Gaasi kokkusurumise suhe. Ja meil on autos bensiin... Mida mõjutab tihendusaste?

Jevgeni Konstantinov

Samal ajal kui bensiin ja diislikütus muutuvad vääramatult kallimaks ja kõikvõimalikud alternatiivid Elektrijaamad sõidukite jaoks jäävad inimestest kohutavalt kaugele, kaotades traditsioonilistele mootoritele sisepõlemine hinna, autonoomia ja kasutuskulude osas on kõige realistlikum viis tankimise pealt kokku hoida lülitada auto “gaasidieedile”. Esmapilgul tuleb see kasuks: auto ümbervarustuse kulud tasuvad end peagi ära tänu kütusehinna erinevusele, eriti tavalistel kommerts- ja reisijateveol. Pole asjata, et Moskvas ja paljudes teistes linnades on märkimisväärne osa munitsipaalsõidukeid juba ammu gaasile üle viidud. Siin tekib aga loogiline küsimus: miks siis gaasiballooniga sõidukite osakaal liikluses nii meil kui ka välismaal ei ületa mitut protsenti? Mis on gaasiballooni teine ​​külg?

Teadus ja elu // Illustratsioonid

Tanklatesse paigaldatakse hoiatussildid põhjusega: iga protsessigaasi torujuhtme ühendus on potentsiaalne koht tuleohtlike gaasilekete tekkeks.

Vedelgaasi balloonid on kergemad, odavamad ja erineva kujuga kui surugaasil ning seetõttu on neid lihtsam paigutada lähtuvalt autos olevast vabast ruumist ja vajalikust võimsusreservist.

Pange tähele vedel- ja gaaskütuste hinnaerinevust.

Kokkusurutud metaaniga silindrid telgiga Gazelle taga.

Propaanisüsteemi aurusti reduktor vajab kuumutamist. Fotol on selgelt näha voolik, mis ühendab käigukasti vedelsoojusvaheti mootori jahutussüsteemiga.

Skemaatiline diagramm gaasiseadmete töö karburaatormootoril.

Vedelgaasi seadmete tööskeem ilma gaasifaasi muutmiseta hajutatud sissepritsega sisepõlemismootoris.

Propaan-butaani hoitakse ja transporditakse paakides (fotol - sinise värava taga). Tänu sellele liikuvusele saab tankla paigutada mis tahes mugavasse kohta ja vajadusel kiiresti teise teisaldada.

Propaanipumbas ei tankita mitte ainult autosid, vaid ka majapidamissilindreid.

Vedelgaasi dosaator näeb välja teistsugune kui bensiiniautomaat, kuid tankimisprotsess on sarnane. Lisatava kütuse kogust mõõdetakse liitrites.

Autogaasikütuse mõiste hõlmab kahte koostiselt täiesti erinevat segu: maagaasi, milles kuni 98% on metaani, ja sellega seotud naftagaasist toodetud propaan-butaani. Lisaks tingimusteta süttivusele on neil ühine ka agregatsiooni olek atmosfäärirõhul ja eluks mugaval temperatuuril. Kuid madalatel temperatuuridel on nende kahe kergete süsivesinike komplekti füüsikalised omadused väga erinevad. Seetõttu vajavad nad pardal hoidmiseks ja mootorisse tarnimiseks täiesti erinevaid seadmeid ning töötamisel on erinevate gaasivarustussüsteemidega autodel mitmeid olulisi erinevusi.

Veeldatud gaas

Propaani-butaani segu on turistidele ja suveelanikele hästi tuntud: see on see, mis täidetakse majapidamisgaasiballoonidesse. See moodustab ka suurema osa gaasist, mis raisatakse naftatootmis- ja -töötlemisettevõtete rakette. Propaani-butaani kütusesegu proportsionaalne koostis võib varieeruda. Asi pole mitte niivõrd naftagaasi algkoostises, vaid tekkiva kütuse temperatuuriomadustes. Mootorikütusena on puhas butaan (C 4 H 10) igati hea, välja arvatud see, et õhurõhul muutub see vedelaks juba 0,5 °C juures. Seetõttu lisatakse sellele vähem kõrge kalorsusega, kuid külmakindlamat propaani (C 2 H 8), mille keemistemperatuur on –43 ° C. Nende gaaside suhe segus seab kütuse kasutamise temperatuuri alampiiri, milleks võib samal põhjusel olla “suvi” ja “talv”.

Propaan-butaani suhteliselt kõrge keemistemperatuur, isegi "talvises" versioonis, võimaldab seda hoida silindrites vedeliku kujul: juba madalal rõhul läheb see vedelasse faasi. Sellest ka propaan-butaankütuse teine ​​nimi – vedelgaas. See on mugav ja ökonoomne: vedelfaasi suur tihedus võimaldab mahutada suure koguse kütust väikesesse mahtu. Silindris oleva vedeliku kohal oleva vaba ruumi hõivab küllastunud aur. Gaasi tarbimisel jääb rõhk silindris konstantseks, kuni see tühjeneb. Tankimisel peaksid propaaniautode juhid täitma paagi maksimaalselt 90% ulatuses, et sees jääks ruumi aurupadjale.

Silindri sees olev rõhk sõltub peamiselt ümbritseva õhu temperatuurist. Madaltemperatuuril langeb see alla ühe atmosfääri, kuid isegi sellest piisab süsteemi funktsionaalsuse säilitamiseks. Kuid soojenemisega kasvab see kiiresti. 20°C juures on rõhk silindris juba 3-4 atmosfääri ja 50°C juures ulatub 15-16 atmosfäärini. Enamiku autode gaasiballoonide puhul on need väärtused maksimumilähedased. See tähendab, et kui palaval pärastlõunal lõunapäikese käes üle kuumeneb, siis tume auto, mille pardal vedelgaasiballoon... Ei, see ei plahvata nagu Hollywoodi märulifilmis, vaid hakkab eralduma liigset propaani- butaan atmosfääri spetsiaalselt selliseks juhuks loodud kaitseklapi kaudu . Õhtuks, kui jälle külmemaks läheb, on silindris märgatavalt vähem kütust, kuid viga ei saa keegi ega miski. Tõsi, nagu näitab statistika, säästavad mõned fännid lisaraha kaitseklapp Juhtumite kroonikat uuendatakse aeg-ajalt.

Surugaas

Teised põhimõtted on gaasiballooniseadmete töö aluseks sõidukitele, mis tarbivad kütusena maagaasi, mida tavakeeles nimetatakse selle põhikomponendi tõttu tavaliselt metaaniks. See on sama gaas, mis tarnitakse torude kaudu linnakorteritesse. Erinevalt naftagaasist on metaanil (CH 4) madal tihedus (1,6 korda õhust kergem) ja mis kõige tähtsam, madal keemistemperatuur. See muutub vedelaks alles –164°C juures. Väikese protsendi muude süsivesinike lisandite esinemine maagaasis ei muuda oluliselt puhta metaani omadusi. See tähendab, et seda gaasi on autos kasutamiseks vedelikuks muuta uskumatult raske. Viimasel kümnendil on aktiivselt tegeldud nn krüogeensete mahutite loomisega, mis võimaldavad hoida autos veeldatud metaani temperatuuril –150°C ja alla selle ning rõhul kuni 6 atmosfääri. Selle kütusevaliku jaoks loodi sõidukite ja bensiinijaamade prototüübid. Kuid siiani pole seda tehnoloogiat praktilist levitamist leidnud.

