INXHINJERI MEKANIKE

UDC 62l.43.052

ZBATIMI TEKNIK I NDRYSHIMIT TË KOMPRESIONIT TË NJË KOMPRESIONI TË NJË MOTORI TË PLOTË QË OPERON ME GAZIN NATYROR

F.I. Abramchuk, profesor, doktor i shkencave teknike, A.N. Kabanov, profesor i asociuar, kandidat i shkencave teknike,

A.P. Kuzmenko, student i diplomuar, KhNADU

Shënim. Janë paraqitur rezultatet e zbatimit teknik të ndryshimit të raportit të kompresimit në motorin MeMZ-307, i cili u shndërrua në punë me gaz natyror.

Fjalët kyçe: raporti i kompresimit, motori i automobilave, gazi natyror.

ZBATIMI TEKNIK I FAZËS SË KOPRRESIMIT NDRYSHIMI I NJË MOTORI TË VOGËL MAKINE,

ÇFARË FUNKSIONON NË GAZIN NATYROR?

F.I. Abramchuk, profesor, doktor i shkencave teknike, O.M. Kabanov, profesor i asociuar, kandidat i shkencave teknike,

A.P. Kuzmenko, student i diplomuar, KhNADU

Abstrakt. Janë raportuar rezultatet e zbatimit teknik të ndryshimit të fazës së kompresimit të motorit MeMZ-307 dhe ri-pajisjes për funksionimin e gazit natyror.

Fjalët kyçe: faza e kompresimit, motori i automobilit, gazi natyror.

REALIZIMI TEKNIK I NDRYSHIMIT TË RAPORTIT TË KOMPRESIONIT TË MOTORIT TË AUTOMOTIVE ME GAZ NATYROR ME KAPACITETE TË VOGËL

F. Abramchuk, Profesor, Doktor i Shkencave Teknike, A. Kabanov, Profesor i Asociuar, Doktor i Shkencave Teknike, A. Kuzmenko, pasuniversitar, KhNAHU

Abstrakt. Janë dhënë rezultatet e zbatimit teknik të ndryshimit të raportit të kompresimit të motorit MeMZ-3Q7 të konvertuar për gaz natyror.

Fjalët kyçe: raporti i kompresimit, motor automobilistik, gaz natyror.

Prezantimi

Krijimi dhe funksionimi i suksesshëm i motorëve me gaz të pastër që funksionojnë me gaz natyror varet nga zgjedhja e saktë e parametrave kryesorë të procesit të funksionimit që përcaktojnë karakteristikat e tyre teknike, ekonomike dhe mjedisore. Para së gjithash, kjo ka të bëjë me zgjedhjen e raportit të kompresimit.

Gazi natyror, me një numër të lartë oktani (110-130), ju lejon të rritni raportin e kompresimit. Vlera maksimale e shkallës

ngjeshja që eliminon shpërthimin mund të zgjidhet, në një përafrim të parë, me llogaritje. Megjithatë, është e mundur të verifikohen dhe sqarohen të dhënat e llogaritura vetëm në mënyrë eksperimentale.

Analiza e publikimeve

Në punën gjatë konvertimit të motorit me benzinë ​​(Vh = 1 l) të VW POLO në gaz natyror, forma e sipërfaqes së ndezjes së pistonit u thjeshtua. Zvogëlimi i vëllimit të dhomës së kompresimit çoi në një rritje të raportit të kompresimit nga 10.7 në 13.5.

Në motorin D21A, pistoni u përpunua më tej për të zvogëluar raportin e kompresimit nga 16.5 në 9.5. Dhoma e djegies hemisferike për një motor nafte është modifikuar për t'iu përshtatur procesit të punës së një motori me gaz me ndezje me shkëndijë.

Kur shndërroni motorin me naftë YaMZ-236 në një motor me gaz, raporti i kompresimit u ul gjithashtu nga 16.2 në 12 për shkak të përpunimit shtesë të pistonit.

Deklarata e qëllimit dhe problemit

Qëllimi i punës është të zhvillojë dizajnin e pjesëve të dhomës së djegies së motorit MeMZ-307, duke lejuar të sigurojë një raport kompresimi prej e = 12 dhe e = 14 për studime eksperimentale.

Zgjedhja e një qasjeje për ndryshimin e raportit të kompresimit

Për një motor benzine me zhvendosje të vogël të konvertuar në gaz, një ndryshim në raportin e kompresimit nënkupton një rritje në krahasim me motorin bazë me djegie të brendshme. Ka disa mënyra për të përfunduar këtë detyrë.

Në mënyrë ideale, është e dëshirueshme të instaloni një sistem për ndryshimin e raportit të kompresimit në motor, i cili lejon që kjo detyrë të kryhet në kohë reale, duke përfshirë pa ndërprerjen e funksionimit të motorit. Sidoqoftë, sisteme të tilla janë shumë të shtrenjta dhe komplekse në dizajn dhe funksionim, kërkojnë ndryshime të rëndësishme në dizajn dhe janë gjithashtu një element i mosbesueshmërisë së motorit.

Raporti i kompresimit mund të ndryshohet gjithashtu duke rritur numrin ose trashësinë e guarnicioneve midis kokës dhe bllokut të cilindrit. Kjo metodë është e lirë, por rrit gjasat që guarnicionet të digjen nëse procesi normal i djegies së karburantit ndërpritet. Për më tepër, kjo metodë e rregullimit të raportit të ngjeshjes karakterizohet nga saktësi e ulët, pasi vlera e e do të varet nga forca shtrënguese e dadove në kunjat e kokës së cilindrit dhe cilësia e guarnicioneve. Më shpesh, kjo metodë përdoret për të zvogëluar raportin e kompresimit.

Përdorimi i rreshtave të pistonit është teknikisht i vështirë, pasi lind problemi i fiksimit të besueshëm të një rreshtimi relativisht të hollë (rreth 1 mm) në piston dhe funksionimit të besueshëm të këtij fiksimi në kushtet e dhomës së djegies.

Opsioni më i mirë është prodhimi i grupeve të pistonëve, secila prej të cilave siguron një raport të caktuar kompresimi. Kjo metodë kërkon çmontimin e pjesshëm të motorit për të ndryshuar raportin e kompresimit, por siguron një saktësi mjaft të lartë të vlerës së e në eksperiment dhe funksionim të besueshëm të motorit me një raport të ndryshuar kompresimi (forca dhe besueshmëria e elementeve strukturore të motorit është nuk zvogëlohet). Për më tepër, kjo metodë është relativisht e lirë.

