чтобы его разместить, необходимы довольно большие объёмы;

- водород обладает способностью моментально смешиваться с другими газами и, в частности, с воздухом атмосферы;

- водород горит в газообразном состоянии с образованием паров воды. Для сжигания 1 кг водорода необходимо в 2 раза больше воздуха, чем для сжигания бензина;

- отработавшие газы при работе на водороде не содержат окиси углерода, углеводородов, окислов свинца, а окислы азота присутствуют в меньших количествах, чем при работе на бензине.

Использование водорода в чистом виде требует значительного усложнения конструкции системы питания и двигателя в целом. Но использование водорода в качестве добавки к бензовоздушной смеси не требует таких изменений. Эксплуатация автомобилей на бензоводородных смесях в условиях интенсивного городского движения позволяет экономить топливо нефтяного происхождения и при этом снизить загрязнение окружающей среды токсичными продуктами отработавших газов. Так, например, если расход бензина составлял 12,2 кг/100 км, то в данном случае он снизится до 5,5, а расход водорода составит всего 1,8 кг. При этом концентрация окиси углерода в отработавших газах снижается в 13 раз, окислов азота – в 5 раз, углеводородов – на 30 %.

Следует иметь в виду, что по стоимости водородное топливо не выше других синтетических топлив.

Основными факторами, сдерживающими широкое применение водородного топлива являются сложности, связанные с его хранением и распределением. Производство водородного топлива также связано с определёнными сложностями.

Преимущества и недостатки применения газовых топлив

- снижается токсичность отработавших газов;

- увеличивается срок службы масла (в 2 – 2,5 раза);

- более мягкая работа двигателя (октановое число более 100);

- увеличивается моторесурс и надёжность работы двигателей;

- снижаются затраты на перевозки (низкая стоимость топлива).

- ухудшаются пусковые качества двигателей при низких температурах;

- снижаются мощность и топливная экономичность двигателя (особенно на СПГ);

- увеличивается трудоёмкость технического обслуживания;

- увеличивается стоимость автомобиля (особенно на СПГ);

- повышается пожарная опасность эксплуатации автомобилей (особенно на СНГ).

Всё большее развитие получают процессы синтеза жидкого искусственного топлива из угля, природного газа, известняка, бытовых отходов, отходов лесного хозяйства, растительных продуктов.

Из выпускаемых промышленностью синтетических спиртов практический интерес представляет метанол. В качестве сырья для производства метанола перспективны природный газ, нефтяные остатки и более всего угль.

Метанол и этанол при использовании их в качестве топлива для автомобильных двигателей характеризуются высоким октановым числом, меньшей по сравнению с бензинами теплотворной способностью, высокой скрытой теплотой испарения, низкой упругостью паров и температурой кипения (отсюда, однако, двойное снижение запаса хода автомобиля и ухудшение пусковых качеств двигателя). В то же время метанол, как автомобильное топливо обусловливает рост мощности и к.п.д. двигателя. При работе на нём обеспечивается снижение теплонапряжённости деталей цилиндропоршневой группы, закоксовывания и нагарообразования. К достоинствам применения чистого метанола можно отнести также ощутимое расширение пределов эффективного обеднения топливовоздушной смеси и пределов регулирования, существенное уменьшение токсичности отработавших газов.

Рассмотренные достоинства метанола не позволяют тем не менее рекомендовать его к повсеместному применению, так как сохранение технико – эксплуатационных показателей автомобиля в этих условиях влечёт за собой конструктивные изменения топливной аппаратуры, двигателя и в какой – то мере самого автомобиля. Поэтому в настоящее время метанол может быть практически использован в качестве добавки к бензину.

Материалы: http://lektsii.org/16-27141.html

Установить газобаллонное оборудование – это значит довольно серьезно нарушить конструкцию автомобиля. Подобное решение не всегда бывает благодарным, потому что после такой переделки гарантия на машину уйдет в небытие, словно ее и не было. Однако, несмотря на такой риск, многие водители решаются на такую реконструкцию, и не без оснований.