Seetõttu surutakse metaan enamikul juhtudel mootorikütusena kasutamiseks lihtsalt kokku, viies rõhu silindris 200 atmosfäärini. Selle tulemusena peaks sellise silindri tugevus ja vastavalt ka mass olema märgatavalt suurem kui propaani oma. Jah, ja sama kogus surugaasi sobib oluliselt vähem kui vedelgaas (moolides). Ja see on auto autonoomia vähenemine. Teine negatiivne on hind. Metaaniseadmetesse sisseehitatud oluliselt suurem ohutusvaru tingib selle, et auto täiskomplekti hind osutub ligi kümme korda kõrgemaks kui sarnase klassi propaanivarustus.

Metaani silindreid on kolmes suuruses, millest sõiduauto Mahutavad vaid kõige väiksemad, mahuga 33 liitrit. Kuid selleks, et tagada garanteeritud kolmesajakilomeetrine sõiduulatus, on vaja viit sellist silindrit, mille kogumass on 150 kg. On selge, et kompaktses linnas pole mõtet sellist lasti kasuliku pagasi asemel pidevalt vedada. Seetõttu on põhjust minna üle ainult metaanile suured autod. Esiteks veoautod ja bussid.

Kõige selle juures on metaanil naftagaasi ees kaks olulist eelist. Esiteks on see veelgi odavam ega ole naftahinnaga seotud. Ja teiseks, metaaniseadmed on struktuuriliselt kindlustatud probleemide vastu talvine operatsioon ja võimaldab soovi korral üldse ilma bensiinita hakkama saada. Propaan-butaani puhul see nipp meie kliimatingimustes ei tööta. Auto jääb tegelikult kahekütuseliseks. Põhjus on just gaasi veeldatud olemuses. Täpsemalt, gaas jahtub järsult aktiivse aurustumisprotsessi käigus. Selle tulemusena langeb temperatuur silindris ja eriti gaasi reduktoris oluliselt. Seadmete külmumise vältimiseks soojendatakse käigukasti mootori jahutussüsteemiga ühendatud soojusvaheti integreerimisega. Kuid selleks, et see süsteem tööle hakkaks, tuleb torus olevat vedelikku eelkuumutada. Seetõttu on soovitatav mootorit käivitada ja soojendada ümbritseva õhu temperatuuril alla 10 °C rangelt bensiiniga. Ja alles siis, kui mootor saavutab töötemperatuuri, lülitage gaasile. Kaasaegsed elektroonikasüsteemid aga lülitavad kõike ise, ilma juhi abita, reguleerides automaatselt temperatuuri ja hoides ära seadmete külmumise. Tõsi, nende süsteemide elektroonika korrektse töö tagamiseks ei saa isegi kuuma ilmaga gaasipaaki täielikult tühjendada. Gaasikäivitusrežiim on selliste seadmete puhul hädaolukord ning süsteemi saab sellele sunniviisiliselt lülitada vaid hädaolukorras.

Metaaniseadmetel talvise käivitamisega raskusi ei ole. Vastupidi, selle gaasiga on külmal ajal isegi lihtsam mootorit käivitada kui bensiiniga. Vedelfaasi puudumine ei nõua reduktori kuumutamist, mis ainult vähendab süsteemi rõhku 200 transpordiatmosfäärilt ühele töökeskkonnale.

Otsese süstimise imed

Kõige keerulisem on gaasiks muuta kaasaegsed mootorid, millel on otsene kütuse sissepritse silindritesse. Põhjus on selles, et gaasipihustid asuvad traditsiooniliselt sisselasketorus, kus segu moodustumine toimub kõigis teistes sisepõlemismootorite tüüpides ilma otsese sissepritseta. Kuid selliste olemasolu välistab täielikult võimaluse gaasivõimsust nii lihtsalt ja tehnoloogiliselt lisada. Esiteks, ideaaljuhul tuleks gaasi anda ka otse silindrisse ja teiseks, ja see on veelgi olulisem, vedelkütus jahutab oma otsesissepritsepihusteid. Ilma selleta ebaõnnestuvad nad väga kiiresti ülekuumenemise eest.

Selle probleemi lahendamiseks on võimalusi, vähemalt kaks. Esimene muudab mootori kahe kütusega mootoriks. See leiutati üsna kaua aega tagasi, isegi enne bensiinimootorite otsesissepritse tulekut, ja pakuti välja diiselmootorite kohandamiseks metaaniga töötamiseks. Gaas ei sütti kompressiooni tõttu ja seetõttu käivitub "karboniseeritud diisel" diislikütusel ja jätkab tööd samas režiimis. tühikäigu kiirus ja minimaalne koormus. Ja siis tuleb mängu gaas. Selle toite tõttu juhitakse väntvõlli pöörlemiskiirust keskmises ja suur kiirus. Selleks on sissepritsepump (kütusepump kõrgsurve) piirata vedelkütuse tarnimist 25-30%-ni nimiväärtusest. Metaan siseneb mootorisse oma toru kaudu, mööda sissepritsepumpa. Selle määrimisega pole probleeme diislikütuse tarne vähenemise tõttu suurtel kiirustel. Diislipihustite jahutamist jätkab neid läbiv kütus. Tõsi, nende termiline koormus suurtel kiirustel on endiselt suurenenud.

Sarnast toiteskeemi hakati kasutama otsesissepritsega bensiinimootorite jaoks. Lisaks töötab see nii metaani kui ka propaan-butaani seadmetega. Kuid viimasel juhul peetakse paljulubavamaks alternatiivset lahendust, mis ilmus üsna hiljuti. Kõik sai alguse ideest loobuda traditsioonilisest aurustiga käigukastist ja varustada mootorisse rõhu all vedelas faasis propaan-butaan. Järgmised sammud olid gaasipihustitest loobumine ja vedelgaasi tarnimine läbi tavaliste bensiinipihustite. Ahelale lisati elektrooniline sobitusmoodul, mis ühendab olenevalt olukorrast gaasi- või bensiiniliini. Kus uus süsteem on kaotanud traditsioonilised probleemid gaasi külmkäivitusega: ei aurustu – pole jahtumist. Tõsi, otsesissepritsega mootorite varustuse maksumus on mõlemal juhul selline, et tasub end ära vaid väga pika läbisõidu korral.

Muide, majanduslik teostatavus piirab gaasiseadmete kasutamist diiselmootorites. Kasulikkuse huvides kasutatakse diiselsüütega mootorites ainult metaaniseadmeid ja selle omadused sobivad ainult rasketehnika mootoritele, mis on varustatud traditsiooniliste kütuse sissepritsepumpadega. Fakt on see, et tõlge on väike ökonoomne reisijate mootorid diislilt gaasile ei tasu ennast ära, küll aga gaasiballooni seadmete arendamine ja tehniline teostus uusimad mootoridühisega kütusetoru (ühisraudtee) peetakse praegu majanduslikult põhjendamatuks.

Tõsi, diislikütuse gaasiks muutmiseks on veel üks alternatiivne viis – täieliku muutmise kaudu sädesüütega gaasimootoriks. Sellises mootoris väheneb surveaste 10-11 ühikuni, ilmuvad süüteküünlad ja kõrgepingeelektrikud ning see jätab diislikütusega igaveseks hüvasti. Kuid see hakkab valutult bensiini tarbima.

