ГЛАВНАЯ  
 

Газ вместо бензина

Экономия энергетических ресурсов предполагает не только более рациональное расходование жидкого горючего, но и замену, где это возможно, нефтяного топлива другими его видами. Запасы сырья для бензина в недрах нашей планеты не беспредельны, а добыча его в отдельных районах и транспортировка обходятся все дороже.

Одним из заменителей автомобильного бензина называют газ. Об этом все чаще упоминают газеты н журналы, сообщения из научных учреждений, предприятий. Без преувеличения можно сказать, что проблема газа интересует сегодня широкие круги автомобилистов. Свидетельство тому - многочисленные вопросы на эту тему в редакционной почте.

Ответить на них мы попросили заведующего лабораторией газовых двигателей НАМИ кандидата технических наук И. ГОЛЬДБЛАТА.

- Почему проблема перехода на газовое топливо приобрела в наши дни такую актуальность?

- Автомобильный парк планеты в 1980 году насчитывал уже более 400 миллионов машин. Для обеспечения их работы требуется колоссальное количество горючего - бензина и дизельного топлива. К примеру, если говорить о наших транспортных средствах, такси ГАЗ-24-01 расходует в год 9 тонн бензина, грузовой автомобиль ЗИЛ-130 - 12 тонн, автобус ЛиАЗ-677 - до 30 тонн! На топливе нефтяного происхождения работают мотоциклы, тракторы, суда, самолеты, промышленные двигатели. Нефть широко используется в производстве синтетического каучука, многих видов полимерных материалов. Нетрудно представить себе масштабы ее потребления.

Полвека назад, в период массовых открытий месторождений нефти казалось, что запасы ее неистощимы. Она стала вытеснять уголь и другие виды топлива из многих отраслей промышленности, транспорта, энергетики, коммунального хозяйства, быта. Например, в топливном балансе США с 1925 по 1975 год доля нефти выросла с 13.4 до 43,7%. Если учесть, что каждые 15 лет общий объем ее потребления, как показывает мировая статистика, удваивается, то станет очевидной неизбежность быстрого истощения нефтяных запасов. По одним данным, при массовом использовании их хватит до 1992 года, по другим - исследователи называют 2100-й. И хотя ежегодно геологи находят новые месторождения, во всем мире началась борьба за строжайшую экономию нефти и нефтепродуктов. Некоторые страны затормозили их добычу и выработку. Наряду с другими причинами этот шаг породил в отдельных регионах планеты явления энергетического кризиса. Сложившаяся ситуация стимулировала ускорение работ по получению и применению новых видов топлива, в частности газа.

- Какие газы и в каком виде можно использовать для автомобильных двигателей?

- Речь прежде всего идет об углеводородной пропано-бутановой газовой смеси, получаемой при переработке нефти, нефтяного попутного газа и газового конденсата. Пригоден как топливо для автомобилей и природный газ и так называемый попутный, выделяющийся при добыче нефти. Однако в составе того и другого очень много метана, делающего их теплотворность ниже, чем у пропа-но-бутановых смесей. Это, впрочем, не означает, что они неперспективны в качестве топлива для автомобиля.

Дешевые горючие газы давно стали применять на автомобильном транспорте как альтернативное топливо. У нас в стране еще в 30-е годы использовали сжатые коксовый и "светильный" газы. На них эксплуатировали довоенные автомобили ГАЗ-44 и ЗИС-30 в Москве, Магнитогорске, ряде городов Донбасса. Их запас хода не превышал 100-130 километров. Открытие месторождений природного газа в районе Мелитополя, Саратова и ввод в действие газопроводов Саратов-Москва, Дашава-Киев и других дали возможность перейти на газовое топливо с более высокой теплотворностью. Оно обеспечило увеличение запаса хода до 200 километров. Тогда же были сооружены газонаполнительные станции во Львове, Киеве, Дрогобыче, Саратове и других городах, а в 1949 году организован выпуск газобаллонных автомобилей ГАЗ-51В и ЗИС-156.

