วิศวกรรมเครื่องกล
ยูดีซี 62l.43.052
การดำเนินการทางเทคนิคของการเปลี่ยนอัตราส่วนการอัดของเครื่องยนต์ที่สมบูรณ์ที่ทำงานด้วยก๊าซธรรมชาติ
เอฟ.ไอ. Abramchuk ศาสตราจารย์ แพทย์สาขาวิทยาศาสตร์เทคนิค A.N. Kabanov รองศาสตราจารย์ ผู้สมัครสาขาวิทยาศาสตร์เทคนิค
เอ.พี. Kuzmenko นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา KhNADU
คำอธิบายประกอบ นำเสนอผลลัพธ์ของการใช้งานทางเทคนิคในการเปลี่ยนอัตราส่วนการอัดของเครื่องยนต์ MeMZ-307 ซึ่งได้รับการแปลงให้ทำงานด้วยก๊าซธรรมชาติ
คำสำคัญ: อัตราส่วนกำลังอัด เครื่องยนต์รถยนต์ ก๊าซธรรมชาติ
การใช้งานทางเทคนิคของขั้นตอนการบีบอัดของเครื่องยนต์ขนาดเล็กของรถยนต์
ทำงานกับก๊าซธรรมชาติอย่างไร?
เอฟ.ไอ. Abramchuk ศาสตราจารย์ แพทย์ศาสตร์เทคนิค O.M. Kabanov รองศาสตราจารย์ ผู้สมัครสาขาวิทยาศาสตร์เทคนิค
เอ.พี. Kuzmenko นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา KhNADU
เชิงนามธรรม. มีการรายงานผลลัพธ์ของการใช้งานทางเทคนิคในการเปลี่ยนระยะการอัดของเครื่องยนต์ MeMZ-307 และอุปกรณ์ใหม่สำหรับการทำงานกับก๊าซธรรมชาติ
คำสำคัญ: ขั้นตอนการอัด เครื่องยนต์รถยนต์ ก๊าซธรรมชาติ
การรับรู้ทางเทคนิคของความแปรผันของอัตราส่วนการอัดของเครื่องยนต์ที่ใช้ก๊าซธรรมชาติสำหรับยานยนต์ที่มีความจุขนาดเล็ก
F. Abramchuk, ศาสตราจารย์, วิทยาศาสตรดุษฎีบัณฑิต, A. Kabanov, รองศาสตราจารย์, วิทยาศาสตรดุษฎีบัณฑิต, A. Kuzmenko, ระดับสูงกว่าปริญญาตรี, KhNAHU
เชิงนามธรรม. ผลลัพธ์ของการใช้งานทางเทคนิคของการเปลี่ยนแปลงอัตราส่วนกำลังอัดของเครื่องยนต์ MeMZ-3Q7 ที่แปลงเพื่อใช้ก๊าซธรรมชาติ
คำสำคัญ: อัตราส่วนกำลังอัด เครื่องยนต์ยานยนต์ ก๊าซธรรมชาติ
การแนะนำ
การสร้างและการดำเนินงานที่ประสบความสำเร็จของเครื่องยนต์ก๊าซบริสุทธิ์ที่ทำงานด้วยก๊าซธรรมชาตินั้นขึ้นอยู่กับตัวเลือกที่ถูกต้องของพารามิเตอร์กระบวนการทำงานหลักที่กำหนดคุณลักษณะทางเทคนิค เศรษฐกิจ และสิ่งแวดล้อม ประการแรกเกี่ยวข้องกับการเลือกอัตราส่วนการบีบอัด
ก๊าซธรรมชาติที่มีค่าออกเทนสูง (110-130) ทำให้สามารถเพิ่มอัตราส่วนกำลังอัดได้ ค่าระดับสูงสุด
การบีบอัดที่กำจัดการระเบิดสามารถเลือกได้จนถึงค่าประมาณแรกโดยการคำนวณ อย่างไรก็ตาม คุณสามารถตรวจสอบและชี้แจงข้อมูลที่คำนวณได้จากการทดลองเท่านั้น
การวิเคราะห์สิ่งพิมพ์
ในการทำงานเมื่อเปลี่ยนเครื่องยนต์เบนซิน (Vh = 1 ลิตร) ของรถยนต์ VW POLO ให้เป็นก๊าซธรรมชาติ รูปร่างของพื้นผิวการยิงลูกสูบถูกทำให้ง่ายขึ้น การลดปริมาตรของห้องอัดทำให้อัตราส่วนการอัดเพิ่มขึ้นจาก 10.7 เป็น 13.5
สำหรับเครื่องยนต์ D21A ลูกสูบได้รับการประมวลผลเพิ่มเติมเพื่อลดอัตราส่วนกำลังอัดจาก 16.5 เป็น 9.5 ห้องเผาไหม้ครึ่งวงกลมสำหรับเครื่องยนต์ดีเซลได้รับการปรับเปลี่ยนให้เหมาะสมกับกระบวนการทำงานของเครื่องยนต์แก๊สที่มีการจุดระเบิดด้วยประกายไฟ
เมื่อแปลงเครื่องยนต์ดีเซล YaMZ-236 เป็นเครื่องยนต์แก๊ส อัตราส่วนกำลังอัดก็ลดลงจาก 16.2 เป็น 12 เช่นกัน เนื่องจากการประมวลผลลูกสูบเพิ่มเติม
คำแถลงเป้าหมายและปัญหา
วัตถุประสงค์ของงานคือเพื่อพัฒนาการออกแบบชิ้นส่วนห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์ MeMZ-307 ทำให้สามารถให้อัตราส่วนกำลังอัด e = 12 และ e = 14 สำหรับการศึกษาทดลอง
การเลือกแนวทางในการเปลี่ยนอัตราส่วนกำลังอัด
สำหรับเครื่องยนต์เบนซินขนาดเล็กที่แปลงเป็นแก๊ส การเปลี่ยนแปลงอัตราส่วนกำลังอัดหมายถึงการเพิ่มขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องยนต์สันดาปภายในพื้นฐาน มีหลายวิธีในการทำงานนี้ให้สำเร็จ
ตามหลักการแล้ว แนะนำให้ติดตั้งระบบสำหรับเปลี่ยนอัตราส่วนกำลังอัดของเครื่องยนต์ ซึ่งช่วยให้งานนี้ดำเนินการได้แบบเรียลไทม์ รวมถึงโดยไม่รบกวนการทำงานของเครื่องยนต์ด้วย อย่างไรก็ตาม ระบบดังกล่าวมีราคาแพงมากและซับซ้อนในการออกแบบและการใช้งาน จำเป็นต้องมีการเปลี่ยนแปลงการออกแบบที่สำคัญ และยังเป็นองค์ประกอบของความไม่น่าเชื่อถือของเครื่องยนต์ด้วย
อัตรากำลังอัดสามารถเปลี่ยนได้โดยการเพิ่มจำนวนหรือความหนาของปะเก็นระหว่างส่วนหัวกับเสื้อสูบ วิธีการนี้มีราคาถูก แต่จะเพิ่มโอกาสที่ปะเก็นจะไหม้หากกระบวนการเผาไหม้เชื้อเพลิงปกติหยุดชะงัก นอกจากนี้วิธีการควบคุมอัตราส่วนการอัดนี้ยังมีความแม่นยำต่ำเนื่องจากค่าของ e จะขึ้นอยู่กับแรงขันของน็อตบนสตั๊ดฝาสูบและคุณภาพของปะเก็น ส่วนใหญ่วิธีนี้ใช้เพื่อลดอัตราส่วนการบีบอัด
การใช้ซับในลูกสูบเป็นเรื่องยากในทางเทคนิคเนื่องจากปัญหาเกิดขึ้นจากการยึดซับที่ค่อนข้างบาง (ประมาณ 1 มม.) เข้ากับลูกสูบที่เชื่อถือได้และการทำงานที่เชื่อถือได้ของการยึดนี้ภายใต้สภาวะห้องเผาไหม้
