Πολλά έχουν ειπωθεί για τα πλεονεκτήματα του καυσίμου των κινητήρων αερίου, ιδιαίτερα του μεθανίου, αλλά ας σας τα θυμίσουμε ξανά.

Πρόκειται για μια φιλική προς το περιβάλλον εξάτμιση που πληροί τις τρέχουσες και ακόμη και τις μελλοντικές νομικές απαιτήσεις εκπομπών. Στο πλαίσιο της λατρείας της υπερθέρμανσης του πλανήτη, αυτό είναι ένα σημαντικό πλεονέκτημα, αφού τα Euro 5, Euro 6 και όλα τα επόμενα πρότυπα θα επιβληθούν χωρίς αποτυχία και το πρόβλημα των καυσαερίων θα πρέπει να λυθεί με τον ένα ή τον άλλο τρόπο. Μέχρι το 2020, τα νέα οχήματα στην Ευρωπαϊκή Ένωση θα επιτρέπεται να παράγουν κατά μέσο όρο όχι περισσότερα από 95 g CO2 ανά χιλιόμετρο. Μέχρι το 2025, αυτό το επιτρεπόμενο όριο μπορεί να μειωθεί περαιτέρω. Οι κινητήρες μεθανίου είναι σε θέση να πληρούν αυτά τα πρότυπα τοξικότητας, και όχι μόνο λόγω των χαμηλότερων εκπομπών CO2. Οι εκπομπές σωματιδίων από κινητήρες αερίου είναι επίσης χαμηλότερες από τους αντίστοιχους βενζίνης ή ντίζελ.

Επιπλέον, το καύσιμο του κινητήρα αερίου δεν ξεπλένει το λάδι από τα τοιχώματα του κυλίνδρου, γεγονός που επιβραδύνει τη φθορά τους. Σύμφωνα με τους προπαγανδιστές του καυσίμου κινητήρα αερίου, η διάρκεια ζωής του κινητήρα ως δια μαγείας αυξάνεται σημαντικά. Ταυτόχρονα, σιωπούν σεμνά για τη θερμική καταπόνηση ενός κινητήρα αερίου.

Και το κύριο πλεονέκτημα του καυσίμου κινητήρα αερίου είναι η τιμή. Η τιμή και μόνο η τιμή καλύπτει όλες τις ελλείψεις του φυσικού αερίου ως καυσίμου κινητήρα. Αν μιλάμε για μεθάνιο, τότε αυτό είναι ένα μη ανεπτυγμένο δίκτυο πρατηρίων ανεφοδιασμού CNG που κυριολεκτικά δένει ένα αυτοκίνητο βενζίνης με ένα βενζινάδικο. Ο αριθμός των πρατηρίων με υγροποιημένο φυσικό αέριο είναι αμελητέος αυτός ο τύπος καυσίμου κινητήρων αερίου σήμερα είναι ένα εξειδικευμένο προϊόν. Επιπλέον, ο εξοπλισμός αερίου καταλαμβάνει μέρος της χωρητικότητας του ωφέλιμου φορτίου και ο χρησιμοποιήσιμος χώρος είναι ενοχλητικός και δαπανηρός στη συντήρηση.

Η τεχνική πρόοδος έχει οδηγήσει σε έναν τέτοιο τύπο κινητήρα όπως το φυσικό αέριο-ντίζελ, ο οποίος ζει σε δύο κόσμους: το ντίζελ και το φυσικό αέριο. Αλλά ως καθολικό μέσο, ​​το ντίζελ αερίου δεν αντιλαμβάνεται πλήρως τις δυνατότητες κανενός κόσμου. Δεν είναι δυνατή η βελτιστοποίηση της καύσης, της απόδοσης ή των εκπομπών για δύο καύσιμα στον ίδιο κινητήρα. Για να βελτιστοποιήσετε τον κύκλο αερίου-αέρα, χρειάζεστε ένα εξειδικευμένο εργαλείο - έναν κινητήρα αερίου.

Σήμερα, όλοι οι κινητήρες αερίου χρησιμοποιούν εξωτερικό σχηματισμό μίγματος αερίου-αέρα και ανάφλεξη από μπουζί, όπως σε έναν βενζινοκινητήρα με καρμπυρατέρ. Εναλλακτικές επιλογές βρίσκονται υπό ανάπτυξη. Το μίγμα αερίου-αέρα σχηματίζεται στην πολλαπλή εισαγωγής με έγχυση αερίου. Όσο πιο κοντά στον κύλινδρο συμβαίνει αυτή η διαδικασία, τόσο πιο γρήγορη είναι η απόκριση του κινητήρα. Στην ιδανική περίπτωση, το αέριο θα πρέπει να εγχυθεί απευθείας στον θάλαμο καύσης, όπως συζητείται παρακάτω. Η πολυπλοκότητα του ελέγχου δεν είναι το μόνο μειονέκτημα του σχηματισμού εξωτερικού μίγματος.

Η έγχυση αερίου ελέγχεται από μια ηλεκτρονική μονάδα, η οποία ρυθμίζει επίσης το χρονισμό ανάφλεξης. Το μεθάνιο καίγεται πιο αργά από το καύσιμο ντίζελ, δηλαδή το μείγμα αερίου-αέρα πρέπει να αναφλεγεί νωρίτερα, η γωνία προώθησης προσαρμόζεται επίσης ανάλογα με το φορτίο. Επιπλέον, το μεθάνιο απαιτεί χαμηλότερο λόγο συμπίεσης από το καύσιμο ντίζελ. Έτσι, σε έναν ατμοσφαιρικό κινητήρα ο λόγος συμπίεσης μειώνεται σε 12–14. Οι αναρροφούμενοι κινητήρες χαρακτηρίζονται από μια στοιχειομετρική σύνθεση του μείγματος αερίου-αέρα, δηλαδή, ο συντελεστής περίσσειας αέρα a είναι ίσος με 1, ο οποίος σε κάποιο βαθμό αντισταθμίζει την απώλεια ισχύος από τη μείωση του λόγου συμπίεσης. Η απόδοση ενός ατμοσφαιρικού κινητήρα αερίου είναι 35%, ενώ του ατμοσφαιρικού κινητήρα ντίζελ είναι 40%.

Οι αυτοκινητοβιομηχανίες συνιστούν τη χρήση ειδικών λιπαντικών σε κινητήρες αερίου που χαρακτηρίζονται από αντοχή στο νερό, χαμηλή περιεκτικότητα σε θειική τέφρα και ταυτόχρονα υψηλό αριθμό βάσης, αλλά τα λάδια όλων των εποχών για κινητήρες ντίζελ των κατηγοριών SAE 15W-40 και 10W-40 είναι δεν απαγορεύονται, τα οποία στην πράξη χρησιμοποιούνται σε εννέα στις δέκα περιπτώσεις.

Ένας υπερσυμπιεστής σάς επιτρέπει να μειώσετε την αναλογία συμπίεσης σε 10–12, ανάλογα με το μέγεθος του κινητήρα και την πίεση στο σωλήνα εισαγωγής, και να αυξήσετε την αναλογία περίσσειας αέρα σε 1,4–1,5. Σε αυτή την περίπτωση, η απόδοση φτάνει το 37%, αλλά ταυτόχρονα αυξάνεται σημαντικά η θερμική καταπόνηση του κινητήρα. Για σύγκριση, η απόδοση ενός υπερτροφοδοτούμενου κινητήρα ντίζελ φτάνει το 50%.

Η αυξημένη θερμική καταπόνηση ενός κινητήρα αερίου συνδέεται με την αδυναμία καθαρισμού του θαλάμου καύσης όταν οι βαλβίδες είναι κλειστές, όταν οι βαλβίδες εξαγωγής και εισαγωγής είναι ταυτόχρονα ανοιχτές στο τέλος της διαδρομής της εξάτμισης. Η ροή φρέσκου αέρα, ειδικά σε έναν υπερτροφοδοτούμενο κινητήρα, θα μπορούσε να ψύχει τις επιφάνειες του θαλάμου καύσης, μειώνοντας έτσι τη θερμική καταπόνηση του κινητήρα, καθώς και τη θέρμανση της φρέσκιας φόρτισης, αυτό θα αυξήσει τον συντελεστή πλήρωσης, αλλά για ένας κινητήρας αερίου, η επικάλυψη βαλβίδων είναι απαράδεκτη. Λόγω του εξωτερικού σχηματισμού του μίγματος αερίου-αέρα, τροφοδοτείται πάντα αέρας στον κύλινδρο μαζί με μεθάνιο και οι βαλβίδες εξαγωγής πρέπει να είναι κλειστές αυτή τη στιγμή για να αποτραπεί η είσοδος μεθανίου στην οδό εξάτμισης και η πρόκληση έκρηξης.

Η μειωμένη αναλογία συμπίεσης, η αυξημένη θερμική καταπόνηση και τα χαρακτηριστικά του κύκλου αερίου-αέρα απαιτούν αντίστοιχες αλλαγές, ιδίως στο σύστημα ψύξης, στη σχεδίαση των εξαρτημάτων εκκεντροφόρου άξονα και CPG, καθώς και στα υλικά που χρησιμοποιούνται για τη διατήρηση της απόδοσης και διάρκεια ζωής. Έτσι, το κόστος ενός κινητήρα αερίου δεν είναι τόσο διαφορετικό από το κόστος ενός ισοδύναμου ντίζελ, αν όχι υψηλότερο. Συν το κόστος του εξοπλισμού αερίου.

Η ναυαρχίδα της εγχώριας αυτοκινητοβιομηχανίας, η KAMAZ PJSC παράγει σειριακά 8κύλινδρους κινητήρες σε σχήμα V αερίου των σειρών KamAZ-820.60 και KamAZ-820.70 με διαστάσεις 120x130 και κυβισμό 11.762 λίτρων. Για κινητήρες αερίου, χρησιμοποιείται ένα CPG που παρέχει αναλογία συμπίεσης 12 (το diesel KamAZ-740 έχει αναλογία συμπίεσης 17). Στον κύλινδρο, το μείγμα αερίου-αέρα αναφλέγεται από ένα μπουζί που είναι εγκατεστημένο αντί για έναν εγχυτήρα.

Για βαρέα οχήματα με κινητήρες αερίου χρησιμοποιούνται ειδικά μπουζί. Έτσι, η Federal-Mogul προμηθεύει την αγορά με μπουζί με κεντρικό ηλεκτρόδιο ιριδίου και πλευρικό ηλεκτρόδιο από ιρίδιο ή πλατίνα. Ο σχεδιασμός, τα υλικά και τα χαρακτηριστικά των ηλεκτροδίων και των ίδιων των μπουζί λαμβάνουν υπόψη τη θερμοκρασία λειτουργίας ενός βαρέως τύπου οχήματος, η οποία χαρακτηρίζεται από μεγάλο εύρος φορτίων και σχετικά υψηλή αναλογία συμπίεσης.

Οι κινητήρες KamAZ-820 είναι εξοπλισμένοι με ένα κατανεμημένο σύστημα έγχυσης μεθανίου στην πολλαπλή εισαγωγής μέσω ακροφυσίων με μια ηλεκτρομαγνητική συσκευή μέτρησης. Το αέριο εγχέεται στην οδό εισαγωγής κάθε κυλίνδρου ξεχωριστά, γεγονός που καθιστά δυνατή τη ρύθμιση της σύνθεσης του μείγματος αερίου-αέρα για κάθε κύλινδρο, προκειμένου να επιτευχθούν ελάχιστες εκπομπές επιβλαβών ουσιών. Η ροή του αερίου ρυθμίζεται από ένα σύστημα μικροεπεξεργαστή ανάλογα με την πίεση μπροστά από το μπεκ, η παροχή αέρα ρυθμίζεται από μια βαλβίδα γκαζιού που κινείται από ένα ηλεκτρονικό πεντάλ γκαζιού. Το σύστημα μικροεπεξεργαστή ελέγχει το χρονισμό ανάφλεξης, παρέχει προστασία από την ανάφλεξη μεθανίου στην πολλαπλή εισαγωγής σε περίπτωση βλάβης του συστήματος ανάφλεξης ή δυσλειτουργίας της βαλβίδας, καθώς και προστασία του κινητήρα από καταστάσεις έκτακτης ανάγκης, διατηρεί μια δεδομένη ταχύτητα του οχήματος, παρέχει περιορισμό ροπής τους κινητήριους τροχούς του οχήματος και αυτοδιάγνωση όταν το σύστημα είναι ενεργοποιημένο.

Η KAMAZ έχει ενοποιήσει σε μεγάλο βαθμό τα μέρη των κινητήρων αερίου και ντίζελ, αλλά όχι όλα, και πολλά εξωτερικά παρόμοια μέρη για κινητήρες ντίζελ - στροφαλοφόρος άξονας, εκκεντροφόρος άξονας, έμβολα με μπιέλες και δακτυλίους, κυλινδροκεφαλές, στροβιλοσυμπιεστής, αντλία νερού, αντλία λαδιού, αγωγός εισαγωγής, λεκάνη λαδιού, περίβλημα σφονδύλου - δεν είναι κατάλληλο για κινητήρες αερίου.

Τον Απρίλιο του 2015, η KAMAZ ξεκίνησε ένα σώμα οχημάτων αερίου χωρητικότητας 8 χιλιάδων μονάδων εξοπλισμού ετησίως. Η παραγωγή βρίσκεται στο πρώην κτίριο αερίου-ντίζελ του εργοστασίου αυτοκινήτων. Η τεχνολογία συναρμολόγησης έχει ως εξής: το πλαίσιο συναρμολογείται και ένας κινητήρας αερίου είναι εγκατεστημένος σε αυτό στην κύρια γραμμή συναρμολόγησης του εργοστασίου αυτοκινήτων. Στη συνέχεια, το πλαίσιο ρυμουλκείται στο σώμα των οχημάτων αερίου για την εγκατάσταση εξοπλισμού αερίου και τη διεξαγωγή ολόκληρου του κύκλου δοκιμής, καθώς και για τη λειτουργία οχημάτων και σασί. Ταυτόχρονα, οι κινητήρες αερίου KAMAZ (συμπεριλαμβανομένων εκείνων που έχουν εκσυγχρονιστεί με εξαρτήματα BOSCH) που συναρμολογούνται στις εγκαταστάσεις παραγωγής κινητήρων είναι επίσης πλήρως ελεγμένοι και σε λειτουργία.

