Новости
09.05.2023
с Днём Победы!
07.03.2023
Поздравляем с Международным женским днем!
23.02.2023
Поздравляем с Днем защитника Отечества!
Оплата онлайн
При оплате онлайн будет
удержана комиссия 3,5-5,5%








Способ оплаты:

С банковской карты (3,5%)
Сбербанк онлайн (3,5%)
Со счета в Яндекс.Деньгах (5,5%)
Наличными через терминал (3,5%)

К ВОПРОСУ ПРИМЕНЕНИЯ ГАЗОМОТОРНЫХ ТОПЛИВ В ДВИГАТЕЛЯХ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Авторы:
Город:
Петрозаводск
ВУЗ:
Дата:
23 февраля 2016г.

Автомобильный транспорт является крупным потребителем энергетических ресурсов. Вопросам обеспечения топливом и загрязнения окружающей среды уделяется особое внимание. Также актуальным является вопрос диверсификации энергоносителей.

Среди альтернативных источников энергии наиболее перспективными является газомоторные топлива (ГМТ). Наиболее выгодным источником ГМТ является природный газ. Его запасы вполне достаточны, чтобы составить конкуренцию традиционным жидким топливам. При использовании ГМТ в двигателях внутреннего сгорания в отработавших газах практически отсутствуют твѐрдые частицы, окислы азота, угарный газ. Значительно ниже процент несгоревших углеводородов. Среди газообразных топлив более распространены пропан-бутановые смеси – газ нефтяной сжиженный (ГНС) и метан – компримированный природный газ (КПГ). По удельной теплоте сгорания и октановому числу эти газы превосходят бензин (Табл.1).

В России в соответствии с ГОСТ 27578-87 «Газы углеводородные сжиженные для автомобильного транспорта» в качестве топлива для мобильных машин используются: ПА – пропан автомобильный (применяются при температуре до -20...-35°С) и ПБА – пропан – бутан автомобильный (применяют при температуре до -20°С). Для более низких температур предусмотрено применение ЭПА – этан-пропана автомобильного по ТУ 38.1011184-89.


Таблица 1  

Характеристики моторных топлив



Показатели

Бензин

ГНС

КПГ

Октановое число по исследовательскому методу

76...98

102...112

110...125

Теплота сгорания, низшая, кДж/кг

44 000

46 000

48 500

Стехиометрическое отношений, кг воздуха/кг топлива

15

16

17

Теплота сгорания стехиометрической смеси (объемная, при нормальных условиях), кДж/м3

3600

3570

3500

  

Кроме того, используется газ по ГОСТ 20448-90 «Газы углеводородные сжиженные для коммунально- бытового и промышленного потребления». По этому ГОСТу производятся топлива двух марок: смесь пропан- бутановая зимняя (СПБТЗ) и смесь пропан-бутановая летняя (СПБТЛ), с содержанием пропана 75% и 34% соот- ветственно. Для этих газов предусмотрены более широкие допуски на содержание компонентов, в том числе вредных с точки зрения воздействия на двигатель и топливную аппаратуру (например, серу и ее соединения, непредельные углеводороды и другие).

У автомобилей, переведенных на газовое топливо, появляется ряд положительных качеств [1]:


1.     Снижение токсичности отработанных газов (для транспортных средств, не оборудованных каталитическим нейтрализатором).

2.     Перекалибровка программы электронной системы управления двигателем является достаточно простой операцией.

3.     Относительно невысокая стоимость топлива по сравнению с бензином.

4.     Ввиду высокого содержания водорода в таком топливе улучшается полнота сгорания, что практически приводит к отсутствию процессов нагарообразования на деталях цилиндро-поршневой группы, тарелках клапанов, свечах зажигания и форсунках.

5.     Смешанная система питания двигателя «газ – бензин» увеличивает пробег автомобиля до заправки.

6.     Современное газобаллонное оборудование компактно т.е. практически не уменьшает объем багажного отделения, или не вызывает трудностей со своим монтажом в пределах объемов автомобиля.

7.     Газомоторное топливо не содержит вредных примесей как для двигателя, так и для каталитических нейтрализаторов отработавших газов.

8.     Почти исключена вероятность детонационного сгорания горючей смеси. У автомобилей, переведенных на газ, есть ряд недостатков:

1.     Установка газобаллонного оборудования четвѐртого и последующих поколений связана с весьма серьезным вмешательством в электрическую схему управления двигателем, что требует высокой квалификации как от разработчиков систем (умение согласовать режимы рабаты штатного ЭБУ двигателя с режимами работы ЭБУ ГБО), так и его установщиков.