ทางเลือกที่ดีที่สุดคือการผลิตชุดลูกสูบ ซึ่งแต่ละชุดจะมีอัตราส่วนกำลังอัดที่กำหนด วิธีนี้ต้องการการถอดชิ้นส่วนเครื่องยนต์บางส่วนเพื่อเปลี่ยนอัตราส่วนกำลังอัด แต่ให้ค่า e ในการทดลองที่มีความแม่นยำสูงเพียงพอและการทำงานที่เชื่อถือได้ของเครื่องยนต์ด้วยอัตราส่วนกำลังอัดที่เปลี่ยนแปลง (ความแข็งแกร่งและความน่าเชื่อถือขององค์ประกอบโครงสร้างของเครื่องยนต์คือ ไม่ลดลง) นอกจากนี้วิธีนี้ยังค่อนข้างถูกอีกด้วย
ผลการวิจัย
สาระสำคัญของภารกิจคือการใช้คุณสมบัติเชิงบวกของก๊าซธรรมชาติ (ค่าออกเทนสูง) และลักษณะเฉพาะของการก่อตัวของส่วนผสมเพื่อชดเชยการสูญเสียกำลังเมื่อเครื่องยนต์ทำงานโดยใช้เชื้อเพลิงนี้ เพื่อให้งานสำเร็จจึงตัดสินใจเปลี่ยนอัตราส่วนการบีบอัด
ตามแผนการทดลองอัตราส่วนกำลังอัดควรแตกต่างจาก e = 9.8 (อุปกรณ์มาตรฐาน) ถึง e = 14 แนะนำให้เลือกค่ากลางของอัตราส่วนกำลังอัด e = 12 (เป็นค่าเฉลี่ยเลขคณิตของค่าสุดขีด ของจ) หากจำเป็น ก็สามารถผลิตชุดลูกสูบที่ให้อัตราส่วนกำลังอัดระดับกลางอื่นๆ ได้
สำหรับการใช้งานด้านเทคนิคของอัตราส่วนการบีบอัดที่ระบุ ได้มีการคำนวณ การพัฒนาการออกแบบ และปริมาตรของห้องอัดที่ได้รับการตรวจสอบโดยการทดลองโดยใช้วิธีการเท ผลลัพธ์ของการชะล้างแสดงไว้ในตารางที่ 1 และ 2
ตารางที่ 1 ผลการล้างห้องเผาไหม้ในฝาสูบ
1 สูบ 2 สูบ 3 สูบ 4 สูบ
22,78 22,81 22,79 22,79
ตารางที่ 2 ผลการชะล้างห้องเผาไหม้ในลูกสูบ (ลูกสูบที่ติดตั้งในกระบอกสูบ)
1 สูบ 2 สูบ 3 สูบ 4 สูบ
9,7 9,68 9,71 9,69
ความหนาของปะเก็นเมื่อบีบอัดคือ 1 มม. ช่องของลูกสูบที่สัมพันธ์กับระนาบของบล็อกกระบอกสูบคือ 0.5 มม. ซึ่งกำหนดโดยใช้การวัด
ดังนั้นปริมาตรของห้องเผาไหม้ Vc จะประกอบด้วยปริมาตรในฝาสูบ Vg, ปริมาตรในลูกสูบ Vp และปริมาตรของช่องว่างระหว่างลูกสูบกับฝาสูบ (การจมของลูกสูบสัมพันธ์กับระนาบของ เสื้อสูบ+ความหนาของปะเก็น) Vj = 6.6 cm3.
เรา = 22.79 + 9.7 + 4.4 = 36.89 (cm3)
มีการตัดสินใจที่จะเปลี่ยนอัตราส่วนการอัดโดยการเปลี่ยนปริมาตรของห้องเผาไหม้โดยการเปลี่ยนรูปทรงของหัวลูกสูบเนื่องจากวิธีนี้ทำให้สามารถใช้อัตราส่วนการอัดทุกรูปแบบได้และในเวลาเดียวกันก็เป็นไปได้ที่จะ กลับสู่การกำหนดค่าแบบอนุกรม
ในรูป รูปที่ 1 แสดงการกำหนดค่าแบบอนุกรมของชิ้นส่วนห้องเผาไหม้ที่มีปริมาตรลูกสูบ UP = 7.5 cm3
ข้าว. 1. การกำหนดค่าแบบอนุกรมของชิ้นส่วนห้องเผาไหม้ Ус = 36.9 cm3 (е = 9.8)
เพื่อให้ได้อัตราส่วนกำลังอัด e = 12 ก็เพียงพอแล้วที่จะติดตั้งลูกสูบที่มีก้นแบนให้ห้องเผาไหม้โดยทำตัวอย่างเล็ก ๆ สองตัวอย่างด้วยปริมาตรรวม
0.1 cm3 ป้องกันไม่ให้วาล์วไอดีและไอเสียมาบรรจบกับลูกสูบในระหว่างนั้น
เพดาน ในกรณีนี้ปริมาตรของห้องอัดจะเท่ากับ
เรา = 36.9 - 7.4 = 29.5 (cm3)
ในกรณีนี้ช่องว่างระหว่างลูกสูบกับฝาสูบยังคงอยู่ 8 = 1.5 มม. การออกแบบห้องเผาไหม้โดยให้ 1 = 12 แสดงในรูปที่ 1 2.
ข้าว. 2. ชุดชิ้นส่วนที่สมบูรณ์สำหรับห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์แก๊สเพื่อให้ได้อัตราส่วนกำลังอัด є = 12 (Uc = 29.5 m3)
ยอมรับอัตราส่วนกำลังอัด є = 14 โดยเพิ่มความสูงของลูกสูบโดยให้ก้นแบน I = 1 มม. ในกรณีนี้ลูกสูบยังมีช่องเปิดวาล์วสองช่องด้วยปริมาตรรวม 0.2 ซม. ปริมาตรของห้องอัดจะลดลง
DU = - และ = . 0.1 = 4.42 (ซม.3)
การกำหนดค่าของชิ้นส่วนห้องเผาไหม้นี้จะให้ปริมาตร
เรา = 29.4 - 4.22 = 25.18 (cm3)
ในรูป รูปที่ 3 แสดงการกำหนดค่าของห้องเผาไหม้โดยให้อัตราส่วนการบีบอัดที่ є = 13.9
ช่องว่างระหว่างพื้นผิวการยิงของลูกสูบและฝาสูบคือ 0.5 มม. ซึ่งเพียงพอสำหรับการทำงานปกติของชิ้นส่วน
ข้าว. 3. ชุดชิ้นส่วนห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์แก๊สครบชุดโดยมีค่า e = 13.9 (Uc = 25.18 cm3)
1. การลดความซับซ้อนของรูปทรงเรขาคณิตของพื้นผิวการยิงลูกสูบ (หัวแบนที่มีช่องเล็ก ๆ สองช่อง) ทำให้สามารถเพิ่มอัตราส่วนกำลังอัดจาก 9.8 เป็น 12
2. ลดช่องว่างระหว่างฝาสูบและลูกสูบลงเหลือ 5 = 0.5 มม. ที่ TDC และทำให้รูปทรงเรขาคณิตของพื้นผิวการยิงง่ายขึ้น
พื้นผิวลูกสูบทำให้สามารถเพิ่ม є เป็น 13.9 หน่วย
วรรณกรรม
1. อ้างอิงจากเนื้อหาจากเว็บไซต์: www.empa.ch
2. บีกันต์เซฟ วี.เอ็น. ใช้เครื่องยนต์แก๊ส
เครื่องยนต์ดีเซลอเนกประสงค์ 4 จังหวะ / V.N. Bgantsev, A.M. เลฟเทรอฟ
บี.พี. Marakhovsky // โลกแห่งเทคโนโลยีและเทคโนโลยี - 2546. - ลำดับที่ 10. - หน้า 74-75.
3. Zakharchuk V.I. Rozrakhunkovo-การทดลอง-
การตรวจสอบเพิ่มเติมเกี่ยวกับเครื่องยนต์แก๊สที่ดัดแปลงจากเครื่องยนต์ดีเซล / V.I. Zakharchuk, O.V. Sitovsky, I.S. Kozachuk // การขนส่งทางรถยนต์: ของสะสม. ทางวิทยาศาสตร์ ตร. -คาร์คอฟ: ขนาดู - 2548. - ฉบับที่. 16. -
4. โบโกโมลอฟ วี.เอ. คุณสมบัติการออกแบบ
การทดลองติดตั้งเพื่อการวิจัยเครื่องยนต์แก๊ส 64 13/14 แบบจุดประกายไฟ / วี.เอ. โบโกโมลอฟ, F.I. อับรามชุก, วี.เอ็ม. Ma-noilo และคนอื่นๆ // Bulletin of KhNADU: collection. ทางวิทยาศาสตร์ ตร. - คาร์คอฟ: Khnadu. -2007. - ลำดับที่ 37. - ป.43-47.