Η Avtodiesel (Yaroslavl Motor Plant), σε συνεργασία με τη Westport, έχει αναπτύξει και παράγει μια σειρά κινητήρων αερίου που βασίζονται στην οικογένεια 4- και 6-κύλινδρων κινητήρων σε σειρά YaMZ-530. Η εξακύλινδρη έκδοση μπορεί να εγκατασταθεί στα νέας γενιάς οχήματα Ural NEXT.

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, η ιδανική έκδοση ενός κινητήρα αερίου είναι η απευθείας έγχυση αερίου στον θάλαμο καύσης, αλλά μέχρι στιγμής η πιο ισχυρή παγκόσμια μηχανολογία δεν έχει δημιουργήσει μια τέτοια τεχνολογία. Στη Γερμανία, η έρευνα διεξάγεται από την κοινοπραξία Direct4Gas, με επικεφαλής τον Robert Bosch GmbH σε συνεργασία με την Daimler AG και το Ερευνητικό Ινστιτούτο της Στουτγάρδης για την Τεχνολογία και τους Κινητήρες Αυτοκινήτων (FKFS). Το γερμανικό Υπουργείο Οικονομίας και Ενέργειας υποστήριξε το έργο με 3,8 εκατομμύρια ευρώ, που στην πραγματικότητα δεν είναι τόσο πολλά. Το έργο θα διαρκέσει από το 2015 έως τον Ιανουάριο του 2017. Η Na-gora πρέπει να παρέχει ένα βιομηχανικό σχέδιο συστήματος άμεσης έγχυσης μεθανίου και, εξίσου σημαντικό, την τεχνολογία για την παραγωγή του.

Σε σύγκριση με τα τρέχοντα συστήματα που χρησιμοποιούν πολλαπλή έγχυση αερίου πολλαπλών σημείων, το προηγμένο σύστημα άμεσου ψεκασμού μπορεί να αυξήσει τη ροπή χαμηλού επιπέδου κατά 60%, εξαλείφοντας το αδύναμο σημείο ενός κινητήρα αερίου. Ο άμεσος ψεκασμός επιλύει ένα ολόκληρο σύμπλεγμα «παιδικών» ασθενειών ενός κινητήρα αερίου, που συνοδεύεται από το σχηματισμό εξωτερικού μείγματος.

Το έργο Direct4Gas αναπτύσσει ένα σύστημα άμεσης έγχυσης που μπορεί να είναι αξιόπιστο και σφραγισμένο και να λαμβάνει την ακριβή ποσότητα αερίου για έγχυση. Οι τροποποιήσεις στον ίδιο τον κινητήρα περιορίζονται στο ελάχιστο, ώστε η βιομηχανία να μπορεί να χρησιμοποιεί τα ίδια εξαρτήματα. Η ομάδα του έργου εξοπλίζει πειραματικούς κινητήρες αερίου με μια πρόσφατα αναπτυγμένη βαλβίδα έγχυσης υψηλής πίεσης. Το σύστημα υποτίθεται ότι θα δοκιμαστεί στο εργαστήριο και απευθείας σε οχήματα. Οι ερευνητές μελετούν επίσης τον σχηματισμό του μείγματος αέρα-καυσίμου, τη διαδικασία ελέγχου ανάφλεξης και το σχηματισμό τοξικών αερίων. Ο μακροπρόθεσμος στόχος της κοινοπραξίας είναι να δημιουργήσει συνθήκες υπό τις οποίες η τεχνολογία μπορεί να εισέλθει στην αγορά.

Έτσι, οι κινητήρες αερίου είναι ένας νεανικός τομέας που δεν έχει ακόμη φθάσει σε τεχνολογική ωριμότητα. Η ωριμότητα θα έρθει όταν ο Bosch και οι φίλοι του δημιουργήσουν τεχνολογία για την απευθείας έγχυση μεθανίου στον θάλαμο καύσης.

Evgeniy Konstantinov

Ενώ η βενζίνη και το ντίζελ γίνονται αναπόφευκτα πιο ακριβά και όλα τα είδη εναλλακτικών σταθμών παραγωγής ενέργειας για οχήματα παραμένουν τρομερά μακριά από τους ανθρώπους, χάνοντας από τους παραδοσιακούς κινητήρες εσωτερικής καύσης σε τιμή, αυτονομία και κόστος λειτουργίας, ο πιο ρεαλιστικός τρόπος εξοικονόμησης στον ανεφοδιασμό είναι για να αλλάξετε το αυτοκίνητο σε μια «δίαιτα αερίου». Με την πρώτη ματιά, αυτό είναι ωφέλιμο: το κόστος του εκ νέου εξοπλισμού του αυτοκινήτου αποδίδει σύντομα λόγω της διαφοράς στην τιμή των καυσίμων, ειδικά για τακτικές εμπορικές και επιβατικές μεταφορές. Δεν είναι αδικαιολόγητο ότι στη Μόσχα και σε πολλές άλλες πόλεις ένα σημαντικό μερίδιο των δημοτικών οχημάτων έχει από καιρό μετατραπεί σε φυσικό αέριο. Εδώ όμως τίθεται ένα λογικό ερώτημα: γιατί τότε το μερίδιο των οχημάτων με κυλίνδρους αερίου στη ροή της κυκλοφορίας τόσο στη χώρα μας όσο και στο εξωτερικό δεν ξεπερνά το πολύ τοις εκατό; Ποια είναι η άλλη πλευρά ενός κυλίνδρου αερίου;

Επιστήμη και ζωή // Εικονογραφήσεις

Οι προειδοποιητικές πινακίδες στα πρατήρια καυσίμων εγκαθίστανται για έναν λόγο: κάθε σύνδεση ενός αγωγού αερίου διεργασίας είναι μια πιθανή τοποθεσία για διαρροές εύφλεκτου αερίου.

Οι κύλινδροι για υγροποιημένο αέριο είναι ελαφρύτεροι, φθηνότεροι και πιο ποικίλοι σε σχήμα από ό,τι για το συμπιεσμένο αέριο, και επομένως είναι ευκολότερο να τακτοποιήσουν με βάση τον ελεύθερο χώρο στο αυτοκίνητο και το απαιτούμενο απόθεμα ισχύος.

Σημειώστε τη διαφορά τιμής μεταξύ υγρών και αερίων καυσίμων.

Κύλινδροι με συμπιεσμένο μεθάνιο στο πίσω μέρος μιας τέντας Gazelle.

Ο μειωτής εξατμιστή σε ένα σύστημα προπανίου απαιτεί θέρμανση. Η φωτογραφία δείχνει καθαρά τον εύκαμπτο σωλήνα που συνδέει τον εναλλάκτη υγρού θερμότητας του κιβωτίου ταχυτήτων με το σύστημα ψύξης του κινητήρα.

Σχηματικό διάγραμμα λειτουργίας εξοπλισμού αερίου σε κινητήρα καρμπυρατέρ.

Διάγραμμα λειτουργίας εξοπλισμού υγροποιημένου αερίου χωρίς μετατροπή του σε αέρια φάση σε κινητήρα εσωτερικής καύσης με κατανεμημένη έγχυση.

Το προπάνιο-βουτάνιο αποθηκεύεται και μεταφέρεται σε δεξαμενές (στη φωτογραφία - πίσω από την μπλε πύλη). Χάρη σε αυτήν την κινητικότητα, το βενζινάδικο μπορεί να τοποθετηθεί σε οποιοδήποτε βολικό μέρος και, εάν είναι απαραίτητο, να μετακινηθεί γρήγορα σε άλλο.

Όχι μόνο τα αυτοκίνητα, αλλά και οι κύλινδροι οικιακής χρήσης ανεφοδιάζονται σε μια αντλία προπανίου.

Ο διανομέας υγροποιημένου αερίου φαίνεται διαφορετικός από τον διανομέα βενζίνης, αλλά η διαδικασία ανεφοδιασμού είναι παρόμοια. Η ποσότητα του καυσίμου που προστίθεται μετριέται σε λίτρα.

Η έννοια του «αερίου καυσίμου αυτοκινήτου» περιλαμβάνει δύο εντελώς διαφορετικά μείγματα στη σύνθεση: φυσικό αέριο, στο οποίο έως και 98% είναι μεθάνιο, και προπάνιο-βουτάνιο που παράγεται από σχετικό αέριο πετρελαίου. Εκτός από την άνευ όρων αναφλεξιμότητα, έχουν επίσης κοινό χαρακτηριστικό την κατάσταση συσσώρευσής τους σε ατμοσφαιρική πίεση και θερμοκρασίες άνετες για ζωή. Ωστόσο, σε χαμηλές θερμοκρασίες, οι φυσικές ιδιότητες αυτών των δύο ομάδων ελαφρών υδρογονανθράκων είναι πολύ διαφορετικές. Εξαιτίας αυτού, απαιτούν εντελώς διαφορετικό εξοπλισμό για αποθήκευση επί του σκάφους και παροχή στον κινητήρα και κατά τη λειτουργία, τα αυτοκίνητα με διαφορετικά συστήματα παροχής αερίου έχουν αρκετές σημαντικές διαφορές.

Υγροποιημένο αέριο

Το μείγμα προπανίου-βουτανίου είναι πολύ γνωστό στους τουρίστες και τους καλοκαιρινούς κατοίκους: είναι αυτό που γεμίζεται σε φιάλες αερίου οικιακής χρήσης. Αποτελεί επίσης το μεγαλύτερο μέρος του αερίου που σπαταλάται στις φωτοβολίδες των επιχειρήσεων παραγωγής και επεξεργασίας πετρελαίου. Η αναλογική σύνθεση του μείγματος καυσίμου προπανίου-βουτανίου μπορεί να ποικίλλει. Το θέμα δεν είναι τόσο στην αρχική σύνθεση του πετρελαϊκού αερίου, αλλά στις θερμοκρασιακές ιδιότητες του καυσίμου που προκύπτει. Ως καύσιμο κινητήρα, το καθαρό βουτάνιο (C 4 H 10) είναι καλό από όλες τις απόψεις, εκτός από το ότι μετατρέπεται σε υγρή κατάσταση ήδη στους 0,5 ° C σε ατμοσφαιρική πίεση. Ως εκ τούτου, προστίθεται σε αυτό προπάνιο λιγότερο υψηλής θερμιδικής αξίας, αλλά πιο ανθεκτικό στο κρύο (C 2 H 8) με σημείο βρασμού -43 ° C. Η αναλογία αυτών των αερίων στο μείγμα θέτει το χαμηλότερο όριο θερμοκρασίας για τη χρήση καυσίμου, το οποίο για τον ίδιο λόγο μπορεί να είναι «καλοκαίρι» και «χειμώνας».

Το σχετικά υψηλό σημείο βρασμού του προπανίου-βουτανίου, ακόμη και στη «χειμερινή» έκδοση, του επιτρέπει να αποθηκεύεται σε κυλίνδρους με τη μορφή υγρού: ήδη υπό χαμηλή πίεση περνά στην υγρή φάση. Εξ ου και ένα άλλο όνομα για το καύσιμο προπανίου-βουτανίου - υγροποιημένο αέριο. Αυτό είναι βολικό και οικονομικό: η υψηλή πυκνότητα της υγρής φάσης σας επιτρέπει να χωρέσετε μεγάλη ποσότητα καυσίμου σε μικρό όγκο. Ο ελεύθερος χώρος πάνω από το υγρό στον κύλινδρο καταλαμβάνεται από κορεσμένο ατμό. Καθώς το αέριο καταναλώνεται, η πίεση στον κύλινδρο παραμένει σταθερή μέχρι να αδειάσει. Κατά τον ανεφοδιασμό καυσίμων, οι οδηγοί αυτοκινήτων προπανίου θα πρέπει να γεμίζουν το ρεζερβουάρ έως 90% κατ' ανώτατο όριο, προκειμένου να αφήνουν χώρο στο εσωτερικό για ένα μαξιλάρι ατμού.

Η πίεση στο εσωτερικό του κυλίνδρου εξαρτάται κυρίως από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Σε θερμοκρασίες κάτω από το μηδέν πέφτει κάτω από μια ατμόσφαιρα, αλλά ακόμη και αυτό είναι αρκετό για να διατηρήσει τη λειτουργικότητα του συστήματος. Αλλά με την θέρμανση αυξάνεται ραγδαία. Στους 20°C η πίεση στον κύλινδρο είναι ήδη 3-4 ατμόσφαιρες και στους 50°C φτάνει τις 15-16 ατμόσφαιρες. Για τους περισσότερους κυλίνδρους αερίου αυτοκινήτων, αυτές οι τιμές είναι κοντά στο μέγιστο. Αυτό σημαίνει ότι αν υπερθερμανθεί ένα ζεστό απόγευμα στον ήλιο του νότου, ένα σκοτεινό αυτοκίνητο με κύλινδρο υγραερίου στο σκάφος... Όχι, δεν θα εκραγεί, όπως σε μια ταινία δράσης του Χόλιγουντ, αλλά θα αρχίσει να απελευθερώνει περίσσεια προπάνιο- βουτάνιο στην ατμόσφαιρα μέσω μιας βαλβίδας ασφαλείας σχεδιασμένης ειδικά για μια τέτοια περίπτωση. Μέχρι το βράδυ, όταν κάνει πάλι κρύο, θα υπάρχει αισθητά λιγότερο καύσιμο στον κύλινδρο, αλλά κανείς και τίποτα δεν θα πάθει τίποτα. Είναι αλήθεια ότι, όπως δείχνουν τα στατιστικά, οι μεμονωμένοι λάτρεις της πρόσθετης εξοικονόμησης σε μια βαλβίδα ασφαλείας προσθέτουν κατά καιρούς στο χρονικό των περιστατικών.

