Зачем транспортные компании переходят на природный газ и почему это спасет Землю

Климатические изменения и ухудшение качества воздуха — одни из наиболее серьезных проблем, стоящих перед человечеством. Для разрешения этих проблем ООН сформулировала долгосрочные цели устойчивого развития (ЦУР ООН) до 2030 года. Эта программа состоит из 17 целей, направленных в том числе и на сохранение ресурсов планеты. Для достижения их показателей необходимы совместные усилия правительств разных государств, самого общества и бизнеса. Для последнего исправление общей экологической ситуации — это самый серьезный вызов. С другой стороны, сложившаяся ситуация и происходящие в экономике процессы также предоставят бизнесу новые широкомасштабные возможности для развития, стимулируя технический прогресс и развитие новых, экологически чистых технологий. Генеральный директор CNH Industrial и IVECO в России Фабрицио Чеполлина рассказал о преимуществах двигателей на природном газе и объяснил, почему они будут выгодны не только бизнесу, но и всей планете в целом.

Для достижения общемировых целей, установленных ООН, вне зависимости от предпринятых технических и технологических шагов по озеленению экономики необходимо будет дополнительно сократить выбросы в энергетике, транспорте и строительстве, а также во всем промышленном секторе в целом.

На данный момент не существует единого решения для декарбонизации всего транспортного сектора. Компании-лидеры рынка, занимающиеся разработкой экологически чистых визионерских решений для транспортной индустрии, изучают, какой набор технологий отвечает требованиям различных задач транспортировки. Первое очевидное решение — использование природного газа, в который мы инвестируем уже более 30 лет. По прогнозу Международного энергетического агентства (IEA), потребление природного газа в мире может вырасти до 4 трлн куб. м уже к 2022 году.

Природный газ, основную часть которого составляет метан (92–98%) — это ископаемый источник топлива, смесь углеводородных газов, которая встречается в природе под поверхностью Земли и используется в качестве наиболее перспективного экологически чистого топлива для автомобилей. В качестве топлива используются компримированный (сжатый) природный газ (КПГ), сжиженный природный газ (СПГ) и топливо на основе сжиженных углеводородных газов (СУГ, смесь пропана и бутана с основой природного газа на метане — «Хайтек»). Эти три разновидности газомоторного топлива обладают разными химическими и физическими свойствами, поэтому в зависимости от применения определенного топлива меняются и технические особенности как двигателей, так и инфраструктурной системы по производству и доставке-хранению газа.

Топливо для двигателя зеленой экономики

Использование природного газа снижает уровень шума двигателей и улучшает качество воздуха на локальном уровне, почти полностью устраняя потенциально вредные загрязнители, минимизируя вред для окружающей среды и значительно сокращая выбросы: более чем на 90% для NO2 (диоксидов азота), 99% для твердых частиц и 95% для CO2 в случае использования биометана. Образование сажи, свойственное дизельным двигателям, при эксплуатации двигателей на газе отсутствует полностью.

Эксплуатация машин на природном газе — еще и одно из наиболее эффективных решений по борьбе с климатическими изменениями и улучшению качества воздуха как в городах, так и в мире в целом. Сегодня на все виды транспорта приходится до 80% вредных выбросов. Однако существует эффективное и быстродействующее решение для резкого снижения выбросов парниковых газов и твердых частиц в атмосферу всей планеты — использование СПГ и КПГ. При учете других факторов, помимо сокращения выброса парниковых газов (снижение от 7 до 23% по сравнению с дизелем и бензином), использование автомобиля на метане представляется еще более привлекательным.

Чтобы соответствовать стандартам Euro VI, регулирующим содержание вредных веществ в выхлопных газах, компании разрабатывают двигатели на природном газе, не нуждающиеся в сложной дополнительной очистке выхлопов. Важно отметить, что метан при использовании в автомобилях не токсичен и не опасен для здоровья человека. При этом природный газ безопасен как моторное топливо: его пределы воспламенения значительно выше, чем у бензина и дизеля. Объясняется это тем, что метан в два раза легче воздуха и при утечке быстро растворяется в атмосфере, не воспламеняясь и не детонируя. Государственными регуляторами такое топливо, как правило, относится к наиболее безопасным типам.

