Углеводородные альтернативные моторные топлива

Термин «углеводородные альтернативные топлива» на первый взгляд представляется не вполне корректным, так как абсолютно большая часть современных моторных топлив являются углеводородными. Суще­ственное отличие альтернативных энергоносителей от традиционных в данном случае заключается в том, что они получаются главным образом не из нефти, а из других источников. Эти источники могут быть различными газами, низкокачественными дистиллатами, твердыми топливами и пр.

1.1 Компримированные газы

Использование газообразного топлива началось заметно раньше, чем жидких моторных топлив. Еще в тридцатые годы позапрошлого века англичанин Барнетт получил патент на газовый двигатель, а в 1860 году француз Э. Ленуар построил мотор, работающий на смеси воздуха и газа. Объемы производства так называемых светильных газов в развитых евро­пейских странах были достаточно велики. На получение светильного газа израсходовали то количество угля, которое добывалось в России за год. Значительное развитие газовое производство получило потому, что газ стали применять не только для освещения и отопления, но и как топливо для газомоторных двигателей. Основным видом сырья являлся каменный уголь, а главными горючими веществами в газе были окись углерода и во­дород.

Особое распространение светильный газ имел для освещения желез­нодорожных поездов. Для их обеспечения на больших станциях устраива­ли заводы для приготовления газа и устанавливали два паровых насоса для «сгущения и накачивания газа в резервуары». Газ компримировали до 10-12 атм. Резервуары для газа емкостью 350 л помещали под вагоном. Газ дросселировался до давления 16 мм вод.ст. и использовался для питания горелок в вагонах. Искусственные газы не выдерживают сравнения с природными, теплотворная способность которых в несколько раз выше. К тому же все эти газы содержат окись углерода (угарный газ) и поэтому ядовиты.

С созданием ДВС в автомобилях в качестве топлива в них уже был использован бензин и о газе, как о возможном моторном топ­ливе, надолго забыли. Лишь через 100 лет после Барнетта, в конце тридца­тых годов прошлого столетия, возродилась мысль о его использовании и появились первые газогенераторные автомобили. Газ вырабатывался в топке, а оттуда подавался в двигатель. Природный газ стали использо­вать еще позже.

Сейчас не вызыва­ет сомнения, что газ, как моторное топливо, не только не уступает бензину, но и превосходит его по комплексу основных свойств. Среднее октановое число природного газа (ОЧ) - 105 - недостижимо для любых марок бензи на. Для любых углеводородных природных газов можно рассчитать ОЧ на основе значений ОЧ отдельных компонентов:

метан (СВД)110;

этан(С₂Н_б)108;

пропан(СзН8)105;

н-бутан и изобутан (C4H10)94;

н-пентан и изопентан (С5Н12)70.

Помимо высоких значений ОЧ газомоториые топлива имеют не мало других достоинств:

- при работе двигателя на газовом топливе происходит более полное сгорание газовоздушной смеси, благодаря чему улучшаются условия смаз­ки трущейся пары цилиндр - поршневые кольца, так как газовое топливо не смывает масло с их стенок и не растворяет его;

- вследствие уменьшения количества углеродистых осадков в камере сгорания не накапливаются смолистые отложения, за счет чего уменьшает­ся нагарообразование на головке блока и на поршнях;

- масло при работе двигателя на газе можно менять реже, чем при за­правке бензином, так как оно не разжижается, в меньшей степени подвер­гается загрязнению и дольше сохраняет свои свойства; снижается расход масла на угар;межремонтный пробег газового двигателя более продолжительный по сравнению с бензиновым; увеличивается срок службы свечей зажига­ния;

- при использовании газового топлива заметно снижается суммарная токсичность отработавших газов (выхлопа);

- при правильно выбранном режиме работы двигателя на газовом то­пливе снижается и уровень создаваемого им шума, что особенно важно в условиях города;

- ни в одном режиме работы двигателя на газомоторном топливе не возникает детонации;

- двигатель, работающий на газе, требует минимальной настройки;

- при выработке газа двигатель останавливается не сразу, а прекра­щает работу через 2-4 км пробега;

Газ, в сравнении с бензином, горит при меньших его концентрациях в газовоздушных смесях. Обогащение смеси приводит к увеличению мощ­ности двигателя. Обедняя смесь, наоборот, можно понизить мощность. В целом газ как топливо значительно «послушнее» бензина.

Вместе с тем, для того чтобы обеспечить достаточную длину пробега мобильных установок без дозаправки, при использовании газообразных топлив необходимо увеличить их плотность. Наиболее просто это можно осуществить за счет сжатия-компримирования. На практике сжимают в основном метансодержащие газы.

Из других недостатков газовых топлив можно отметить следующие:

- заметное увеличение металлоемкости автомобиля;

- незначительное увеличение расхода потребляемого газа в литрах по сравнению с бензином;

- затруднения с пуском холодного двигателя;

- снижение мощности двигателя на 5-7%;

- невысокая долговечность газового редуктора;

- затраты времени на слив конденсата из редуктора;

- более частая замена воздушного фильтра;

- повышенный износ направляющих клапанов.