Συμπιεσμένο αέριο

Άλλες αρχές αποτελούν τη βάση της λειτουργίας του εξοπλισμού κυλίνδρων αερίου για οχήματα που καταναλώνουν φυσικό αέριο ως καύσιμο, που συνήθως αναφέρεται στην κοινή γλώσσα ως μεθάνιο λόγω του κύριου συστατικού του. Αυτό είναι το ίδιο αέριο που τροφοδοτείται μέσω σωλήνων στα διαμερίσματα της πόλης. Σε αντίθεση με το πετρελαϊκό αέριο, το μεθάνιο (CH 4) έχει χαμηλή πυκνότητα (1,6 φορές ελαφρύτερο από τον αέρα) και το πιο σημαντικό, χαμηλό σημείο βρασμού. Μετατρέπεται σε υγρή κατάσταση μόνο στους -164°C. Η παρουσία ενός μικρού ποσοστού ακαθαρσιών άλλων υδρογονανθράκων στο φυσικό αέριο δεν αλλάζει σημαντικά τις ιδιότητες του καθαρού μεθανίου. Αυτό σημαίνει ότι είναι απίστευτα δύσκολο να μετατραπεί αυτό το αέριο σε υγρό για χρήση σε ένα αυτοκίνητο. Την τελευταία δεκαετία, έχουν γίνει ενεργά εργασίες για τη δημιουργία των λεγόμενων κρυογονικών δεξαμενών, οι οποίες καθιστούν δυνατή την αποθήκευση υγροποιημένου μεθανίου σε ένα αυτοκίνητο σε θερμοκρασίες -150°C και κάτω και πιέσεις έως και 6 ατμόσφαιρες. Δημιουργήθηκαν πρωτότυπα οχημάτων και πρατηρίων καυσίμων για αυτήν την επιλογή καυσίμου. Αλλά μέχρι στιγμής αυτή η τεχνολογία δεν έχει λάβει πρακτική διανομή.

Επομένως, στη συντριπτική πλειονότητα των περιπτώσεων, για χρήση ως καύσιμο κινητήρα, το μεθάνιο απλώς συμπιέζεται, ανεβάζοντας την πίεση στον κύλινδρο στις 200 ατμόσφαιρες. Ως αποτέλεσμα, η αντοχή και, κατά συνέπεια, η μάζα ενός τέτοιου κυλίνδρου θα πρέπει να είναι αισθητά υψηλότερη από ό,τι για ένα προπάνιο. Ναι, και ο ίδιος όγκος συμπιεσμένου αερίου χωράει σημαντικά λιγότερο από το υγροποιημένο αέριο (σε mole). Και αυτό είναι μείωση της αυτονομίας του αυτοκινήτου. Ένα άλλο αρνητικό είναι η τιμή. Το σημαντικά μεγαλύτερο περιθώριο ασφαλείας που ενσωματώνεται στον εξοπλισμό μεθανίου έχει ως αποτέλεσμα το γεγονός ότι η τιμή ενός πλήρους σετ για ένα αυτοκίνητο αποδεικνύεται σχεδόν δέκα φορές υψηλότερη από τον εξοπλισμό προπανίου παρόμοιας κατηγορίας.

Οι κύλινδροι μεθανίου διατίθενται σε τρία μεγέθη, εκ των οποίων μόνο ο μικρότερος, με όγκο 33 λίτρων, μπορεί να τοποθετηθεί σε επιβατικό αυτοκίνητο. Για να εξασφαλιστεί όμως εγγυημένη αυτονομία τριακοσίων χιλιομέτρων, χρειάζονται πέντε τέτοιοι κύλινδροι, συνολικής μάζας 150 κιλών. Είναι σαφές ότι σε μια συμπαγή πόλη δεν έχει νόημα να μεταφέρετε συνεχώς τέτοιο φορτίο αντί για χρήσιμες αποσκευές. Επομένως, υπάρχει λόγος να μετατρέπονται μόνο τα μεγάλα αυτοκίνητα σε μεθάνιο. Πρώτα από όλα, φορτηγά και λεωφορεία.

Με όλα αυτά, το μεθάνιο έχει δύο σημαντικά πλεονεκτήματα έναντι του πετρελαίου. Πρώτον, είναι ακόμη φθηνότερο και δεν συνδέεται με την τιμή του πετρελαίου. Και δεύτερον, ο εξοπλισμός μεθανίου είναι δομικά ασφαλισμένος έναντι προβλημάτων με τη χειμερινή λειτουργία και επιτρέπει, εάν είναι επιθυμητό, ​​να λειτουργεί χωρίς βενζίνη εντελώς. Στην περίπτωση του προπανίου-βουτανίου, αυτό το κόλπο δεν θα λειτουργήσει στις κλιματικές μας συνθήκες. Στην πραγματικότητα, το αυτοκίνητο θα παραμείνει διπλού καυσίμου. Ο λόγος είναι ακριβώς η υγροποιημένη φύση του αερίου. Πιο συγκεκριμένα, το αέριο ψύχεται απότομα κατά τη διαδικασία της ενεργού εξάτμισης. Ως αποτέλεσμα, η θερμοκρασία στον κύλινδρο και ειδικά στον μειωτήρα αερίου πέφτει σημαντικά. Για να αποφευχθεί το πάγωμα του εξοπλισμού, το κιβώτιο ταχυτήτων θερμαίνεται ενσωματώνοντας έναν εναλλάκτη θερμότητας συνδεδεμένο στο σύστημα ψύξης του κινητήρα. Αλλά για να αρχίσει να λειτουργεί αυτό το σύστημα, το υγρό στη γραμμή πρέπει να προθερμανθεί. Επομένως, συνιστάται η εκκίνηση και η προθέρμανση του κινητήρα σε θερμοκρασία περιβάλλοντος κάτω από 10°C αυστηρά με βενζίνη. Και μόνο τότε, όταν ο κινητήρας φτάσει σε θερμοκρασία λειτουργίας, μεταβείτε στο αέριο. Ωστόσο, τα σύγχρονα ηλεκτρονικά συστήματα αλλάζουν τα πάντα μόνα τους, χωρίς τη βοήθεια του οδηγού, ελέγχοντας αυτόματα τη θερμοκρασία και αποτρέποντας το πάγωμα του εξοπλισμού. Είναι αλήθεια ότι για να διατηρήσετε τη σωστή λειτουργία των ηλεκτρονικών σε αυτά τα συστήματα, δεν μπορείτε να αδειάσετε εντελώς τη δεξαμενή αερίου, ακόμη και σε ζεστό καιρό. Η λειτουργία εκκίνησης αερίου είναι μια κατάσταση έκτακτης ανάγκης για τέτοιο εξοπλισμό και το σύστημα μπορεί να μεταβεί σε αυτήν μόνο σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης.

Ο εξοπλισμός μεθανίου δεν αντιμετωπίζει δυσκολίες με την εκκίνηση του χειμώνα. Αντιθέτως, είναι ακόμα πιο εύκολο να εκκινήσεις τον κινητήρα με αυτό το αέριο σε κρύο καιρό παρά με βενζίνη. Η απουσία υγρής φάσης δεν απαιτεί θέρμανση του μειωτήρα, ο οποίος μειώνει μόνο την πίεση στο σύστημα από 200 ατμόσφαιρες μεταφοράς σε μία ατμόσφαιρα εργασίας.

Τα θαύματα της άμεσης έγχυσης

Το πιο δύσκολο πράγμα για μετατροπή σε αέριο είναι οι σύγχρονοι κινητήρες με άμεσο ψεκασμό καυσίμου στους κυλίνδρους. Ο λόγος είναι ότι οι εγχυτήρες αερίου βρίσκονται παραδοσιακά στην οδό εισαγωγής, όπου ο σχηματισμός μείγματος συμβαίνει σε όλους τους άλλους τύπους κινητήρων εσωτερικής καύσης χωρίς άμεση έγχυση. Αλλά η παρουσία τέτοιων αναιρεί εντελώς τη δυνατότητα προσθήκης ενέργειας φυσικού αερίου τόσο εύκολα και τεχνολογικά. Πρώτον, ιδανικά, το αέριο θα πρέπει επίσης να τροφοδοτείται απευθείας στον κύλινδρο και δεύτερον, και αυτό είναι ακόμα πιο σημαντικό, το υγρό καύσιμο χρησιμεύει για την ψύξη των δικών του μπεκ άμεσου ψεκασμού. Χωρίς αυτό, αποτυγχάνουν πολύ γρήγορα από υπερθέρμανση.

Υπάρχουν επιλογές για την επίλυση αυτού του προβλήματος, τουλάχιστον δύο. Το πρώτο μετατρέπει τον κινητήρα σε κινητήρα διπλού καυσίμου. Εφευρέθηκε πριν από πολύ καιρό, ακόμη και πριν από την εμφάνιση του άμεσου ψεκασμού σε βενζινοκινητήρες, και προτάθηκε για την προσαρμογή των κινητήρων ντίζελ ώστε να λειτουργούν με μεθάνιο. Το αέριο δεν αναφλέγεται λόγω συμπίεσης και ως εκ τούτου το «ανθρακικό ντίζελ» ξεκινά με καύσιμο ντίζελ και συνεχίζει να λειτουργεί σε αυτό με ταχύτητα ρελαντί και ελάχιστο φορτίο. Και μετά μπαίνει το αέριο στο παιχνίδι. Λόγω της παροχής του, η ταχύτητα περιστροφής του στροφαλοφόρου ελέγχεται σε λειτουργίες μέσης και υψηλής ταχύτητας. Για να γίνει αυτό, η αντλία ψεκασμού (αντλία καυσίμου υψηλής πίεσης) περιορίζει την παροχή υγρού καυσίμου στο 25-30% της ονομαστικής τιμής. Το μεθάνιο εισέρχεται στον κινητήρα μέσω της δικής του γραμμής, παρακάμπτοντας την αντλία ψεκασμού. Δεν υπάρχουν προβλήματα με τη λίπανσή του λόγω μείωσης της παροχής καυσίμου ντίζελ στις υψηλές ταχύτητες. Τα μπεκ ντίζελ συνεχίζουν να ψύχονται από το καύσιμο που διέρχεται από αυτά. Είναι αλήθεια ότι το θερμικό φορτίο σε αυτά σε υψηλές ταχύτητες παραμένει αυξημένο.

Ένα παρόμοιο σχέδιο τροφοδοσίας άρχισε να χρησιμοποιείται για βενζινοκινητήρες με άμεση έγχυση. Επιπλέον, λειτουργεί με εξοπλισμό μεθανίου και προπανίου-βουτανίου. Αλλά στην τελευταία περίπτωση, μια εναλλακτική λύση που εμφανίστηκε αρκετά πρόσφατα θεωρείται πιο ελπιδοφόρα. Όλα ξεκίνησαν με την ιδέα να εγκαταλείψουμε το παραδοσιακό κιβώτιο ταχυτήτων με εξατμιστή και να τροφοδοτήσουμε προπάνιο-βουτάνιο στον κινητήρα υπό πίεση στην υγρή φάση. Τα επόμενα βήματα ήταν η εγκατάλειψη των μπεκ αερίου και η παροχή υγροποιημένου αερίου μέσω τυπικών μπεκ βενζίνης. Στο κύκλωμα προστέθηκε μια ηλεκτρονική μονάδα αντιστοίχισης, η οποία συνδέει μια γραμμή αερίου ή βενζίνης ανάλογα με την κατάσταση. Ταυτόχρονα, το νέο σύστημα έχει χάσει τα παραδοσιακά προβλήματα με τις κρύες εκκινήσεις στο αέριο: χωρίς εξάτμιση - χωρίς ψύξη. Είναι αλήθεια ότι το κόστος εξοπλισμού για κινητήρες με άμεσο ψεκασμό και στις δύο περιπτώσεις είναι τέτοιο που αποδίδει μόνο με πολύ μεγάλα χιλιόμετρα.

Παρεμπιπτόντως, η οικονομική σκοπιμότητα περιορίζει τη χρήση εξοπλισμού κυλίνδρων αερίου σε κινητήρες ντίζελ. Για λόγους ωφέλειας χρησιμοποιείται μόνο εξοπλισμός μεθανίου για κινητήρες με ανάφλεξη με συμπίεση και τα χαρακτηριστικά του είναι κατάλληλα μόνο για κινητήρες βαρέως εξοπλισμού εξοπλισμένους με παραδοσιακές αντλίες έγχυσης καυσίμου. Γεγονός είναι ότι η μετατροπή μικρών, οικονομικών επιβατηγών κινητήρων από ντίζελ σε φυσικό αέριο δεν πληρώνει για τον εαυτό της, και η ανάπτυξη και η τεχνική εφαρμογή εξοπλισμού κυλίνδρων αερίου για τους πιο πρόσφατους κινητήρες με κοινή ράγα καυσίμου (common rail) θεωρείται οικονομικά αδικαιολόγητη στο αυτη τη ΣΤΙΓΜΗ.

Είναι αλήθεια ότι υπάρχει ένας άλλος, εναλλακτικός τρόπος μετατροπής του ντίζελ σε αέριο - μέσω της πλήρους μετατροπής σε κινητήρα αερίου με ανάφλεξη με σπινθήρα. Σε έναν τέτοιο κινητήρα, η σχέση συμπίεσης μειώνεται στις 10-11 μονάδες, εμφανίζονται μπουζί και ηλεκτρικά υψηλής τάσης και αποχαιρετά το καύσιμο ντίζελ για πάντα. Αρχίζει όμως να καταναλώνει ανώδυνα βενζίνη.

Συνθήκες εργασίας

Οι παλιές σοβιετικές οδηγίες για τη μετατροπή των βενζινοκίνητων αυτοκινήτων σε αέριο απαιτούσαν λείανση των κυλινδροκεφαλών (κυλινδροκεφαλές) για να αυξηθεί ο λόγος συμπίεσης. Αυτό είναι κατανοητό: τα αντικείμενα αεριοποίησης σε αυτά ήταν οι μονάδες ισχύος επαγγελματικών οχημάτων που λειτουργούσαν με βενζίνη με βαθμολογία οκτανίων 76 και κάτω. Το μεθάνιο έχει αριθμό οκτανίου 117, ενώ τα μείγματα προπανίου-βουτανίου έχουν αριθμό οκτανίου περίπου εκατό. Έτσι, και οι δύο τύποι καυσίμου αερίου είναι σημαντικά λιγότερο επιρρεπείς σε εκρήξεις από τη βενζίνη και επιτρέπουν την αύξηση της αναλογίας συμπίεσης του κινητήρα για τη βελτιστοποίηση της διαδικασίας καύσης.

