Материал: 2295

Базовые автомобили с бензиновыми двигателями, находящиеся в эксплуатации и переоборудованные на сжиженный нефтяной газ, имеют две равноценные автономные системы питания – бензиновую и газовую. В связи с тем, что сжиженный нефтяной газ на переоборудованном автомобиле хранится под высоким давлением, а подается в двигатель при давлении, близком к атмосферному, то при переоборудовании такие автомобили необходимо оснащать комплектом, обеспечивающим соответствие редуцирования газа, оптимизацию его подачи в газосмесительное устройство согласно режимам работы двигателя.

В настоящее время в Омске эксплуатируется более двадцати тысяч автомобилей с бензиновыми двигателями, переоборудованных в условиях автотранспортных предприятий для работы на сжиженном нефтяном газе. Эти автомобили используются при перевозке пассажиров, обслуживании жилищнокоммунального хозяйства, доставке продовольственных и промышленных товаров и др.

В2000 г. в СибАДИ разработан комплект ГБО для легковых автомобилей семейства ВАЗ. Изготовленный на предприятиях военно-промышленного комплекса г. Омска комплект прошел сертификационные испытания в лабораториях авто ВАЗА (г. Тольятти). На комплект получен сертификат соответствия сроком на 3 года.

Втечение 2001–2002 гг. комплект был доработан, проведены дополнительные сертификационные испытания, и в марте 2002 г. на него был получен сертификат соответствия для автомобилей категории М2 семейства ГАЗ.

Многие узлы комплекта газобаллонного оборудования, разработанные в СибАДИ, выполнены на уровне изобретений и защищены авторскими свидетельствами СССР: № 58949 от 28.09.1977; № 1268778 от 08. 07. 1986 г.; №1390422 от 22.12.1987 г.; №166845 от 14.04.1988 г.; патент РФ № 2094641 от 21.10.1997; патент РФ № 2131990 от 16. 07.1999. Многолетний опыт эксплуатации газобаллонных автомобилей с бензиновыми двигателями подтверждает целесообразность переоборудования автомобилей на сжиженный нефтяной газ в широком масштабе непосредственно в условиях автотранспортных предприятий с использованием комплекта газобаллонного оборудования.

Контрольные вопросы

1.Этапы развития г/б автомобилей и их особенности.

2.Какая организация выступила пионером в разработке и испытании г/б аппаратуры?

3.Что в работе ряда министерств послужило толчком к освоению производства г/б аппаратуры?

4.На каких предприятиях г. Омска и других городов производилась и производится г/б аппаратура для автомобилей по технической документации СибАДИ?

5.В чем отличие комплектов ГБА легковых и грузовых автомобилей?

6.Какое оригинальное решение в изготовлении газового оборудования, предложенное авторским коллективом СибАДИ, позволило с небольшими затратами решить проблему перевода автомобилей на газовое топливо?

Глава 2. ТОПЛИВО ДЛЯ ГАЗОБАЛЛОННЫХ АВТОМОБИЛЕЙ

В качестве топлива для двигателей газобаллонных автомобилей используют: сжиженные нефтяные газы (ГСН), сжатые природные газы (СПГ), сжиженные природные газы (СжПГ).

2.1. Сжиженные нефтяные газы. Общие сведения

Сжиженные нефтяные пропан-бутановые газы не имеют запаха, бесцветные, неядовиты, тяжелее воздуха, в жидком виде обладают большим коэффициентом объемного расширения, кипят при низких температурах, что может вызвать местное обморожение тела при попадании на него сжиженного газа.Чтобы ощутить наличие газа в воздухе, ему придается специфический запах. Для этой цели используют вещества, называемые одорантами. В качестве одоранта широко применяют этил-меркаптан (С2Н2 СН4). На 100 л сжиженного газа добавляют приблизительно 2,5 г одоранта. При таком количестве одоранта можно по запаху определить 0,4-0,5% газа в воздухе. Указанная концентрация не взрывоопасна, так как составляет всего 20% от нижнего предела воспламеняемости. К сжиженным газам относятся такие, которые переходят из газообразного состояния в жидкое при температуре окружающей среды и сравнительно небольших избыточных давлениях. Сжиженные газы должны удовлетворять следующим требованиям:

-иметь стабильный компонентный состав в условиях эксплуатации;

-обеспечивать избыточное давление насыщенных паров от 0,16 до 1,6 МПа в интервале температур от +45 до -20 оС;

-не иметь неиспаряющегося осадка при испарении и редуцировании в автомобильной газовой аппаратуре. Опыт эксплуатации газобаллонных автомобилей показал, что наилучшие показатели газобаллонных автомобилей, и прежде всего экологические, могут быть получены только при строгой

регламентации компонентного состава ГСН, используемого в качестве моторного топлива.

Основными компонентами ГСН являются: пропан С3 Н8, n-бутан С4 Н10, i-бутан С4Н10, пропилен С3Н6, бутилены С4Н8, в незначительных количествах этан С2Н6 и этилен C2H4.