Возможность производить природный газ, в частности метан, сделала реализуемыми проекты по внедрению экономики замкнутого цикла в сфере пассажирских и грузовых перевозок. Например, во Франции, в городе Лилль, функционирует автобусный парк, состоящий из автомобилей IVECO, полностью работающих на метане, произведенном из бытовых отходов города. Такой транспорт также в сочетании технологий — топлива на биометане и электротяги — отлично подходит для осуществления функций городского транспорта. Немаловажный фактор в эксплуатации машин — их автономность, обеспечивающая запас хода вплоть до 600 км благодаря резервуарам с газом, встроенным в крышу. Ввиду надежности и экономии топлива эти экологические преимущества сочетаются с конкурентоспособной совокупной стоимостью владения.

Автомобили на газе: преимущества и недостатки

Главное преимущество природного газа в том, что он экологичен. Однако в сегодняшней парадигме развития бизнеса этого мало — предприятиям и компаниям нужна реальная экономическая польза. Природный газ — наиболее коммерчески выгодное решение для транспортного сектора. Поэтому тут необходимо отметить, что цена газомоторного топлива в 1,5-2 раза ниже бензина: сегодня, согласно данным поставщиков, средняя розничная цена 1 куб. м метана (который по своим энергетическим свойствам равен 1 литру бензина) — 13 рублей. Это в 2-3 раза дешевле бензина или дизельного топлива, а расходуется биотопливо не в таком большом количестве и хватает его на расстояние в 1,5-2 раза большее, чем можно проехать на бензине или дизельном топливе соответственно. Но между видами газа есть разница: при одинаковой вместимости топливных резервуаров автомобиль на СПГ проедет расстояние почти в три раза большее, чем автомобиль на КПГ. Использование природного газа в качестве моторного топлива позволяет увеличить срок службы двигателя в 1,5-2 раза за счет отсутствия трения топлива с компонентами двигательной системы. Таким образом, выявляется прямая связь, когда устойчивое развитие бизнеса напрямую способствует его эффективности.

Среди недостатков есть серьезная инфраструктурная проблема — количество заправок. Сеть автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС) для автомобилей на газе активно развивается в Европе, но этот рост не столь интенсивен в России. Также здесь не хватает бункеровочных баз в морских портах, где будет храниться такое топливо, экипировочных пунктов железных дорог, через которые в основном идет логистика газа по регионам. Что же касается самого машиностроения и реальной работающей на газе техники, то еще одной проблемой являются малые по сравнению с бензиновыми и дизельными автомобилями объемы производства как транспортных средств с двигателями на газе, так и карьерной и сельхозтехники, а также ограниченные возможности перевода существующего парка транспортных средств на газомоторное топливо.

Настоящее автомобилей на газе

Природный газ сегодня в основном распространен в автомобильном и коммерческом транспорте в сжатой или сжиженной форме, но благодаря прорывам в производстве биометана сельскохозяйственные фермы, например, сами по себе превращаются в собственные источники энергии, перерабатывая отходы в биометан «на месте». Есть и другие возможности получения природного газа «неестественным» путем: на мусорных полигонах, из канализационных отходов. Существует и целый ряд технологий искусственного синтеза природного газа. Такие инвестиции в будущее позволят подобным проблемным местам человеческой жизнедеятельности самостоятельно получать прибыль и стать полноценной частью циркулярной экономики.

Благодаря собственным передовым технологиям компания IVECO уже внедряет двигатели на природном газе в свой ассортимент тяжелых и средних грузовых коммерческих автомобилей, легких фургонов и автобусов. Двигатели на природном газе являются свидетельством надежности биотоплива, что видно на примере уже существующих транспортных средств. Также они становятся основой для будущих разработок, например, в области работающих исключительно на водороде силовых агрегатов с нулевым уровнем выбросов.

Расцвет технологий поддерживается сегодня разработкой двигателей на природном газе для концептуальных машин, которые представляются на важных международных отраслевых мероприятиях: например, среди концепций техники, работающей на газе, уже есть сельскохозяйственный трактор New Holland Agriculture с двигателем на биометане иконцептуальный колесный погрузчик Tetra на метане для сферы строительства от строительной компании CASE.

В числе последних ноу-хау можно назвать концепт многозадачного модульного двигателя с несколькими источниками энергии. Концепт сочетает в себе производство электроэнергии на водородном синтезе, аккумулирование энергии и внутреннее сгорание природного газа. Это позволяет использовать различные комбинации получения энергии: от электрического взаимодействия до гибридных процессов. Так, передача энергии на шасси изменится от механической трансмиссии до электрических приводов. Электрическая конфигурация двигателя в силу своей экологичности подходит для городского транспорта: выбросы CO2 сокращаются до 30%, а автономность работы может быть обеспечена на расстоянии до 200 км. В целом производители также отмечают, что водородные топливные элементы могут стать первой полностью электрической технологией, подходящей для длительной и тяжелой эксплуатации с автономией до 800 км.