Töötingimused

Vanad nõukogude tõlkejuhised bensiinimootoriga autod gaasil oli ette nähtud silindripeade (silindripeade) lihvimine surveastme suurendamiseks. See on arusaadav: gaasistamise objektid neis olid jõuüksused tarbesõidukid, mis töötavad bensiinil oktaanarvuga 76 või vähem. Metaani oktaanarv on 117, propaani-butaani segudel aga umbes sada. Seega on mõlemat tüüpi gaaskütusel oluliselt vähem detonatsiooniohtlik kui bensiinil ja see võimaldab põlemisprotsessi optimeerimiseks tõsta mootori surveastet.

Lisaks arhailistele karburaatormootoritele, mis on varustatud mehaanilised süsteemid gaasivarustus, suurendades surveastet, võimaldas kompenseerida gaasile üleminekul tekkinud võimsuskadu. Fakt on see, et bensiin ja gaasid segunevad õhuga sisselasketorus täiesti erinevates vahekordades, mistõttu propaan-butaani ja eriti metaani kasutamisel peab mootor töötama oluliselt lahjemal segul. Tulemuseks on mootori pöördemomendi vähenemine, mis toob kaasa võimsuse languse esimesel juhul 5-7% ja teisel juhul 18-20%. Samal ajal jääb välise kiiruse karakteristiku graafikul iga konkreetse mootori pöördemomendi kõvera kuju muutumatuks. See liigub lihtsalt mööda "njuutonmeetri telge" alla.

Kuid mootoritele, millel on elektroonilised süsteemid sissepritsesüsteemid, mis on varustatud kaasaegsete gaasivarustussüsteemidega, pole kõigil neil soovitustel ja arvudel peaaegu mingit praktilist tähendust. Sest esiteks on nende surveaste juba piisav ja isegi metaanile üleminekuks on silindripea lihvimine majanduslikult täiesti põhjendamatu. Ja teiseks, auto elektroonikaga kooskõlastatud gaasiseadmete protsessor korraldab kütuse etteande nii, et see kompenseerib vähemalt poole võrra ülalmainitud pöördemomendi vahe. Otsesissepritsega süsteemides ja gaas-diiselmootorites on gaasikütus teatud kiirusvahemikes võimeline isegi pöördemomenti suurendama.

Lisaks jälgib elektroonika selgelt nõutavat süüteajastust, mis gaasile üleminekul peaks olema suurem kui bensiini puhul, kui kõik muud asjad on võrdsed. Gaaskütus põleb aeglasemalt, mis tähendab, et see tuleb varem süüdata. Samal põhjusel suureneb ventiilide ja nende pesade soojuskoormus. Teisest küljest muutub silindri-kolvi rühma löökkoormus väiksemaks. Lisaks on talv metaaniga alustamine talle palju kasulikum kui bensiinil: gaas ei uhu õli silindri seintelt minema. Ja üldiselt ei sisalda gaaskütus metallide vananemise katalüsaatoreid, kütuse täielikum põlemine vähendab heitgaaside toksilisust ja süsiniku ladestumist silindrites.

Autonoomne ujumine

Võib-olla on gaasiauto kõige märgatavam puudus selle piiratud autonoomia. Esiteks on gaasi kütusekulu mahu järgi arvutatuna suurem kui bensiinil ja eriti diislikütusel. Ja teiseks osutub gaasiauto seotuks vastavate tanklate külge. Vastasel juhul hakkab selle alternatiivkütusele ülemineku punkt lähenema nullile. Eriti raske on neil, kes sõidavad metaanil. Metaanitanklaid on väga vähe ja need kõik on ühendatud magistraalgaasitorustikuga. Need on lihtsalt väikesed kompressorijaamad peatoru harudel. 80ndate lõpus - 20. sajandi 90ndate alguses püüdis meie riik transpordi osana aktiivselt metaaniks muuta. riiklik programm. Just siis tekkis enamik metaanitanklaid. 1993. aastaks oli neid ehitatud 368 ja sellest ajast peale on see arv kasvanud, kui üldse, siis vaid pisut. Enamik bensiinijaamu asub riigi Euroopa osas föderaalmaanteede ja linnade lähedal. Kuid samal ajal määrati nende asukoht mitte niivõrd autojuhtide, vaid gaasitöötajate mugavuse seisukohalt. Seetõttu ainult väga harvadel juhtudel bensiinijaamad asusid otse kiirteede kõrval ja peaaegu mitte kunagi megalinnades. Peaaegu kõikjal tuleb metaani tankimiseks teha mitmekilomeetrine tiir mõnesse tööstustsooni. Seetõttu tuleb pikamaa marsruuti planeerides need tanklad üles otsida ja eelnevalt meeles pidada. Ainus, mis sellises olukorras mugav on, on püsivalt kõrge kütuse kvaliteet ükskõik millises metaanijaamas. Põhigaasitorustiku gaasi lahjendamine või riknemine on väga problemaatiline. Välja arvatud juhul, kui mõne sellise bensiinijaama filter või kuivatussüsteem ootamatult üles ei ütle.

Propaan-butaani saab transportida paakides ja tänu sellele omadusele on selle tanklate geograafia oluliselt laiem. Mõnes piirkonnas saate sellega kütust tankida isegi kõige kaugemas äärelinnas. Kuid ei teeks paha uurida ka propaanitanklate olemasolu eelseisval marsruudil, et nende järsk puudumine maanteel ei muutuks ebameeldivaks üllatuseks. Samas jätab vedelgaas alati teatud riski kasutada hooajavälist või lihtsalt halva kvaliteediga kütust.

Gaasmootorite kütuse, eriti metaani eelistest on palju räägitud, kuid tuletagem neid veel kord meelde.

See on keskkonnasõbralik heitgaas, mis vastab praegustele ja isegi tulevastele seaduslikele heitgaasinõuetele. Globaalse soojenemise kultuse raames on see oluline eelis, kuna Euro 5, Euro 6 ja kõik järgnevad standardid kehtestatakse tõrgeteta ning heitgaaside probleem tuleb ühel või teisel viisil lahendada. Aastaks 2020 lubatakse Euroopa Liidus uutel sõidukitel toota keskmiselt kuni 95 g CO2 kilomeetri kohta. Aastaks 2025 võidakse seda lubatud piiri veelgi alandada. Metaanmootorid suudavad neid toksilisuse standardeid täita ja mitte ainult tänu madalamale CO2-heitele. Ka gaasimootorite tahkete osakeste heitkogused on väiksemad kui bensiini- või diislimootoritel.

Lisaks ei uhu gaasimootori kütus silindri seintelt õli ära, mis aeglustab nende kulumist. Gaasmootorite kütuse propagandistide sõnul pikeneb mootori eluiga võluväel oluliselt. Samas vaikivad nad tagasihoidlikult gaasimootori soojuspingest.

Ja gaasimootori kütuse peamine eelis on hind. Hind ja ainult hind katab kõik gaasi kui mootorikütuse puudused. Kui me räägime metaanist, siis see on välja arendamata CNG tanklate võrgustik, mis sõna otseses mõttes seob gaasiauto tanklaga. Veeldatud maagaasiga tanklate arv on tühine, seda tüüpi gaasimootorikütus on tänapäeval niši-, kõrgelt spetsialiseerunud toode. Lisaks võtavad gaasiseadmed osa kandevõimest ja kasutatavast ruumist, gaasiseadmed on tülikas ja kulukas hooldada.