Επιπλέον, για αρχαϊκούς κινητήρες καρμπυρατέρ εξοπλισμένους με μηχανικά συστήματα παροχής αερίου, η αύξηση του λόγου συμπίεσης κατέστησε δυνατή την αντιστάθμιση της απώλειας ισχύος που σημειώθηκε κατά τη μετάβαση σε αέριο. Το γεγονός είναι ότι η βενζίνη και τα αέρια αναμειγνύονται με τον αέρα στην οδό εισαγωγής σε εντελώς διαφορετικές αναλογίες, γι 'αυτό όταν χρησιμοποιείτε προπάνιο-βουτάνιο και ειδικά μεθάνιο, ο κινητήρας πρέπει να λειτουργεί με ένα πολύ πιο λεπτό μείγμα. Το αποτέλεσμα είναι μείωση της ροπής του κινητήρα, οδηγώντας σε πτώση της ισχύος κατά 5-7% στην πρώτη περίπτωση και κατά 18-20% στη δεύτερη. Ταυτόχρονα, στο γράφημα του χαρακτηριστικού εξωτερικής ταχύτητας, το σχήμα της καμπύλης ροπής κάθε συγκεκριμένου κινητήρα παραμένει αμετάβλητο. Απλώς κινείται προς τα κάτω κατά μήκος του "άξονα του Νεύτωνα".

Ωστόσο, για κινητήρες με ηλεκτρονικά συστήματα έγχυσης εξοπλισμένα με σύγχρονα συστήματα παροχής αερίου, όλες αυτές οι συστάσεις και οι αριθμοί δεν έχουν σχεδόν καμία πρακτική σημασία. Επειδή, πρώτον, η αναλογία συμπίεσης τους είναι ήδη επαρκής, και ακόμη και για τη μετάβαση στο μεθάνιο, η εργασία για το τρόχισμα της κυλινδροκεφαλής είναι εντελώς αδικαιολόγητη οικονομικά. Και δεύτερον, ο επεξεργαστής εξοπλισμού αερίου, σε συντονισμό με τα ηλεκτρονικά του αυτοκινήτου, οργανώνει την παροχή καυσίμου με τέτοιο τρόπο ώστε να αντισταθμίζει τουλάχιστον το μισό για το προαναφερθέν κενό ροπής. Σε συστήματα με άμεσο ψεκασμό και σε κινητήρες αερίου-ντίζελ, το καύσιμο αερίου σε ορισμένες περιοχές στροφών μπορεί ακόμη και να αυξήσει τη ροπή.

Επιπλέον, τα ηλεκτρονικά παρακολουθούν με σαφήνεια τον απαιτούμενο χρονισμό ανάφλεξης, ο οποίος κατά τη μετάβαση σε αέριο θα πρέπει να είναι μεγαλύτερος από ό,τι για τη βενζίνη, όλα τα άλλα είναι ίσα. Το καύσιμο αερίου καίγεται πιο αργά, πράγμα που σημαίνει ότι πρέπει να αναφλεγεί νωρίτερα. Για τον ίδιο λόγο, αυξάνεται το θερμικό φορτίο στις βαλβίδες και στις έδρες τους. Από την άλλη πλευρά, το φορτίο κρούσης στην ομάδα κυλίνδρου-εμβόλου γίνεται μικρότερο. Επιπλέον, ο χειμώνας που ξεκινά με μεθάνιο είναι πολύ πιο χρήσιμος γι 'αυτό από ό, τι στη βενζίνη: το αέριο δεν ξεπλένει το λάδι από τα τοιχώματα του κυλίνδρου. Και γενικά, το καύσιμο αερίου δεν περιέχει καταλύτες γήρανσης μετάλλων, η πληρέστερη καύση του καυσίμου μειώνει την τοξικότητα των καυσαερίων και τις εναποθέσεις άνθρακα στους κυλίνδρους.

Αυτόνομη κολύμβηση

Ίσως το πιο αξιοσημείωτο μειονέκτημα ενός αυτοκινήτου βενζίνης είναι η περιορισμένη αυτονομία του. Πρώτον, η κατανάλωση καυσίμου αερίου, αν υπολογιστεί κατ' όγκο, είναι μεγαλύτερη από τη βενζίνη και, ιδιαίτερα, το καύσιμο ντίζελ. Και δεύτερον, το βενζινάδικο αποδεικνύεται δεμένο με τα αντίστοιχα πρατήρια. Διαφορετικά, το σημείο μετατροπής του σε εναλλακτικό καύσιμο αρχίζει να πλησιάζει το μηδέν. Είναι ιδιαίτερα δύσκολο για όσους οδηγούν με μεθάνιο. Υπάρχουν πολύ λίγα πρατήρια μεθανίου και είναι όλα συνδεδεμένα με κεντρικούς αγωγούς αερίου. Αυτοί είναι απλώς μικροί σταθμοί συμπίεσης σε κλάδους του κύριου σωλήνα. Στα τέλη της δεκαετίας του '80 - αρχές της δεκαετίας του '90 του εικοστού αιώνα, η χώρα μας προσπάθησε να μετατρέψει ενεργά τις μεταφορές σε μεθάνιο ως μέρος ενός κρατικού προγράμματος. Τότε ήταν που εμφανίστηκαν τα περισσότερα βενζινάδικα μεθανίου. Μέχρι το 1993, είχαν κατασκευαστεί 368 από αυτά και έκτοτε ο αριθμός αυτός έχει αυξηθεί, αν και καθόλου, ελαφρώς. Τα περισσότερα βενζινάδικα βρίσκονται στο ευρωπαϊκό τμήμα της χώρας κοντά σε ομοσπονδιακούς αυτοκινητόδρομους και πόλεις. Αλλά ταυτόχρονα, η τοποθεσία τους καθορίστηκε όχι τόσο από την άποψη της ευκολίας των αυτοκινητιστών, αλλά από την άποψη των εργαζομένων στο φυσικό αέριο. Επομένως, μόνο σε πολύ σπάνιες περιπτώσεις βρίσκονταν βενζινάδικα ακριβώς δίπλα στον αυτοκινητόδρομο και σχεδόν ποτέ μέσα σε μεγαλουπόλεις. Σχεδόν παντού, για να ανεφοδιαστείς με μεθάνιο, πρέπει να κάνεις μια παράκαμψη πολλών χιλιομέτρων σε κάποια βιομηχανική ζώνη. Επομένως, όταν σχεδιάζετε μια διαδρομή μεγάλων αποστάσεων, πρέπει να αναζητήσετε αυτά τα βενζινάδικα και να τα θυμάστε εκ των προτέρων. Το μόνο που βολεύει σε μια τέτοια κατάσταση είναι η σταθερά υψηλή ποιότητα καυσίμου σε οποιονδήποτε από τους σταθμούς μεθανίου. Το αέριο από τον κεντρικό αγωγό αερίου είναι πολύ προβληματικό να αραιωθεί ή να αλλοιωθεί. Εκτός και αν το φίλτρο ή το σύστημα στεγνώματος σε ένα από αυτά τα βενζινάδικα χαλάσει ξαφνικά.

Το προπάνιο-βουτάνιο μπορεί να μεταφερθεί σε δεξαμενές και χάρη σε αυτήν την ιδιότητα, η γεωγραφία των πρατηρίων καυσίμων για αυτό είναι σημαντικά ευρύτερη. Σε ορισμένες περιοχές μπορείτε να ανεφοδιάζετε με καύσιμα ακόμα και στις πιο απομακρυσμένες περιοχές. Αλλά επίσης δεν θα έβλαπτε να ερευνήσετε τη διαθεσιμότητα πρατηρίων προπανίου κατά μήκος της επερχόμενης διαδρομής σας, έτσι ώστε η ξαφνική απουσία τους στον αυτοκινητόδρομο να μην γίνει δυσάρεστη έκπληξη. Ταυτόχρονα, το υγροποιημένο αέριο αφήνει πάντα κάποιο κίνδυνο χρήσης καυσίμου εκτός εποχής ή απλώς κακής ποιότητας.

1

1 Κρατικό Επιστημονικό Κέντρο της Ρωσικής Ομοσπονδίας - Ομοσπονδιακή Κρατική Ενιαία Επιχείρηση "Central Order of the Red Banner of Labor Research Automobile and Automotive Institute (NAMI)"

Κατά τη μετατροπή ενός κινητήρα ντίζελ σε κινητήρα αερίου, η ώθηση χρησιμοποιείται για να αντισταθμίσει τη μείωση της ισχύος. Για να αποφευχθεί η έκρηξη, η γεωμετρική αναλογία συμπίεσης μειώνεται, γεγονός που προκαλεί μείωση της απόδοσης του δείκτη. Αναλύονται οι διαφορές μεταξύ γεωμετρικών και πραγματικών αναλογιών συμπίεσης. Το κλείσιμο της βαλβίδας εισαγωγής στην ίδια ποσότητα πριν ή μετά το BDC προκαλεί την ίδια μείωση στον πραγματικό λόγο συμπίεσης σε σύγκριση με τον γεωμετρικό λόγο συμπίεσης. Δίνεται σύγκριση των παραμέτρων της διαδικασίας πλήρωσης με τυπικές και συντομευμένες φάσεις εισαγωγής. Έχει αποδειχθεί ότι το πρόωρο κλείσιμο της βαλβίδας εισαγωγής μειώνει την πραγματική αναλογία συμπίεσης, μειώνοντας το κατώφλι της έκρηξης, ενώ διατηρεί υψηλή γεωμετρική αναλογία συμπίεσης και υψηλή απόδοση δείκτη. Η συντομευμένη είσοδος εξασφαλίζει αύξηση της μηχανικής απόδοσης μειώνοντας την πίεση των απωλειών άντλησης.

κινητήρα αερίου

γεωμετρική αναλογία συμπίεσης

πραγματικός λόγος συμπίεσης

χρονισμός βαλβίδας

αποτελεσματικότητα δείκτη

μηχανική απόδοση

πυροκρότηση

απώλειες άντλησης

1. Κάμενεφ Β.Φ. Προοπτικές για τη βελτίωση των τοξικών δεικτών των κινητήρων ντίζελ οχημάτων βάρους άνω των 3,5 τόνων / V.F. Κάμενεφ, Α.Α. Demidov, P.A. Shcheglov // Πρακτικά NAMI: συλλογή. επιστημονικός Τέχνη. – Μ., 2014. – Τεύχος. Νο. 256. – Σελ. 5–24.

2. Nikitin A.A. Ρυθμιζόμενη κίνηση της βαλβίδας για την έγχυση του μέσου εργασίας στον κύλινδρο κινητήρα: Pat. 2476691 Ρωσική Ομοσπονδία, IPC F01L1/34 / A.A. Nikitin, G.E. Sedykh, G.G. Ter-Mkrtichyan; αιτών και κάτοχος διπλώματος ευρεσιτεχνίας του Κρατικού Επιστημονικού Κέντρου της Ρωσικής Ομοσπονδίας FSUE "NAMI", δημοσίευση. 27/02/2013.

3. Ter-Mkrtichyan G.G. Κινητήρας με ποσοτικό έλεγχο ισχύος χωρίς γκάζι // Αυτοκινητοβιομηχανία. - 2014. - Αρ. 3. – Σ. 4-12.

4. Ter-Mkrtichyan G.G. Επιστημονικά θεμέλια για τη δημιουργία κινητήρων με ελεγχόμενη σχέση συμπίεσης: dis. έγγρ. ... τεχν. Sci. - Μ., 2004. – 323 σελ.

5. Ter-Mkrtichyan G.G. Έλεγχος κίνησης εμβόλου σε κινητήρες εσωτερικής καύσης. – M.: Metallurgizdat, 2011. – 304 σελ.

6. Ter-Mkrtichyan G.G. Τάσεις στην ανάπτυξη συστημάτων καυσίμου μπαταρίας για μεγάλους κινητήρες ντίζελ / G.G. Ter-Mkrtichyan, E.E. Starkov // Πρακτικά NAMI: συλλογή. επιστημονικός Τέχνη. – Μ., 2013. – Τεύχος. Νο. 255. – σελ. 22–47.

Πρόσφατα, οι κινητήρες αερίου που μετατρέπονται από πετρελαιοκινητήρες τροποποιώντας την κυλινδροκεφαλή αντικαθιστώντας το μπεκ με μπουζί και εξοπλίζοντας τον κινητήρα με εξοπλισμό για την παροχή αερίου στην πολλαπλή εισαγωγής ή στα κανάλια εισαγωγής έχουν βρει αρκετά διαδεδομένη χρήση σε φορτηγά και λεωφορεία. Για να αποφευχθεί η έκρηξη, ο λόγος συμπίεσης μειώνεται, κατά κανόνα, με τροποποίηση του εμβόλου.

Ένας κινητήρας αερίου a priori έχει λιγότερη ισχύ και χειρότερη απόδοση καυσίμου σε σύγκριση με τον βασικό κινητήρα ντίζελ. Η μείωση της ισχύος ενός κινητήρα αερίου εξηγείται από τη μείωση της πλήρωσης των κυλίνδρων με το μείγμα αέρα-καυσίμου λόγω της αντικατάστασης μέρους του αέρα με αέριο, το οποίο έχει μεγαλύτερο όγκο σε σύγκριση με το υγρό καύσιμο. Για να αντισταθμιστεί η μείωση της ισχύος, χρησιμοποιείται ώθηση, η οποία απαιτεί επιπλέον μείωση του λόγου συμπίεσης. Ταυτόχρονα, η απόδοση του δείκτη του κινητήρα μειώνεται, συνοδευόμενη από επιδείνωση της απόδοσης καυσίμου.

Ένας κινητήρας ντίζελ της οικογένειας YaMZ-536 (6ChN10.5/12.8) με γεωμετρικό λόγο συμπίεσης επιλέχθηκε ως βασικός κινητήρας για τη μετατροπή σε αέριο ε =17,5 και ονομαστική ισχύς 180 kW με ταχύτητα στροφαλοφόρου άξονα 2300 min -1.