Перспективы альтернативного топлива

Преимущества природного газа уже убедили многих операторов парка коммерческого транспорта по всей Европе осуществить переход на экологичные двигатели. Двигатель, работающий на природном газе, значительно более экономичен, чем двигатель на дизельном топливе, что обеспечивает снижение расходов на топливо до 30%. Это является наиболее важным фактором при оценке совокупной стоимости владения автомобилем. Более того, например, правительство Германии объявило налоговые льготы на использование автомобилей на природном газе до конца 2026 года. В России стандарт топлива Euro 6, который был внедрен в Европе еще в 2015 году, пока так и не принят на законодательном уровне, хотя его промышленное производство уже ведется.

Нормы Euro 5, Euro 6 и все последующие будут становится всё жестче и регулироваться контролирующими органами более тщательно. Уже к 2020 году на территории ЕС новым транспортным средствам будет разрешено производить в среднем не более 95 г СО2 на километр. Вероятно и вполне логично, что к 2025 году этот допустимый предел ожидает дальнейшее снижение в целях экополитики. Двигатели на метане способны удовлетворить и эти нормы токсичности не только благодаря меньшему выбросу СО2. Дополнительное преимущество в том, что показатели выбросов твердых частиц в газовых двигателях ниже, чем у бензиновых или дизельных аналогов.

С точки зрения экономических процессов, в связи с растущей доступностью в Европе bioCNG и bioLNG — систем производства биотоплива — все перевозчики теперь могут обеспечить транспорт, работающий без выбросов CO2, и внести свой вклад в энергетическую независимость Европы. Природный газ ускоряет развитие циркулярной экономики, при которой устойчивая биомасса перерабатывается и превращается в чистое топливо для транспорта, то есть биометан, который производится с использованием циклической системы, обеспечивающей значительное — если не полное — сокращение вредных выбросов.

В России в этом направлении тоже есть прогресс. Так, в 2018 году участниками транспортного и газового рынков было подписано соглашение о долгосрочном сотрудничестве по вопросам развития рынка СПГ в России. Например, среди планов есть строительство комплексов по сжижению природного газа и сопутствующей технологической инфраструктуры; вывод на рынок и усовершенствование инновационных технологий производства СПГ и его использования на транспорте; популяризация экологических и экономических преимуществ технологий СПГ. К числу реальных эксплуатантов, которые уже используют парк на газе, можно отнести российский агропромышленный холдинг «Мираторг», объявивший о получении крупной партии магистральных тягачей на метане. Такое поведение игроков рынка свидетельствует об оценке экономической эффективности таких автомобилей и их перспективах.

Сегодняшние вызовы экологии с помощью прорыва технологий идут на пользу и окружающей среде, и людям — и помогают найти компромисс с бизнесом. Обусловлено это еще и видимым спросом: парк метановых автомобилей сегодня — 26 млн единиц (глобально он вырос более чем в шесть раз за последнее десятилетие).

Объединение усилий бизнеса и научного сообщества в области природного газа может принести еще более существенные выгоды как мировой, так и российской экономике, способствуя процветанию и устойчивому развитию планеты.

Газ, как альтернативное топливо для автомобилей

Содержание

Введение

Автомобиль по праву считается детищем XX века. Появившись в начале столетия, он прошел невиданный эволюционный путь, обеспечив современному человеку возможность преодолевать за короткое время большие расстояния, комфорт и удобство передвижения. Развитие автомобилестроения обеспечило быстрое развитие нефтяной отрасли. Своему ведущему положению в мировой экономике она во многом обязана двигателю внутреннего сгорания (ДВС).

Но на рубеже веков стало очевидным, что автомобиль породил ряд проблем, три из которых можно смело считать общечеловеческими. Это экологические и ресурсные проблемы, проблемы утилизации. Но на сегодня только утилизацию автомобиля можно считать технически решенной проблемой.

Вступая в XXI век, производители нефтепродуктов не могут не задать себе вопрос — «Какая судьба ждет сегодняшнее моторное топливо в будущем столетии?». Откажется ли мир от ДВС или от нефтепродуктов, как моторного топлива, в пользу иного источника энергии — экологически чистого, эффективного, недорогого, ресурсы которого, в отличие от нефти, неограниченны? На сегодня ответа на этот вопрос нет, но ведущие мировые автомобильные концерны инвестируют миллиарды долларов в развитие технологий альтернативных топлив. В этом направлении их стимулируют постоянно ужесточающиеся требования к экологии транспорта.