Tehniline progress on toonud kaasa sellise mootoritüübi nagu gaas-diisel, mis elab kahes maailmas: diisel ja gaas. Kuid universaalse vahendina ei realiseeri gaasdiisel täielikult kummagi maailma võimalusi. Põlemist, efektiivsust või heitkoguseid ei ole võimalik optimeerida sama mootori kahe kütuse puhul. Gaasi-õhu tsükli optimeerimiseks vajate spetsiaalset tööriista - gaasimootorit.

Tänapäeval kasutavad kõik gaasimootorid välist gaasi-õhu segu moodustamist ja süütamist süüteküünlast, nagu karburaatoriga bensiinimootori puhul. Alternatiivsed võimalused- väljatöötamisel. Gaasi-õhu segu tekib ajal sisselaskekollektor gaasi sissepritse teel. Mida lähemal silindrile see protsess toimub, seda kiirem on mootori reaktsioon. Ideaalis tuleks gaas süstida otse põlemiskambrisse, nagu allpool kirjeldatud. Juhtimise keerukus pole välise segu moodustumise ainus puudus.

Gaasi sissepritse juhib elektrooniline seade, mis reguleerib ka süüte ajastust. Metaan põleb aeglasemalt kui diislikütus, see tähendab, et gaasi-õhu segu peaks süttima varem, ka edasiliikumise nurka reguleeritakse sõltuvalt koormusest. Lisaks nõuab metaan madalamat surveastet kui diislikütus. Seega vähendatakse vabalthingava mootori surveastet 12–14-ni. Aspiratsiooniga mootoreid iseloomustab gaasi-õhu segu stöhhiomeetriline koostis, see tähendab, et üleliigse õhu koefitsient a võrdub 1-ga, mis mingil määral kompenseerib surveastme vähenemisest tuleneva võimsuse kaotuse. Atmosfäärilise gaasimootori kasutegur on 35%, atmosfäärilisel diiselmootoril aga 40%.

Autotootjad soovitavad kasutada spetsiaalseid mootoriõlid, mida iseloomustab veekindlus, madal sulfaattuhasisaldus ja samal ajal kõrge leeliseline arv, kuid aastaringsed õlid pole keelatud diiselmootorid SAE klassid 15W-40 ja 10W-40, mida praktikas kasutatakse üheksal juhul kümnest.

Turboülelaadur võimaldab vähendada surveastet 10–12-ni, olenevalt mootori suurusest ja rõhust sisselasketorus, ning tõsta liigõhu suhet 1,4–1,5-ni. Sel juhul ulatub kasutegur 37% -ni, kuid samal ajal suureneb oluliselt mootori termiline pinge. Võrdluseks, turboülelaaduriga diiselmootori kasutegur ulatub 50% -ni.

Gaasimootori suurenenud termiline stress on seotud põlemiskambri tühjendamise võimatusega, kui klapid on suletud, kui väljalaske- ja sisselaskeklapid on väljalasketakti lõpus üheaegselt avatud. Värske õhu vool, eriti ülelaadimisega mootoris, võib jahutada põlemiskambri pindu, vähendades seega mootori termilist pinget ja ühtlasi ka värske laengu kuumenemist, see suurendaks täitetegurit, kuid gaasimootor, klapi kattumine on vastuvõetamatu. Gaasi-õhu segu välise moodustumise tõttu juhitakse silindrisse alati õhku koos metaaniga ning väljalaskeventiilid peavad sel ajal olema suletud, et vältida metaani sattumist väljalaskekanalisse ja plahvatust.

Vähendatud surveaste, suurenenud termiline pinge ja gaasi-õhk tsükli omadused nõuavad vastavaid muudatusi, eelkõige jahutussüsteemis, nukkvõlli ja CPG osade konstruktsioonis, aga ka nende jaoks kasutatavates materjalides jõudluse säilitamiseks. ja kasutusiga. Seega ei erine gaasimootori maksumus nii palju diislikütuse ekvivalendi maksumusest, kui mitte suurem. Lisaks gaasiseadmete maksumus.

Kodumaise autotööstuse lipulaev KAMAZ PJSC toodab seeriaviisiliselt 8-silindrilist gaasi V-mootorid KamAZ-820.60 ja KamAZ-820.70 seeria mõõtmetega 120x130 ja töömahuga 11.762 liitrit. Gaasimootorite puhul kasutatakse CPG-d, mis tagab surveastmeks 12 (diiselmootoril KamAZ-740 on surveaste 17). Silindris süttib gaasi-õhu segu pihusti asemel paigaldatud süüteküünla abil.

Gaasimootoriga raskeveokite jaoks kasutatakse spetsiaalseid süüteküünlaid. Seega varustab Federal-Mogul turgu iriidiumi keskelektroodiga süüteküünlaid ja iriidiumist või plaatinast valmistatud külgelektroodiga. Elektroodide ja süüteküünalde konstruktsioon, materjalid ja omadused võtavad arvesse raskeveokite töötemperatuuri, mida iseloomustab suur koormusvahemik ja suhteliselt kõrge surveaste.

KamAZ-820 mootorid on varustatud jaotatud metaani sissepritsesüsteemiga sisselaskekollektorisse elektromagnetilise mõõteseadmega düüside kaudu. Gaas juhitakse iga silindri sisselasketorusse eraldi, mis võimaldab reguleerida iga silindri gaasi-õhu segu koostist, et saada minimaalselt kahjulike ainete heitkoguseid. Gaasivoolu reguleerib mikroprotsessorsüsteem sõltuvalt rõhust pihusti ees, õhuvarustust reguleeritakse drosselklapp poolt sõidetud elektrooniline pedaal kiirendi. Mikroprotsessorisüsteem kontrollib süüte ajastust, kaitseb sisselaskekollektoris oleva metaani süttimise eest süütesüsteemi rikke või klapi rikke korral, samuti kaitseb mootorit hädaolukorra režiimid, hoiab sõiduki etteantud kiirust, piirab sõiduki veorataste pöördemomenti ja teostab enesediagnostikat, kui süsteem on sisse lülitatud.

KAMAZ on suures osas ühendanud gaasi- ja diiselmootorite osad, kuid mitte kõik, ja palju väliselt sarnaseid osi diiselmootoritele - väntvõll, nukkvõll, ühendusvarraste ja rõngastega kolvid, silindripead, turbolaadur, veepump, õlipump, sisselasketorustik, õlivann, hooratta korpus - ei sobi gaasimootoritele.

2015. aasta aprillis käivitas KAMAZ hoone gaasiautod võimsus 8 tuhat ühikut seadmeid aastas. Tootmine asub autotehase endises gaasi-diislikütuse hoones. Montaažitehnoloogia on järgmine: šassii on kokku pandud ja sellele paigaldatakse autotehase põhikoosteliinile gaasimootor. Seejärel pukseeritakse šassii gaasisõidukite kere sisse gaasiseadmete paigaldamiseks ja kogu katsetsükli läbiviimiseks, samuti sõidukite ja šassii sissesõitmiseks. Samal ajal testitakse täielikult ja sõidetakse sisse ka mootoritootmistehases kokkupandud KAMAZi gaasimootorid (sh BOSCHi komponentidega moderniseeritud).

Avtodiesel (Jaroslavli mootoritehas) on koostöös Westportiga välja töötanud ja toodab gaasimootorite sarja, mis põhineb 4- ja 6-silindriliste reasmootorite YaMZ-530 perekonnal. Kuuesilindrilist versiooni saab paigaldada uue põlvkonna Ural NEXT sõidukitele.