Εικ.1. Εξάρτηση της μέγιστης ισχύος κινητήρα αερίου από τον λόγο συμπίεσης (όριο έκρηξης).

Το σχήμα 1 δείχνει την εξάρτηση της μέγιστης ισχύος ενός κινητήρα αερίου από τον λόγο συμπίεσης (όριο έκρηξης). Σε έναν κινητήρα μετατροπής με τυπικό χρονισμό βαλβίδων, μια δεδομένη ονομαστική ισχύς 180 kW χωρίς έκρηξη μπορεί να επιτευχθεί μόνο με σημαντική μείωση της γεωμετρικής αναλογίας συμπίεσης από 17,5 σε 10, προκαλώντας αισθητή μείωση της υποδεικνυόμενης απόδοσης.

Η αποφυγή της έκρηξης χωρίς μείωση ή με ελάχιστη μείωση της γεωμετρικής αναλογίας συμπίεσης, και επομένως ελάχιστη μείωση της απόδοσης του δείκτη, είναι δυνατή με την εφαρμογή ενός κύκλου με πρόωρο κλείσιμο της βαλβίδας εισαγωγής. Σε αυτόν τον κύκλο, η βαλβίδα εισαγωγής κλείνει πριν το έμβολο φτάσει στο BDC. Αφού κλείσει η βαλβίδα εισαγωγής, όταν το έμβολο μετακινηθεί στο BDC, το μείγμα αερίου-αέρα πρώτα διαστέλλεται και ψύχεται και μόνο αφού το έμβολο περάσει το BDC και μετακινηθεί στο TDC, αρχίζει να συμπιέζεται. Οι απώλειες στο γέμισμα του κυλίνδρου αντισταθμίζονται με την αύξηση της πίεσης υπερπλήρωσης.

Οι κύριοι στόχοι της έρευνας ήταν να εντοπιστεί η δυνατότητα μετατροπής ενός σύγχρονου κινητήρα ντίζελ σε κινητήρα αερίου με εξωτερικό σχηματισμό μείγματος και ποσοτικό έλεγχο διατηρώντας παράλληλα την υψηλή ισχύ και απόδοση καυσίμου του βασικού κινητήρα ντίζελ. Ας εξετάσουμε ορισμένα βασικά σημεία προσεγγίσεων για την επίλυση των προβλημάτων.

Γεωμετρικός και πραγματικός λόγος συμπίεσης

Η έναρξη της διαδικασίας συμπίεσης συμπίπτει με τη στιγμή του κλεισίματος της βαλβίδας εισαγωγής φ ένα. Εάν αυτό συμβαίνει στο BDC, τότε ο πραγματικός λόγος συμπίεσης ε φάίσο με το γεωμετρικό λόγο συμπίεσης ε. Με την παραδοσιακή οργάνωση της διαδικασίας εργασίας, η βαλβίδα εισαγωγής κλείνει 20-40° μετά το BDC προκειμένου να βελτιωθεί η πλήρωση λόγω πρόσθετης φόρτισης. Κατά την εκτέλεση ενός σύντομου κύκλου εισαγωγής, η βαλβίδα εισαγωγής κλείνει στο BDC. Επομένως, στους πραγματικούς κινητήρες, ο πραγματικός λόγος συμπίεσης είναι πάντα μικρότερος από τον γεωμετρικό λόγο συμπίεσης.

Το κλείσιμο της βαλβίδας εισαγωγής στην ίδια ποσότητα είτε πριν είτε μετά το BDC προκαλεί την ίδια μείωση στον πραγματικό λόγο συμπίεσης σε σύγκριση με τον γεωμετρικό λόγο συμπίεσης. Έτσι, για παράδειγμα, όταν αλλάζετε το φ ένα 30° πριν ή μετά το BDC, ο πραγματικός λόγος συμπίεσης μειώνεται κατά περίπου 5%.

Αλλαγή των παραμέτρων του ρευστού εργασίας κατά τη διαδικασία πλήρωσης

Κατά τη διάρκεια της έρευνας, διατηρήθηκαν οι τυπικές φάσεις εξαγωγής και οι φάσεις εισαγωγής άλλαξαν μεταβάλλοντας τη γωνία κλεισίματος της βαλβίδας εισαγωγής φ ένα. Σε αυτή την περίπτωση, όταν η βαλβίδα εισαγωγής κλείνει νωρίς (πριν από το BDC) και διατηρεί την τυπική διάρκεια εισαγωγής (Δφ Αντιπρόεδρος=230°), η βαλβίδα εισαγωγής θα έπρεπε να ανοίξει πολύ πριν το TDC, κάτι που, λόγω της μεγάλης επικάλυψης βαλβίδων, θα οδηγούσε αναπόφευκτα σε υπερβολική αύξηση του συντελεστή υπολειπόμενου αερίου και διαταραχές στη διαδικασία εργασίας. Επομένως, το πρόωρο κλείσιμο της βαλβίδας εισαγωγής απαιτούσε σημαντική μείωση της διάρκειας εισαγωγής στους 180°.

Το σχήμα 2 δείχνει ένα διάγραμμα της πίεσης φόρτισης κατά τη διαδικασία πλήρωσης ανάλογα με τη γωνία κλεισίματος της βαλβίδας εισαγωγής προς το BDC. Πίεση στο τέλος της πλήρωσης σ αχαμηλότερη από την πίεση στην πολλαπλή εισαγωγής και η μείωση της πίεσης είναι μεγαλύτερη όσο νωρίτερα κλείνει η βαλβίδα εισαγωγής πριν από το BDC.

Όταν η βαλβίδα εισαγωγής κλείνει στο TDC, η θερμοκρασία φόρτισης στο τέλος της πλήρωσης Τ αελαφρώς υψηλότερη από τη θερμοκρασία στην πολλαπλή εισαγωγής Tk. Όταν η βαλβίδα εισαγωγής κλείνει νωρίτερα, οι θερμοκρασίες πλησιάζουν και φ ένα>35...40° Η φόρτιση PCV δεν θερμαίνεται κατά την πλήρωση, αλλά ψύχεται.

1 - φ ένα=0°; 2 - φ ένα=30°; 3 - φ ένα=60°.

Εικ. 2. Η επίδραση της γωνίας κλεισίματος της βαλβίδας εισαγωγής στην αλλαγή της πίεσης κατά τη διαδικασία πλήρωσης.

Βελτιστοποίηση της φάσης εισαγωγής σε λειτουργία ονομαστικής ισχύος

Όντας ίσα όλα τα άλλα πράγματα, η ενίσχυση ή η αύξηση του λόγου συμπίεσης σε κινητήρες με εξωτερικό σχηματισμό μείγματος περιορίζεται από το ίδιο φαινόμενο - την εμφάνιση έκρηξης. Είναι προφανές ότι με τον ίδιο συντελεστή περίσσειας αέρα και τις ίδιες γωνίες χρονισμού ανάφλεξης, οι συνθήκες για την εμφάνιση της έκρηξης αντιστοιχούν σε ορισμένες τιμές πίεσης σελ γκαι θερμοκρασία Tc φόρτιση στο τέλος της συμπίεσης, ανάλογα με την πραγματική αναλογία συμπίεσης.

Για τον ίδιο γεωμετρικό λόγο συμπίεσης και, επομένως, τον ίδιο όγκο συμπίεσης, ο λόγος σελ γ/ Tcκαθορίζει μοναδικά την ποσότητα φρέσκου φορτίου στον κύλινδρο. Ο λόγος της πίεσης του ρευστού εργασίας προς τη θερμοκρασία του είναι ανάλογος της πυκνότητας. Επομένως, ο πραγματικός λόγος συμπίεσης δείχνει πόσο αυξάνεται η πυκνότητα του ρευστού εργασίας κατά τη διάρκεια της διαδικασίας συμπίεσης. Οι παράμετροι του ρευστού εργασίας στο τέλος της συμπίεσης, εκτός από τον πραγματικό βαθμό συμπίεσης, επηρεάζονται σημαντικά από την πίεση και τη θερμοκρασία του φορτίου στο τέλος της πλήρωσης, που καθορίζονται από την εμφάνιση διεργασιών ανταλλαγής αερίων, κυρίως της πλήρωσης επεξεργάζομαι, διαδικασία.

Ας εξετάσουμε τις επιλογές κινητήρα με την ίδια γεωμετρική αναλογία συμπίεσης και την ίδια μέση πίεση δείκτη, μία από τις οποίες έχει τυπική διάρκεια εισαγωγής ( Δφ VP=230°), και στο άλλο η πρόσληψη μειώνεται ( Δφ VP=180°), οι παράμετροι του οποίου παρουσιάζονται στον Πίνακα 1. Στην πρώτη επιλογή, η βαλβίδα εισαγωγής κλείνει 30° μετά το TDC και στη δεύτερη επιλογή, η βαλβίδα εισαγωγής κλείνει 30° πριν από το TDC. Επομένως, η πραγματική αναλογία συμπίεσης ε fοι δύο παραλλαγές με αργό και πρόωρο κλείσιμο της βαλβίδας εισαγωγής είναι ίδιες.

Τραπέζι 1

Παράμετροι του ρευστού εργασίας στο τέλος της πλήρωσης για τυπική και βραχυπρόθεσμη είσοδο

Δφ Αντιπρόεδρος, °	φ ένα, °	Pk, MPa		Π α, MPa		ρ ένα, kg/m 3

Η μέση πίεση δείκτη σε μια σταθερή τιμή του συντελεστή περίσσειας αέρα είναι ανάλογη με το γινόμενο της απόδοσης του δείκτη και την ποσότητα φόρτισης στο τέλος της πλήρωσης. Η απόδοση του δείκτη, καθώς όλα τα άλλα είναι ίσα, καθορίζεται από τον γεωμετρικό λόγο συμπίεσης, ο οποίος είναι ο ίδιος στις επιλογές που εξετάζονται. Επομένως, η απόδοση του δείκτη μπορεί επίσης να θεωρηθεί ότι είναι ίδια.

Η ποσότητα φόρτισης στο τέλος της πλήρωσης καθορίζεται από το γινόμενο της πυκνότητας φορτίου στην είσοδο και τον συντελεστή πλήρωσης ρ κη v. Η χρήση αποδοτικών ψυκτών αέρα φόρτισης επιτρέπει τη διατήρηση της θερμοκρασίας φόρτισης στην πολλαπλή εισαγωγής περίπου σταθερή ανεξάρτητα από το βαθμό αύξησης της πίεσης στον συμπιεστή. Επομένως, υποθέτουμε ως πρώτη προσέγγιση ότι η πυκνότητα φόρτισης στην πολλαπλή εισαγωγής είναι ευθέως ανάλογη με την πίεση υπερπλήρωσης.

Στην έκδοση με τυπική διάρκεια εισαγωγής και κλείσιμο της βαλβίδας εισαγωγής μετά το BDC, ο συντελεστής πλήρωσης είναι 50% υψηλότερος από ό,τι στην έκδοση με κοντύτερη εισαγωγή και κλείσιμο της βαλβίδας εισαγωγής πριν από το BDC.

Όταν ο συντελεστής πλήρωσης μειώνεται, για να διατηρηθεί η μέση πίεση δείκτη σε ένα δεδομένο επίπεδο, είναι απαραίτητο αναλογικά, δηλ. κατά το ίδιο 50%, αυξήστε την πίεση υπερπλήρωσης. Επιπλέον, στην παραλλαγή με πρόωρο κλείσιμο της βαλβίδας εισαγωγής, τόσο η πίεση όσο και η θερμοκρασία της φόρτισης στο τέλος της πλήρωσης θα είναι 12% χαμηλότερες από την αντίστοιχη πίεση και θερμοκρασία στην παραλλαγή με το κλείσιμο της βαλβίδας εισαγωγής μετά το BDC. Λόγω του γεγονότος ότι στις εξεταζόμενες επιλογές ο πραγματικός λόγος συμπίεσης είναι ο ίδιος, η πίεση και η θερμοκρασία του τέλους συμπίεσης στην επιλογή με πρόωρο κλείσιμο της βαλβίδας εισαγωγής θα είναι επίσης 12% χαμηλότερη από ό,τι όταν κλείνετε τη βαλβίδα εισαγωγής μετά το BDC .

Έτσι, σε έναν κινητήρα με βραχυπρόθεσμη εισαγωγή και κλείσιμο της βαλβίδας εισαγωγής πριν από το BDC, ενώ διατηρείται η ίδια μέση πίεση δείκτη, η πιθανότητα έκρηξης μπορεί να μειωθεί σημαντικά σε σύγκριση με έναν κινητήρα με τυπική διάρκεια εισαγωγής και κλείσιμο της βαλβίδας εισαγωγής μετά το BDC.

Ο Πίνακας 2 παρέχει μια σύγκριση των παραμέτρων των επιλογών κινητήρα αερίου όταν λειτουργεί σε ονομαστική λειτουργία.

πίνακας 2

Παράμετροι επιλογών κινητήρα αερίου

Επιλογή Αρ.
Λόγος συμπίεσης ε
Άνοιγμα βαλβίδας εισαγωγής φ μικρό, ° PKV
Κλείσιμο βαλβίδας εισαγωγής φ ένα, ° PKV
Αναλογία πίεσης συμπιεστή Πκ
Πίεση απώλειας άντλησης Πnp, MPa
Πίεση μηχανικής απώλειας ΠΜ, MPa
Συντελεστής πλήρωσης η v
Δείκτης απόδοσης η Εγώ
Μηχανική απόδοση η Μ
Αποτελεσματική αποτελεσματικότητα η μι
Πίεση εκκίνησης συμπίεσης σ α, MPa
Θερμοκρασία έναρξης συμπίεσης Τ α, Κ

Το σχήμα 3 δείχνει διαγράμματα ανταλλαγής αερίων σε διαφορετικές γωνίες κλεισίματος βαλβίδας εισαγωγής και την ίδια διάρκεια πλήρωσης και το σχήμα 4 δείχνει διαγράμματα ανταλλαγής αερίων με τον ίδιο πραγματικό λόγο συμπίεσης και διαφορετικές διάρκειες πλήρωσης.