Rezultatet e hulumtimit

Thelbi i detyrës ishte përdorimi i cilësive pozitive të gazit natyror (numri i lartë oktan) dhe veçoritë e formimit të përzierjes për të kompensuar humbjen e fuqisë kur motori punon me këtë karburant. Për të përmbushur detyrën, u vendos të ndryshohej raporti i kompresimit.

Sipas planit eksperimental, raporti i kompresimit duhet të ndryshojë nga e = 9.8 (pajisje standarde) në e = 14. Këshillohet të zgjidhni një vlerë të ndërmjetme të raportit të ngjeshjes e = 12 (si mesatarja aritmetike e vlerave ekstreme e e). Nëse është e nevojshme, është e mundur të prodhohen grupe pistoni që ofrojnë raporte të tjera të ndërmjetme kompresimi.

Për zbatimin teknik të raporteve të treguara të ngjeshjes, u kryen llogaritjet, zhvillimet e projektimit dhe vëllimet e verifikuara eksperimentalisht të dhomave të kompresimit duke përdorur metodën e derdhjes. Rezultatet e shpëlarjes tregohen në tabelat 1 dhe 2.

Tabela 1 Rezultatet e shpëlarjes së dhomës së djegies në kokën e cilindrit

1 cil. 2 cil. 3 cil. 4 cil.

22,78 22,81 22,79 22,79

Tabela 2 Rezultatet e shpëlarjes së dhomës së djegies në piston (pistoni i instaluar në cilindër)

1 cil. 2 cil. 3 cil. 4 cil.

9,7 9,68 9,71 9,69

Trashësia e ngjeshur e copë litari është 1 mm. Prerja e pistonit në lidhje me rrafshin e bllokut të cilindrit është 0.5 mm, e cila u përcaktua duke përdorur matje.

Prandaj, vëllimi i dhomës së djegies Vc do të përbëhet nga vëllimi në kokën e cilindrit Vg, vëllimi në piston Vp dhe vëllimi i hendekut midis pistonit dhe kokës së cilindrit (mbytja e pistonit në raport me rrafshin e blloku i cilindrit + trashësia e guarnicionit) Vj = 6.6 cm3.

Na = 22,79 + 9,7 + 4,4 = 36,89 (cm3).

U mor një vendim për të ndryshuar raportin e kompresimit duke ndryshuar vëllimin e dhomës së djegies duke ndryshuar gjeometrinë e kokës së pistonit, pasi kjo metodë bën të mundur zbatimin e të gjitha varianteve të raportit të kompresimit, dhe në të njëjtën kohë është e mundur të kthehuni në konfigurimin serik.

Në Fig. 1 tregon konfigurimin serik të pjesëve të dhomës së djegies me vëllime pistoni UP = 7,5 cm3.

Oriz. 1. Konfigurimi serik i pjesëve të dhomës së djegies Ус = 36,9 cm3 (е = 9,8)

Për të marrë një raport kompresimi e = 12, mjafton të pajisni dhomën e djegies me një pistoni me një fund të sheshtë, në të cilin bëhen dy mostra të vogla me një vëllim total.

0,1 cm3, duke parandaluar që valvulat e marrjes dhe shkarkimit të takohen me pistonin gjatë

tavanet Në këtë rast, vëllimi i dhomës së kompresimit është i barabartë me

Na = 36,9 - 7,4 = 29,5 (cm3).

Në këtë rast, hendeku midis pistonit dhe kokës së cilindrit mbetet 8 = 1.5 mm. Dizajni i dhomës së djegies, duke siguruar є = 12, është paraqitur në Fig. 2.

Oriz. 2. Komplet i plotë i pjesëve për dhomën e djegies së një motori me gaz për të marrë një raport kompresimi є = 12 (Uc = 29,5 m3)

Pranohet të realizohet raporti i ngjeshjes є = 14 duke rritur lartësinë e pistonit me fund të sheshtë me I = 1 mm. Në këtë rast, pistoni ka edhe dy hapje valvulash me një vëllim total prej 0,2 cm3. Vëllimi i dhomës së kompresimit zvogëlohet me

DU = - DHE = . 0,1 = 4,42 (cm3).

Ky konfigurim i pjesëve të dhomës së djegies jep volumin

Na = 29,4 - 4,22 = 25,18 (cm3).

Në Fig. Figura 3 tregon konfigurimin e dhomës së djegies, duke siguruar një raport ngjeshje prej є = 13.9.

Hendeku midis sipërfaqes së ndezjes së pistonit dhe kokës së cilindrit është 0,5 mm, i cili është i mjaftueshëm për funksionimin normal të pjesëve.

Oriz. 3. Komplet i plotë i pjesëve për dhomën e djegies së një motori me gaz me e = 13,9 (Uc = 25,18 cm3)

1. Thjeshtimi i formës gjeometrike të sipërfaqes së shkrepjes së pistonit (koka e sheshtë me dy prerje të vogla) bëri të mundur rritjen e raportit të ngjeshjes nga 9.8 në 12.

2. Reduktimi i hendekut në 5 = 0,5 mm midis kokës së cilindrit dhe pistonit në TDC dhe thjeshtimi i formës gjeometrike të sipërfaqes së zjarrit

Sipërfaqja e pistonit bëri të mundur rritjen e є në 13.9 njësi.

Letërsia

1. Bazuar në materialet nga faqja: www.empa.ch

2. Bgantsev V.N. Me bazë motori me gaz

motor dizel me qëllim të përgjithshëm me katër goditje / V.N. Bgantsev, A.M. Levterov,

B.P. Marakhovsky // Bota e teknologjisë dhe teknologjisë. - 2003. - Nr.10. - fq 74-75.