Nagu eelnevalt mainitud, ideaalne variant gaasimootor on gaasi otsesissepritse põlemiskambrisse, kuid seni pole maailma võimsaim masinaehitus sellist tehnoloogiat loonud. Saksamaal viib uuringuid läbi Direct4Gas konsortsium, mida juhib Robert Bosch GmbH koostöös Daimler AG ja Stuttgarti autotehnoloogia ja mootorite uurimisinstituudiga (FKFS). Saksamaa majandus- ja energeetikaministeerium toetas projekti 3,8 miljoni euroga, mis pole tegelikult nii palju. Projekt kestab 2015. jaanuarist 2017. Na-gora peab esitama metaani otsesissepritsesüsteemi tööstusdisaini ja, mis pole vähem oluline, selle tootmise tehnoloogia.

Võrreldes praeguste süsteemidega, mis kasutavad mitmepunktilise kollektorigaasi sissepritse, on tulevane otsesissepritsesüsteem võimeline suurendama pöördemomenti 60%. madalad pöörded, see tähendab, et kõrvaldada nõrkus gaasimootor. Otsesissepritse lahendab terve gaasimootori "lapsepõlve" haiguste kompleksi, mis on kaasas välise segu moodustumisega.

Projekt Direct4Gas arendab otsesissepritsesüsteemi, mis võib olla usaldusväärne ja suletud ning doseerida sissepritse jaoks täpse koguse gaasi. Mootori enda modifikatsioonid on viidud miinimumini, et tööstus saaks kasutada samu komponente. Projektimeeskond varustab eksperimentaalsed gaasimootorid äsja väljatöötatud kõrgsurve sissepritseventiiliga. Süsteemi peaks katsetama laboris ja otse sõidukid. Teadlased uurivad ka kütuse-õhu segu teket, süütekontrolli protsessi ja mürgiste gaaside teket. Konsortsiumi pikaajaline eesmärk on luua tingimused, mille korral tehnoloogia turule pääseb.

Seega on gaasimootorid noor valdkond, mis pole veel tehnoloogilist küpsust saavutanud. Küpsus saabub siis, kui Bosch ja ta sõbrad loovad tehnoloogia metaani otse põlemiskambrisse süstimiseks.

1 Vene Föderatsiooni Riiklik Teaduskeskus - Föderaalne Riiklik Ühtne Ettevõte "Tööpunalipu keskordu auto- ja autotööstuse teadusuuringute instituut (NAMI)"

Diiselmootori muutmisel gaasimootoriks kasutatakse võimsuse vähenemise kompenseerimiseks võimendust. Detonatsiooni vältimiseks vähendatakse geomeetrilist surveastet, mis põhjustab indikaatori efektiivsuse vähenemise. Analüüsitakse erinevusi geomeetrilise ja tegeliku surveastme vahel. Sisselaskeklapi sulgemine sama palju enne või pärast BDC-d põhjustab tegeliku surveastme samaväärse vähenemise võrreldes geomeetrilise surveastmega. Antakse täitmisprotsessi parameetrite võrdlus standardse ja lühendatud sisselaskefaasiga. On näidatud, et sisselaskeklapi varajane sulgemine võib vähendada tegelikku surveastet, alandades detonatsiooniläve, säilitades samal ajal kõrge geomeetrilise surveastme ja indikaatori kõrge efektiivsuse. Lühendatud sisselaskeava suurendab mehaanilist efektiivsust, vähendades pumpamise rõhukadusid.

gaasimootor

geomeetriline surveaste

tegelik tihendusaste

klapi ajastus

näitaja tõhusus

mehaaniline efektiivsus

detonatsioon

pumpamiskaod

1. Kamenev V.F. Diiselmootorite toksilisuse parandamise väljavaated sõidukid kaaluga üle 3,5 t / V.F. Kamenev, A.A. Demidov, P.A. Shcheglov // NAMI toimetised: kogumik. teaduslik Art. – M., 2014. – Väljaanne. Nr 256. – Lk 5–24.

2. Nikitin A.A. Klapi reguleeritav ajam tööaine mootori silindrisse sisestamiseks: Pat. 2476691 Venemaa Föderatsioon, IPC F01L1/34 / A.A. Nikitin, G.E. Sedykh, G.G. Ter-Mkrtichyan; taotleja ja Vene Föderatsiooni riikliku teaduskeskuse FSUE "NAMI" patendiomanik, publ. 27.02.2013.

3. Ter-Mkrtichyan G.G. Kvantitatiivse gaasipedaalita võimsuse reguleerimisega mootor // Autotööstus. - 2014. - nr 3. – Lk 4-12.

4. Ter-Mkrtichyan G.G. Kontrollitud surveastmega mootorite loomise teaduslikud alused: dis. dok. ... tehnika. Sci. - M., 2004. – 323 lk.

5. Ter-Mkrtichyan G.G. Kolvi liikumise juhtimine sisepõlemismootorites. – M.: Metallurgizdat, 2011. – 304 lk.

6. Ter-Mkrtichyan G.G. Akude arendamise suundumused kütusesüsteemid suured diiselmootorid / G.G. Ter-Mkrtichyan, E.E. Starkov // NAMI toimetised: kogumik. teaduslik Art. – M., 2013. – Väljaanne. Nr 255. – lk 22–47.

Viimasel ajal on seda laialdaselt kasutatud veoautod ja bussid, leitakse gaasimootoreid, mis muudetakse diiselmootoritest ümber silindripea modifitseerimisega, asendades pihusti süüteküünlaga ja varustades mootori sisselaskekollektorisse või sisselaskekanalitesse gaasi tarnimise seadmetega. Detonatsiooni vältimiseks vähendatakse surveastet reeglina kolvi muutmise teel.

Gaasimootoril on a priori vähem võimsust ja halvem kütusesäästlikkus võrreldes baasdiiselmootoriga. Gaasimootori võimsuse vähenemine on seletatav silindrite õhu-kütuse seguga täitmise vähenemisega, mis on tingitud osa õhust asendamisest gaasiga, mille maht on vedelkütusega võrreldes suurem. Võimsuse vähenemise kompenseerimiseks kasutatakse võimendust, mis nõuab surveastme täiendavat vähendamist. Samal ajal väheneb mootori kasutegur, millega kaasneb kütusesäästlikkuse halvenemine.

Gaasiks muutmise baasmootoriks valiti geomeetrilise surveastmega YaMZ-536 perekonna diiselmootor (6ChN10.5/12.8). ε =17,5 ja nimivõimsus 180 kW pöörlemiskiirusel väntvõll 2300 min -1.

Joonis 1. Gaasimootori maksimaalse võimsuse sõltuvus surveastmest (detonatsioonipiir).

Joonis 1 näitab gaasimootori maksimaalse võimsuse sõltuvust surveastmest (detonatsioonipiirist). Standardse klapiajastusega teisendatud mootoris saab antud nimivõimsust 180 kW ilma detonatsioonita saavutada ainult siis, kui geomeetriline surveaste on oluliselt vähenenud 17,5-lt 10-le, mis põhjustab näidatud efektiivsuse märgatava languse.

Detonatsiooni vältimiseks ilma geomeetrilist surveastet vähendamata või minimaalselt vähendades ning seega indikaatori efektiivsuse minimaalset langust, on võimalik rakendada tsüklit sisselaskeklapi varajase sulgemisega. Selles tsüklis sulgub sisselaskeklapp enne, kui kolb jõuab BDC-ni. Pärast sisselaskeklapi sulgemist, kui kolb liigub BDC-sse, paisub gaasi-õhu segu esmalt ja jahtub ning alles pärast seda, kui kolb läbib BDC ja liigub TDC-sse, hakkab see kokku suruma. Silindri täitmise kaod kompenseeritakse ülelaadimisrõhu suurendamisega.