Одновременно были начаты работы по использованию в качестве топлива также сжиженных газов, в частности про-пано-бутановых. Грузовые автомобили ГАЗ-52-07, ГАЗ-53-07, ЗИЛ-138 и другие, работающие на газе, можно встретить в Москве, в городах РСФСР, на Украине, в Узбекистане, Казахстане, Литве.

По имеющимся данным, на 1980 год в европейских странах насчитывалось 1 153 тысячи газобаллонных автомобилей, в Японии - 400 тысяч, в США - 100 тысяч. И хотя их доля составляет в мировом парке около 0,5%, по мнению специалистов, число их в ближайшие годы будет расти.

- Что перспективнее и экономически выгоднее для широкого применения на автомобильных двигателях - сжатый или сжиженный газ?

- Природный газ. как известно, имеет малую плотность, и его количество, необходимое для пробега 200-300 километров, заняло бы слишком большой объем. Поэтому его запас на автомобиле чаще всего находится в сжатом состоянии (до 20 мПа, то есть 200 кгс/см1). Емкостью для газа в этом случае служат баллоны из низколегированной стали (цельнотянутая труба с толщиной стенки 6 мм). Масса каждого - 62,5 кг, вместимость - 50 л, что при указанном давлении соответствует 10 м' газа. По содержанию энергии они равноценны 10 л бензина, следовательно, восемь баллонов на ЗИЛ-130 или пять-шесть на ГАЗ-52 обеспечат запас примерно в 200 километров.

Сжиженный пропано-бутаиовый газ хранят в обычных стальных баллонах (по одному-два на машине); объем каждого - 225 л. масса - 138 кг. Они сварены из стального листа толщиной 5- 6 мм и рассчитаны на давление 1,6 мПа (16 кгс/см").

Если сравнить ЗИЛ-138 с одним баллоном для сжиженного газа и ЗИЛ-138А с восемью баллонами для сжатого, то первый при меньшей на 262 кг массе топливной тары имеет в 2,5 раза больший запас хода. Значит, выгоднее использовать сжиженный газ? Не будем торопиться с выводами.

Пропано-бутановый газ технологически наиболее пригоден для сжижения. Природный же и попутный требуют для этого пониженных температур (ниже минус 82°С), а стало быть, и баллонов-термосов - более сложных и дорогих. Поэтому они используются как топливо в основном в сжатом виде.

Поскольку пропан и бутан получают главным образом в процессе газо- и нефтепереработки, а запасы сырья здесь ограниченны, на них нельзя ориентироваться как на основной вид газового топлива. К тому же надо учесть, что они сами являются исходным материалом для синтеза ценных химических соединений. Поэтому сжатый газ хотя и требует более тяжелых емкостей, в конечном счете предпочтительней с экономической точки зрения, а значит и более перспективен для использования на автомобильном транспорте в качестве топлива.

- Каковы особенности работы на газе карбюраторного двигателя, соответствующим образом приспособленного для этого?

- Рабочие процессы автомобильных двигателей на газе и бензине протекают в основном одинаково. Правда, газовоздушная смесь имеет меньшую скорость сгорания и требует несколько большего угла опережения зажигания. Различия есть и в способе ее приготовления. Газовое топливо не надо распылять и испарять, как бензин. Поэтому, скажем, подогрев впускного трубопровода при работе на газе не только не нужен, но и вреден. Он приведет к ухудшению наполнения цилиндров, падению мощности.

Благодаря хорошему смешению газа с воздухом их смесь более однородна, чем бензовоздушная. Она лучше сгорает, образуя значительно меньше окиси углерода и других веществ, загрязняющих атмосферу. Высокая полнота сгорания газового топлива, отсутствие его конденсации и связанного с ней разжижения смазки при работе двигателя уменьшают нагарообразование и в то же время увеличивают срок службы моторного масла. В результате износ двигателя сокращается на 30-40%, удлиняется его межремонтный пробег, а старение масла происходит в два-три раза медленнее, что позволяет заменять его реже, чем в двигателе, работающем на бензине.