3. Zakharchuk V.I. Rozrakhunkovo-eksperiment-

hetim i mëtejshëm i një motori me gaz të konvertuar nga një motor nafte / V.I. Zakharchuk, O.V. Sitovsky, I.S. Kozachuk // Transport automobilistik: koleksion. shkencore tr. -Kharkov: KHNADU. - 2005. - Numri. 16. -

4. Bogomolov V.A. Karakteristikat e projektimit

instalim eksperimental për kryerjen e kërkimit në një motor me gaz 64 13/14 me ndezje shkëndija / V.A. Bogomolov, F.I. Abramchuk, V.M. Ma-noilo dhe të tjerët // Buletini i KhNADU: koleksion. shkencore tr. - Kharkov: KHNADU. -2007. - Nr 37. - F. 43-47.

Recensent: M. A. Podrigalo, profesor, doktor i shkencave teknike, KhNADU.

Evgeny Konstantinov

Ndërsa benzina dhe karburanti dizel po bëhen në mënyrë të pashmangshme më të shtrenjta dhe të gjitha llojet e termocentraleve alternative për automjetet mbeten tmerrësisht larg njerëzve, duke humbur ndaj motorëve tradicionalë me djegie të brendshme në çmim, autonomi dhe kosto operative, mënyra më realiste për të kursyer në karburant është për të kaluar makinën në një "dietë me gaz". Në pamje të parë, kjo është e dobishme: kostoja e ripajisjes së makinës së shpejti paguhet për shkak të ndryshimit në çmimin e karburantit, veçanërisht për transportin e rregullt tregtar dhe pasagjerësh. Nuk është pa arsye që në Moskë dhe shumë qytete të tjera një pjesë e konsiderueshme e automjeteve komunale janë shndërruar prej kohësh në gaz. Por këtu lind një pyetje logjike: pse atëherë pjesa e automjeteve me bombola gazi në qarkullimin e trafikut si në vendin tonë ashtu edhe jashtë saj nuk i kalon disa për qind? Cila është ana tjetër e një cilindri gazi?

Shkenca dhe jeta // Ilustrime

Shenjat paralajmëruese në pikat e karburantit janë instaluar për një arsye: çdo lidhje e një gazsjellësi të procesit është një vend i mundshëm për rrjedhje gazi të ndezshëm.

Cilindrat për gaz të lëngshëm janë më të lehtë, më të lirë dhe më të ndryshëm në formë sesa për gazin e ngjeshur, dhe për këtë arsye ato janë më të lehta për t'u rregulluar në bazë të hapësirës së lirë në makinë dhe rezervës së kërkuar të energjisë.

Ju lutemi vini re ndryshimin në çmim midis karburanteve të lëngshme dhe të gazta.

Cilindra me metan të ngjeshur në pjesën e pasme të një gazele të tendosur.

Reduktuesi i avulluesit në një sistem propan kërkon ngrohje. Fotografia tregon qartë zorrën që lidh shkëmbyesin e nxehtësisë së lëngshme të kutisë së shpejtësisë me sistemin e ftohjes së motorit.

Diagrami skematik i funksionimit të pajisjeve të gazit në një motor karburatori.

Diagrami i funksionimit të pajisjeve për gazin e lëngshëm pa e shndërruar atë në fazën e gaztë në një motor me djegie të brendshme me injeksion të shpërndarë.

Propan-butani ruhet dhe transportohet në tanke (në foto - prapa portës blu). Falë kësaj lëvizshmërie, stacioni i karburantit mund të vendoset në çdo vend të përshtatshëm dhe, nëse është e nevojshme, të zhvendoset shpejt në një tjetër.

Jo vetëm makinat, por edhe cilindrat shtëpiake furnizohen me karburant në një pompë propan.

Shpërndarësi i gazit të lëngshëm duket i ndryshëm nga shpërndarësi i benzinës, por procesi i karburantit është i ngjashëm. Sasia e karburantit të shtuar matet në litra.

Koncepti i "karburantit të automobilave me gaz" përfshin dy përzierje krejtësisht të ndryshme në përbërje: gazin natyror, në të cilin deri në 98% është metan, dhe propan-butani i prodhuar nga gazi shoqërues i naftës. Përveç ndezshmërisë së pakushtëzuar, ato kanë gjithashtu të përbashkët gjendjen e tyre të grumbullimit në presionin atmosferik dhe temperatura të rehatshme për jetën. Megjithatë, në temperatura të ulëta, vetitë fizike të këtyre dy grupeve të hidrokarbureve të lehta janë shumë të ndryshme. Për shkak të kësaj, ata kërkojnë pajisje krejtësisht të ndryshme për ruajtje në bord dhe furnizim me motor, dhe në funksionim, makinat me sisteme të ndryshme të furnizimit me gaz kanë disa dallime domethënëse.

Gaz i lëngshëm

Përzierja propan-butan është e njohur mirë për turistët dhe banorët e verës: është ajo që mbushet në cilindrat e gazit shtëpiak. Ai gjithashtu përbën pjesën më të madhe të gazit që shpërdorohet në ndezjet e ndërmarrjeve të prodhimit dhe përpunimit të naftës. Përbërja proporcionale e përzierjes së karburantit propan-butan mund të ndryshojë. Çështja nuk është aq shumë në përbërjen fillestare të gazit të naftës, por në vetitë e temperaturës së karburantit që rezulton. Si lëndë djegëse motorike, butani i pastër (C 4 H 10) është i mirë në të gjitha aspektet, përveç që kthehet në një gjendje të lëngshme tashmë në 0,5 ° C në presionin atmosferik. Prandaj, i shtohet propan më pak kalori, por më rezistent ndaj të ftohtit (C 2 H 8) me një pikë vlimi prej -43 ° C. Raporti i këtyre gazrave në përzierje vendos kufirin më të ulët të temperaturës për përdorimin e karburantit, i cili për të njëjtën arsye mund të jetë "verë" dhe "dimër".

Pika relativisht e lartë e vlimit të propan-butanit, edhe në versionin "dimëror", lejon që ai të ruhet në cilindra në formën e një lëngu: tashmë nën presion të ulët ai kalon në fazën e lëngshme. Prandaj një emër tjetër për karburantin propan-butan - gaz i lëngshëm. Kjo është e përshtatshme dhe ekonomike: dendësia e lartë e fazës së lëngshme ju lejon të vendosni një sasi të madhe karburanti në një vëllim të vogël. Hapësira e lirë mbi lëngun në cilindër është e zënë nga avulli i ngopur. Ndërsa gazi konsumohet, presioni në cilindër mbetet konstant derisa të zbrazet. Kur mbushin karburant, drejtuesit e makinave me propan duhet të mbushin rezervuarin deri në 90% në mënyrë që të lënë vend brenda për një jastëk avulli.