Uurimistöö peamisteks eesmärkideks oli välja selgitada võimalus muuta kaasaegne diiselmootor välise segu moodustamise ja kvantitatiivse kontrolliga gaasimootoriks, säilitades samal ajal baasdiiselmootori suure võimsuse ja kütusesäästlikkuse. Vaatame mõnda võtmepunktid lähenemised probleemide lahendamisele.

Geomeetriline ja tegelik surveaste

Kompressiooniprotsessi algus langeb kokku sisselaskeklapi φ sulgemise hetkega a. Kui see juhtub BDC-s, siis tegelik tihendusaste ε f võrdne geomeetrilise survesuhtega ε. Traditsioonilise tööprotsessi korralduse korral sulgub sisselaskeklapp pärast BDC-d 20-40°, et parandada täitmist tänu lisalaadimisele. Lühikese sisselasketsükli rakendamisel sulgub sisselaskeklapp BDC-le. Seetõttu sisse päris mootorid tegelik tihendusaste on alati väiksem kui geomeetriline tihendusaste.

Sisselaskeklapi sama palju sulgemine kas enne või pärast BDC-d põhjustab tegeliku surveastme samaväärse vähenemise võrreldes geomeetrilise surveastmega. Nii näiteks φ muutmisel a 30° enne või pärast BDC-d väheneb tegelik tihendusaste ligikaudu 5%.

Töövedeliku parameetrite muutmine täitmisprotsessi ajal

Uurimise käigus säilitati standardsed väljalaskefaasid ja sisselaskefaase muudeti sisselaskeklapi sulgemisnurga φ muutmisega. a. Sel juhul, kui sisselaskeklapp sulgub varakult (enne BDC-d) ja säilitab standardse sisselaskeaja (Δφ VP=230°), tuleks sisselaskeklapp avada ammu enne TDC-d, mis suure klapi kattumise tõttu tooks paratamatult kaasa liigse jääkgaasikoefitsiendi tõusu ja häireid tööprotsessis. Seetõttu nõudis sisselaskeklapi varajane sulgemine sisselaskeaega oluliselt 180°-ni.

Joonis 2 näitab laadimisrõhu diagrammi täitmisprotsessi ajal sõltuvalt sisselaskeklapi sulgemisnurgast BDC suhtes. Surve täitmise lõpus p a madalam kui rõhk sisselaskekollektoris ja rõhu langus on seda suurem, mida varem sisselaskeklapp sulgub enne BDC-d.

Kui sisselaskeklapp sulgub TDC juures, siis laadimistemperatuur täitmise lõpus T a veidi kõrgem kui temperatuur sisselaskekollektoris Tk. Kui sisselaskeklapp sulgub varem, muutuvad temperatuurid lähemale ja φ a>35...40° PCV laeng täitmisel ei kuumene, vaid jahutab.

1 - φ a=0°; 2 - φ a=30°; 3 - φ a=60°.

Joonis 2. Sisselaskeklapi sulgemisnurga mõju rõhu muutusele täitmisprotsessi ajal.

Sisselaskefaasi optimeerimine nimivõimsuse režiimis

Kui kõik muud asjaolud on võrdsed, piirab surveastme suurendamist või suurendamist välise segumoodustisega mootorites sama nähtus - detonatsiooni tekkimine. On ilmne, et sama üleõhukoefitsiendi ja samade süüte ajastuse nurkade korral vastavad detonatsiooni toimumise tingimused teatud rõhu väärtustele p c ja temperatuur Tc laadige tihendamise lõpus, sõltuvalt tegelikust tihendusastmest.

Sama geomeetrilise tihendusastme ja seega ka sama tihendusmahu korral suhe p c/ Tc määrab üheselt silindris oleva värske laengu koguse. Töövedeliku rõhu ja temperatuuri suhe on võrdeline tihedusega. Seetõttu näitab tegelik surveaste, kui palju suureneb töövedeliku tihedus kokkusurumisprotsessi käigus. Töövedeliku parameetreid kokkusurumise lõpus mõjutavad lisaks tegelikule kokkusurumisastmele oluliselt ka laengu rõhk ja temperatuur täitmise lõpus, mille määravad gaasivahetusprotsessid, eelkõige täitmine. protsessi.

Vaatleme sama geomeetrilise surveastme ja sama keskmise indikaatori rõhuga mootorivalikuid, millest ühel on standardne sisselaske kestus ( Δφ VP=230°) ja teises on sisselaskeava lühendatud ( Δφ VP=180°), mille parameetrid on toodud tabelis 1. Esimese variandi puhul sulgub sisselaskeklapp 30° pärast TDC-d ja teises variandis sulgub sisselaskeklapp 30° enne TDC-d. Seetõttu tegelik tihendusaste ε f kaks varianti sisselaskeklapi hilise ja varajase sulgemisega on samad.

Tabel 1

Töövedeliku parameetrid täitmise lõpus standardse ja lühendatud sisselaskeava jaoks

Keskmine indikaatori rõhk ülemäärase õhukoefitsiendi konstantse väärtuse juures on võrdeline indikaatori efektiivsuse ja laengu korrutisega täitmise lõpus. Näidiku efektiivsuse, kui kõik muud asjad on võrdsed, määrab geomeetriline tihendusaste, mis on vaadeldavate võimaluste puhul sama. Seetõttu võib eeldada, et ka näitaja efektiivsus on sama.

Täitmise lõpus olev laengu kogus määratakse sisselaskeava laengutiheduse ja täiteteguri korrutisega ρ kηv. Tõhusate õhujahutite kasutamine võimaldab hoida sisselaskekollektoris laadimistemperatuuri ligikaudu konstantsena, sõltumata kompressori rõhu suurenemise astmest. Seetõttu eeldame esimese ligikaudsusena, et laengu tihedus sisselaskekollektoris on otseselt võrdeline ülelaadimisrõhuga.

Standardse sisselaskekestusega ja peale BDC-d sisselaskeklapi sulgeva versiooni puhul on täitekoefitsient 50% kõrgem kui lühendatud sisselaskega ja enne BDC-d sisselaskeklapi sulgeva versiooni puhul.

Täitekoefitsiendi vähenemisel on keskmise indikaatori rõhu hoidmiseks etteantud tasemel vajalik proportsionaalselt, s.t. sama 50% võrra tõsta ülelaadimisrõhku. Veelgi enam, sisselaskeklapi varajase sulgemisega variandis on nii laadimise rõhk kui ka temperatuur täitmise lõpus 12% madalamad kui vastav rõhk ja temperatuur variandis, kus sisselaskeklapp sulgub pärast BDC-d. Tulenevalt asjaolust, et vaadeldavates valikutes on tegelik surveaste sama, on ka sisselaskeklapi varajase sulgemisega variandis kompressiooni lõpu rõhk ja temperatuur 12% madalam kui sisselaskeklapi sulgemisel pärast BDC-d. .

Seega saab lühendatud sisselaskeavaga mootoris, mis sulgeb sisselaskeklapi enne BDC-d, säilitades sama keskmise indikaatori rõhu, detonatsiooni tõenäosust oluliselt vähendada võrreldes mootoriga, mille sisselaske kestus on standardne ja mis sulgeb sisselaskeklapi pärast BDC-d.