В настоящее время среди множества вариантов альтернативных видов топлива наилучшие шансы потеснить традиционные бензин и дизельное топливо имеют природный газ и спирты, прежде всего в силу своей низкой себестоимости и налаженного производства. К 2010 году по разным оценкам до 1.5% транспортных средств в мире будут потреблять топливо, в производстве которого вообще не используется нефть. Еще до 30% автотранспорта будет оборудовано гибридными силовыми агрегатами (ДВС и электродвигатель) или иметь двухтопливную конфигурацию (бензин и газ). Автомобили, использующие в качестве топлива сжиженные углеводородные газы (пропан-бутановые смеси), хотя и не являющиеся альтернативными в строгом смысле этого слова, составят еще 3-5%. Данные схемы обеспечивают качественно новый уровень экономичности автомобиля и его экологичности, но все же являются полумерами.

На сегодня главным направлением создания автомобиля «с нулевым выбросом» является технология топливных элементов (ТЭ) — устройств, генерирующих электроэнергию непосредственно на борту транспортного средства в результате электрохимической реакции. Все ТЭ нуждаются в топливе водородосодержащем веществе (кислород из воздуха), на роль которого лучше всего подходит метанол, притом КПД такого двигателя достигает 38% против 19% у стандартного ДВС. В настоящее время все большее число машин переводится на газовое топливо.

Главный аргумент «газификации» — значительно меньшая цена пропан-бутана. При том, что на приобретение и монтаж российской системы надо затратить около 300 долларов, а самая дорогая импортная установка в сочетании с тороидальным баллоном обходится в 600 долларов, при нынешнем соотношении цен на пропан-бутан и бензин все затраты окупаются за 20—40 тысяч километров пробега. Такая же тенденцая наблюдается и в Латвии.

Еще одним существенным преимуществом газового топлива по сравнению с бензином является то, что газ не смывает со стенок цилиндра масляную пленку, в результате чего существенно повышается ресурс двигателя и увеличивается срок службы моторного масла. Кроме того, большее октановое число пропан-бутана значительно уменьшает вероятность детонационных процессов, и двигатель начинает работать заметно «мягче», чем на бензине. Есть и еще один сильный аргумент — теоретически выхлоп «газифицированных» автомобилей даже чище, чем у машин с бензиновыми двигателями, оснащенными каталитическими нейтрализаторами!

Но при этом существуют и минусы, появляющиеся в следствии перехода автомобиля на газ.

Во-первых, это баллон в багажнике.

Во-вторых, это необходимость следить за чистотой рабочей полости редуктора — к сожалению, степень очистки отечественной газовой смеси крайне низкая, и в редукторе постоянно скапливается парафиново-смоляной конденсат, который приходится сливать через две-три заправки. Кроме того, именно из-за сильной загрязненности российского газа все заявления о высокой экологичности автомобилей, работающих на газовом топливе, превращаются в пустой звук, и наши испытания, увы, это подтвердили

Также возникают сложности при заправке газом.. Например, зимой малейшая неплотность соединения заправочного пистолета и штуцера из-за налипших кристалликов льда может привести к тому, что газ под давлением стравится наружу, что небезопасно.

А главное — это небольшое число заправочных станций при достаточно большом парке автомобилей с газобаллонной аппаратурой.

Также важным является то, что о пропан-бутан, так же, как и бензин, является продуктом, получаемым из нефти. А значит, и запасы этого вида топлива ограничены запасами нефтяных месторождений. Поэтому разработчики газовых топливных систем утверждают, что будущее топливо всего автотранспорта — это не сжиженный пропан-бутан, а сжатый метан. К тому же, его можно получать путем синтеза.

Все это свидетельствует о том, что тема перевода автомобилей на газовое топливо является актуальной.

Цель данной работы – проанализировать ситуацию, связанную с производством газового оборудования для автомобилей , а также с переводом автомобилей на газовое топливо.

q Анализ материалов по теме исследования

q Изучение ситуации перевода автомобилей на газовое топливо в разных странах, в том числе и в Латвии

В работе представлены также список используемых материалов и приложения.