Непредельные углеводороды в смесях ГСН нежелательны. ГОСТ 27578-87 "Газы углеводородные сжиженные для автомобильного транспорта "предусматривает выпуск двух марок ГСН:

ПА - пропан автомобильный, применяют при температуре до - (20…35) оС, и ПБА – пропан-бутан автомобильный, применяют при температуре до -20 оС.

Физико-химические показатели углеводородных ГСН должны соответствовать нормам и требованиям, приведенным ниже.

Марка...............................…………………………….ПА… ПБА Массовая доля компонентов, %:

метан и этан ...............………………………..не нормируются пропан...............……………………..………...90 +5 … 50 + 10

углеводороды С (и выше)…..…...….……….не нормируются непредельные углеводороды %, не более ………...6

Объемная доля жидкого остатка при +40 оС …………отсутствует Избыточное давление насыщенных паров, МПа:

при +45 оС, не более………………………………….…1,6

при -35 оС, не менее............... ………………………..0,07 при -20 оС, не менее................……………… ………...0,07

Массовая доля серы и сернистых соединений, %,

не более..........................................……………… …………...0,01

в том числе сероводорода, не более………… …………….0,003

Содержание свободной воды и щелочи ....……………отсутствуют

Регламентируемый состав компонентов ПА и ПБА был бы очень желательным для автомобилистов, но наши заводы его выпускают незначительное количество, и до автотранспорта он не доходит. Поэтому на автомобильных заправках раздается сжиженный газ, предназначенный для коммунально-бытовых целей. Его состав регламентирован ГОСТ 20448-80.

Углеводородный состав данных газов изменяется в широких пределах. Поэтому при их использовании на автотранспорте не обеспечивается стабильность мощностных, экономических показателей и показателей токсичности двигателей, а наличие примесей затрудняет работу газовой аппаратуры.

Компонентный состав ГСН для коммунально-бытовых целей очень близко подходит к составу ГСН, регламентированному ГОСТ 20448-75, которым предусматривался ГСН двух марок:

-смесь пропан-бутановая зимняя (СПБТЗ) с содержанием пропана до 75%;

-смесь пропан-бутановая летняя (СПБТЛ) с содержанием

пропана до 30 %.

Показатели смесей пропан-бутановых газов приведены ниже.

В ГСН, поставляемом автомобильному транспорту, по технологическим причинам содержится некоторое количество масла, в дальнейшем это отрицательно сказывается на надежности работы газовой аппаратуры и стабильности регулировок газового редуктора. Повышенное содержание масла в ГСН связано с тем, что в процессе транспортирования ГСН от завода-изготовителя до потребителя их несколько раз перекачивают.

Примеси в ГСН масла, тяжелых остатков концентрируются на резинотехнических изделиях ГБА аппаратуры, адсорбируют на себя одоранты, значительно повышая их местную концентрацию, и получаются дурно пахнущие осадки. По этой и ряду других причин некоторые страны отказались от использования одорантов в ГСН, применяемых в качестве моторных топлив.

2.2. Физико-химические свойства компонентов ГСН

Основные компоненты ГСН кипят при низких температурах, поэтому при нормальной температуре и атмосферном давлении они могут находиться только в паровой (газовой) фазе. Для хранения ГСН в жидком виде необходимо повышать давление. Оно зависит от температуры окружающей среды. Чем выше температура, тем более должно быть давление для сохранения газа в жидкой фазе. Рассмотрим наиболее характерные физикохимические свойства основных компонентов ГСН (табл.2.1).

Таблица 2.1

Физико-химические свойства компонентов ГСН

Элементарный состав ГСН относят к числу наиболее важных оценочных параметров газа. Он позволяет судить о качестве ГСН. Зная элементарный состав ГСН, можно расчетным путем определить теплоту сгорания газа и количество воздуха, необходимого для полного его сгорания. Теплота сгорания (в кДЖ/кг) газа может быть рассчитана по формуле

QCМ = 3321QC + 109060 QН .

В формуле состав ГСН представлен в объемных долях или в процентах. ГСН характеризуется углеродным числом, представляющим собой отношение молекулярных масс углерода и водорода.

Газовое топливо имеет более благоприятное, чем бензин, соотношение С и Н. Углеродное число у современных бензинов составляет около 6, а у ГСН оно равно 4,9 (у ПГ 2,98). Более высокое содержание в газовом топливе водорода обеспечивает и более полное его сгорание в цилиндрах двигателя [2, c. 19-22].

Свойства смесей сжиженных газов определяются по параметрам входящих в смесь отдельных компонентов (углеводородов).

Благодаря идентичности строения молекул углеводородов (пропан-бутан), их смеси по ряду свойств подчиняются правилу аддитивности, т.е. параметры смеси пропорциональны параметрам входящих в смесь компонентов с учетом их объемной концентрации

всмеси.

Сучетом этого правила рассматриваются основные