Tabelis 2 võrreldakse gaasimootori valikute parameetreid nominaalrežiimil töötamisel.

tabel 2

Gaasimootori valikute parameetrid

Joonisel 3 on kujutatud gaasivahetuse diagrammid erinevate sisselaskeklappide sulgemisnurkade ja sama täitmiskestuse korral ning joonisel 4 on gaasivahetuse diagrammid sama tegeliku surveastme ja erinevate täitmise kestuste juures.

Nimivõimsuse režiimil sisselaskeklapi sulgemisnurk φ a=30° enne BDC tegelikku surveastet ε f=14,2 ja rõhu suurenemise aste kompressoris π k=2,41. See tagab minimaalse pumpamiskadude taseme. Kui sisselaskeklapp sulgub täiteastme vähenemise tõttu varem, on vaja ülelaadimisrõhku oluliselt tõsta 43% võrra (π k=3,44), millega kaasneb pumpamiskao rõhu märkimisväärne tõus.

Kui sisselaskeklapp sulgub varakult, on laadimistemperatuur survetakti T a alguses selle eelpaisumise tõttu 42 K madalam võrreldes standardsete sisselaskefaasidega mootoriga.

Töövedeliku sisemine jahutamine, millega kaasneb osa soojuse eemaldamine põlemiskambri kuumimatest elementidest, vähendab detonatsiooni ja hõõgumissüttimise ohtu. Täitetegurit vähendatakse kolmandiku võrra. Võimalik on töötada ilma detonatsioonita surveastmega 15 versus 10 standardse sisselaskekestusega.

1 - φ a=0°; 2 - φ a=30°; 3 - φ a=60°.

Riis. 3. Gaasivahetuse skeemid sisselaskeklapi sulgemise erinevatel nurkadel.

1 -φ a=30° kuni TDC; 2 -φ a=30° üle TDC.

Joonis 4. Gaasivahetuse diagrammid sama tegeliku surveastmega.

Mootori sisselaskeklappide ajastust saab muuta nende tõstekõrgust reguleerides. Üks võimalikest tehnilistest lahendustest on SSC NAMI-s välja töötatud sisselaskeklappide tõstekõrguse reguleerimise mehhanism. Sõltumatute hüdrauliliste ajamiseadmete väljatöötamine elektrooniline juhtimine avamis- ja sulgemisventiilid, mis põhinevad diiselpatareide kütusesüsteemides tööstuslikult rakendatud põhimõtetel.

Vaatamata sisselaskeklapi varajase sulgemise tõttu lühikese sisselaskega mootori ülelaadimisrõhu tõusule ja suuremale surveastmele ning seetõttu rohkem madal rõhk algab kokkusurumine, keskmine rõhk silindris ei suurene. Seetõttu ei suurene ka hõõrderõhk. Seevastu lühendatud sisselaskeava korral väheneb pumpamiskadude rõhk oluliselt (21%), mis toob kaasa mehaanilise efektiivsuse tõusu.

Kõrgema surveastme rakendamine lühikese sisselaskega mootoris põhjustab näidatud efektiivsuse tõusu ja koos mehaanilise efektiivsuse vähese tõusuga kaasneb efektiivse efektiivsuse suurenemine 8%.

Järeldus

Uuringute tulemused näitavad, et sisselaskeklapi varajane sulgemine võimaldab laialdaselt manipuleerida täiteastet ja tegelikku surveastet, alandades koputusläve ilma indikaatori efektiivsust vähendamata. Lühendatud sisselaskeava suurendab mehaanilist efektiivsust, vähendades pumpamise rõhukadusid.

Arvustajad:

Kamenev V.F., tehnikateaduste doktor, professor, juhtiv ekspert, Vene Föderatsiooni riikliku teaduskeskuse NAMI, Moskva.

Saikin A.M., tehnikateaduste doktor, Venemaa Föderatsiooni riikliku teaduskeskuse NAMI osakonnajuhataja, Moskva.

Bibliograafiline link

Gaasi eelised selle kasutamisel autode kütusena on järgmised näitajad:

Kütusekulu

Kütusekulu gaasimootor- kõige olulisem mootorinäitaja - määratakse kütuse oktaanarvu ja õhu-kütuse segu süttimispiiri järgi. Oktaanarv on kütuse löögikindluse näitaja, mis piirab kütuse kasutamist võimsates ja ökonoomsetes ning kõrge surveastmega mootorites. Kaasaegses tehnikas on oktaanarv kütuseklassi põhinäitaja: mida kõrgem see on, seda parem ja kallim on kütus. SPBT (tehniline propaani-butaani segu) oktaanarv on 100 kuni 110 ühikut, seega ei toimu detonatsiooni üheski mootori töörežiimis.

Kütuse ja selle põleva segu termofüüsikaliste omaduste (põlemissoojus ja põleva segu kütteväärtus) analüüs näitab, et kõik gaasid on kütteväärtuse poolest bensiinist paremad, kuid õhuga segamisel vähenevad nende energianäitajad, mis on üks mootori võimsuse vähenemise põhjusi. Veeldatud kütusega töötamisel väheneb võimsus kuni 7%. Sarnane mootor kaotab kokkusurutud metaanil töötades kuni 20% võimsusest.

Samal ajal võimaldavad kõrged oktaanarvud tihendusastet suurendada gaasimootorid ja tõsta võimsust, aga seda tööd saavad odavalt teha vaid autotehased. Paigalduskoha tingimustes on see modifikatsioon liiga kallis ja sageli lihtsalt võimatu.

Kõrged oktaanarvud nõuavad süüteajastuse suurendamist 5°...7° võrra. Varajane süütamine võib aga põhjustada mootoriosade ülekuumenemist. Gaasimootorite töötamise praktikas täheldati kolvipeade ja ventiilide läbipõlemise juhtumeid, kui varajane süütamine ja töötades väga lahjade segudega.

Mootori kütuse erikulu on väiksem, mida kehvema kütuse-õhu seguga mootor töötab, ehk seda vähem on kütust 1 kg mootorisse siseneva õhu kohta. Väga lahjad segud, kus on aga liiga vähe kütust, aga sädemest lihtsalt ei sütti. See seab piiri kütusesäästlikkuse parandamiseks. Bensiini ja õhu segudes on maksimaalne kütusesisaldus 1 kg õhus, mille juures on võimalik süttimine, 54 g. Äärmiselt lahjas gaasi-õhu segus on see sisaldus vaid 40 g. Seega režiimides, kui see on pole vaja maksimaalset võimsust arendada, maagaasil töötav mootor on palju ökonoomsem kui bensiin. Katsed on näidanud, et 25–50 km/h gaasiga sõites on kütusekulu 100 km kohta 2 korda väiksem kui sama auto kütusekulu samadel tingimustel. Gaaskütuse komponentidel on süttimispiirid, mis on oluliselt nihkunud lahjade segude poole, mis annab lisafunktsioonid kütusesäästu parandamine.