ผู้วิจารณ์: M. A. Podrigalo ศาสตราจารย์ แพทย์สาขาวิทยาศาสตร์เทคนิค KhNADU
เยฟเจนีย์ คอนสแตนตินอฟ
ในขณะที่น้ำมันเบนซินและดีเซลมีราคาแพงขึ้นเรื่อยๆ และโรงไฟฟ้าทางเลือกทุกประเภทสำหรับยานยนต์ยังคงห่างไกลจากผู้คนอย่างมาก โดยสูญเสียเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบเดิมๆ ในด้านราคา ความเป็นอิสระ และต้นทุนการดำเนินงาน วิธีที่สมจริงที่สุดในการประหยัดการเติมเชื้อเพลิงคือ เพื่อเปลี่ยนรถมาเป็นแบบ “ลดความอ้วน” เมื่อมองแวบแรก สิ่งนี้มีประโยชน์: ค่าใช้จ่ายในการเตรียมรถใหม่จะหมดไปในไม่ช้าเนื่องจากความแตกต่างของราคาเชื้อเพลิง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการขนส่งเชิงพาณิชย์และผู้โดยสารตามปกติ ไม่ใช่โดยไม่มีเหตุผลที่ในมอสโกและเมืองอื่น ๆ ยานพาหนะเทศบาลส่วนใหญ่ถูกเปลี่ยนเป็นแก๊สมานานแล้ว แต่นี่เป็นคำถามเชิงตรรกะ: เหตุใดส่วนแบ่งของยานพาหนะถังแก๊สในการจราจรทั้งในประเทศของเราและในต่างประเทศจึงไม่เกินหลายเปอร์เซ็นต์ อีกด้านของถังแก๊สคืออะไร?
วิทยาศาสตร์กับชีวิต // ภาพประกอบ
สัญญาณเตือนที่ปั๊มน้ำมันได้รับการติดตั้งด้วยเหตุผล: ทุกจุดเชื่อมต่อของท่อส่งก๊าซในกระบวนการเป็นตำแหน่งที่อาจเกิดการรั่วไหลของก๊าซไวไฟ
กระบอกสูบสำหรับก๊าซเหลวมีน้ำหนักเบากว่า ราคาถูกกว่า และมีรูปร่างหลากหลายกว่าแก๊สอัด ดังนั้นจึงจัดเรียงได้ง่ายกว่าโดยพิจารณาจากพื้นที่ว่างในรถและพลังงานสำรองที่ต้องการ
โปรดทราบความแตกต่างของราคาระหว่างเชื้อเพลิงเหลวและก๊าซ
กระบอกสูบที่มีมีเทนอัดอยู่ด้านหลังของกระโจมละมั่ง
ตัวลดอีวาโปเรเตอร์ในระบบโพรเพนต้องใช้ความร้อน ภาพถ่ายแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าท่อที่เชื่อมต่อเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนของเหลวของกระปุกเกียร์กับระบบระบายความร้อนของเครื่องยนต์
แผนผังการทำงานของอุปกรณ์แก๊สในเครื่องยนต์คาร์บูเรเตอร์
แผนภาพการทำงานของอุปกรณ์สำหรับก๊าซเหลวโดยไม่ต้องแปลงเป็นเฟสก๊าซในเครื่องยนต์สันดาปภายในที่มีระบบฉีดแบบกระจาย
โพรเพนบิวเทนถูกจัดเก็บและขนส่งในถัง (ในภาพ - หลังประตูสีน้ำเงิน) ด้วยความคล่องตัวนี้จึงสามารถวางปั๊มน้ำมันไว้ในสถานที่ที่สะดวกและหากจำเป็นก็สามารถย้ายไปที่อื่นได้อย่างรวดเร็ว
ไม่เพียงแต่รถยนต์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงกระบอกสูบในครัวเรือนด้วยที่ปั๊มโพรเพน
หัวจ่ายแก๊สเหลวมีลักษณะแตกต่างจากหัวจ่ายน้ำมัน แต่กระบวนการเติมเชื้อเพลิงจะคล้ายกัน ปริมาณน้ำมันเชื้อเพลิงที่เติมจะวัดเป็นลิตร
แนวคิดของ "เชื้อเพลิงที่ใช้แก๊สรถยนต์" ประกอบด้วยส่วนผสมสองชนิดที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง: ก๊าซธรรมชาติซึ่งมีเทนถึง 98% และโพรเพนบิวเทนที่ผลิตจากก๊าซปิโตรเลียมที่เกี่ยวข้อง นอกเหนือจากการติดไฟได้โดยไม่มีเงื่อนไขแล้ว ยังมีสถานะการรวมกลุ่มที่ความดันบรรยากาศและอุณหภูมิที่สะดวกสบายตลอดชีวิตอีกด้วย อย่างไรก็ตาม ที่อุณหภูมิต่ำ คุณสมบัติทางกายภาพของไฮโดรคาร์บอนเบาทั้งสองชุดนี้จะแตกต่างกันมาก ด้วยเหตุนี้ พวกเขาจึงต้องการอุปกรณ์ที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิงสำหรับการจัดเก็บบนเรือและจ่ายให้กับเครื่องยนต์ และในการทำงาน รถยนต์ที่มีระบบจ่ายก๊าซต่างกันจึงมีความแตกต่างที่สำคัญหลายประการ
ก๊าซเหลว
ส่วนผสมโพรเพนบิวเทนเป็นที่รู้จักกันดีในหมู่นักท่องเที่ยวและผู้อยู่อาศัยในช่วงฤดูร้อน: เป็นสิ่งที่บรรจุลงในถังแก๊สในครัวเรือน นอกจากนี้ยังประกอบด้วยก๊าซจำนวนมากที่สูญเปล่าในสถานประกอบการผลิตและแปรรูปน้ำมัน องค์ประกอบตามสัดส่วนของส่วนผสมเชื้อเพลิงโพรเพนบิวเทนอาจแตกต่างกันไป ประเด็นไม่ได้อยู่ที่องค์ประกอบเริ่มต้นของก๊าซปิโตรเลียมมากนัก แต่อยู่ที่คุณสมบัติด้านอุณหภูมิของเชื้อเพลิงที่เกิดขึ้น บิวเทนบริสุทธิ์ (C 4 H 10) เป็นเชื้อเพลิงเครื่องยนต์ได้ดีทุกประการ ยกเว้นว่าจะเปลี่ยนเป็นสถานะของเหลวที่อุณหภูมิ 0.5 ° C ที่ความดันบรรยากาศ ดังนั้นจึงเติมโพรเพนที่มีแคลอรีสูงน้อยกว่า แต่ทนความเย็นได้ดีกว่า (C 2 H 8) โดยมีจุดเดือดที่ –43 ° C อัตราส่วนของก๊าซเหล่านี้ในส่วนผสมจะกำหนดขีดจำกัดอุณหภูมิที่ต่ำกว่าสำหรับการใช้เชื้อเพลิง ซึ่งอาจเป็น "ฤดูร้อน" และ "ฤดูหนาว" ด้วยเหตุผลเดียวกัน
จุดเดือดของโพรเพนบิวเทนที่ค่อนข้างสูงแม้ในรุ่น "ฤดูหนาว" ช่วยให้สามารถเก็บไว้ในกระบอกสูบในรูปของของเหลว: ภายใต้ความดันต่ำมันจะผ่านเข้าสู่สถานะของเหลว จึงเป็นอีกชื่อหนึ่งของเชื้อเพลิงโพรเพนบิวเทน - ก๊าซเหลว สะดวกและประหยัด: ความหนาแน่นสูงของเฟสของเหลวช่วยให้คุณใส่เชื้อเพลิงจำนวนมากลงในปริมาตรเล็กน้อย พื้นที่ว่างเหนือของเหลวในกระบอกสูบถูกครอบครองโดยไอน้ำอิ่มตัว เมื่อใช้ก๊าซ ความดันในกระบอกสูบจะคงที่จนกว่าจะหมด เมื่อเติมเชื้อเพลิง ผู้ขับขี่รถยนต์โพรเพนควรเติมน้ำมันให้เต็มถังสูงสุด 90% เพื่อออกจากห้องภายในเพื่อรองรับไอน้ำ