Газ, как альтернативное топливо для автомобилей

1.1. Общая характеристика газа, как альтернативного топлива для автомобилей

Природный газ может использоваться как в сжатом, так и в сжиженном виде. Но, в отличие от сжатого газа, который закачивается в баки под давлением 200 атм, сжиженный газ, охлажденный до температуры -161oC, содержит больше энергии. Самое перспективное топливо из числа альтернативных — это природный газ. Но он пока проигрывает солярке, и одна из причин в том, что дизтопливо обладает более высоким энергетическим потенциалом. Если из 1 литра дизтоплива можно получить 10 кВтч энергии, то такое же количество сжиженного (и охлажденного до -160оС) газа дает 7 кВтч, а литр газа, сжатого до 200 атмосфер, и того меньше — 2,5 кВтч. Есть и другие причины, которые мешают шествию газа по Европе: к примеру, газовые баллоны занимают немало места, а емкости для сжатого газа дороги.

1.2. Сравнительный анализ метановой и пропан-бутановой газовых смесей

Поршневые двигатели внутреннего сгорания работали на светильном газе еще в доавтомобильную эпоху. Теперь для питания автомобильных двигателей используют два различных типа газообразного топлива — метан или пропан-бутановую смесь. Многие их путают, и совершенно напрасно.

Метан — это тот самый природный газ, который по магистральным газопроводам поступает в крупные города и сгорает в конфорках бытовых газовых плит. Так как запасы метана практически неограниченны, он очень дешев. В жидкую фазу метан переходит только при низких температурах около –160°С, поэтому его хранят в газообразном виде, но под очень высоким давлением — 200 атмосфер. Обычный стальной метановый баллон емкостью 50 литров, рассчитанный на такое давление, весит 100 кг Об оснащении такими баллонами легковых автомобилей раньше не могло быть и речи — на сжатом метане ездили только грузовики и автобусы. Но недавно появились облегченные металлопластиковые, или композитные, баллоны, что и сделало возможным проведение этого теста. В багажнике автомобиля монтируют сразу два баллона — металлопластиковый емкостью 35 л для метана и обычный стальной 50-литровый для сжиженного газа. Под капотом размещяют два редуктора именитой итальянской фирмы Lovato — один для метана, другой для пропан-бутана. Редукторы для метана тоже сложнее и дороже, нежели для сжиженного газа, — к двум ступеням понижения давления добавлена еще одна. Зато «метановому» редуктору не нужна пробка для слива конденсата.

На метане двигатель выбрасывает в атмосферу гораздо меньше окиси углерода СО и углеводородов

Второй вид моторного газообразного топлива распространен куда шире. Это пропан-бутановая смесь — сопутствующий газ, который получают при добыче и переработке нефти. Пропан-бутан можно хранить в сжиженном виде под давлением в 16 атмосфер, а стальной баллон емкостью 50—80 л, который вполне подойдет для обычного легкового автомобиля, весит не более 40—70 килограммов. В газовых баллонах, которые продают для питания плит в загородных домах, используется тот же сжиженный пропан-бутан. Как и дизельное топливо, пропан-бутановая смесь бывает летней и зимней, и вызвано это разделение тоже особенностями сезонной эксплуатации. Дело в том, что пропан испаряется при -45оС, а бутан — при -0,5оС. Летом смесь на 75% состоит из бутана, а на 25% — из пропана, и при низких температурах она просто не сможет перейти в газообразное состояние. Поэтому зимний состав пропан-бутановой смеси содержит 75% пропана и 25% бутана.

Запуск карбюраторного двигателя на газе возможен и при отрицательных температурах. Однако специалисты рекомендуют при температуре воздуха ниже +5оС пускать двигатель на бензине и переходить на газ спустя некоторое время. Кроме того, даже летом нужно давать двигателю хоть иногда поработать на бензине — для промывки карбюратора. Если этого периодически не делать, то его жиклеры забиваются смолами и грязью, которые неизбежно сопровождают плохо очищенный отечественный газ.

В соответствии с сезонной сортностью немного изменяется и антидетонационная стойкость газовой смеси. Пропан имеет октановое число 110, а бутан — 95, поэтому октановое число пропан-бутана может варьироваться от 99 до 106.

В настоящее время все западные автомобили оснащены каталитическими нейтрализаторами отработавших газов. Даже при работе на бензине нейтрализатор снижает выбросы СО и СН в 5 раз, а NOx — в 8 раз. И если питать «катализаторную» машину метаном при помощи впрыска, то она запросто сможет «уложиться» в строгие нормы Euro 2

1.3. Специфика газобалонного оборудования для автомобилей.

По принципу работы, применяемые в настоящее время газовые системы, можно разделить на четыре поколения:

· I поколение
Механические системы с вакуумным управлением, которые устанавливают на бензиновые карбюраторные автомобили.