Presioni brenda cilindrit varet kryesisht nga temperatura e ambientit. Në temperatura nën zero bie nën një atmosferë, por edhe kjo është e mjaftueshme për të ruajtur funksionalitetin e sistemit. Por me ngrohjen po rritet me shpejtësi. Në 20°C presioni në cilindër është tashmë 3-4 atmosfera, dhe në 50°C arrin 15-16 atmosfera. Për shumicën e cilindrave të gazit të automobilave, këto vlera janë afër maksimumit. Kjo do të thotë se nëse mbinxehet në një pasdite të nxehtë në diellin jugor, një makinë e errët me një cilindër gazi të lëngshëm në bord... Jo, nuk do të shpërthejë, si në një film aksioni hollivudian, por do të fillojë të lëshojë propan të tepërt- butani në atmosferë përmes një valvul sigurie të krijuar posaçërisht për një rast të tillë. Deri në mbrëmje, kur të ftohet përsëri, do të ketë dukshëm më pak karburant në cilindër, por askush dhe asgjë nuk do të lëndohet. Vërtetë, siç tregojnë statistikat, tifozët individualë të kursimeve shtesë në një valvul sigurie shtohen herë pas here në kronikën e incidenteve.

Gaz i ngjeshur

Parime të tjera qëndrojnë në themel të funksionimit të pajisjeve me cilindra gazi për automjetet që konsumojnë gaz natyror si lëndë djegëse, zakonisht i referuar si metani pas përbërësit të tij kryesor. Ky është i njëjti gaz që furnizohet përmes tubave në apartamentet e qytetit. Ndryshe nga gazi i naftës, metani (CH 4) ka një densitet të ulët (1.6 herë më të lehtë se ajri), dhe më e rëndësishmja, një pikë vlimi të ulët. Ajo kthehet në gjendje të lëngshme vetëm në -164°C. Prania e një përqindjeje të vogël të papastërtive të hidrokarbureve të tjera në gazin natyror nuk ndryshon ndjeshëm vetitë e metanit të pastër. Kjo do të thotë se është tepër e vështirë për ta kthyer këtë gaz në një lëng për t'u përdorur në një makinë. Në dekadën e fundit, është punuar në mënyrë aktive për krijimin e të ashtuquajturave rezervuarë kriogjenikë, të cilët bëjnë të mundur ruajtjen e metanit të lëngshëm në një makinë në temperatura -150°C e poshtë dhe presione deri në 6 atmosfera. U krijuan prototipe automjetesh dhe pika karburanti për këtë opsion karburanti. Por deri më tani kjo teknologji nuk ka marrë shpërndarje praktike.

Prandaj, në shumicën dërrmuese të rasteve, për t'u përdorur si lëndë djegëse motorike, metani thjesht kompresohet, duke e çuar presionin në cilindër në 200 atmosfera. Si rezultat, forca dhe, në përputhje me rrethanat, masa e një cilindri të tillë duhet të jenë dukshëm më të larta se sa për një propan. Po, dhe i njëjti vëllim i gazit të kompresuar përshtatet dukshëm më pak se gazi i lëngshëm (për sa i përket nishaneve). Dhe kjo është një ulje e autonomisë së makinës. Një tjetër negativ është çmimi. Marzhi dukshëm më i madh i sigurisë i ndërtuar në pajisjet e metanit rezulton në faktin se çmimi i kompletit për një makinë rezulton të jetë pothuajse dhjetë herë më i lartë se pajisjet e propanit të një klase të ngjashme.

Cilindrat e metanit vijnë në tre madhësi, nga të cilat vetëm më i vogli, me një vëllim prej 33 litrash, mund të vendoset në një makinë pasagjerësh. Por për të siguruar një rreze të garantuar prej treqind kilometrash, nevojiten pesë cilindra të tillë, me një masë totale prej 150 kg. Është e qartë se në një qytet kompakt nuk ka kuptim të mbash vazhdimisht një ngarkesë të tillë në vend të bagazheve të dobishme. Prandaj, ekziston një arsye për të kthyer vetëm makinat e mëdha në metan. Para së gjithash, kamionë dhe autobusë.

Me gjithë këtë, metani ka dy përparësi të rëndësishme ndaj gazit të naftës. Së pari, është edhe më lirë dhe nuk lidhet me çmimin e naftës. Dhe së dyti, pajisjet e metanit janë të siguruara strukturore ndaj problemeve me funksionimin e dimrit dhe lejojnë, nëse dëshironi, të bëjnë pa benzinë ​​fare. Në rastin e propan-butanit, ky truk nuk do të funksionojë në kushtet tona klimatike. Makina në fakt do të mbetet me karburant të dyfishtë. Arsyeja është pikërisht natyra e lëngshme e gazit. Më saktësisht, gazi ftohet ndjeshëm gjatë procesit të avullimit aktiv. Si rezultat, temperatura në cilindër dhe veçanërisht në reduktuesin e gazit bie ndjeshëm. Për të parandaluar ngrirjen e pajisjeve, kutia e shpejtësisë nxehet duke integruar një shkëmbyes nxehtësie të lidhur me sistemin e ftohjes së motorit. Por që ky sistem të fillojë të funksionojë, lëngu në linjë duhet të nxehet paraprakisht. Prandaj, rekomandohet të ndizni dhe ngrohni motorin në një temperaturë ambienti nën 10°C, rreptësisht me benzinë. Dhe vetëm atëherë, kur motori të arrijë temperaturën e funksionimit, kaloni në gaz. Sidoqoftë, sistemet moderne elektronike ndërrojnë gjithçka vetë, pa ndihmën e shoferit, duke kontrolluar automatikisht temperaturën dhe duke parandaluar ngrirjen e pajisjeve. Vërtetë, për të ruajtur funksionimin e saktë të elektronikës në këto sisteme, nuk duhet ta zbrazni plotësisht rezervuarin e gazit, edhe në mot të nxehtë. Modaliteti i fillimit të gazit është një emergjencë për pajisje të tilla dhe sistemi mund të kalohet në të me forcë vetëm në rast emergjence.