ความดันภายในกระบอกสูบขึ้นอยู่กับอุณหภูมิโดยรอบเป็นหลัก ที่อุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์ อุณหภูมิจะลดลงต่ำกว่าหนึ่งบรรยากาศ แต่ก็เพียงพอที่จะรักษาการทำงานของระบบไว้ได้ แต่ด้วยความที่ร้อนขึ้นมันก็เติบโตอย่างรวดเร็ว ที่อุณหภูมิ 20°C ความดันในกระบอกสูบอยู่ที่ 3-4 บรรยากาศอยู่แล้ว และที่อุณหภูมิ 50°C จะสูงถึง 15-16 บรรยากาศ สำหรับถังแก๊สรถยนต์ส่วนใหญ่ค่าเหล่านี้จะใกล้เคียงกับค่าสูงสุด ซึ่งหมายความว่าหากเกิดความร้อนมากเกินไปในช่วงบ่ายที่ร้อนจัดภายใต้แสงแดดทางตอนใต้ รถยนต์สีเข้มที่มีถังแก๊สเหลวอยู่บนรถ... ไม่ มันจะไม่ระเบิดเหมือนในภาพยนตร์แอคชั่นฮอลลีวูด แต่จะเริ่มปล่อยโพรเพนส่วนเกินออกมา- บิวเทนออกสู่ชั้นบรรยากาศผ่านวาล์วนิรภัยที่ออกแบบมาสำหรับกรณีดังกล่าวโดยเฉพาะ ในตอนเย็นเมื่ออากาศเย็นลงอีกครั้ง น้ำมันในกระบอกสูบจะลดลงอย่างเห็นได้ชัด แต่จะไม่มีใครและไม่มีอะไรได้รับบาดเจ็บ จริงอยู่ ตามสถิติที่แสดง แฟน ๆ แต่ละคนของการประหยัดเพิ่มเติมสำหรับวาล์วนิรภัยในบางครั้งจะเพิ่มเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในเหตุการณ์
ก๊าซอัด
หลักการอื่นๆ รองรับการทำงานของอุปกรณ์ถังแก๊สสำหรับยานพาหนะที่ใช้ก๊าซธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิง หรือที่เรียกกันโดยทั่วไปว่า มีเทน เนื่องจากมีส่วนประกอบหลัก นี่เป็นก๊าซชนิดเดียวกับที่จ่ายผ่านท่อไปยังอพาร์ตเมนต์ในเมือง ต่างจากก๊าซปิโตรเลียม มีเทน (CH 4) มีความหนาแน่นต่ำ (เบากว่าอากาศ 1.6 เท่า) และที่สำคัญที่สุดคือมีจุดเดือดต่ำ เปลี่ยนเป็นสถานะของเหลวที่อุณหภูมิ –164°C เท่านั้น การมีอยู่ของสิ่งเจือปนเล็กน้อยของไฮโดรคาร์บอนอื่น ๆ ในก๊าซธรรมชาติไม่ได้เปลี่ยนคุณสมบัติของมีเทนบริสุทธิ์อย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งหมายความว่าการเปลี่ยนก๊าซให้เป็นของเหลวสำหรับใช้ในรถยนต์เป็นเรื่องยากอย่างไม่น่าเชื่อ ในทศวรรษที่ผ่านมา มีการดำเนินการอย่างแข็งขันในการสร้างสิ่งที่เรียกว่าถังแช่แข็ง ซึ่งช่วยให้สามารถจัดเก็บมีเทนเหลวในรถยนต์ที่อุณหภูมิ –150°C และต่ำกว่า และความดันสูงถึง 6 บรรยากาศ มีการสร้างต้นแบบของยานพาหนะและปั๊มน้ำมันสำหรับตัวเลือกเชื้อเพลิงนี้ แต่จนถึงขณะนี้เทคโนโลยีนี้ยังไม่ได้รับการเผยแพร่ในทางปฏิบัติ
ดังนั้น ในกรณีส่วนใหญ่ เพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์ ก๊าซมีเทนจะถูกบีบอัด ซึ่งจะทำให้แรงดันในกระบอกสูบสูงถึง 200 บรรยากาศ เป็นผลให้ความแข็งแรงและมวลของกระบอกสูบดังกล่าวควรสูงกว่าโพรเพนอย่างเห็นได้ชัด ใช่ และก๊าซอัดที่มีปริมาตรเท่ากันจะบรรจุได้น้อยกว่าก๊าซเหลวอย่างมาก (ในแง่ของโมล) และนี่คือการลดความเป็นอิสระของรถ ข้อเสียอีกประการหนึ่งคือราคา อัตราความปลอดภัยที่เพิ่มขึ้นอย่างมากในอุปกรณ์มีเทนส่งผลให้ราคาของชุดสำหรับรถยนต์นั้นสูงกว่าอุปกรณ์โพรเพนในระดับเดียวกันเกือบสิบเท่า
ถังมีเทนมี 3 ขนาด โดยสามารถใส่ในรถยนต์นั่งส่วนบุคคลได้เฉพาะขนาดที่เล็กที่สุดซึ่งมีปริมาตร 33 ลิตร แต่เพื่อให้แน่ใจว่ามีระยะรับประกัน 300 กิโลเมตร จึงจำเป็นต้องมีกระบอกสูบดังกล่าว 5 ถัง โดยมีมวลรวม 150 กิโลกรัม เป็นที่ชัดเจนว่าในเมืองที่มีขนาดกะทัดรัด มันไม่สมเหตุสมผลเลยที่จะบรรทุกสินค้าดังกล่าวอย่างต่อเนื่องแทนที่จะบรรทุกสัมภาระที่มีประโยชน์ ดังนั้นจึงมีเหตุผลที่จะเปลี่ยนเฉพาะรถยนต์ขนาดใหญ่ให้เป็นมีเทน ก่อนอื่นรถบรรทุกและรถโดยสาร
ด้วยเหตุนี้ มีเทนจึงมีข้อได้เปรียบเหนือก๊าซน้ำมันสองประการที่สำคัญ ประการแรกราคาถูกกว่าและไม่ผูกติดกับราคาน้ำมัน และประการที่สอง อุปกรณ์มีเทนได้รับการประกันเชิงโครงสร้างจากปัญหาในการใช้งานในฤดูหนาว และอนุญาตให้ทำโดยไม่ต้องใช้น้ำมันเบนซินเลยก็ได้หากต้องการ ในกรณีของโพรเพน-บิวเทน เคล็ดลับนี้ใช้ไม่ได้ผลในสภาพภูมิอากาศของเรา ในความเป็นจริงแล้วรถจะยังคงใช้เชื้อเพลิงคู่อยู่ เหตุผลก็คือธรรมชาติของก๊าซเหลวนั่นเอง แม่นยำยิ่งขึ้นก๊าซจะเย็นลงอย่างรวดเร็วในระหว่างกระบวนการระเหยแบบแอคทีฟ ส่งผลให้อุณหภูมิในกระบอกสูบและโดยเฉพาะอย่างยิ่งในตัวลดก๊าซลดลงอย่างมาก เพื่อป้องกันไม่ให้อุปกรณ์เป็นน้ำแข็ง กล่องเกียร์จะถูกให้ความร้อนโดยการรวมตัวแลกเปลี่ยนความร้อนที่เชื่อมต่อกับระบบระบายความร้อนของเครื่องยนต์ แต่เพื่อให้ระบบนี้เริ่มทำงานได้ ของเหลวในท่อจะต้องถูกอุ่นก่อน ดังนั้นจึงแนะนำให้สตาร์ทและอุ่นเครื่องยนต์ที่อุณหภูมิแวดล้อมต่ำกว่า 10°C สำหรับน้ำมันเบนซินอย่างเคร่งครัด และเมื่อเครื่องยนต์ถึงอุณหภูมิการทำงานเท่านั้น ให้เปลี่ยนมาใช้แก๊ส อย่างไรก็ตาม ระบบอิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่จะสลับทุกอย่างเองโดยไม่ต้องอาศัยความช่วยเหลือจากคนขับ ควบคุมอุณหภูมิโดยอัตโนมัติและป้องกันไม่ให้อุปกรณ์เป็นน้ำแข็ง จริงอยู่ที่เพื่อรักษาการทำงานที่ถูกต้องของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในระบบเหล่านี้ คุณไม่ควรล้างถังแก๊สให้หมดแม้ในสภาพอากาศร้อน โหมดสตาร์ทแก๊สเป็นโหมดฉุกเฉินสำหรับอุปกรณ์ดังกล่าว และระบบสามารถสลับไปใช้โหมดนี้ได้ในกรณีฉุกเฉินเท่านั้น
อุปกรณ์มีเทนไม่มีปัญหาในการสตาร์ทเครื่องในฤดูหนาว ในทางตรงกันข้ามการสตาร์ทเครื่องยนต์ด้วยแก๊สนี้ในสภาพอากาศหนาวเย็นนั้นง่ายกว่าการสตาร์ทเครื่องยนต์ด้วยน้ำมันเบนซิน การไม่มีเฟสของเหลวไม่จำเป็นต้องให้ความร้อนกับตัวลดซึ่งจะช่วยลดแรงดันในระบบจากบรรยากาศการขนส่ง 200 บรรยากาศเป็นบรรยากาศการทำงานเดียวเท่านั้น