· II поколение
Механические системы, дополненные электронным дозирующим устройством, работающим по принципу обратной связи с датчиком содержания кислорода (лямбда-зонд). Они устанавливаются на автомобили, оснащенные инжекторным двигателем и каталитическим нейтрализатором отработавших газов.

· III поколение
Системы, обеспечивающие распределенный синхронный впрыск газа с дозатором-распределителем, который управляется электронным блоком. Газ подается во впускной коллектор с помощью механических форсунок, которые открываются за счет избыточного давления в магистрали подачи газа.

· IV поколение
Системы распределенного последовательного впрыска газа с электромагнитными форсунками, которые управляются более совершенным электронным блоком. Как и в системе предыдущего поколения, газовые форсунки устанавливаются на коллекторе непосредственно у впускного клапана каждого цилиндра.

Системы первого и второго поколений имеют ряд недостатков, и не отвечают действующим в настоящее время стандартам ЕЭК ООН. Токсичность отработавших газов (ОГ) автомобилей, оснащенных такими системами, как правило, находится на уровне норм ЕВРО-1, которые действовали в Европе до 1996 года, и лишь в отдельных случаях приближаются к нормам ЕВРО-2. В связи с этим производители газового оборудования разработали системы третьего и четвертого поколений, которые находят все большее распространение.

Системы с распределенным впрыском газа конструктивно сложнее, а значит дороже. Вместе с этим, по сравнению с механическими системами они имеют ряд преимуществ:

· точное дозирование подачи газа;

· меньший расход топлива;

· снижение мощности двигателя только на 2-3% (у систем 1-2 поколений — 5-7%);

· снижение токсичности отработавших газов до норм ЕВРО-3 и ЕВРО-4;

· отсутствие режимов обеднения смеси, которые приводят к резкому повышению температуры впускных и выпускных клапанов и выходу их из строя;

· исключение «хлопков» — эффект возникающий при воспламенении топливной смеси во впускном коллекторе, разрушающий датчики массового расхода воздуха, корпуса воздушных фильтров и другие элементы.

Поэтому в Европе, особенно в последние годы, на серийные легковые автомобили, например Renault и Volvo устанавливают исключительно системы 4 поколения. Более того, большинство современных автомобилей, особенно с системой бортовой самодиагностики (OBD), могут быть оснащены только системами 4 поколения

Газобаллонное оборудование- это стандартная топливная система, установленная в автомобиле, и позволяющая его двигателю работать на газовом топливе. При этом автомобиль не утрачивает своих прежних характеристик, и без малейших затруднений возвращается к работе с бензином.

В последнее время возрос интерес автолюбителей к газу, способному заменить бензин.

Характер работы двигателя на газе по сравнению с двигателем, работающим на бензине остается тот же, если не считать небольшую потерю мощности и некоторое ухудшение динамики автомобиля при разгоне и на подъеме.

Газовую аппаратуру можно установить на машинах разных марок, если их конструкция позволяет разместить в багажнике баллон с газом.

Газобаллонные установки выпускают многие заводы в России, например, в Рязани, Санкт-Петербурге, Нижнем Тагиле, Перми, а также завод имени Малышева в Харькове (Украина) и в Новогрудске (Беларусь).

Продукция последнего с успехом конкурирует с аналогичными изделиями Болгарии, Румынии, Югославии, Испании и других стран.

Эксплуатация автомобиля, оборудованного газобаллонной аппаратурой, незначительно отличается от обычного, однако владельцам таких автомобилей следует знать особенности использования газового топлива. Бытующее в среде владельцев автотранспортных средств мнение, что газовая система питания небезопасна, может повредить двигатель, снизить его мощность, моторесурс и увеличить расход топлива настолько, что экономический эффект от использования газа сведется к нулю, полностью опровергается практикой эксплуатации автомобильной техники, оснащенной газовыми топливными установками.

Газобаллонное оборудование (ГБО) может быть установлено практически на любой карбюраторный и инжекторный автомобиль, имеющий двигатель с жидкостным охлаждением, в том числе и на современные иномарки. В случае установки ГБО на машины с электронными системами впрыска монтируется дополнительный электронный блок, согласующий работу основной и дополнительной систем питания. Под каждый тип двигателя имеется свой смеситель. Комплект ГБО устанавливается на автомобиль дополнительно к основной системе питания. В общем виде он включает: газовый баллон с блоком арматуры, трубопроводы, электромагнитные клапаны (газовый и бензиновый), смеситель и дозатор газа, редуктор-испаритель и электронный блок управления.