Основной причиной для монтирования газобаллонного оборудования автолюбители считают экономию финансовых средств, если при этом еще учесть неукротимо возрастающие цены на бензин и дизельное топливо.

Главный плюс газового топлива – это его экономичность. Несмотря на то, что газа в автомобиле расходуется на 20% больше, он почти в два раза дешевле бензина.

Причиной для принятия такого решения могут послужить следующие обстоятельства: при двигателе с небольшим объемом, а также при малых пробегах ваши затраты на приобретение газового оборудования будут окупаться слишком долго, особенно если учесть разницу цен одного литра бензина и одного литра газа.

Выгоду параллельного использования газового и бензинового видов топлива в первую очередь смогут оценить водители, у которых есть необходимость совершать регулярные рейсы на большие расстояния. При таком оснащении у вас возникает дополнительный запас пробега автомобиля. То есть, вы сможете проехать достаточно большое расстояние, не заправляясь и, таким образом, избегая сомнительные автозаправочные станции, которые могут попадаться вдали от крупных городов.

Многие владельцы автомашин по опыту не раз замечали, что мотор на газе функционирует с меньшим шумом и намного стабильнее, чем на бензине. Эту особенность объяснить несложно: октановое число у газа превосходит бензиновое и составляет примерно 110.

Объясняется это тем, что пропан-бутан в системе подачи топлива находится в жидком виде. Проникая в цилиндры ДВС, он мгновенно переходит в нужное газообразное состояние, готовое к употреблению.

1. Снижение ударных нагрузок на цилиндр и поршень.

Кроме того, газ очень равномерно перемешивается с воздухом и потому после него на стенках цилиндров не остаются отложения. По этой же причине моторное масло, которое заливают в газовый двигатель, меньше загрязняется, его вязкость продлевается на более продолжительное время и, соответственно, удлиняется срок эксплуатации масла между заменами на 40 %.

Агрегаты на газе не столь токсичны, чем на бензине – это научно зафиксированный факт. Газ — действительно более чистое топливо по сравнению с бензином. По свидетельству специалистов фирмы BOSCH, использование газа по своей экологической чистоте проигрывает только водородным моторам и электромобилям. Перечислим основные экологические нюансы использования газового топлива:

1. Применение ГБО значительно снижает количество вредных веществ, загрязняющих воздух.

Действительно, окружающая среда намного меньше загрязняется от машин, работающих на газовом топливе. Однако в России и в странах СНГ это преимущество совершенно не ценится.

Современное газобаллонное оборудование довольно легко и просто использовать:

• автоматика газового впрыска самостоятельно переходит на нужный вид топлива;

Газобаллонное оборудование обладает самой низкой вероятностью взрыва или пожара: утечка газа не может представлять такой опасности, какую несет утечка бензина. Даже если произошло повреждение баллона или газопровода, газ сразу же начнет охлаждаться.

Кстати, физическая прочность газового баллона значительно превышает прочность бензинового бака. Так что если и возникают возгорания машин, оснащенных ГБО — это, как правило, следствие грубых нарушений правил использования газового оборудования.

1. Ни в коем случае не загружайте баллоны бытовым газом.

Вот основные правила, которые вам остается только соблюдать. Если вы все-таки обнаружили даже ничтожные признаки утечки газа в двигателе или обнаружили запах в багажнике или салоне, немедленно отправляйте машину на проверку герметичности ГБО. Помните: использовать автомобиль с этой проблемой строго запрещено!

Самым большим недостатком газобаллонного оборудования можно назвать его стоимость. Покупка современной системы и монтаж ее «под ключ» может вам стоить не меньше 500 долларов. Но при этом надо помнить, что эти деньги вы вкладываете в будущую экономию, причем немалую. Правда, дивиденты пойдут не сразу, а со временем и с учетом многих условий.

Мощность двигателя на газе

Заключение

Материалы: http://fastmb.ru/soveti_auto/2320-plyusy-i-minusy-gazovogo-avtomobilnogo-oborudovaniya.html