- Не уменьшается ли мощность двигателя при переходе с бензина на газ?

- У пропано-бутановых смесей, а тем более у природного и попутного газов - меньшая теплотворность топливовоздуш-ной смеси, чем у бензина. Следовательно, теоретически мощность двигателя должна упасть. Но высокая детонационная стойкость (октановое число горючего газа - 90-110 единиц) позволяет повышать степень сжатия и получать такую же мощность, как на бензине, или близкую к ней. Скажем, у двигателя ЗИЛ-138 (газовая модификация ЗИЛ -130) степень сжатия увеличена с 6,5 до 8,0, н на сжиженном газе он развивает такую же мощность, как и при использовании бензина. - 150 л. с. (ПО кВт), а работающий на сжатом газе двигатель ЗИЛ- 138А имеет на 15-18% худшие показатели.

- Возможно ли практически создать универсальную модификацию автомобильного двигателя для работы на газовом топливе, который при необходимости мог бы эксплуатироваться на бензине?

- Конечно. Возьмите выпускаемые в настоящее время модификации ЗИЛ-138 ("За рулем", 1978. J* 1). ГАЗ-53-07 ("За рулем". 1977, № 4). Они снабжены резервной системой питания с карбюратором и небольшим бензобаком. Однако она играет вспомогательную роль, и на бензине газовая модификация двигателя развивает сравнительно малую мощность (30-40% от номинальной).

- Как устроен! система питания автомобиля, работающего на газе?

- Рассмотрим систему питания сжатым природным газом автомобиля ЗИЛ-138А, серийное производство которого начинается в нынешнем году. Она представлена на рисунке.

Восемь баллонов 1 со сжатым до 20 мПа (200 кгс/см3) газом разделены на две группы с независимым отключением вентилями 3, благодаря чему можно расходовать топливо не из всех емкостей сразу, а из половины их. Количество газа в баллонах пропорционально давлению, контролируемому манометром Для заправки, которая возможна лишь на газонаполнительных станциях, служит вентиль 4.

Из баллонов сжатый газ поступает в подогреватель 8, смонтированный вблизи выпускной трубы. Он нужен, чтобы предотвратить образование ледяных пробок в магистрали. Ведь при резком снижении давления газа падает его температура, и при наличии в топливе влаги такие пробки могли бы образоваться даже в теплую погоду. При работе двигателя на бензине специальной заслонкой 9 можно перекрыть поступление отработавших газов по трубке 11 к подогревателю.

Далее сжатый газ подается в редуктор 10 высокого давления, где оно снижается с 20 мПа (200 кгс/см') до 1,2-1,5 мПа (12-15 кгс/см'). От этого редуктора топливо, пройдя через войлоч-но-сетчатый фильтр и электромагнитный клапан 13, поступает в двухступенчатый редуктор 17. Тут давление газа последовательно снижается до 0,25- 0,35 мПа (2,5-3,5 кгс/см'), а затем до атмосферного. Вторая ступень редуктора 17 оснащена пневматическим устройством для отключения подачи топлива при остановке двигателя, а также дозирующими шайбами и экономайзером, чтобы приводить состав газовоздушной смеси в соответствие с нагрузкой двигателя.

Находящийся под атмосферным давлением газ в карбюраторе-смесителе 16 смешивается в нужной пропорции с воздухом и подается в цилиндры. Карбюратор-смеситель имеет все элементы, необходимые и для работы на бензине. Естественно, что в нем для работы на газе предусмотрены системы холостого хода, корректор переходов от холостого хода к нагрузочным режимам, основная система питания и устройства для облегчения холодного запуска.

- Почему бы не перевести, где это возможно, не только грузовики, но и легковые автомобили на газовое топливо? Например, было сообщение, что в Ташкенте часть легковых такси переведена с бензина на сжиженный газ. А как с "москвичами", "жигулями"?