После установки ГБО автомобиль сможет ездить на двух видах топлива — газе и бензине. При низких температурах двигатель заводится на бензине, затем переключается на газ. Переходить от одного вида топлива на другой можно с помощью соответствующих переключателей из салона автомобиля.

Газобаллонное оборудование, устанавливаемое на грузовых автомобилях, переоборудованных на сжиженный нефтяной газ состоит из:

· бытовых газовых баллонов с наполнительно-расходной и контрольно-предохранительной арматурой

· магистрального электромагнитного клапана

· испарителя сжиженного нефтяного газа

· двухступенчатого газового редуктора

· газопроводов высокого и низкого

Газобаллонное оборудование выполняет следующие функции:

· хранение в сжиженном состоянии пропано-бутанового газа;

· превращение сжиженного нефтяного газа из жидкой фазы в насыщенные пары;

· очистка сжиженного нефтяного газа, поступающего из баллона в газовую магистраль;

· ступенчатое редуцирование давления газа;

· смесеобразование сжиженного нефтяного газа с воздухом;

· подача газовоздушной смеси в цилиндры двигателя.

Двигатели грузовых и легковых автомобилей, переоборудованных на сжиженный нефтяной газ, работают полноценно как на пропан бутановой смеси, так и на бензине. При переводе двигателя с газа на бензин или наоборот не следует допускать работу двигателя одновременно на смеси двух видов топлива, так как происходящее при этом нарушение состава горючей смеси приводит к образованию обратных вспышек, которые могут создать условия для возгорания в подкапотном пространстве автомобиля

1.4. Устройство системы газового оборудования на автомобиле

Самый «весомый» компонент системы газового оборудования на автомобиле это — баллон. Он рассчитан на постоянное давление до 25 атмосфер, а заводы-изготовители обязаны проверять один баллон из каждой партии на разрыв при 80 атмосферах. Наиболее распространены традиционные цилиндрические баллоны, устанавливаемые в багажнике за спинкой заднего пассажирского сиденья. Но если для седанов, где между баллоном и задней стенкой багажника остается достаточно места, это приемлемо, то на универсале или хэтчбеке такой баллон напрочь лишит возможности трансформировать салон для перевозки длинномерных грузов. Поэтому некоторые зарубежные фирмы выпускают боковые и тороидальные баллоны — первые можно разместить сбоку между аркой заднего колеса и задней стенкой, а вторые закрепить в нише под поликом багажника вместо «запаски». Боковые баллоны — решение далеко не самое лучшее из-за постоянной повышенной нагрузки на одну сторону. А вот тороидальные баллоны перспективнее — хотя они и дороже цилиндрических в среднем на 150 долларов. Выпуск таких баллонов пытаются освоить и в России.

К баллону подсоединяются две магистрали высокого давления — одна ведет к заправочному клапану, а другая протягивается под днищем из багажника в моторный отсек. Процедура заправки газом намного сложнее привычной манипуляции с бензозаправочным пистолетом — ведь газ подается из «газоколонки» под большим давлением, поэтому каждый раз необходимо кропотливо устанавливать и закреплять на приемном устройстве заправочный штуцер. На российских и зарубежных газонаполнительных станциях используются различные заправочные приспособления, поэтому владельцу машины с импортной системой необходим переходник. Заполнение баллона газом занимает несколько минут в зависимости от емкости баллона, конструктивных особенностей заправочной магистрали системы и производительности компрессора, нагнетающего газ в баллон.

Под капотом монтируются редуктор и два электромагнитных клапана, управляемые переключателем из салона. Один врезается в бензопровод и перекрывает подачу топлива при переходе на газ, а другой выполняет ту же функцию в газовой магистрали. Задача редуктора — снизить давление газа с 16 атмосфер до практически атмосферного давления на выходе и обеспечивать точное дозирование испарившегося газа в систему питания двигателя. Из редуктора газ поступает в смеситель «газ—воздух». На карбюраторных двигателях смесители или устанавливаются сверху карбюратора, или встраиваются в него. Как показывает практика, большинство разработчиков отдает предпочтение первому типу, так как больший размер смесителя позволяет придать более оптимальнуюформу его рабочей части. При этом поток газа проходит сквозь карбюратор, который постепенно загрязняется неизбежными включениями смол и парафинов.
Для автомобилей с впрысковыми двигателями возможны два варианта питания газом. Простой — установка смесителя в воздушный канал. Посложнее — в канал подачи воздуха монтируется форсунка, через которую под контролем электроники впрыскивается газ, поступающий от редуктора под давлением 1—2 атмосферы. При этом в обоих вариантах при работе на газе производится отключение бензонасоса и топливных форсунок. Не станет помехой к переходу на газовое топливо и наличие турбонаддува.