Στη λειτουργία ονομαστικής ισχύος, γωνία κλεισίματος βαλβίδας εισαγωγής φ ένα=30° πριν από το BDC πραγματικός λόγος συμπίεσης ε φά=14,2 και ο βαθμός αύξησης της πίεσης στον συμπιεστή π κ=2,41. Αυτό εξασφαλίζει ένα ελάχιστο επίπεδο απωλειών άντλησης. Όταν η βαλβίδα εισαγωγής κλείνει νωρίτερα λόγω μείωσης της αναλογίας πλήρωσης, είναι απαραίτητο να αυξηθεί σημαντικά η πίεση υπερπλήρωσης κατά 43% (π κ=3,44), η οποία συνοδεύεται από σημαντική αύξηση της πίεσης απωλειών άντλησης.

Όταν η βαλβίδα εισαγωγής κλείνει νωρίς, η θερμοκρασία φόρτισης στην αρχή της διαδρομής συμπίεσης T a, λόγω της προκαταρκτικής διαστολής της, είναι 42 K χαμηλότερη σε σύγκριση με έναν κινητήρα με τυπικές φάσεις εισαγωγής.

Η εσωτερική ψύξη του ρευστού εργασίας, συνοδευόμενη από την αφαίρεση μέρους της θερμότητας από τα πιο καυτά στοιχεία του θαλάμου καύσης, μειώνει τον κίνδυνο έκρηξης και ανάφλεξης πυράκτωσης. Ο συντελεστής πλήρωσης μειώνεται κατά ένα τρίτο. Γίνεται δυνατή η εργασία χωρίς έκρηξη με αναλογία συμπίεσης 15, έναντι 10 με τυπική διάρκεια εισαγωγής.

1 - φ ένα=0°; 2 - φ ένα=30°; 3 - φ ένα=60°.

Ρύζι. 3. Διαγράμματα ανταλλαγής αερίων σε διαφορετικές γωνίες κλεισίματος της βαλβίδας εισαγωγής.

1 -φ ένα=30° έως TDC; 2 -φ ένα=30° πέρα ​​από το TDC.

Εικ.4. Διαγράμματα ανταλλαγής αερίων με τον ίδιο πραγματικό λόγο συμπίεσης.

Ο χρονισμός των βαλβίδων εισαγωγής κινητήρα μπορεί να αλλάξει ρυθμίζοντας το ύψος ανύψωσης τους. Μία από τις πιθανές τεχνικές λύσεις είναι ο μηχανισμός ελέγχου ύψους ανύψωσης της βαλβίδας εισαγωγής που αναπτύχθηκε στο SSC NAMI. Η ανάπτυξη συσκευών υδραυλικής μετάδοσης κίνησης για ανεξάρτητο ηλεκτρονικό έλεγχο του ανοίγματος και του κλεισίματος των βαλβίδων, με βάση τις αρχές που εφαρμόζονται βιομηχανικά στα συστήματα καυσίμου μπαταριών ντίζελ, υπόσχεται πολλά.

Παρά την αύξηση της πίεσης υπερπλήρωσης και τον υψηλότερο λόγο συμπίεσης σε έναν κινητήρα με μικρή εισαγωγή λόγω νωρίτερου κλεισίματος της βαλβίδας εισαγωγής και συνεπώς χαμηλότερη πίεση εκκίνησης συμπίεσης, η μέση πίεση στον κύλινδρο δεν αυξάνεται. Επομένως, η πίεση τριβής επίσης δεν αυξάνεται. Από την άλλη πλευρά, με μια βραχύτερη είσοδο, η πίεση των απωλειών άντλησης μειώνεται σημαντικά (κατά 21%), γεγονός που οδηγεί σε αύξηση της μηχανικής απόδοσης.

Η εφαρμογή υψηλότερης σχέσης συμπίεσης σε κινητήρα με μικρή εισαγωγή προκαλεί αύξηση της ενδεικνυόμενης απόδοσης και, σε συνδυασμό με μια ελαφρά αύξηση της μηχανικής απόδοσης, συνοδεύεται από αύξηση της αποτελεσματικής απόδοσης κατά 8%.

συμπέρασμα

Τα αποτελέσματα των μελετών δείχνουν ότι το πρόωρο κλείσιμο της βαλβίδας εισαγωγής επιτρέπει σε κάποιον να χειριστεί ευρέως την αναλογία πλήρωσης και την πραγματική αναλογία συμπίεσης, χαμηλώνοντας το κατώφλι κρούσης χωρίς να μειώνεται η απόδοση του δείκτη. Η συντομευμένη είσοδος εξασφαλίζει αύξηση της μηχανικής απόδοσης μειώνοντας την πίεση των απωλειών άντλησης.

Αξιολογητές:

Kamenev V.F., Διδάκτωρ Τεχνικών Επιστημών, Καθηγητής, Κορυφαίος Εμπειρογνώμονας, Κρατικό Επιστημονικό Κέντρο της Ρωσικής Ομοσπονδίας Ομοσπονδιακή Κρατική Ενιαία Επιχείρηση «NAMI», Μόσχα.

Saikin A.M., Διδάκτωρ Τεχνικών Επιστημών, Προϊστάμενος Τμήματος, Κρατικό Επιστημονικό Κέντρο της Ομοσπονδιακής Κρατικής Ενιαίας Επιχείρησης της Ρωσικής Ομοσπονδίας «NAMI», Μόσχα.

Βιβλιογραφικός σύνδεσμος

Ter-Mkrtichyan G.G. ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ DIESEL ΣΕ ΚΙΝΗΤΗΡΑ ΑΕΡΙΟΥ ΜΕ ΜΕΙΩΣΗ ΤΗΣ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΗΣ ΛΟΓΟΥ ΣΥΜΠΙΕΣΗΣ // Σύγχρονα προβλήματα επιστήμης και εκπαίδευσης. – 2014. – Νο. 5.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=14894 (ημερομηνία πρόσβασης: 02/01/2020). Φέρνουμε στην προσοχή σας περιοδικά που εκδίδονται από τον εκδοτικό οίκο "Ακαδημία Φυσικών Επιστημών"

Ένας κινητήρας ντίζελ που λειτουργεί αποκλειστικά με μεθάνιο θα εξοικονομήσει έως 60% από το ποσό των κανονικών δαπανών και φυσικά μειώνουν σημαντικά την περιβαλλοντική ρύπανση.

Μπορούμε να μετατρέψουμε σχεδόν κάθε κινητήρα ντίζελ να χρησιμοποιεί μεθάνιο ως καύσιμο κινητήρα αερίου.

Μην περιμένετε για αύριο, ξεκινήστε να αποταμιεύετε σήμερα!

Πώς μπορεί ένας κινητήρας ντίζελ να λειτουργεί με μεθάνιο;

Ένας κινητήρας ντίζελ είναι ένας κινητήρας στον οποίο το καύσιμο αναφλέγεται με θέρμανση από τη συμπίεση. Ένας τυπικός κινητήρας ντίζελ δεν μπορεί να λειτουργεί με καύσιμο αερίου επειδή το μεθάνιο έχει σημαντικά υψηλότερη θερμοκρασία ανάφλεξης από το καύσιμο ντίζελ (καύσιμο ντίζελ - 300-330 C, μεθάνιο - 650 C), κάτι που δεν μπορεί να επιτευχθεί με τους λόγους συμπίεσης που χρησιμοποιούνται στους κινητήρες ντίζελ.

Ο δεύτερος λόγος για τον οποίο ένας κινητήρας ντίζελ δεν μπορεί να λειτουργήσει με καύσιμο αερίου είναι το φαινόμενο της έκρηξης, δηλ. μη τυπική (εκρηκτική καύση καυσίμου, η οποία συμβαίνει όταν ο λόγος συμπίεσης είναι υπερβολικός. Για κινητήρες ντίζελ, ο λόγος συμπίεσης του μείγματος καυσίμου-αέρα είναι 14-22 φορές, ένας κινητήρας μεθανίου μπορεί να έχει αναλογία συμπίεσης έως και 12- 16 φορές.

Επομένως, για να μετατρέψετε έναν κινητήρα ντίζελ σε λειτουργία κινητήρα αερίου, θα χρειαστεί να κάνετε δύο βασικά πράγματα:

• Μειώστε τον λόγο συμπίεσης του κινητήρα

• Εγκαταστήστε ένα σύστημα ανάφλεξης με σπινθήρα

Μετά από αυτές τις τροποποιήσεις, ο κινητήρας σας θα λειτουργεί μόνο με μεθάνιο. Η επιστροφή στη λειτουργία ντίζελ είναι δυνατή μόνο μετά από ειδική εργασία.

Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με την ουσία της εργασίας που εκτελείται, δείτε την ενότητα «Πώς ακριβώς πραγματοποιείται η μετατροπή του ντίζελ σε μεθάνιο»

Πόση εξοικονόμηση μπορώ να κάνω;

Το ποσό της εξοικονόμησής σας υπολογίζεται ως η διαφορά μεταξύ του κόστους ανά 100 km διανυθείσας απόστασης στο πετρέλαιο ντίζελ πριν από τη μετατροπή του κινητήρα και του κόστους αγοράς καυσίμου αερίου.

Για παράδειγμα, για το φορτηγό Freigtleiner Cascadia, η μέση κατανάλωση καυσίμου ντίζελ ήταν 35 λίτρα ανά 100 km και μετά τη μετατροπή σε λειτουργία με μεθάνιο, η κατανάλωση καυσίμου αερίου ήταν 42 nm3. μεθάνιο Στη συνέχεια, με το κόστος του καυσίμου ντίζελ να είναι 31 ρούβλια, 100 χλμ. η απόσταση σε μίλια αρχικά κόστιζε 1.085 ρούβλια και μετά τη μετατροπή, με το κόστος του μεθανίου να είναι 11 ρούβλια ανά κανονικό κυβικό μέτρο (nm3), 100 χιλιόμετρα διανυθείσας απόστασης άρχισαν να κοστίζουν 462 ρούβλια.

Η εξοικονόμηση ανήλθε σε 623 ρούβλια ανά 100 km ή 57%. Λαμβάνοντας υπόψη την ετήσια χιλιομετρική απόσταση των 100.000 km, η ετήσια εξοικονόμηση ανήλθε σε 623.000 ρούβλια. Το κόστος εγκατάστασης προπανίου σε αυτό το αυτοκίνητο ήταν 600.000 ρούβλια. Έτσι, η περίοδος απόσβεσης για το σύστημα ήταν περίπου 11 μήνες.

Επίσης, ένα επιπλέον πλεονέκτημα του μεθανίου ως καυσίμου κινητήρα αερίου είναι ότι είναι εξαιρετικά δύσκολο να κλαπεί και σχεδόν αδύνατο να «στραγγίσει», αφού υπό κανονικές συνθήκες είναι αέριο. Για τους ίδιους λόγους δεν είναι δυνατή η πώλησή του.

Η κατανάλωση μεθανίου μετά τη μετατροπή ενός κινητήρα ντίζελ σε λειτουργία κινητήρα αερίου μπορεί να κυμαίνεται από 1,05 έως 1,25 nm3 μεθανίου ανά λίτρο κατανάλωσης καυσίμου ντίζελ (ανάλογα με το σχεδιασμό του κινητήρα ντίζελ, τη φθορά του κ.λπ.).

Μπορείτε να διαβάσετε παραδείγματα από την εμπειρία μας στην κατανάλωση μεθανίου από κινητήρες ντίζελ που έχουμε μετατρέψει.

Κατά μέσο όρο, για προκαταρκτικούς υπολογισμούς, ένας κινητήρας ντίζελ όταν λειτουργεί με μεθάνιο θα καταναλώνει καύσιμο κινητήρα αερίου με ρυθμό 1 λίτρου κατανάλωσης καυσίμου ντίζελ σε λειτουργία ντίζελ = 1,2 nm3 μεθανίου σε λειτουργία κινητήρα αερίου.

Μπορείτε να λάβετε συγκεκριμένες τιμές εξοικονόμησης για το αυτοκίνητό σας συμπληρώνοντας μια αίτηση μετατροπής κάνοντας κλικ στο κόκκινο κουμπί στο τέλος αυτής της σελίδας.

Πού μπορείτε να ανεφοδιάζετε με μεθάνιο;

Στις χώρες της ΚΑΚ υπάρχουν πάνω 500 πρατήρια καυσίμων CNGκαι η Ρωσία διαθέτει περισσότερα από 240 πρατήρια ανεφοδιασμού CNG.

Μπορείτε να δείτε τις τρέχουσες πληροφορίες σχετικά με την τοποθεσία και τις ώρες λειτουργίας των πρατηρίων καυσίμων CNG στον παρακάτω διαδραστικό χάρτη. Ο χάρτης προσφέρεται από το gazmap.ru

Και αν υπάρχει ένας σωλήνας αερίου που τρέχει δίπλα στο στόλο του οχήματός σας, τότε είναι λογικό να εξετάσετε επιλογές για την κατασκευή του δικού σας σταθμού ανεφοδιασμού CNG.

Απλώς καλέστε μας και θα χαρούμε να σας συμβουλεύσουμε για όλες τις επιλογές.

Ποια χιλιόμετρα θα διανύει ένας σταθμός ανεφοδιασμού μεθανίου;

Το μεθάνιο στο όχημα αποθηκεύεται σε αέρια κατάσταση υπό υψηλή πίεση 200 ατμοσφαιρών σε ειδικούς κυλίνδρους. Το μεγάλο βάρος και το μέγεθος αυτών των κυλίνδρων είναι ένας σημαντικός αρνητικός παράγοντας που περιορίζει τη χρήση του μεθανίου ως καύσιμο κινητήρα αερίου.

Η RAGSK LLC χρησιμοποιεί στην εργασία της υψηλής ποιότητας σύνθετους κυλίνδρους μετάλλου-πλαστικού (Type-2), πιστοποιημένους για χρήση στη Ρωσική Ομοσπονδία.

Το εσωτερικό αυτών των κυλίνδρων είναι κατασκευασμένο από υψηλής αντοχής χάλυβας χρωμίου-μολυβδαινίου και το εξωτερικό είναι τυλιγμένο σε υαλοβάμβακα και γεμισμένο με εποξική ρητίνη.