ความมหัศจรรย์ของการฉีดโดยตรง
สิ่งที่ยากที่สุดในการแปลงเป็นแก๊สคือเครื่องยนต์สมัยใหม่ที่มีการฉีดเชื้อเพลิงโดยตรงเข้าไปในกระบอกสูบ เหตุผลก็คือ หัวฉีดแก๊สมักจะอยู่ในทางเดินไอดี ซึ่งการก่อตัวของส่วนผสมเกิดขึ้นในเครื่องยนต์สันดาปภายในประเภทอื่นๆ ทั้งหมดที่ไม่มีการฉีดโดยตรง แต่การมีอยู่ดังกล่าวเป็นการลบล้างความเป็นไปได้ในการเพิ่มพลังงานก๊าซอย่างง่ายดายและเทคโนโลยี ประการแรก ตามหลักการแล้ว ควรจ่ายก๊าซโดยตรงไปยังกระบอกสูบ และประการที่สอง และนี่เป็นสิ่งสำคัญยิ่งกว่านั้น เชื้อเพลิงเหลวทำหน้าที่ระบายความร้อนให้กับหัวฉีดไดเร็กอินเจคชั่นของมันเอง หากไม่มีมันก็ล้มเหลวอย่างรวดเร็วจากความร้อนสูงเกินไป
มีตัวเลือกในการแก้ปัญหานี้อย่างน้อยสองทาง ขั้นแรกจะแปลงเครื่องยนต์ให้เป็นเครื่องยนต์เชื้อเพลิงคู่ มันถูกประดิษฐ์ขึ้นเมื่อนานมาแล้วก่อนที่จะมีการฉีดโดยตรงบนเครื่องยนต์เบนซินด้วยซ้ำ และถูกเสนอให้ดัดแปลงเครื่องยนต์ดีเซลให้ทำงานบนมีเทนด้วยซ้ำ ก๊าซไม่ติดไฟเนื่องจากการบีบอัด ดังนั้น "ดีเซลคาร์บอเนต" จึงสตาร์ทด้วยเชื้อเพลิงดีเซลและยังคงทำงานต่อไปที่ความเร็วรอบเดินเบาและภาระขั้นต่ำ แล้วแก๊สก็เข้ามามีบทบาท เนื่องจากมีการควบคุมความเร็วในการหมุนเพลาข้อเหวี่ยงในโหมดความเร็วปานกลางและสูง ในการทำเช่นนี้ปั๊มฉีด (ปั๊มเชื้อเพลิงแรงดันสูง) จะจำกัดการจ่ายเชื้อเพลิงเหลวไว้ที่ 25-30% ของค่าที่ระบุ มีเทนเข้าสู่เครื่องยนต์ผ่านทางท่อของตัวเองโดยผ่านปั๊มฉีด ไม่มีปัญหากับการหล่อลื่นเนื่องจากการจ่ายน้ำมันดีเซลลดลงที่ความเร็วสูง หัวฉีดดีเซลยังคงถูกระบายความร้อนด้วยเชื้อเพลิงที่ไหลผ่าน จริงอยู่ที่ภาระความร้อนที่ความเร็วสูงยังคงเพิ่มขึ้น
แผนการจ่ายไฟที่คล้ายกันเริ่มใช้กับเครื่องยนต์เบนซินแบบไดเร็กอินเจคชั่น นอกจากนี้ยังใช้งานได้กับทั้งอุปกรณ์มีเทนและโพรเพนบิวเทน แต่ในกรณีหลังนี้ ทางเลือกอื่นที่เพิ่งเกิดขึ้นไม่นานนี้ถือว่ามีแนวโน้มดีกว่า ทั้งหมดนี้เริ่มต้นจากแนวคิดที่จะละทิ้งกระปุกเกียร์แบบเดิมๆ ที่มีเครื่องระเหย และจ่ายโพรเพน-บิวเทนให้กับเครื่องยนต์ภายใต้ความกดดันในสถานะของเหลว ขั้นตอนต่อไปคือการละทิ้งหัวฉีดแก๊สและการจัดหาก๊าซเหลวผ่านหัวฉีดน้ำมันเบนซินมาตรฐาน มีการเพิ่มโมดูลจับคู่แบบอิเล็กทรอนิกส์ลงในวงจร โดยเชื่อมต่อท่อแก๊สหรือน้ำมันเบนซินขึ้นอยู่กับสถานการณ์ ในเวลาเดียวกัน ระบบใหม่ได้สูญเสียปัญหาเดิมๆ เกี่ยวกับการสตาร์ทเย็นโดยใช้แก๊ส: ไม่มีการระเหย - ไม่มีการระบายความร้อน จริงอยู่ที่ราคาของอุปกรณ์สำหรับเครื่องยนต์ที่มีไดเร็กอินเจคชั่นในทั้งสองกรณีนั้นให้ผลตอบแทนเฉพาะกับระยะทางที่ยาวมากเท่านั้น
อย่างไรก็ตาม ความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจจำกัดการใช้อุปกรณ์ถังแก๊สในเครื่องยนต์ดีเซล เพื่อประโยชน์ของการใช้อุปกรณ์มีเทนเท่านั้นสำหรับเครื่องยนต์ที่มีการจุดระเบิดด้วยการอัด และคุณลักษณะนี้เหมาะสำหรับเครื่องยนต์เครื่องจักรกลหนักที่ติดตั้งปั๊มฉีดเชื้อเพลิงแบบดั้งเดิมเท่านั้น ความจริงก็คือการเปลี่ยนเครื่องยนต์โดยสารขนาดเล็กที่ประหยัดจากดีเซลไปเป็นแก๊สนั้นไม่ได้คุ้มค่าและการพัฒนาและการใช้งานทางเทคนิคของอุปกรณ์ถังแก๊สสำหรับเครื่องยนต์คอมมอนเรลรุ่นล่าสุดถือว่าไม่ยุติธรรมในเชิงเศรษฐกิจในปัจจุบัน
จริงอยู่ มีอีกทางเลือกหนึ่งในการแปลงดีเซลเป็นแก๊ส - โดยการแปลงเป็นเครื่องยนต์แก๊สแบบสมบูรณ์ด้วยการจุดระเบิดด้วยประกายไฟ ในเครื่องยนต์ดังกล่าวอัตราส่วนกำลังอัดลดลงเหลือ 10-11 หน่วย หัวเทียนและไฟฟ้าแรงสูงปรากฏขึ้นและบอกลาน้ำมันดีเซลไปตลอดกาล แต่มันเริ่มกินน้ำมันเบนซินอย่างไม่ลำบาก
สภาพการทำงาน
คำแนะนำเก่าของสหภาพโซเวียตในการแปลงรถยนต์เบนซินเป็นแก๊สจำเป็นต้องบดฝาสูบ (ฝาสูบ) เพื่อเพิ่มอัตราส่วนกำลังอัด สิ่งนี้เป็นที่เข้าใจได้: วัตถุของการแปรสภาพเป็นแก๊สในนั้นคือหน่วยกำลังของรถยนต์เพื่อการพาณิชย์ที่ใช้น้ำมันเบนซินที่มีค่าออกเทน 76 และต่ำกว่า มีเทนมีค่าออกเทนเท่ากับ 117 ในขณะที่สารผสมโพรเพน-บิวเทนมีค่าออกเทนประมาณหนึ่งร้อย ดังนั้นเชื้อเพลิงก๊าซทั้งสองประเภทจึงมีโอกาสเกิดการระเบิดน้อยกว่าน้ำมันเบนซินอย่างมาก และช่วยให้อัตราส่วนกำลังอัดของเครื่องยนต์เพิ่มขึ้นเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการเผาไหม้
นอกจากนี้สำหรับเครื่องยนต์คาร์บูเรเตอร์โบราณที่ติดตั้งระบบจ่ายก๊าซเชิงกล การเพิ่มอัตราส่วนการอัดทำให้สามารถชดเชยการสูญเสียพลังงานที่เกิดขึ้นเมื่อเปลี่ยนมาใช้แก๊สได้ ความจริงก็คือน้ำมันเบนซินและก๊าซผสมกับอากาศในทางเดินไอดีในสัดส่วนที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมเมื่อใช้โพรเพนบิวเทน และโดยเฉพาะอย่างยิ่งมีเธน เครื่องยนต์จึงต้องทำงานโดยใช้ส่วนผสมที่บางกว่ามาก ผลลัพธ์คือแรงบิดของเครื่องยนต์ลดลง ส่งผลให้กำลังลดลง 5-7% ในกรณีแรกและ 18-20% ในกรณีที่สอง ในเวลาเดียวกัน บนกราฟของคุณลักษณะความเร็วภายนอก รูปร่างของกราฟแรงบิดของมอเตอร์แต่ละตัวยังคงไม่เปลี่ยนแปลง มันเคลื่อนลงมาตาม “แกนนิวตัน-เมตร”