2.     Снижение мощности двигателя на 6...8%.

3.     Затруднения с пуском холодного двигателя (при температурах ниже +10...15°С).

4.     Увеличение расхода потребляемого газа в литрах по сравнению с бензином на 7…10%.

5.     Увеличение массы автомобиля на 30…40 кг (не  существенно для легких грузовиков, грузовых автомобилей и автобусов).

6.     Наличие не выработанного топлива в топливной рампе и топливных форсунках, современных системах питания бензиновых ДВС (Евро 2 и выше), ведет к их засорению продуктами окисления топлива, что негативно влияет на пусковые качества двигателей, и их тягово-экономические показатели при работе на бензине.

Применение экологически чистых топлив нового поколения в будущем позволит решить ряд актуальных проблем. Главную роль в этом отводится синтетическим топливам, т.к. для их производства можно использовать различные первичные источники энергии. Поиск новых путей повышения ценности природного газа ускорил развитие так называемых технологий «газ – в жидкость», позволяющих производить синтетические жидкие топлива из природного газа, такие как средние дистилляты, «метанол» и «диметиловый эфир» (ДМЭ). Диметиловый эфир — экологически чистое топливо без содержания серы. Содержание оксидов азота в отработавших газах на 90% меньше, нежели в отработавших газах дизельных двигателей. Цетановое число (ЦЧ) диметилового эфира более пятидесяти пяти, против 45…50 единиц дизельного топлива. Диметиловый эфир производится из природного газа, угля или биотоплива, является производной метанола, получаемой в процессе преобразования газа в жидкое состояние.

В нормальных условиях диметиловый эфир представляет собой газ, молекулы которого не имеют химических связей углерод–углерод, что исключает образование в пламени радикалов C2, способствующих саже- образованию при сгорании. Карбонизация, присущая дизельному топливу, отсутствует. Благодаря хорошей испаряемости улучшается пуск двигателя. Ввиду высокого содержания в ДМЭ связанного кислорода в продуктах сгорания нет монооксида азота. Также известно, что использование диметилэфира означает полное отсутствие дымности отработавших газов и снижает шум двигателя.

Основным недостатком ДМЭ является малая кинематическая вязкость, что требует применения более эффективных уплотнений в системе питания двигателя. Низкие смазывающие свойства неблагоприятно отражаются на ресурсе топливной аппаратуры двигателя, адаптируемого для работы на ДМЭ. Плотность ДМЭ на 20% ниже, чем у дизельного топлива. Удельная массовая теплотворность составляет 18,2 МДж/л, что ниже на 32% аналогичного показателя дизельного топлива. Т.о. перевод классических дизелей с традиционного вида топлива на диметиловый эфир требует соответствующих конструктивных решений.

 

Список литературы

1.     Беляев С.В. Топлива для современных и перспективных автомобилей: Учебное пособие / В.В. Беляев; ПетрГУ. Петрозаводск, 2005. 236с.

2.     Беляев С.В., Давыдков Г.А. К вопросу применения альтернативных топлив в условиях крупных городов // Москва: ВИНИТИ, 2010

3.     Беляев С.В., Давыдков Г.А. Проблемы и перспективы применения газомоторных топлив на транспорте // Петрозаводск: Труды ЛИФ. ПетрГУ 2010. Выпуск 8, с., 13-16

4.     Беляев С.В., Давыдков Г.А. Прогресс и перспективы применения топливного этанола на траспорте // Ученые записки ПетрГУ. - Петрозаводск: ПетрГУ, 2009. – Выпуск 7

5.     Беляев С.В., Давыдков Г.А., Перский С.Н. Проблемы и перспективы применения топливного этанола / Петрозаводский гос. ун-т. – Петрозаводск, 2012. – 6 с.: Библиогр.: 2 назв. - Рус. - Деп. в ВИНИТИ РАН 22.05.2012 №216-В2012

6.     Брюханов О.Н. Природные и искусственные газы: Учебник / В.А. Жила. М.: издательский центр Академия 2004. 208с.

7.     Галуша А.Н. Перспективы динамики мирового топливно-энергетического баланса     Энергосбережение, 2005. № 3. с. 64-68

8.       Розовский А.Я. Диметиловый эфир и бензин из природного газа. Рос. хим. ж., 2003, с. 53-61 с.

9.     http://altfuel.com

10.    http://www.iea.org