Για την αποθήκευση 1 nm3 μεθανίου απαιτούνται 5 λίτρα όγκου υδραυλικού κυλίνδρου, δηλ. για παράδειγμα, ένας κύλινδρος 100 λίτρων σας επιτρέπει να αποθηκεύσετε περίπου 20 nm3 μεθανίου (στην πραγματικότητα λίγο περισσότερο, λόγω του γεγονότος ότι το μεθάνιο δεν είναι ιδανικό αέριο και συμπιέζεται καλύτερα). Το βάρος 1 λίτρου υδραυλικού είναι περίπου 0,85 kg, δηλ. το βάρος ενός συστήματος αποθήκευσης μεθανίου 20 nm3 θα είναι περίπου 100 kg (85 kg είναι το βάρος του κυλίνδρου και 15 kg το βάρος του ίδιου του μεθανίου).

Οι κύλινδροι τύπου 2 για την αποθήκευση μεθανίου μοιάζουν με αυτό:

Το συναρμολογημένο σύστημα αποθήκευσης μεθανίου μοιάζει με αυτό:

Στην πράξη, είναι συνήθως δυνατό να επιτευχθούν οι ακόλουθες τιμές χιλιομέτρων:

• 200-250 km - για μικρά λεωφορεία. Βάρος συστήματος αποθήκευσης - 250 kg
• 250-300 km - για αστικά λεωφορεία μεσαίου μεγέθους. Βάρος συστήματος αποθήκευσης - 450 kg
• 500 km - για τρακτέρ φορτηγών. Βάρος συστήματος αποθήκευσης - 900 kg

Μπορείτε να λάβετε συγκεκριμένες τιμές χιλιομέτρων για το μεθάνιο για το αυτοκίνητό σας συμπληρώνοντας μια αίτηση μετατροπής κάνοντας κλικ στο κόκκινο κουμπί στο τέλος αυτής της σελίδας.

Πώς ακριβώς μετατρέπεται το ντίζελ σε μεθάνιο;

Η μετατροπή ενός κινητήρα ντίζελ σε λειτουργία αερίου θα απαιτήσει σοβαρή παρέμβαση στον ίδιο τον κινητήρα.

Πρώτα πρέπει να αλλάξουμε τη σχέση συμπίεσης (γιατί; βλέπε ενότητα "Πώς μπορεί ένας κινητήρας ντίζελ να λειτουργεί με μεθάνιο;") Χρησιμοποιούμε διαφορετικές μεθόδους για αυτό, επιλέγοντας την καλύτερη για τον κινητήρα σας:

• Εμβολοφόρο φρεζάρισμα
• Φλάντζα κυλινδροκεφαλής

• Εγκατάσταση νέων εμβόλων
• Κοντύνοντας τη μπιέλα

Στις περισσότερες περιπτώσεις, χρησιμοποιούμε φρεζάρισμα με έμβολο (βλ. παραπάνω εικόνα).

Έτσι θα φαίνονται τα έμβολα μετά το φρεζάρισμα:

Εγκαθιστούμε επίσης έναν αριθμό πρόσθετων αισθητήρων και συσκευών (ηλεκτρονικό πεντάλ αερίου, αισθητήρας θέσης στροφαλοφόρου άξονα, αισθητήρας ποσότητας οξυγόνου, αισθητήρας κρούσης κ.λπ.).

Όλα τα εξαρτήματα του συστήματος ελέγχονται από μια ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου (ECU).

Ένα σύνολο εξαρτημάτων για εγκατάσταση στον κινητήρα θα μοιάζει κάπως έτσι:

Θα αλλάξει η απόδοση του κινητήρα όταν λειτουργεί με μεθάνιο;

Ισχύς Υπάρχει μια κοινή πεποίθηση ότι ένας κινητήρας με μεθάνιο χάνει έως και 25% σε ισχύ. Αυτή η άποψη ισχύει για κινητήρες βενζίνης-αερίου διπλού καυσίμου και ισχύει εν μέρει για κινητήρες ντίζελ με φυσική αναρρόφηση.

Για σύγχρονους κινητήρες εξοπλισμένους με υπερτροφοδότηση, αυτή η άποψη είναι εσφαλμένη.

Η διάρκεια ζωής υψηλής αντοχής του αρχικού κινητήρα ντίζελ, που έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί με αναλογία συμπίεσης 16-22 φορές, και ο υψηλός αριθμός οκτανίων του καυσίμου αερίου μας επιτρέπουν να χρησιμοποιούμε αναλογία συμπίεσης 12-14 φορές. Αυτή η υψηλή αναλογία συμπίεσης σας επιτρέπει να πάρετε τις ίδιες (και ακόμη μεγαλύτερες) πυκνότητες ισχύος, που λειτουργούν σε στοιχειομετρικά μείγματα καυσίμων Ωστόσο, δεν είναι δυνατή η τήρηση προτύπων τοξικότητας υψηλότερα από το EURO-3 και η θερμική καταπόνηση του κινητήρα που έχει μετατραπεί επίσης αυξάνεται.

Οι σύγχρονοι φουσκωτοί κινητήρες ντίζελ (ειδικά με ενδιάμεση ψύξη του φουσκωτού αέρα) καθιστούν δυνατή τη λειτουργία σε πολύ άπαχα μείγματα διατηρώντας την ισχύ του αρχικού κινητήρα ντίζελ, διατηρώντας το θερμικό καθεστώς στα ίδια όρια και πληρούν τα πρότυπα τοξικότητας EURO-4.

Για κινητήρες ντίζελ με φυσική αναρρόφηση, προσφέρουμε 2 εναλλακτικές λύσεις: είτε μείωση της ισχύος λειτουργίας κατά 10-15% είτε χρήση συστήματος έγχυσης νερού στην πολλαπλή εισαγωγής προκειμένου να διατηρηθεί μια αποδεκτή θερμοκρασία λειτουργίας και να επιτευχθούν τα πρότυπα εκπομπών EURO-4

Τύπος τυπικής εξάρτησης ισχύος από τις στροφές του κινητήρα, ανά τύπο καυσίμου:

Ροπή Η μέγιστη τιμή ροπής δεν θα αλλάξει και μπορεί ακόμη και να αυξηθεί ελαφρώς. Ωστόσο, το σημείο στο οποίο επιτυγχάνεται η μέγιστη ροπή θα μετατοπιστεί προς υψηλότερες ταχύτητες. Αυτό σίγουρα δεν είναι ευχάριστο, αλλά στην πράξη οι οδηγοί δύσκολα παραπονιούνται και το συνηθίζουν γρήγορα, ειδικά αν υπάρχει απόθεμα ισχύος κινητήρα.

Μια ριζική λύση στο πρόβλημα της μετατόπισης της κορυφής της ροπής για έναν κινητήρα αερίου είναι η αντικατάσταση του στροβίλου με έναν ειδικό τύπο υπερμεγέθους στροβίλου με ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα απορριμμάτων υψηλής ταχύτητας. Ωστόσο, το υψηλό κόστος μιας τέτοιας λύσης δεν μας δίνει τη δυνατότητα να τη χρησιμοποιήσουμε για μεμονωμένες μετατροπές.

Αξιοπιστία Η διάρκεια ζωής του κινητήρα θα αυξηθεί σημαντικά. Δεδομένου ότι η καύση αερίου συμβαίνει πιο ομοιόμορφα από το καύσιμο ντίζελ, ο λόγος συμπίεσης ενός κινητήρα αερίου είναι μικρότερος από αυτόν ενός κινητήρα ντίζελ και το αέριο δεν περιέχει ξένες ακαθαρσίες, σε αντίθεση με το καύσιμο ντίζελ. Oil Οι κινητήρες αερίου είναι πιο απαιτητικοί στην ποιότητα του λαδιού. Συνιστούμε τη χρήση λαδιών υψηλής ποιότητας για όλες τις εποχές των κατηγοριών SAE 15W-40, 10W-40 και αλλαγή λαδιού τουλάχιστον 10.000 km.

Εάν είναι δυνατόν, συνιστάται η χρήση ειδικών λιπαντικών, όπως το LUKOIL EFFORSE 4004 ή το Shell Mysella LA SAE 40. Αυτό δεν είναι απαραίτητο, αλλά με αυτά ο κινητήρας θα διαρκέσει πολύ καιρό.

Λόγω της υψηλότερης περιεκτικότητας σε νερό στα προϊόντα καύσης των μιγμάτων αερίου-αέρα σε κινητήρες αερίου, μπορεί να προκύψουν προβλήματα με την αντίσταση στο νερό των λιπαντικών κινητήρα και οι κινητήρες αερίου είναι επίσης πιο ευαίσθητοι στο σχηματισμό εναποθέσεων τέφρας στο θάλαμο καύσης. Επομένως, η περιεκτικότητα σε θειική τέφρα των λιπαντικών για κινητήρες αερίου περιορίζεται σε χαμηλότερες τιμές και οι απαιτήσεις για υδροφοβικότητα του λαδιού αυξάνονται.

Θόρυβος Θα εκπλαγείτε πολύ! Ένας κινητήρας αερίου είναι ένα πολύ ήσυχο αυτοκίνητο σε σύγκριση με έναν κινητήρα ντίζελ. Το επίπεδο θορύβου θα μειωθεί κατά 10-15 dB ανάλογα με τα όργανα, που αντιστοιχεί σε 2-3 φορές πιο αθόρυβη λειτουργία σύμφωνα με τις υποκειμενικές αισθήσεις.

Φυσικά, κανείς δεν ενδιαφέρεται για το περιβάλλον. Αλλά τέλος πάντων… ;

Ένας κινητήρας αερίου μεθανίου είναι σημαντικά ανώτερος σε όλα τα περιβαλλοντικά χαρακτηριστικά από έναν κινητήρα παρόμοιας ισχύος που λειτουργεί με καύσιμο ντίζελ και είναι δεύτερος μόνο μετά τους ηλεκτρικούς κινητήρες και τους κινητήρες υδρογόνου όσον αφορά τις εκπομπές.

Αυτό είναι ιδιαίτερα αισθητό σε έναν τόσο σημαντικό δείκτη για τις μεγάλες πόλεις όπως ο καπνός. Όλοι οι κάτοικοι της πόλης είναι αρκετά ενοχλημένοι από τις καπνιστές ουρές πίσω από τα LIAZ. Αυτό δεν θα συμβεί στο μεθάνιο, καθώς δεν υπάρχει σχηματισμός αιθάλης όταν καίγεται το αέριο!

Κατά κανόνα, η περιβαλλοντική κατηγορία για έναν κινητήρα μεθανίου είναι Euro 4 (χωρίς τη χρήση ουρίας ή συστήματος ανακύκλωσης αερίου). Ωστόσο, με την εγκατάσταση ενός πρόσθετου καταλύτη, η περιβαλλοντική κλάση μπορεί να αυξηθεί σε επίπεδο Euro 5.

Τα πλεονεκτήματα του αερίου για τη χρήση του ως καυσίμου για αυτοκίνητα είναι οι ακόλουθοι δείκτες:

Οικονομία καυσίμου

Οικονομία καυσίμου κινητήρα αερίου- ο πιο σημαντικός δείκτης κινητήρα - καθορίζεται από τον αριθμό οκτανίων του καυσίμου και το όριο ανάφλεξης του μείγματος αέρα-καυσίμου. Ο αριθμός οκτανίων είναι ένας δείκτης της αντίστασης κρουσμάτων του καυσίμου, που περιορίζει την ικανότητα του καυσίμου να χρησιμοποιηθεί σε ισχυρούς και οικονομικούς κινητήρες με υψηλή αναλογία συμπίεσης. Στη σύγχρονη τεχνολογία, ο αριθμός οκτανίων είναι ο κύριος δείκτης της ποιότητας του καυσίμου: όσο υψηλότερος είναι, τόσο καλύτερο και ακριβότερο είναι το καύσιμο. Το SPBT (τεχνικό μείγμα προπανίου-βουτανίου) έχει αριθμό οκτανίων από 100 έως 110 μονάδες, επομένως η έκρηξη δεν συμβαίνει σε κανένα τρόπο λειτουργίας κινητήρα.

Μια ανάλυση των θερμοφυσικών ιδιοτήτων του καυσίμου και του εύφλεκτου μείγματος του (θερμότητα καύσης και θερμογόνος δύναμη του καύσιμου μείγματος) δείχνει ότι όλα τα αέρια είναι ανώτερα από τη βενζίνη ως προς τη θερμογόνο δύναμη, αλλά όταν αναμειγνύονται με τον αέρα μειώνονται οι ενεργειακοί δείκτες τους. είναι ένας από τους λόγους για τη μείωση της ισχύος του κινητήρα. Η μείωση της ισχύος κατά τη λειτουργία με υγροποιημένο καύσιμο είναι έως και 7%. Ένας παρόμοιος κινητήρας, όταν λειτουργεί με συμπιεσμένο μεθάνιο, χάνει έως και 20% της ισχύος.

Ταυτόχρονα, οι υψηλοί αριθμοί οκτανίων καθιστούν δυνατή την αύξηση του λόγου συμπίεσης κινητήρες αερίουκαι να αυξήσει την ισχύ, αλλά μόνο τα εργοστάσια αυτοκινήτων μπορούν να κάνουν αυτή τη δουλειά φθηνά. Στις συνθήκες του χώρου εγκατάστασης, αυτή η τροποποίηση είναι πολύ ακριβή και συχνά απλά αδύνατη.

Οι αριθμοί υψηλών οκτανίων απαιτούν αύξηση του χρονισμού ανάφλεξης κατά 5°...7°. Ωστόσο, η πρώιμη ανάφλεξη μπορεί να οδηγήσει σε υπερθέρμανση των εξαρτημάτων του κινητήρα. Στην πρακτική λειτουργίας των κινητήρων αερίου, υπήρξαν περιπτώσεις καύσης κορώνων και βαλβίδων εμβόλων λόγω πολύ νωρίς ανάφλεξης και λειτουργίας σε πολύ άπαχα μείγματα.