Pajisjet e metanit nuk kanë ndonjë vështirësi me fillimin e dimrit. Përkundrazi, është edhe më e lehtë të ndizni motorin me këtë gaz në mot të ftohtë sesa me benzinë. Mungesa e një faze të lëngshme nuk kërkon ngrohjen e reduktuesit, i cili vetëm zvogëlon presionin në sistem nga 200 atmosfera transporti në një atmosferë pune.

Mrekullitë e injektimit të drejtpërdrejtë

Gjëja më e vështirë për t'u shndërruar në gaz janë motorët modernë me injeksion të drejtpërdrejtë të karburantit në cilindra. Arsyeja është se injektorët e gazit ndodhen tradicionalisht në traktin e marrjes, ku formimi i përzierjes ndodh në të gjitha llojet e tjera të motorëve me djegie të brendshme pa injeksion të drejtpërdrejtë. Por prania e të tillëve mohon plotësisht mundësinë e shtimit të fuqisë së gazit kaq lehtë dhe teknologjikisht. Së pari, në mënyrë ideale, gazi gjithashtu duhet të furnizohet drejtpërdrejt në cilindër, dhe së dyti, dhe kjo është edhe më e rëndësishme, karburanti i lëngshëm shërben për të ftohur injektorët e tij të injektimit të drejtpërdrejtë. Pa të, ata shumë shpejt dështojnë nga mbinxehja.

Ka mundësi për zgjidhjen e këtij problemi, të paktën dy. E para e konverton motorin në një motor me dy karburant. Ai u shpik shumë kohë më parë, madje edhe para ardhjes së injektimit të drejtpërdrejtë në motorët me benzinë, dhe u propozua për përshtatjen e motorëve me naftë për të punuar me metan. Gazi nuk ndizet për shkak të ngjeshjes, dhe për këtë arsye "nafta e gazuar" fillon me karburant dizel dhe vazhdon të funksionojë me të me shpejtësinë boshe dhe ngarkesën minimale. Dhe pastaj gazi hyn në lojë. Për shkak të furnizimit të tij, shpejtësia e rrotullimit të boshtit të gungës kontrollohet në modalitetet me shpejtësi të mesme dhe të lartë. Për ta bërë këtë, pompa e injektimit (pompë e karburantit me presion të lartë) kufizon furnizimin me karburant të lëngshëm në 25-30% të vlerës nominale. Metani hyn në motor përmes linjës së tij, duke anashkaluar pompën e injektimit. Nuk ka probleme me lubrifikimin e tij për shkak të një rënie të furnizimit me karburant dizel me shpejtësi të lartë. Injektorët me naftë vazhdojnë të ftohen nga karburanti që kalon nëpër to. Vërtetë, ngarkesa termike mbi to me shpejtësi të lartë mbetet ende e rritur.

Një skemë e ngjashme e furnizimit me energji filloi të përdoret për motorët me benzinë ​​me injeksion të drejtpërdrejtë. Për më tepër, ai punon me pajisje metani dhe propan-butan. Por në rastin e fundit, një zgjidhje alternative që u shfaq kohët e fundit konsiderohet më premtuese. E gjitha filloi me idenë për të braktisur kutinë tradicionale të shpejtësisë me një avullues dhe për të furnizuar motorin me propan-butan nën presion në fazën e lëngshme. Hapat e ardhshëm ishin braktisja e injektorëve të gazit dhe furnizimi me gaz të lëngshëm përmes injektorëve standardë të benzinës. Një modul i përputhjes elektronike iu shtua qarkut, duke lidhur një linjë gazi ose benzine në varësi të situatës. Në të njëjtën kohë, sistemi i ri ka humbur problemet tradicionale me ndezjen e ftohtë të gazit: pa avullim - pa ftohje. Vërtetë, kostoja e pajisjeve për motorët me injeksion të drejtpërdrejtë në të dyja rastet është e tillë që paguhet vetëm me kilometrazh shumë të gjatë.

Nga rruga, fizibiliteti ekonomik kufizon përdorimin e pajisjeve të gazit në motorët me naftë. Është për arsye përfitimi që vetëm pajisjet e metanit përdoren për motorët me ndezje me kompresim dhe karakteristikat e tij janë të përshtatshme vetëm për motorët e pajisjeve të rënda të pajisura me pompa tradicionale të injektimit të karburantit. Fakti është se konvertimi i motorëve të vegjël, ekonomikë të pasagjerëve nga naftë në gaz nuk paguan vetë, dhe zhvillimi dhe zbatimi teknik i pajisjeve të cilindrave të gazit për motorët më të fundit të hekurudhës së zakonshme konsiderohet ekonomikisht i pajustifikuar për momentin.

Vërtetë, ekziston një mënyrë tjetër, alternative për të kthyer naftën në gaz - përmes shndërrimit të plotë në një motor me gaz me ndezje shkëndija. Në një motor të tillë, raporti i kompresimit zvogëlohet në 10-11 njësi, shfaqen kandelat dhe elektrikë të tensionit të lartë dhe i thotë lamtumirë karburantit dizel përgjithmonë. Por ajo fillon të konsumojë benzinë ​​pa dhimbje.

Kushtet e punës

Udhëzimet e vjetra sovjetike për konvertimin e makinave me benzinë ​​në gaz kërkonin bluarjen e kokave të cilindrave (koka e cilindrave) për të rritur raportin e kompresimit. Kjo është e kuptueshme: objektet e gazifikimit në to ishin njësitë e fuqisë së automjeteve tregtare që punonin me benzinë ​​me një vlerësim oktan prej 76 dhe më të ulët. Metani ka një numër oktani 117, ndërsa përzierjet propan-butan kanë një numër oktani prej rreth njëqind. Kështu, të dy llojet e karburantit me gaz janë dukshëm më pak të prirur ndaj shpërthimit sesa benzina dhe lejojnë që raporti i kompresimit të motorit të rritet për të optimizuar procesin e djegies.