อย่างไรก็ตาม สำหรับเครื่องยนต์ที่มีระบบหัวฉีดอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งติดตั้งระบบจ่ายก๊าซที่ทันสมัย คำแนะนำและตัวเลขทั้งหมดนี้แทบจะไม่มีความหมายในทางปฏิบัติเลย เพราะประการแรกอัตราส่วนกำลังอัดก็เพียงพอแล้วและแม้จะเปลี่ยนมาใช้มีเธน งานเจียรฝาสูบก็ไม่ยุติธรรมในเชิงเศรษฐกิจเลย และประการที่สอง ตัวประมวลผลอุปกรณ์แก๊สซึ่งประสานงานกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของรถยนต์ จัดระเบียบการจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิงในลักษณะที่อย่างน้อยครึ่งหนึ่งจะชดเชยช่องว่างแรงบิดที่กล่าวข้างต้น ในระบบที่มีไดเร็กอินเจกชั่นและในเครื่องยนต์แก๊ส-ดีเซล เชื้อเพลิงแก๊สในช่วงความเร็วที่กำหนดจะสามารถเพิ่มแรงบิดได้
นอกจากนี้ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยังตรวจสอบจังหวะการจุดระเบิดที่ต้องการอย่างชัดเจน ซึ่งเมื่อเปลี่ยนมาใช้แก๊สควรมากกว่าน้ำมันเบนซิน ส่วนอย่างอื่นก็เท่าเทียมกัน เชื้อเพลิงก๊าซเผาไหม้ช้าลง ซึ่งหมายความว่าจะต้องติดไฟเร็วขึ้น ด้วยเหตุผลเดียวกัน โหลดความร้อนบนวาล์วและบ่าวาล์วจึงเพิ่มขึ้น ในทางกลับกัน แรงกระแทกของกลุ่มลูกสูบ-ลูกสูบจะมีน้อยลง นอกจากนี้ ฤดูหนาวที่เริ่มมีเทนยังมีประโยชน์มากกว่าน้ำมันเบนซินอีกด้วย ก๊าซไม่ได้ชะล้างน้ำมันออกจากผนังกระบอกสูบ และโดยทั่วไป เชื้อเพลิงก๊าซไม่มีตัวเร่งปฏิกิริยาการเสื่อมสภาพของโลหะ ดังนั้น การเผาไหม้เชื้อเพลิงที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นจะช่วยลดความเป็นพิษของไอเสียและการสะสมตัวของคาร์บอนในกระบอกสูบ
ว่ายน้ำอัตโนมัติ
บางทีข้อเสียที่เห็นได้ชัดเจนที่สุดของรถที่ใช้แก๊สก็คือความมีอิสระที่จำกัด ประการแรก ปริมาณการใช้เชื้อเพลิงก๊าซ หากคำนวณโดยปริมาตร จะมากกว่าน้ำมันเบนซิน และโดยเฉพาะเชื้อเพลิงดีเซล และประการที่สอง รถที่ใช้น้ำมันผูกติดอยู่กับปั๊มน้ำมันที่เกี่ยวข้อง มิฉะนั้น จุดเปลี่ยนให้เป็นเชื้อเพลิงทดแทนจะเริ่มเข้าใกล้ศูนย์ เป็นเรื่องยากโดยเฉพาะสำหรับผู้ที่ขับมีเทน สถานีบริการน้ำมันมีเทนมีน้อยมาก และทั้งหมดเชื่อมต่อกับท่อส่งก๊าซหลัก เหล่านี้เป็นเพียงสถานีอัดอากาศขนาดเล็กบนกิ่งก้านของท่อหลัก ในช่วงปลายยุค 80 - ต้นยุค 90 ของศตวรรษที่ 20 ประเทศของเราพยายามเปลี่ยนการขนส่งเป็นมีเทนอย่างแข็งขันโดยเป็นส่วนหนึ่งของโครงการของรัฐ ตอนนั้นเองที่ปั๊มน้ำมันมีเทนส่วนใหญ่เกิดขึ้น ภายในปี 1993 มีการก่อสร้าง 368 ลำ และตั้งแต่นั้นมา จำนวนนี้ก็เพิ่มขึ้นเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ปั๊มน้ำมันส่วนใหญ่ตั้งอยู่ในพื้นที่ยุโรปของประเทศใกล้กับทางหลวงและเมืองต่างๆ ของรัฐบาลกลาง แต่ในขณะเดียวกันสถานที่ตั้งของพวกเขาไม่ได้ถูกกำหนดมากนักจากมุมมองของความสะดวกสบายของผู้ขับขี่รถยนต์ แต่จากมุมมองของคนงานแก๊ส ดังนั้นในบางกรณีที่เกิดขึ้นไม่บ่อยนักคือปั๊มน้ำมันที่ตั้งอยู่ติดกับทางหลวงและแทบไม่เคยเข้าไปในมหานครเลย เกือบทุกแห่งเพื่อเติมก๊าซมีเทน คุณต้องอ้อมหลายกิโลเมตรไปยังเขตอุตสาหกรรมบางแห่ง ดังนั้นในการวางแผนเส้นทางระยะไกลจึงต้องมองหาปั๊มน้ำมันเหล่านี้และจำไว้ล่วงหน้า สิ่งเดียวที่สะดวกในสถานการณ์เช่นนี้คือน้ำมันเชื้อเพลิงคุณภาพสูงอย่างสม่ำเสมอที่สถานีมีเทนทุกแห่ง ก๊าซจากท่อส่งก๊าซหลักมีปัญหาอย่างมากในการเจือจางหรือทำให้เสีย เว้นแต่ระบบกรองหรืออบแห้งที่ปั๊มน้ำมันแห่งใดแห่งหนึ่งจะล้มเหลวกะทันหัน
สามารถขนส่งโพรเพนบิวเทนในถังได้และด้วยคุณสมบัตินี้ทำให้ภูมิศาสตร์ของปั๊มน้ำมันกว้างขึ้นอย่างมาก ในบางภูมิภาค คุณสามารถเติมน้ำมันได้แม้ในพื้นที่ชนบทห่างไกลที่สุด แต่การค้นหาความพร้อมใช้งานของปั๊มน้ำมันโพรเพนตามเส้นทางที่กำลังจะมาถึงก็ไม่เสียหายเช่นกัน เพื่อที่ว่าการที่ปั๊มน้ำมันขาดหายไปอย่างกะทันหันบนทางหลวงจะไม่กลายเป็นเรื่องน่าประหลาดใจ ในเวลาเดียวกัน ก๊าซเหลวมักจะทิ้งความเสี่ยงในการใช้เชื้อเพลิงนอกฤดูกาลหรือคุณภาพต่ำเสมอ
มีการพูดถึงข้อดีของเชื้อเพลิงเครื่องยนต์ที่ใช้แก๊สกันมาก โดยเฉพาะมีเทน แต่ให้เราเตือนคุณเกี่ยวกับข้อดีเหล่านั้นอีกครั้ง
นี่คือไอเสียที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมซึ่งตรงตามข้อกำหนดด้านการปล่อยมลพิษทางกฎหมายในปัจจุบันและในอนาคต ภายในกรอบของลัทธิภาวะโลกร้อนนี่เป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญเนื่องจากยูโร 5, ยูโร 6 และมาตรฐานที่ตามมาทั้งหมดจะถูกนำมาใช้โดยไม่ล้มเหลวและปัญหาไอเสียจะต้องได้รับการแก้ไขไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง ภายในปี 2563 ในสหภาพยุโรป ยานพาหนะใหม่จะได้รับอนุญาตให้ผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์โดยเฉลี่ยไม่เกิน 95 กรัมต่อกิโลเมตร ภายในปี 2025 ขีดจำกัดที่อนุญาตนี้อาจลดลงอีก เครื่องยนต์มีเทนสามารถตอบสนองมาตรฐานความเป็นพิษเหล่านี้ได้ และไม่เพียงเนื่องจากการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ลดลงเท่านั้น การปล่อยฝุ่นละอองจากเครื่องยนต์แก๊สยังต่ำกว่าเครื่องยนต์เบนซินหรือดีเซลอีกด้วย