- Двигатели легковых автомобилей также могут быть приспособлены для работы на сжиженном газе после установки баллонов и соответствующей топливоподающей аппаратуры. Однако к эксплуатации у нас допускаются лишь газобаллонные модели, прошедшие межведомственные испытания и рекомендованные к производству. К их числу относятся грузовые ЗИЛ-138, ЗИЛ-138В1, ЗИЛ-ММЗ-45023, ГАЗ-52-07, ГАЗ-52-08, ГАЗ-52-09, ГАЗ-53-07, легковые такси ГАЗ-24-07. автобусы ЛиАЗ-677Г и ЛАЗ-695П. Газовую аппаратуру для них выпускают специализированные предприятия, а комплектуют ею машины на автомобильных заводах. Для перевода на газ автомобилей, уже находящихся в эксплуатации, автотранспортные предприятия могут получить комплекты соответствующего оборудования с инструкциями по монтажу и обслуживанию.

Для массового же перевода автомобильного парка на газ необходимо не только наладить производство специальных модификаций грузовых и легковых автомобилей. Нужно создать широкую сеть газонаполнительных станций. Они должны быть расположены вблизи источников газа (у газопроводов) и в то же время в населенных пунктах, у магистралей.

Сооружение таких станций (по оборудованию они значительно сложнее бензозаправочных колонок) довольно дорого. Тем не менее к 1983 году намечено ввести в строй 25 современных станций для заправки сжатым газом.

- Возможно ли самому или на СТО переделать двигатель "жигулей", чтобы вместо бензина АИ-93 он работал на газе?

- Это нереально по трем причинам. Во-первых, комплекты газовой топливной аппаратуры не поступают в розничную продажу. Они, как уже было сказано, поставляются только для автотранспортных предприятий. Следовательно, ГАИ расценит оборудование автомобиля индивидуального пользования такой аппаратурой как идущее вразрез с техническими требованиями.

Во-вторых, к эксплуатации автомобилей, которые работают на сжиженном газе, допускаются лишь лица, прошедшие специальное обучение, а хранение, обслуживание и ремонт таких машин проводятся только в условиях, отвечающих утвержденным нормам безопасности. Недостаточная квалификация автолюбителя в обращении с газовой аппаратурой может быть причиной опасной вспышки в гараже или в автомобиле, повышенной загазованности салона.

В-третьих, с народнохозяйственной точки зрения пока проще и легче обеспечить заправку газом машин, находящихся в автотранспортных предприятиях, а не в индивидуальном пользовании.

- Как будет развиваться в одиннадцатой пятилетке производство автомобилей, работающих на газе? Планируется ли в перспективе полный перевод автомобильного транспорта на ато топливо?

В 1981 - 1985 годах добыча природного газа в СССР увеличится почти на 200 миллиардов кубометров, значительно опередив прирост других видов горючих ископаемых. Поэтому в ближайшие годы намечено перевести на газ часть грузовых автомобилей с карбюраторными двигателями. Полный же перевод автомобильного парка на газовое топливо не планируется.

За годы одиннадцатой пятилетки намечается выпустить 100 тысяч машин, работающих на сжатом природном газе, в двенадцатой их производство получит дальнейшее развитие. Топливную аппаратуру для них освоят предприятия автомобильной промышленности, а также некоторых других министерств.

Наш более чем двенадцатилетний опыт эксплуатации автомобилей на сжатом природном газе убедил, что он является полноценным видом моторного топлива.

Очевидно, в ближайшие годы широко применяться на автотранспорте будут именно природные газы. Их добыча сопряжена с меньшими трудовыми и материальными затратами, чем получение пропано бутановых

Намечено провести работы по выбору неметаллических высокопрочных материалов, позволяющих снизить массу баллонов для сжатого газа, а также создать установки с баллонами-термосами для использования природного газа в сжиженном состоянии.

Применение природного газа обеспечит экономию жидкого топлива, существенно уменьшит выброс в атмосферу токсичных веществ, повысит срок службы двигателей.





 
     
  Место на хостинге Bezdeneg.Biz Сайт бесплатно    © 2008 AUTOINVALID.NET.RU