Për më tepër, për motorët arkaikë të karburatorit të pajisur me sisteme mekanike të furnizimit me gaz, rritja e raportit të kompresimit bëri të mundur kompensimin e humbjes së fuqisë që ndodhi gjatë kalimit në gaz. Fakti është se benzina dhe gazrat përzihen me ajrin në traktin e marrjes në përmasa krejtësisht të ndryshme, kjo është arsyeja pse kur përdorni propan-butan, dhe veçanërisht metan, motori duhet të funksionojë në një përzierje dukshëm më të dobët. Rezultati është një rënie në çift rrotullues të motorit, duke çuar në një rënie të fuqisë me 5-7% në rastin e parë dhe me 18-20% në rastin e dytë. Në të njëjtën kohë, në grafikun e karakteristikës së shpejtësisë së jashtme, forma e kurbës së çift rrotullimit të secilit motor specifik mbetet e pandryshuar. Ai thjesht lëviz poshtë përgjatë "boshtit të Njuton-metrit".

Sidoqoftë, për motorët me sisteme elektronike të injektimit të pajisur me sisteme moderne të furnizimit me gaz, të gjitha këto rekomandime dhe shifra nuk kanë pothuajse asnjë kuptim praktik. Sepse, së pari, raporti i tyre i ngjeshjes tashmë është i mjaftueshëm, madje edhe për të kaluar në metan, puna në bluarjen e kokës së cilindrit është plotësisht e pajustifikuar ekonomikisht. Dhe së dyti, procesori i pajisjeve të gazit, i koordinuar me elektronikën e makinës, organizon furnizimin me karburant në atë mënyrë që të paktën gjysma të kompensojë hendekun e sipërpërmendur të çift rrotullimit. Në sistemet me injeksion të drejtpërdrejtë dhe në motorët me gaz-naftë, karburanti me gaz në diapazon të caktuar shpejtësie është madje i aftë të rrisë çift rrotullues.

Për më tepër, elektronika monitoron qartë kohën e kërkuar të ndezjes, e cila kur kaloni në gaz duhet të jetë më e madhe se sa për benzinën, të gjitha gjërat e tjera janë të barabarta. Karburanti i gazit digjet më ngadalë, që do të thotë se duhet të ndizet më herët. Për të njëjtën arsye, ngarkesa termike në valvulat dhe vendet e tyre rritet. Nga ana tjetër, ngarkesa e goditjes në grupin cilindër-pistoni bëhet më e vogël. Për më tepër, fillimi i dimrit me metan është shumë më i dobishëm për të sesa me benzinë: gazi nuk e largon vajin nga muret e cilindrit. Dhe në përgjithësi, karburanti me gaz nuk përmban katalizatorë të plakjes së metaleve, djegia më e plotë e karburantit redukton toksicitetin e shkarkimit dhe depozitat e karbonit në cilindra.

Not autonom

Ndoshta disavantazhi më i dukshëm i një makine me gaz është autonomia e saj e kufizuar. Së pari, konsumi i karburantit të gazit, nëse llogaritet me vëllim, është më i madh se benzina dhe, veçanërisht, karburanti dizel. Dhe së dyti, makina me gaz rezulton të jetë e lidhur me pikat përkatëse të karburantit. Përndryshe, pika e konvertimit të tij në lëndë djegëse alternative fillon t'i afrohet zeros. Është veçanërisht e vështirë për ata që lëvizin me metan. Ka shumë pak stacione karburanti metani dhe të gjitha janë të lidhura me tubacionet kryesore të gazit. Këto janë thjesht stacione të vogla kompresori në degët e tubit kryesor. Në fund të viteve '80 - fillim të viteve '90 të shekullit të njëzetë, vendi ynë u përpoq të konvertonte në mënyrë aktive transportin në metan si pjesë e një programi shtetëror. Ishte atëherë që u ngritën shumica e stacioneve të karburantit të metanit. Deri në vitin 1993, 368 prej tyre ishin ndërtuar, dhe që atëherë ky numër është rritur, në mos fare, vetëm pak. Shumica e stacioneve të benzinës janë të vendosura në pjesën evropiane të vendit pranë autostradave dhe qyteteve federale. Por në të njëjtën kohë, vendndodhja e tyre u përcaktua jo aq shumë nga këndvështrimi i komoditetit të shoferëve, por nga këndvështrimi i punëtorëve të gazit. Prandaj, vetëm në raste shumë të rralla pikat e karburantit ndodheshin direkt pranë autostradës dhe pothuajse asnjëherë brenda megaqyteteve. Pothuajse kudo, për t'u rimbushur me metan, duhet të bëni një devijim prej disa kilometrash në ndonjë zonë industriale. Prandaj, kur planifikoni një rrugë në distanca të gjata, duhet të kërkoni këto pika karburanti dhe t'i mbani mend paraprakisht. E vetmja gjë që është e përshtatshme në një situatë të tillë është cilësia e vazhdueshme e lartë e karburantit në cilindo nga stacionet e metanit. Gazi nga tubacioni kryesor i gazit është shumë problematik për t'u holluar ose prishur. Përveç nëse filtri ose sistemi i tharjes në njërën prej këtyre pikave të karburantit dështon papritur.

Propan-butani mund të transportohet në rezervuarë, dhe falë kësaj vetie, gjeografia e stacioneve të karburantit për të është dukshëm më e gjerë. Në disa rajone mund të rimbusheni me karburant edhe në zonat më të largëta. Por gjithashtu nuk do të dëmtonte të hulumtoni disponueshmërinë e stacioneve të karburantit të propanit përgjatë rrugës suaj të ardhshme, në mënyrë që mungesa e tyre e papritur në autostradë të mos bëhet një surprizë e pakëndshme. Në të njëjtën kohë, gazi i lëngshëm gjithmonë lë njëfarë rreziku të përdorimit të karburantit që është jashtë sezonit ose thjesht i cilësisë së dobët.

Është thënë shumë për avantazhet e karburantit të motorit me gaz, veçanërisht metanit, por le t'ju kujtojmë përsëri për to.

Ky është një shter miqësor ndaj mjedisit që plotëson kërkesat ligjore aktuale dhe madje edhe të ardhshme të shkarkimeve. Në kuadrin e kultit të ngrohjes globale, ky është një avantazh i rëndësishëm, pasi Euro 5, Euro 6 dhe të gjitha standardet pasuese do të vendosen pa dështuar dhe problemi i shkarkimit do të duhet të zgjidhet në një mënyrë ose në një tjetër. Deri në vitin 2020, automjetet e reja në Bashkimin Evropian do të lejohen të prodhojnë mesatarisht jo më shumë se 95 g CO2 për kilometër. Deri në vitin 2025, ky kufi i lejuar mund të ulet më tej. Motorët e metanit janë në gjendje të përmbushin këto standarde toksiciteti, dhe jo vetëm për shkak të emetimeve më të ulëta të CO2. Emetimet e grimcave nga motorët me gaz janë gjithashtu më të ulëta se sa homologët e tyre me benzinë ​​ose naftë.