นอกจากนี้ เชื้อเพลิงของเครื่องยนต์แก๊สไม่ได้ชะล้างน้ำมันออกจากผนังกระบอกสูบ ซึ่งจะทำให้การสึกหรอช้าลง ตามที่ผู้โฆษณาชวนเชื่อเกี่ยวกับเชื้อเพลิงเครื่องยนต์แก๊สอายุการใช้งานของเครื่องยนต์เพิ่มขึ้นอย่างมากอย่างน่าอัศจรรย์ ในเวลาเดียวกัน พวกเขาก็นิ่งเงียบเกี่ยวกับความเครียดจากความร้อนของเครื่องยนต์ที่ใช้แก๊ส
และข้อได้เปรียบหลักของเชื้อเพลิงเครื่องยนต์แก๊สคือราคา ราคาและราคาเดียวครอบคลุมข้อบกพร่องทั้งหมดของก๊าซเป็นเชื้อเพลิงในรถยนต์ หากเรากำลังพูดถึงมีเทน นี่คือเครือข่ายสถานีเติม CNG ที่ยังไม่ได้รับการพัฒนาซึ่งเชื่อมโยงรถแก๊สเข้ากับปั๊มน้ำมันอย่างแท้จริง จำนวนสถานีเติมที่ใช้ก๊าซธรรมชาติเหลวนั้นมีน้อยมาก เชื้อเพลิงยานยนต์ที่ใช้แก๊สประเภทนี้ในปัจจุบันเป็นผลิตภัณฑ์เฉพาะกลุ่มที่มีความเชี่ยวชาญสูง นอกจากนี้ อุปกรณ์แก๊สยังกินพื้นที่ส่วนหนึ่งของความจุบรรทุกและพื้นที่ใช้สอย อุปกรณ์แก๊สยังยุ่งยากและมีราคาแพงในการบำรุงรักษา
ความก้าวหน้าทางเทคนิคทำให้เกิดเครื่องยนต์ประเภทแก๊ส-ดีเซล ซึ่งอยู่ในสองโลก: ดีเซลและแก๊ส แต่เป็นวิธีสากล น้ำมันดีเซลไม่ได้ตระหนักถึงความสามารถของทั้งสองโลกอย่างเต็มที่ ไม่สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการเผาไหม้ ประสิทธิภาพ หรือการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสำหรับเชื้อเพลิงสองชนิดในเครื่องยนต์เดียวกันได้ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพวงจรก๊าซและอากาศ คุณต้องมีเครื่องมือพิเศษ - เครื่องยนต์แก๊ส
ทุกวันนี้ เครื่องยนต์ที่ใช้แก๊สทั้งหมดใช้การสร้างส่วนผสมระหว่างก๊าซและอากาศภายนอกและการจุดระเบิดจากหัวเทียน เช่นเดียวกับในเครื่องยนต์เบนซินแบบคาร์บูเรเตอร์ ทางเลือกอื่นอยู่ระหว่างการพัฒนา ส่วนผสมของก๊าซและอากาศเกิดขึ้นในท่อร่วมไอดีโดยการฉีดแก๊ส ยิ่งกระบวนการนี้เกิดขึ้นใกล้กับกระบอกสูบมากเท่าไร เครื่องยนต์ก็จะตอบสนองเร็วขึ้นเท่านั้น ตามหลักการแล้ว ควรฉีดก๊าซเข้าไปในห้องเผาไหม้โดยตรง ตามที่อธิบายไว้ด้านล่าง ความซับซ้อนในการควบคุมไม่ได้เป็นเพียงข้อเสียเดียวของการก่อตัวของส่วนผสมภายนอก
การฉีดแก๊สถูกควบคุมโดยหน่วยอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งควบคุมจังหวะการจุดระเบิดด้วย มีเทนเผาไหม้ช้ากว่าน้ำมันดีเซลนั่นคือส่วนผสมของก๊าซและอากาศควรติดไฟเร็วกว่านี้มุมล่วงหน้าจะถูกปรับตามภาระด้วย นอกจากนี้มีเทนยังต้องการอัตราส่วนการอัดที่ต่ำกว่าเชื้อเพลิงดีเซลอีกด้วย ดังนั้นในเครื่องยนต์ที่มีสำลักตามธรรมชาติ อัตราส่วนกำลังอัดจะลดลงเหลือ 12–14 เครื่องยนต์แบบสำลักนั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยองค์ประกอบปริมาณสัมพันธ์ของส่วนผสมของก๊าซและอากาศนั่นคือค่าสัมประสิทธิ์อากาศส่วนเกิน a เท่ากับ 1 ซึ่งบางส่วนชดเชยการสูญเสียพลังงานจากการลดลงของอัตราส่วนการอัด ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์แก๊สในบรรยากาศคือ 35% ในขณะที่เครื่องยนต์ดีเซลในบรรยากาศมีประสิทธิภาพ 40%
ผู้ผลิตรถยนต์แนะนำให้ใช้น้ำมันเครื่องชนิดพิเศษในเครื่องยนต์แก๊สที่มีคุณสมบัติกันน้ำ มีปริมาณเถ้าซัลเฟตต่ำและในขณะเดียวกันก็มีเลขฐานสูง แต่เป็นน้ำมันสำหรับทุกฤดูกาลสำหรับเครื่องยนต์ดีเซลของ SAE 15W-40 และ 10W-40 ชั้นเรียนไม่ได้รับอนุญาตซึ่งใช้ในทางปฏิบัติในเก้ากรณีจากสิบกรณี
เทอร์โบชาร์จเจอร์ช่วยให้คุณลดอัตราส่วนกำลังอัดลงเหลือ 10–12 ขึ้นอยู่กับขนาดของเครื่องยนต์และความดันในช่องไอดี และเพิ่มอัตราส่วนอากาศส่วนเกินเป็น 1.4–1.5 ในกรณีนี้ประสิทธิภาพสูงถึง 37% แต่ในขณะเดียวกันความเครียดจากความร้อนของเครื่องยนต์ก็เพิ่มขึ้นอย่างมาก สำหรับการเปรียบเทียบ ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ดีเซลเทอร์โบชาร์จสูงถึง 50%
ความเครียดจากความร้อนที่เพิ่มขึ้นของเครื่องยนต์แก๊สนั้นสัมพันธ์กับความเป็นไปไม่ได้ที่จะล้างห้องเผาไหม้เมื่อปิดวาล์วเมื่อวาล์วไอเสียและไอดีเปิดพร้อมกันเมื่อสิ้นสุดจังหวะไอเสีย การไหลของอากาศบริสุทธิ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเครื่องยนต์ซุปเปอร์ชาร์จ อาจทำให้พื้นผิวของห้องเผาไหม้เย็นลง ซึ่งช่วยลดความเครียดจากความร้อนของเครื่องยนต์ เช่นเดียวกับการลดความร้อนของประจุใหม่ สิ่งนี้จะเพิ่มปัจจัยการเติม แต่สำหรับ เครื่องยนต์ที่ใช้แก๊ส การทับซ้อนของวาล์วเป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้ เนื่องจากรูปแบบภายนอกของส่วนผสมระหว่างก๊าซและอากาศ อากาศจึงถูกส่งไปยังกระบอกสูบพร้อมกับมีเทนเสมอ และต้องปิดวาล์วไอเสียในเวลานี้เพื่อป้องกันไม่ให้มีเทนเข้าสู่ทางเดินไอเสียและทำให้เกิดการระเบิด
อัตราส่วนการอัดที่ลดลง ความเครียดจากความร้อนที่เพิ่มขึ้น และคุณสมบัติของวงจรก๊าซและอากาศจำเป็นต้องมีการเปลี่ยนแปลงที่สอดคล้องกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบทำความเย็น ในการออกแบบเพลาลูกเบี้ยวและชิ้นส่วน CPG รวมถึงในวัสดุที่ใช้เพื่อรักษาประสิทธิภาพ และอายุการใช้งาน ดังนั้นต้นทุนของเครื่องยนต์ที่ใช้แก๊สจึงไม่แตกต่างจากราคาเทียบเท่าน้ำมันดีเซลมากนักหากไม่สูงกว่า แถมค่าอุปกรณ์แก๊สด้วย