Η ειδική κατανάλωση καυσίμου του κινητήρα είναι χαμηλότερη, όσο πιο φτωχό είναι το μείγμα καυσίμου-αέρα στο οποίο λειτουργεί ο κινητήρας, δηλαδή τόσο λιγότερο καύσιμο υπάρχει ανά 1 κιλό αέρα που εισέρχεται στον κινητήρα. Ωστόσο, τα πολύ άπαχα μείγματα, όπου υπάρχει πολύ λίγο καύσιμο, απλά δεν αναφλέγονται από σπινθήρα. Αυτό θέτει το όριο για τη βελτίωση της απόδοσης καυσίμου. Σε μείγματα βενζίνης με αέρα, η μέγιστη περιεκτικότητα σε καύσιμο σε 1 kg αέρα, όπου είναι δυνατή η ανάφλεξη, είναι 54 g σε ένα εξαιρετικά άπαχο μείγμα αερίου, αυτή η περιεκτικότητα είναι μόνο 40 g Δεν είναι απαραίτητο για την ανάπτυξη της μέγιστης ισχύος, ένας κινητήρας που λειτουργεί με φυσικό αέριο είναι πολύ πιο οικονομικός από τη βενζίνη. Πειράματα έχουν δείξει ότι η κατανάλωση καυσίμου ανά 100 km όταν οδηγείτε ένα αυτοκίνητο που λειτουργεί με αέριο με ταχύτητες που κυμαίνονται από 25 έως 50 km/h είναι 2 φορές μικρότερη από αυτή του ίδιου αυτοκινήτου που λειτουργεί με βενζίνη υπό τις ίδιες συνθήκες. Τα εξαρτήματα καυσίμου αερίου έχουν όρια ανάφλεξης που μετατοπίζονται σημαντικά προς τα άπαχα μείγματα, γεγονός που παρέχει πρόσθετες ευκαιρίες για βελτίωση της οικονομίας καυσίμου.

Περιβαλλοντική ασφάλεια κινητήρων αερίου

Τα καύσιμα αέριων υδρογονανθράκων είναι από τα πιο φιλικά προς το περιβάλλον καύσιμα κινητήρων. Οι εκπομπές τοξικών ουσιών από τα καυσαέρια είναι 3-5 φορές λιγότερες σε σύγκριση με τις εκπομπές όταν λειτουργούν με βενζίνη.
Οι βενζινοκινητήρες, λόγω της υψηλής τιμής του ορίου άπαχου (54 g καυσίμου ανά 1 κιλό αέρα), αναγκάζονται να προσαρμοστούν σε πλούσια μείγματα, γεγονός που οδηγεί σε έλλειψη οξυγόνου στο μείγμα και σε ατελή καύση του καυσίμου. Ως αποτέλεσμα, η εξάτμιση ενός τέτοιου κινητήρα μπορεί να περιέχει σημαντική ποσότητα μονοξειδίου του άνθρακα (CO), το οποίο σχηματίζεται πάντα όταν υπάρχει έλλειψη οξυγόνου. Στην περίπτωση που υπάρχει αρκετό οξυγόνο, αναπτύσσεται στον κινητήρα υψηλή θερμοκρασία (πάνω από 1800 μοίρες) κατά την καύση, κατά την οποία το άζωτο του αέρα οξειδώνεται από περίσσεια οξυγόνου για να σχηματίσει οξείδια του αζώτου, η τοξικότητα των οποίων είναι 41 φορές μεγαλύτερη από την τοξικότητα. της CO.

Εκτός από αυτά τα εξαρτήματα, τα καυσαέρια των βενζινοκινητήρων περιέχουν υδρογονάνθρακες και προϊόντα της ατελούς οξείδωσής τους, τα οποία σχηματίζονται στο στρώμα κοντά στο τοίχωμα του θαλάμου καύσης, όπου τα υδρόψυκτα τοιχώματα δεν επιτρέπουν την εξάτμιση υγρού καυσίμου για σύντομο χρονικό διάστημα. του κύκλου λειτουργίας του κινητήρα και περιορίζουν την πρόσβαση οξυγόνου στο καύσιμο. Στην περίπτωση χρήσης καυσίμου αερίου, όλοι αυτοί οι παράγοντες είναι πολύ πιο αδύναμοι, κυρίως λόγω των πιο αδύνατων μειγμάτων. Προϊόντα ατελούς καύσης πρακτικά δεν σχηματίζονται, καθώς υπάρχει πάντα περίσσεια οξυγόνου. Τα οξείδια του αζώτου σχηματίζονται σε μικρότερες ποσότητες, αφού με άπαχα μείγματα η θερμοκρασία καύσης είναι πολύ χαμηλότερη. Το στρώμα τοιχώματος του θαλάμου καύσης περιέχει λιγότερο καύσιμο με άπαχα μίγματα αερίου-αέρα από ό,τι με πιο πλούσια μίγματα βενζίνης-αέρα. Έτσι, με σωστά ρυθμισμένο αέριο κινητήραςΟι εκπομπές μονοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα είναι 5-10 φορές λιγότερες από τις εκπομπές βενζίνης, τα οξείδια του αζώτου είναι 1,5-2,0 φορές λιγότερες και οι υδρογονάνθρακες είναι 2-3 φορές λιγότεροι. Αυτό καθιστά δυνατή τη συμμόρφωση με τα μελλοντικά πρότυπα τοξικότητας οχημάτων («Euro-2» και πιθανώς «Euro-3») με τις κατάλληλες δοκιμές κινητήρα.

Η χρήση του αερίου ως καυσίμου κινητήρα είναι ένα από τα λίγα περιβαλλοντικά μέτρα, το κόστος του οποίου αντισταθμίζεται από άμεσο οικονομικό αποτέλεσμα με τη μορφή μειωμένου κόστους για καύσιμα και λιπαντικά. Η συντριπτική πλειοψηφία των άλλων περιβαλλοντικών δραστηριοτήτων είναι εξαιρετικά δαπανηρές.

Σε μια πόλη με ένα εκατομμύριο κινητήρες, η χρήση φυσικού αερίου ως καυσίμου μπορεί να μειώσει σημαντικά την περιβαλλοντική ρύπανση. Σε πολλές χώρες, ξεχωριστά περιβαλλοντικά προγράμματα στοχεύουν στην επίλυση αυτού του προβλήματος, τονώνοντας τη μετατροπή των κινητήρων από βενζίνη σε φυσικό αέριο. Τα περιβαλλοντικά προγράμματα της Μόσχας καθιστούν αυστηρότερες τις απαιτήσεις για τους ιδιοκτήτες οχημάτων σε σχέση με τις εκπομπές καυσαερίων κάθε χρόνο. Η μετάβαση στη χρήση φυσικού αερίου είναι μια λύση σε ένα περιβαλλοντικό πρόβλημα σε συνδυασμό με ένα οικονομικό αποτέλεσμα.

Αντοχή στη φθορά και ασφάλεια του κινητήρα αερίου

Η αντίσταση στη φθορά του κινητήρα σχετίζεται στενά με την αλληλεπίδραση καυσίμου και λαδιού κινητήρα. Ένα από τα δυσάρεστα φαινόμενα στους βενζινοκινητήρες είναι ότι η βενζίνη ξεπλένει το φιλμ λαδιού από την εσωτερική επιφάνεια των κυλίνδρων του κινητήρα κατά την κρύα εκκίνηση, όταν το καύσιμο εισέρχεται στους κυλίνδρους χωρίς να εξατμίζεται. Στη συνέχεια, η βενζίνη σε υγρή μορφή εισέρχεται στο λάδι, διαλύεται σε αυτό και το αραιώνει, επιδεινώνοντας τις λιπαντικές του ιδιότητες. Και τα δύο εφέ επιταχύνουν τη φθορά του κινητήρα. Το GOS, ανεξάρτητα από τη θερμοκρασία του κινητήρα, παραμένει πάντα στη φάση αερίου, γεγονός που εξαλείφει εντελώς τους σημειωμένους παράγοντες. Το υγραέριο (υγροποιημένο αέριο πετρελαίου) δεν μπορεί να διεισδύσει στον κύλινδρο, όπως συμβαίνει όταν χρησιμοποιούνται συμβατικά υγρά καύσιμα, επομένως δεν χρειάζεται να ξεπλύνετε τον κινητήρα. Η κυλινδροκεφαλή και το μπλοκ κυλίνδρων φθείρονται λιγότερο, γεγονός που αυξάνει τη διάρκεια ζωής του κινητήρα.

Εάν δεν τηρούνται οι κανόνες λειτουργίας και συντήρησης, οποιοδήποτε τεχνικό προϊόν ενέχει συγκεκριμένο κίνδυνο. Οι εγκαταστάσεις κυλίνδρων αερίου δεν αποτελούν εξαίρεση. Ταυτόχρονα, κατά τον προσδιορισμό των πιθανών κινδύνων, θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη αντικειμενικές φυσικές και χημικές ιδιότητες των αερίων, όπως τα όρια θερμοκρασίας και συγκέντρωσης της αυτανάφλεξης. Για έκρηξη ή ανάφλεξη, είναι απαραίτητος ο σχηματισμός μίγματος καυσίμου-αέρα, δηλαδή ογκομετρική ανάμειξη αερίου με αέρα. Η παρουσία αερίου σε έναν κύλινδρο υπό πίεση εξαλείφει την πιθανότητα εισόδου αέρα εκεί, ενώ σε δεξαμενές με βενζίνη ή ντίζελ υπάρχει πάντα ένα μείγμα ατμών και αέρα τους.

Κατά κανόνα, εγκαθίστανται στις λιγότερο ευάλωτες και στατιστικά λιγότερο κατεστραμμένες περιοχές του αυτοκινήτου. Με βάση τα πραγματικά δεδομένα, υπολογίστηκε η πιθανότητα βλάβης και δομικής αστοχίας του αμαξώματος του αυτοκινήτου. Τα αποτελέσματα του υπολογισμού δείχνουν ότι η πιθανότητα καταστροφής του αμαξώματος του αυτοκινήτου στην περιοχή που βρίσκονται οι κύλινδροι είναι 1-5%.
Η εμπειρία στη λειτουργία κινητήρων αερίου, τόσο εδώ όσο και στο εξωτερικό, δείχνει ότι οι κινητήρες που λειτουργούν με αέριο είναι λιγότερο πυρκαγιές και εκρηκτικές σε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης.

Οικονομική σκοπιμότητα εφαρμογής

Ο χειρισμός ενός οχήματος χρησιμοποιώντας το GOS εξοικονομεί περίπου 40%. Δεδομένου ότι το μείγμα προπανίου και βουτανίου είναι πιο κοντά στα χαρακτηριστικά του με τη βενζίνη, η χρήση του δεν απαιτεί σημαντικές αλλαγές στη σχεδίαση του κινητήρα. Το γενικό σύστημα ισχύος κινητήρα διατηρεί ένα πλήρες σύστημα καυσίμου βενζίνης και καθιστά δυνατή την εύκολη εναλλαγή από βενζίνη σε αέριο και αντίστροφα. Ένας κινητήρας εξοπλισμένος με σύστημα γενικής χρήσης μπορεί να λειτουργεί είτε με βενζίνη είτε με καύσιμο αερίου. Το κόστος μετατροπής ενός βενζινοκίνητου αυτοκινήτου σε μείγμα προπανίου-βουτανίου, ανάλογα με τον επιλεγμένο εξοπλισμό, κυμαίνεται από 4 έως 12 χιλιάδες ρούβλια.

Όταν παράγεται αέριο, ο κινητήρας δεν σταματά αμέσως, αλλά σταματά να λειτουργεί μετά από 2-4 χλμ. Το σύστημα συνδυασμένης ισχύος «γκάζι συν βενζίνη» είναι 1000 km με έναν ανεφοδιασμό και των δύο συστημάτων καυσίμου. Ωστόσο, εξακολουθούν να υπάρχουν ορισμένες διαφορές στα χαρακτηριστικά αυτών των τύπων καυσίμων. Έτσι, όταν χρησιμοποιείται υγροποιημένο αέριο, απαιτείται υψηλότερη τάση στο μπουζί για την παραγωγή σπινθήρα. Μπορεί να υπερβεί την τιμή της τάσης όταν το αυτοκίνητο λειτουργεί με βενζίνη κατά 10-15%.

Η μετατροπή του κινητήρα σε καύσιμο αερίου αυξάνει τη διάρκεια ζωής του κατά 1,5-2 φορές. Η λειτουργία του συστήματος ανάφλεξης βελτιώνεται, η διάρκεια ζωής των μπουζί αυξάνεται κατά 40% και το μείγμα αερίου-αέρα καίγεται πιο πλήρως από ό,τι όταν λειτουργεί με βενζίνη. Οι εναποθέσεις άνθρακα στο θάλαμο καύσης, την κυλινδροκεφαλή και τα έμβολα μειώνονται καθώς μειώνεται η ποσότητα των εναποθέσεων άνθρακα.

Μια άλλη πτυχή της οικονομικής σκοπιμότητας της χρήσης SPBT ως καυσίμου κινητήρα είναι ότι η χρήση αερίου μας επιτρέπει να ελαχιστοποιήσουμε την πιθανότητα μη εξουσιοδοτημένης απόρριψης καυσίμων.

Τα αυτοκίνητα με σύστημα ψεκασμού καυσίμου εξοπλισμένα με εξοπλισμό αερίου προστατεύονται ευκολότερα από κλοπή από τα αυτοκίνητα με βενζινοκινητήρες: αποσυνδέοντας και παίρνοντας μαζί σας έναν εύκολα αφαιρούμενο διακόπτη, μπορείτε να μπλοκάρετε αξιόπιστα την παροχή καυσίμου και έτσι να αποτρέψετε την κλοπή. Ένας τέτοιος "μπλοκαριστής" είναι δύσκολο να αναγνωριστεί, ο οποίος χρησιμεύει ως σοβαρή αντικλεπτική συσκευή για μη εξουσιοδοτημένη εκκίνηση του κινητήρα.

Έτσι, γενικά, η χρήση του αερίου ως καυσίμου κινητήρα είναι οικονομικά αποδοτική, φιλική προς το περιβάλλον και αρκετά ασφαλής.