Më tej, karburanti i motorit me gaz nuk e largon vajin nga muret e cilindrit, gjë që ngadalëson konsumimin e tyre. Sipas propaganduesve të karburantit të motorit me gaz, jeta e motorit në mënyrë magjike rritet ndjeshëm. Në të njëjtën kohë, ata në mënyrë modeste heshtin për stresin termik të një motori me gaz.

Dhe avantazhi kryesor i karburantit të motorit me gaz është çmimi. Çmimi dhe vetëm çmimi mbulon të gjitha mangësitë e gazit si lëndë djegëse motorike. Nëse po flasim për metanin, atëherë ky është një rrjet i pazhvilluar i stacioneve të karburantit CNG që fjalë për fjalë lidh një makinë me gaz me një pikë karburanti. Numri i stacioneve të karburantit me gaz natyror të lëngshëm është i papërfillshëm. Më tej, pajisjet e gazit zënë një pjesë të kapacitetit të ngarkesës dhe hapësira e përdorshme e gazit është e mundimshme dhe e shtrenjtë për t'u mirëmbajtur.

Progresi teknik ka krijuar një lloj motori si gaz-naftë, i cili jeton në dy botë: naftë dhe gaz. Por si një mjet universal, nafta e gazit nuk i realizon plotësisht aftësitë e asnjërës botë. Nuk është e mundur të optimizoni djegien, efikasitetin ose emetimet për dy lëndë djegëse në të njëjtin motor. Për të optimizuar ciklin gaz-ajër, ju nevojitet një mjet i specializuar - një motor me gaz.

Sot, të gjithë motorët me gaz përdorin formimin e përzierjes së jashtme të gazit-ajrit dhe ndezjen nga një kandele, si në një motor benzine me karburator. Opsionet alternative janë në zhvillim e sipër. Përzierja gaz-ajër formohet në kolektorin e marrjes nga injektimi i gazit. Sa më afër cilindrit të ndodhë ky proces, aq më i shpejtë është përgjigja e motorit. Në mënyrë ideale, gazi duhet të injektohet direkt në dhomën e djegies, siç diskutohet më poshtë. Kompleksiteti i kontrollit nuk është i vetmi disavantazh i formimit të përzierjes së jashtme.

Injektimi i gazit kontrollohet nga një njësi elektronike, e cila gjithashtu rregullon kohën e ndezjes. Metani digjet më ngadalë se karburanti dizel, domethënë, përzierja gaz-ajër duhet të ndizet më herët, këndi i avancimit gjithashtu rregullohet në varësi të ngarkesës. Përveç kësaj, metani kërkon një raport më të ulët të kompresimit sesa karburanti dizel. Pra, në një motor me aspirim natyral raporti i kompresimit reduktohet në 12-14. Motorët e aspiruar karakterizohen nga një përbërje stoikiometrike e përzierjes gaz-ajër, domethënë koeficienti i tepërt i ajrit a është i barabartë me 1, i cili në një farë mase kompenson humbjen e fuqisë nga një rënie në raportin e kompresimit. Efikasiteti i një motori me gaz atmosferik është 35%, ndërsa ai i një motori atmosferik me naftë është 40%.

Prodhuesit e automjeteve rekomandojnë përdorimin e vajrave të posaçëm motorik në motorët me gaz që karakterizohen nga rezistenca ndaj ujit, përmbajtje e ulët e hirit të sulfatit dhe në të njëjtën kohë një numër i lartë bazë, por vajra të të gjitha sezoneve për motorët me naftë të SAE 15W-40 dhe 10W-40 klasat nuk janë të ndaluara, të cilat përdoren në praktikë në nëntë raste nga dhjetë.

Një turbocharger ju lejon të zvogëloni raportin e kompresimit në 10-12, në varësi të madhësisë së motorit dhe presionit në traktin e marrjes, dhe të rrisni raportin e ajrit të tepërt në 1.4-1.5. Në këtë rast, efikasiteti arrin 37%, por në të njëjtën kohë stresi termik i motorit rritet ndjeshëm. Për krahasim, efikasiteti i një motori me naftë me turbocharge arrin 50%.

Rritja e stresit termik të një motori me gaz shoqërohet me pamundësinë e pastrimit të dhomës së djegies kur valvulat janë të mbyllura, kur valvulat e shkarkimit dhe të marrjes janë të hapura njëkohësisht në fund të goditjes së shkarkimit. Rrjedha e ajrit të pastër, veçanërisht në një motor me supermbushje, mund të ftojë sipërfaqet e dhomës së djegies, duke ulur kështu stresin termik të motorit, si dhe duke reduktuar ngrohjen e ngarkesës së freskët, kjo do të rriste faktorin e mbushjes, por për një motor me gaz, mbivendosja e valvulave është e papranueshme. Për shkak të formimit të jashtëm të përzierjes gaz-ajër, ajri furnizohet gjithmonë në cilindër së bashku me metanin, dhe valvulat e shkarkimit duhet të mbyllen në këtë kohë për të parandaluar që metani të hyjë në traktin e shkarkimit dhe të shkaktojë një shpërthim.

Një raport i reduktuar i ngjeshjes, rritja e stresit termik dhe tiparet e ciklit gaz-ajër kërkojnë ndryshime përkatëse, në veçanti, në sistemin e ftohjes, në hartimin e pjesëve të boshtit me gunga dhe CPG, si dhe në materialet e përdorura për to për të ruajtur performancën dhe jeta e shërbimit. Kështu, kostoja e një motori me gaz nuk është aq e ndryshme nga kostoja e një ekuivalenti me naftë, nëse jo më e lartë. Plus kostoja e pajisjeve të gazit.