KAMAZ PJSC ซึ่งเป็นเรือธงของอุตสาหกรรมยานยนต์ในประเทศผลิตเครื่องยนต์รูปตัว V 8 สูบแบบแก๊สของซีรีส์ KamAZ-820.60 และ KamAZ-820.70 ด้วยขนาด 120x130 และปริมาตรกระบอกสูบ 11,762 ลิตร สำหรับเครื่องยนต์แก๊ส จะใช้ CPG ซึ่งให้อัตราส่วนกำลังอัด 12 (ดีเซล KamAZ-740 มีอัตราส่วนกำลังอัด 17) ในกระบอกสูบส่วนผสมของก๊าซและอากาศจะถูกจุดประกายโดยการติดตั้งหัวเทียนแทนหัวฉีด
สำหรับรถยนต์ที่ใช้งานหนักด้วยเครื่องยนต์แก๊ส จะใช้หัวเทียนแบบพิเศษ ดังนั้น Federal-Mogul จึงจัดหาหัวเทียนที่มีอิริเดียมกลางอิริเดียมและอิเล็กโทรดด้านข้างที่ทำจากอิริเดียมหรือแพลตตินัมให้กับตลาด การออกแบบ วัสดุ และคุณลักษณะของอิเล็กโทรดและหัวเทียนนั้นคำนึงถึงอุณหภูมิการทำงานของยานพาหนะที่ใช้งานหนักซึ่งมีคุณลักษณะพิเศษคือรับน้ำหนักได้หลากหลายและมีอัตราส่วนกำลังอัดที่ค่อนข้างสูง
เครื่องยนต์ KamAZ-820 ได้รับการติดตั้งระบบฉีดมีเทนแบบกระจายเข้าไปในท่อร่วมไอดีผ่านหัวฉีดพร้อมอุปกรณ์วัดแสงแม่เหล็กไฟฟ้า ก๊าซจะถูกฉีดเข้าไปในทางเดินไอดีของแต่ละกระบอกสูบ ซึ่งช่วยให้สามารถปรับองค์ประกอบของส่วนผสมของก๊าซและอากาศสำหรับแต่ละกระบอกสูบเพื่อให้มีการปล่อยสารอันตรายน้อยที่สุด การไหลของแก๊สถูกควบคุมโดยระบบไมโครโปรเซสเซอร์ ขึ้นอยู่กับแรงดันที่ด้านหน้าหัวฉีด การจ่ายอากาศจะถูกควบคุมโดยวาล์วปีกผีเสื้อที่ขับเคลื่อนด้วยแป้นคันเร่งแบบอิเล็กทรอนิกส์ ระบบไมโครโปรเซสเซอร์ควบคุมจังหวะการจุดระเบิด ให้การป้องกันการจุดระเบิดมีเทนในท่อร่วมไอดีในกรณีที่ระบบจุดระเบิดหรือวาล์วทำงานผิดปกติ เช่นเดียวกับการป้องกันเครื่องยนต์จากโหมดฉุกเฉิน รักษาความเร็วของยานพาหนะที่กำหนด ให้การจำกัดแรงบิด ล้อขับเคลื่อนของรถยนต์และการวินิจฉัยตนเองเมื่อเปิดระบบ
KAMAZ ได้รวมส่วนของเครื่องยนต์แก๊สและดีเซลเป็นส่วนใหญ่ แต่ไม่ใช่ทั้งหมดและมีชิ้นส่วนภายนอกที่คล้ายกันสำหรับเครื่องยนต์ดีเซล - เพลาข้อเหวี่ยง, เพลาลูกเบี้ยว, ลูกสูบพร้อมก้านสูบและแหวน, หัวสูบ, เทอร์โบชาร์จเจอร์, ปั๊มน้ำ, ปั้มน้ำมัน, ท่อไอดี , กระทะน้ำมัน, ตัวเรือนมู่เล่ - ไม่เหมาะสำหรับเครื่องยนต์แก๊ส
ในเดือนเมษายน 2558 KAMAZ ได้เปิดตัวยานพาหนะที่ใช้แก๊สซึ่งมีกำลังการผลิตอุปกรณ์ 8,000 หน่วยต่อปี การผลิตตั้งอยู่ในอาคารเดิมที่ใช้แก๊ส-ดีเซลของโรงงานผลิตรถยนต์ เทคโนโลยีการประกอบมีดังนี้: แชสซีถูกประกอบและติดตั้งเครื่องยนต์แก๊สบนสายการประกอบหลักของโรงงานผลิตรถยนต์ จากนั้นแชสซีจะถูกลากเข้าไปในตัวถังของยานพาหนะที่ใช้แก๊สเพื่อติดตั้งอุปกรณ์ที่ใช้แก๊สและดำเนินการทดสอบทั้งหมดตลอดจนการรันอินของยานพาหนะและแชสซี ในเวลาเดียวกัน เครื่องยนต์แก๊ส KAMAZ (รวมถึงเครื่องยนต์ที่ได้รับการปรับปรุงให้ทันสมัยด้วยส่วนประกอบของ BOSCH) ที่ประกอบในโรงงานผลิตเครื่องยนต์ก็ได้รับการทดสอบและรันอินอย่างสมบูรณ์เช่นกัน
Avtodiesel (โรงงาน Yaroslavl Motor) ร่วมมือกับ Westport ได้พัฒนาและผลิตกลุ่มผลิตภัณฑ์เครื่องยนต์แก๊สที่ใช้เครื่องยนต์แถวเรียง 4 และ 6 สูบในตระกูล YaMZ-530 สามารถติดตั้งรุ่นหกสูบในรถยนต์ Ural NEXT รุ่นใหม่ได้
ดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้น เครื่องยนต์แก๊สในอุดมคติคือการฉีดก๊าซโดยตรงเข้าไปในห้องเผาไหม้ แต่จนถึงขณะนี้วิศวกรรมเครื่องกลระดับโลกที่ทรงพลังที่สุดยังไม่ได้สร้างเทคโนโลยีดังกล่าว ในประเทศเยอรมนี การวิจัยดำเนินการโดยกลุ่มความร่วมมือ Direct4Gas ซึ่งนำโดย Robert Bosch GmbH ร่วมกับ Daimler AG และสถาบันวิจัยเทคโนโลยีและเครื่องยนต์ยานยนต์แห่งสตุ๊ตการ์ท (FKFS) กระทรวงเศรษฐกิจและพลังงานของเยอรมนีสนับสนุนโครงการนี้ด้วยเงิน 3.8 ล้านยูโร ซึ่งจริงๆ แล้วไม่มากนัก โครงการนี้จะเริ่มตั้งแต่ปี 2558 ถึงมกราคม 2560 Na-gora จะต้องออกแบบระบบฉีดมีเทนโดยตรงทางอุตสาหกรรม และเทคโนโลยีสำหรับการผลิตที่มีความสำคัญไม่น้อยไปกว่ากัน
เมื่อเปรียบเทียบกับระบบปัจจุบันที่ใช้การฉีดแก๊สหลายจุด ระบบไดเร็กอินเจคชั่นขั้นสูงสามารถเพิ่มแรงบิดรอบต่ำได้ถึง 60% ซึ่งช่วยขจัดจุดอ่อนของเครื่องยนต์ที่ใช้แก๊ส การฉีดโดยตรงช่วยแก้ปัญหาที่ซับซ้อนของโรค "ในวัยเด็ก" ของเครื่องยนต์แก๊สซึ่งมาพร้อมกับการก่อตัวของส่วนผสมภายนอก
โครงการ Direct4Gas กำลังพัฒนาระบบไดเร็กอินเจคชั่นที่เชื่อถือได้และปิดผนึก และจ่ายก๊าซในปริมาณที่แน่นอนที่จะฉีด การปรับเปลี่ยนเครื่องยนต์จะถูกจำกัดให้น้อยที่สุดเพื่อให้อุตสาหกรรมสามารถใช้ส่วนประกอบเดียวกันได้ ทีมงานโครงการกำลังติดตั้งวาล์วฉีดแรงดันสูงที่พัฒนาขึ้นใหม่ให้กับเครื่องยนต์ก๊าซทดลอง ระบบควรจะได้รับการทดสอบในห้องปฏิบัติการและบนยานพาหนะโดยตรง นักวิจัยยังกำลังศึกษาการก่อตัวของส่วนผสมระหว่างเชื้อเพลิงกับอากาศ กระบวนการควบคุมการจุดระเบิด และการก่อตัวของก๊าซพิษ เป้าหมายระยะยาวของกลุ่มความร่วมมือคือการสร้างเงื่อนไขที่เทคโนโลยีสามารถเข้าสู่ตลาดได้
ดังนั้นเครื่องยนต์ที่ใช้แก๊สจึงเป็นพื้นที่ใหม่ที่ยังไม่ถึงจุดอิ่มตัวทางเทคโนโลยี ความสมบูรณ์จะเกิดขึ้นเมื่อบ๊อชและเพื่อนๆ ของเขาสร้างเทคโนโลยีสำหรับการฉีดมีเทนเข้าไปในห้องเผาไหม้โดยตรง