Применение газа на дизельных двигателях сопряжено с некоторыми сложностями. Это обусловлено тем, что что двигатели с воспламенением от сжатия смогут работать на газовом топливе лишь в том случае, если в цилиндры подавать смесь газа и дизельного топлива в соотношении 7:1. Впрочем, вопрос дороговизны топлива для владельцев дизельных машин стоит не столь остро. Токсичность выхлопа при работе на газе уменьшилась, но не настолько, насколько обещает теория — увы, при использовании отечественного газа с очень низкой степенью очистки существенного улучшения экологической ситуации в городах ждать не приходится. А аппетит автомобиля при работе на газе заметно возрос — в городском цикле

Например, ВАЗ-21099 расходует на 30% больше пропан-бутановой смеси, нежели бензина. Зато газ ощутимо дешевле.

Одна из ведущих фирм производителей газового оборудования дл яавтомобилей компания M.T.M. Srl- BRC Gas Equipment Данная компания производит ряд электронных устройств, позволяющих дозировать подачу газа в зависимости от показателей датчика остаточного кислорода (лямбда зонда). Это способствует корректному переводу на газовое топливо всех инжекторных автомобилей, а также для соблюдения норм токсичности, введенных в Европе Данные системы необходимы для защиты каталитического нейтрализатора, который способен выполнять свои функции только при строго определенном количестве свободного кислорода в выхлопных газах. В противном случае катализатор быстро выходит из строя. Компания располагает большим ассортиментом различных дополнительных электронных устройств для инжекторных автомобилей, что создает максимальный комфорт для водителя. Среди этих устройств выделяются различные системы ECO Gas, автоматический переключатель газ/бензин, индикация уровня топлива в баллоне и т.д.

1.5. Проблема безопасности системы газового оборудования на автомобиле

При несоблюдении правил эксплуатации и обслуживания любое техническое изделие представляет определенную опасность. Газобаллонные автомобили — не исключение. При определении потенциальных рисков газобаллоного оборудования учитываются такие объективные факторы, как физико-химические свойства газов, температура и концентрационные пределы самовоспламенения. Для взрыва или воспламенения необходимо образование топливовоздушной смеси, то есть объемное смешение газа с воздухом. Нахождение газа в баллоне под давлением исключает возможность проникновения туда воздуха, в то время как в баках с бензином или дизельным топливом всегда присутствует смесь их паров с воздухом. Как видно из графиков, нижние температурные и концентрационные пределы воспламенения сжиженного нефтяного LPG и природного газа CNG — существенно выше, чем у жидких нефтяных видов топлива. Все это свидетельствует о большей безопасности газовых видов топлива при соблюдении правил эксплуатации и технического обслуживания. Сравнивая CNG и LPG , следует отметить, что сжиженный нефтяной газ LPG в эксплуатации более опасен. Он тяжелее воздуха и при проливе стремится вниз. При этом газ интенсивно испаряется и образует в приземном слое взрывоопасную смесь с воздухом. Именно поэтому в нормах пожарной безопасности для заправок сжиженным нефтяным газом, где проливы газа наиболее вероятны, предусматриваются самые большие противопожарные разрывы между зданиями и сооружениями.

Природный газ почти в два раза легче воздуха и при утечке стремится вверх, достаточно быстро «растворяясь» в атмосфере. Поэтому в большинстве стран строительство заправочных станций CNG разрешено непосредственно в городских кварталах жилой и общественной застройки. Более того, во многих странах разрешена заправка транспортных средств природным газом в подземных гаражах.

1.6. Производство газового оборудования для автомобилей.

В наши дни славу лучшего в мире производителя газовой автоаппаратуры перехватила Италия. И сейчас на мировом рынке наибольшим спросом пользуется техника итальянских компаний «Stargaz», «LANDI RENZO» и «LOVATO», электронные устройства, эмуляторы и блоки управления фирмы «A.E.B.»; безаварийные на 100% газовые клапана «MED» и смесители «O.M.V.L.», электронные переключатели с памятью и цифровые датчики уровня топлива «Stargaz».

Дата добавления: 2019-07-15 ; просмотров: 110 ; Мы поможем в написании вашей работы!