Flamurtari i industrisë vendase të automobilave, KAMAZ PJSC prodhon në mënyrë serike motorë me gaz 8 cilindra në formë V të serive KamAZ-820.60 dhe KamAZ-820.70 me dimensione 120x130 dhe një zhvendosje prej 11,762 litrash. Për motorët me gaz, përdoret një CPG që siguron një raport kompresimi prej 12 (dizel KamAZ-740 ka një raport kompresimi prej 17). Në cilindër, përzierja gaz-ajër ndizet nga një kandele e instaluar në vend të një injektori.

Për automjetet e rënda me motorë me gaz, përdoren kandela speciale. Kështu, Federal-Mogul furnizon tregun me priza me një elektrodë qendrore iridiumi dhe një elektrodë anësore të bërë nga iridium ose platin. Dizajni, materialet dhe karakteristikat e elektrodave dhe vetë kandelave marrin parasysh temperaturën e funksionimit të një automjeti të rëndë, i cili karakterizohet nga një gamë e gjerë ngarkesash dhe një raport relativisht i lartë kompresimi.

Motorët KamAZ-820 janë të pajisur me një sistem të shpërndarë të injektimit të metanit në kolektorin e marrjes përmes grykave me një pajisje matëse elektromagnetike. Gazi injektohet në traktin e marrjes së secilit cilindri individualisht, gjë që lejon që përbërja e përzierjes gaz-ajër të rregullohet për secilin cilindër në mënyrë që të përftohen emetimet minimale të substancave të dëmshme. Rrjedha e gazit rregullohet nga një sistem mikroprocesor në varësi të presionit përpara injektorit, furnizimi i ajrit rregullohet nga një valvul mbytëse i drejtuar nga një pedale e përshpejtuesit elektronik. Sistemi i mikroprocesorit kontrollon kohën e ndezjes, siguron mbrojtje kundër ndezjes së metanit në kolektorin e marrjes në rast të një dështimi në sistemin e ndezjes ose mosfunksionim të valvulës, si dhe mbrojtjen e motorit nga mënyrat e emergjencës, ruan një shpejtësi të caktuar të automjetit, siguron kufizim të çift rrotullues në rrotat lëvizëse të mjetit dhe vetë-diagnostikimi kur sistemi është i ndezur.

KAMAZ ka unifikuar kryesisht pjesët e motorëve me gaz dhe naftë, por jo të gjitha, dhe shumë pjesë të ngjashme nga jashtë për motorët me naftë - bosht me gunga, bosht me gunga, pistona me shufra dhe unaza lidhëse, koka cilindrash, turbongarkues, pompë uji, pompë vaji, tubacion marrjeje, tigan vaji, strehimi i volantit - jo i përshtatshëm për motorët me gaz.

Në Prill 2015, KAMAZ nisi një trupë automjetesh me gaz me një kapacitet prej 8 mijë njësi pajisje në vit. Prodhimi ndodhet në ish godinën me gaz-naftë të fabrikës së automobilave. Teknologjia e montimit është si më poshtë: shasia është montuar dhe një motor me gaz është instaluar mbi të në linjën kryesore të montimit të uzinës së automobilave. Pastaj shasia tërhiqet në trupin e automjeteve me gaz për instalimin e pajisjeve me gaz dhe kryerjen e të gjithë ciklit të provës, si dhe për futjen e automjeteve dhe shasisë. Në të njëjtën kohë, motorët me gaz KAMAZ (përfshirë ata të modernizuar me komponentë BOSCH), të montuar në objektin e prodhimit të motorit, gjithashtu testohen plotësisht dhe funksionojnë.

Avtodiesel (Fabrika e Motorëve Yaroslavl), në bashkëpunim me Westport, ka zhvilluar dhe prodhuar një linjë motorësh me gaz bazuar në familjen YaMZ-530 të motorëve me 4 dhe 6 cilindra në linjë. Versioni me gjashtë cilindra mund të instalohet në automjetet e gjeneratës së re Ural NEXT.

Siç u përmend më lart, versioni ideal i një motori me gaz është injektimi i drejtpërdrejtë i gazit në dhomën e djegies, por deri më tani inxhinieria mekanike më e fuqishme globale nuk ka krijuar një teknologji të tillë. Në Gjermani, kërkimi po kryhet nga konsorciumi Direct4Gas, i udhëhequr nga Robert Bosch GmbH në partneritet me Daimler AG dhe Institutin Kërkimor të Stuttgartit për Teknologjinë dhe Motorët e Automobilave (FKFS). Ministria gjermane e Ekonomisë dhe Energjetikës e ka mbështetur projektin me 3.8 milionë euro, që në fakt nuk është aq shumë. Projekti do të zgjasë nga viti 2015 deri në janar 2017. Na-gora duhet të sigurojë një dizajn industrial të një sistemi të injektimit direkt të metanit dhe, jo më pak e rëndësishme, teknologjinë për prodhimin e tij.

Krahasuar me sistemet aktuale që përdorin injeksion gazi me shumë pika, sistemi i avancuar i injektimit të drejtpërdrejtë mund të rrisë çift rrotullues të nivelit të ulët me 60%, duke eliminuar pikën e dobët të një motori me gaz. Injeksioni i drejtpërdrejtë zgjidh një kompleks të tërë sëmundjesh "fëmije" të një motori me gaz, të sjellë së bashku me formimin e përzierjes së jashtme.

Projekti Direct4Gas po zhvillon një sistem të injektimit të drejtpërdrejtë që mund të jetë i besueshëm dhe i mbyllur dhe të shpërndajë sasinë e saktë të gazit që do të injektohet. Ndryshimet në vetë motorin janë mbajtur në minimum në mënyrë që industria të mund të përdorë të njëjtët komponentë. Ekipi i projektit po pajis motorët eksperimentalë me gaz me një valvul injektimi me presion të lartë të zhvilluar rishtazi. Sistemi supozohet të testohet në laborator dhe direkt në automjete. Studiuesit po studiojnë gjithashtu formimin e përzierjes karburant-ajër, procesin e kontrollit të ndezjes dhe formimin e gazeve toksike. Qëllimi afatgjatë i konsorciumit është të krijojë kushte në të cilat teknologjia mund të hyjë në treg.

Pra, motorët me gaz janë një zonë e re që ende nuk ka arritur pjekurinë teknologjike. Pjekuria do të vijë kur Bosch dhe miqtë e tij të krijojnë teknologji për injektimin e drejtpërdrejtë të metanit në dhomën e djegies.