Gaasimootorite keskkonnaohutus

Gaasilised süsivesinikkütused on ühed kõige keskkonnasõbralikumad mootorikütused. Heitgaaside mürgiste ainete emissioon on 3–5 korda väiksem võrreldes bensiiniga sõites.
Bensiinimootorid on rasvasisalduse piiri kõrge väärtuse tõttu (54 g kütust 1 kg õhu kohta) sunnitud kohanema rikkalike segudega, mis toob kaasa hapnikupuuduse segus ja kütuse mittetäieliku põlemise. Seetõttu võib sellise mootori heitgaas sisaldada märkimisväärses koguses süsinikmonooksiidi (CO), mis tekib alati hapnikupuuduse korral. Piisava hapnikusisalduse korral tekib mootoris põlemisel kõrge temperatuur (üle 1800 kraadi), mille juures õhu lämmastik oksüdeeritakse liigse hapniku toimel, moodustades lämmastikoksiide, mille toksilisus on 41 korda suurem toksilisusest. CO.

Lisaks nendele komponentidele sisaldab bensiinimootorite heitgaas süsivesinikke ja nende mittetäieliku oksüdatsiooni saadusi, mis tekivad põlemiskambri seinalähedases kihis, kus vesijahutusega seinad ei lase vedelkütusel lühikese aja jooksul aurustuda. mootori töötsüklit ja piirata hapniku juurdepääsu kütusele. Gaaskütuse kasutamise puhul on kõik need tegurid palju nõrgemad, peamiselt lahjemate segude tõttu. Mittetäieliku põlemise produktid praktiliselt ei moodustu, kuna hapnikku on alati liiga palju. Lämmastikoksiide tekib väiksemates kogustes, kuna lahjade segude korral on põlemistemperatuur palju madalam. Põlemiskambri seinakiht sisaldab lahja gaasi-õhu segudega vähem kütust kui rikkamate bensiini-õhu segudega. Seega õigesti reguleeritud gaasiga mootor Süsinikmonooksiidi emissioon atmosfääri on 5-10 korda väiksem kui bensiini, lämmastikoksiidide 1,5-2,0 ja süsivesinike 2-3 korda vähem. See võimaldab nõuetekohaste mootorikatsetega järgida tulevasi sõidukite toksilisuse standardeid (“Euro-2” ja võib-olla ka “Euro-3”).

Gaasi kasutamine mootorikütusena on üks väheseid keskkonnameetmeid, mille kulud hüvitatakse otsese majandusliku mõjuga kulude vähenemise näol. kütused ja määrdeained. Valdav osa muudest keskkonnaalastest tegevustest on äärmiselt kulukad.

Miljoni mootoriga linnas võib gaasi kasutamine kütusena oluliselt vähendada keskkonnasaastet. Paljudes riikides on selle probleemi lahendamiseks suunatud eraldi keskkonnaprogrammid, mis stimuleerivad mootorite vahetamist bensiinilt gaasile. Igal aastal karmistavad Moskva keskkonnaprogrammid sõidukiomanikele nõudeid heitgaaside osas väljaheite gaasid. Gaasi kasutamisele üleminek on keskkonnaprobleemi lahendus koos majandusliku efektiga.

Gaasimootori kulumiskindlus ja ohutus

Mootori kulumiskindlus on tihedalt seotud kütuse ja mootoriõli koostoimega. Üks ebameeldiv nähtus bensiinimootorites on see, et bensiin uhub mootorisilindrite sisepinnalt õlikile külmkäivituse ajal, kui kütus satub aurustumata silindritesse. Järgmisena siseneb bensiin vedelal kujul õli, lahustub selles ja lahjendab seda, halvendades selle määrdeomadusi. Mõlemad efektid kiirendavad mootori kulumist. GOS jääb olenemata mootori temperatuurist alati gaasifaasi, mis välistab täielikult märgitud tegurid. LPG (vedelgaas) ei saa silindrisse tungida, nagu juhtub tavaliste vedelkütuste kasutamisel, mistõttu pole vaja mootorit loputada. Silindripea ja silindriplokk kuluvad vähem, mis pikendab mootori tööiga.

Kui kasutus- ja hooldusreegleid ei järgita, kujutab mis tahes tehniline toode endast teatud ohtu. Gaasiballoonide paigaldus ei ole erand. Samas tuleks võimalike riskide määramisel arvesse võtta selliseid gaaside objektiivseid füüsikalisi ja keemilisi omadusi nagu isesüttimise temperatuur ja kontsentratsiooni piirid. Plahvatuse või süttimise toimumiseks on vajalik kütuse-õhu segu moodustumine, st gaasi mahuline segamine õhuga. Gaasi olemasolu silindris rõhu all välistab õhu sattumise sinna, samas kui bensiini või diislikütusega paakides on alati nende aurude ja õhu segu.

Reeglina paigaldatakse need auto kõige vähem haavatavatesse ja statistiliselt harvemini kahjustatud kohtadesse. Tegelike andmete põhjal arvutati välja autokere vigastuse ja konstruktsiooni rikke tõenäosus. Arvutustulemused näitavad, et auto kere hävimise tõenäosus piirkonnas, kus silindrid asuvad, on 1-5%.
Kogemused gaasimootoritega töötamisel nii meil kui välismaal näitavad, et gaasiga töötavad mootorid on hädaolukordades vähem tule- ja plahvatusohtlikud.

Rakenduse majanduslik otstarbekus

Sõiduki juhtimine GOS-i abil annab umbes 40% säästu. Kuna propaani ja butaani segu on oma omadustelt kõige lähedasem bensiinile, ei nõua selle kasutamine mootori konstruktsioonis suuri muudatusi. Universaalne mootori toitesüsteem säilitab täisväärtusliku bensiinikütusesüsteemi ja võimaldab hõlpsalt lülituda bensiinilt gaasile ja tagasi. Universaalse süsteemiga varustatud mootor võib töötada nii bensiinil kui ka gaasikütusel. Bensiinimootoriga auto propaani-butaani seguks muutmise maksumus on sõltuvalt valitud varustusest vahemikus 4 kuni 12 tuhat rubla.

Gaasi tootmisel ei seisku mootor kohe, vaid lakkab töötamast 2-4 km pärast. Kombineeritud toitesüsteem “gaas pluss bensiin” läbib mõlema kütusesüsteemi ühe tankimisega 1000 km. Seda tüüpi kütuse omadustes on siiski teatud erinevusi. Seega on vedelgaasi kasutamisel vaja sädeme tekitamiseks süüteküünlas kõrgemat pinget. Kui auto töötab bensiiniga, võib see pinge väärtust ületada 10-15%.

Mootori muutmine gaasikütuseks pikendab selle kasutusiga 1,5-2 korda. Süütesüsteemi töö paraneb, süüteküünalde kasutusiga pikeneb 40% ja gaasi-õhu segu põleb täielikumalt kui bensiiniga töötades. Süsiniku ladestumine põlemiskambris, silindripeas ja kolbides väheneb, kuna süsiniku lademete hulk väheneb.

SPBT mootorikütusena kasutamise majandusliku otstarbekuse teine ​​aspekt on see, et gaasi kasutamine võimaldab meil minimeerida kütuse loata mahapaiskamise võimalust.

Gaasiseadmetega varustatud kütuse sissepritsesüsteemiga autosid on varguse eest kergem kaitsta kui sellega autosid bensiinimootorid: kergesti eemaldatava lüliti lahtiühendamisel ja kaasavõtmisel saate usaldusväärselt blokeerida kütusevarustuse ja seeläbi ära hoida varguse. Sellist "blokeerijat" on raske ära tunda, mis toimib tõsise vargusvastase seadmena mootori volitamata käivitamiseks.

Seega üldiselt on gaasi kasutamine mootorikütusena kulutõhus, keskkonnasõbralik ja üsna ohutu.