Газообразные виды топлив, их достоинства и недостатки.
В качестве газообразного топлива для газобаллонных автомобилей (ГБА) наибольшее распространение получили сжиженные не фтяные газы (СНГ) и компримированные (сжатые) природные газы (КПГ).
Основными углеводородами сжиженных нефтяных газов являются этан, этилен, пропан, пропилен, бутан и бутилен, которые переходят из газообразного состояния в жидкое при температуре окружающей среды и сравнительно небольших избыточных давлениях.
Для перехода углеводородной смеси СНГ, применяемого в качестве автомобильного топлива, в жидкое состояние при температуре + 45 °С требуется невысокое избыточное давление, равное 0,16 МПа. Это является очень важным, так как при нахождении газа в сжиженном состоянии можно обеспечить большой запас хода автомобиля при соизмеримой с топливным баком емкости газового баллона.
Сжиженные газы получают при переработке нефти и попутного газа, и основными их составляющими чаще всего бывают пропанобутановые фракции. Находящиеся в газе в небольших количествах тяжелые углеводородные фракции, начиная от гексана (С6Н14), скапливаются в газовой аппаратуре в виде конденсата, ухудшая подачу газового топлива в двигатель, и требуют удаления при выполнении технических воздействий.
Октановое число СНГ несколько выше, чем у автомобильного бензина, что обеспечивает «мягкую» работу двигателя автомобиля в процессе эксплуатации. Это объясняется тем, что октановое число пропана равняется 96,5 (по моторному методу), а по техническим условиям в газовом автомобильном топливе количество пропана по массе должно составлять 80 ± 5 %.
Сжиженные газы обладают более высокой молекулярной массой по сравнению с воздухом, поэтому при утечках они способны скапливаться в нижней части помещений, приводя к взрывоопасным последствиям. Чтобы при утечках ощущать по запаху наличие газа в воздухе помещений, в газы добавляют одорант, в качестве которого используется этил меркаптан. Малые концентрации данного вещества, практически безвредного для человека, имеют очень сильный и стойкий запах, сохраняющийся даже в отработавших газах при работе двигателя автомобиля.
Большие запасы природного газа в России и многих других странах способствуют расширению использования КПГ в качестве моторного топлива. Для сохранения двигателем своих мощностных свойств количество метана в газе должно быть не менее 90 %.
Учитывая, что природные и попутные газы различных месторождений отличаются по фракционному составу, они подвергаются предварительному фракционированию, при котором происходит отделение метана от более тяжелых углеводородов, других газов, примесей и воды, способных при очень высоких давлениях конденсироваться, нарушая работу компрессорного оборудования газонаполнительных станций и приводящих к высокой коррозионной агрессивности.
В процессе заправки автомобилей на газонаполнительных станциях природный газ компримируется и закачивается в газовые баллоны автомобиля до давления 20 МПа.
Октановое число природного газа составляет не менее 100 при его определении по моторному методу, поэтому компримированный природный газ является очень стойким к детонации моторным топливом.
Накопленный в России и других странах опыт эксплуатации ГБА, результаты проведенных исследований и испытаний по применению газообразного топлива на транспорте убеждают как в положительных, так и в отрицательных сторонах газификации автомобильного транспорта.
Рассмотрим положительные факторы применения газообразного топлива.
Стоимость газообразного топлива в среднем в два раза ниже стоимости бензина, что делает газ привлекательным с экономической точки зрения.
При работе на газообразном топливе из-за отсутствия разжижения моторного масла снижается его угар до 15 %.
Газообразное топливо по сравнению с жидким бензином или дизельным топливом не смывает смазку с зеркала цилиндров, это улучшает работу цилиндропоршневой группы и способно увеличить ресурс двигателя на 35...40%. Моторное масло меньше загрязняется продуктами сгорания, и периодичность его замены может быть увеличена в 1,5 — 2,0 раза.
Практика эксплуатации ГБА показывает, что свечи зажигания при работе на газе чище, требуют меньшего ухода и способны эксплуатироваться более длительный срок.
Однако широкое применение газообразного топлива на автомобильном транспорте сдерживается рядом отрицательных факторов, производственных, технических, технологических и организационных трудностей.
Стоимость серийно выпущенных или переоборудованных газобаллонных автомобилей выше на 10... 12 %, при этом у автомобилей, работающих на КПГ, из-за большой массы баллонов снижается грузоподъемность на 9... 14 %.
Статистические материалы показывают уменьшение годовой производительности ГБА в среднем на 16,5 %, что объясняется дополнительными простоями в ТО и ТР, затраты на которые увеличиваются до 10 % и более в зависимости от надежности самого газового оборудования.
Из-за недостаточно развитой заправочной газовой инфраструктуры коэффициент использования пробега ГБА на 15... 18 % ниже По сравнению с бензиновыми и дизельными автомобилями.
Эксплуатация ГБА связана с возможностью взрыва газа, по вышенной пожарной опасностью, необходимостью соблюдении дополнительных требований к производственно-технической ба■ АТО, самим газовым баллонам как сосудам, работающим под дай» лением, подготовке и аттестации водителей и ремонтного персонала и рядом других проблем.
Вместе с тем в настоящее время возможность и целесообразность использования газообразного топлива подтверждена бол1г шим отечественным и зарубежным опытом эксплуатации на авто» мобилях с бензиновыми двигателями и искровым зажиганием,! газодизельных двигателях, автомобилях с дизельными двигателя ■ ми, конвертированными для работы на газе с использованием! искрового зажигания.
Проводятся работы по совершенствованию способов подачи газообразного топлива в цилиндры, компьютерному управлению! дозированием подаваемого топлива в зависимости от режимов ра боты двигателя и его экологических характеристик.
Несмотря на имеющиеся в стране огромные ресурсы природ» ного газа и необходимость в будущем его использования в качестве основного вида топлива, в том числе и на автомобильном транспорте, фактически доля автотранспорта, работающего ни сжиженном нефтяном газе, значительно больше. Индивидуальный транспорт использует только СНГ, так как применение трех! баллонов с сжатым газом все равно снижает запас хода в два раза по сравнению с одним баллоном сжиженного газа.
Заинтересованность в применении природного газа может быть значительно выше при внедрении криогенной техники (работая при температурах ниже 120 К) для сжижения природного газа метана и сохранения им жидкого состояния после заправки в баллон, В современных условиях развитие применения природного газа и качестве топлива сдерживается по экономическим соображениям.