Про октанове число вуглеводневого газу

Метан

Природний газ-метан здатний різко зменшувати об`єм (в 600 разів) при його низькотемпературному зрідженні. Такий рідкий газ можна перевозити в спеціальних "бензобаках" при тиску не більше 6 атмосфер (тиск води у водопровідному крані). Продуктами повного згоряння метану є нешкідливі речовини - вуглекислий газ і вода. Саме тому ми не зазнаємо незручностей на наших кухнях, де іноді цілий день горять газові (метанові) плити. Щільність природного метану в тисячу разів нижча від щільності бензину. Тому, якщо заправляти автомобіль метаном при атмосферному тиску, то для однакової з бензином кількості палива знадобиться в 1000 разів більший бак. Збільшення щільності газу можна досягти стискуванням метану до 20...25 Мпа (200...250 атмосфер). Для зберігання в такому стані використаються спеціальні балони, які встановлюються на автомобілях.

Пропан-Бутан Пропан-бутан - синтетичне паливо. Його одержують із нафти й з конденсованих нафтових попутних газів. Щоб ця суміш залишалася рідкою, її зберігають і перевозять під тиском 1,6 Мпа (16 атмосфер). Газобалонна апаратура для зрідженого пропан-бутану дещо простіша. Процес заправлення машин на газонаповнювальних станціях нескладний і дуже схожий на заправлення бензином. За своїми властивостями зріджений пропан-бутан майже не відрізняється від природного газу. У нього те ж високе октанове число, ті ж непогані екологічні й експлуатаційні показники.

Добитися повного згорання палива в бензиновому двигуні неможливо. Саме через це у вихлопі обов'язково міститься З – окисел вуглецю, який є шкідливою для людини речовиною. Якщо порівнювати між собою викиди газових і бензинових двигунів, то на перший погляд особливої різниці між ними не існує: кількість вуглеводнів, що поступають в навколишнє середовище, і в першому, і в другому випадку виявляється приблизно однаковим. Проте небезпеку представляють не самі вуглеводні, а продукти їх окислення. У цьому плані газові двигуни мають безперечну перевагу: метан, що виділяється ними, відрізняється від інших вуглеводнів найбільшою стійкістю до окислення.

Газ перевершує бензин не тільки по показнику екологічності, але своєю енергоефективністю. У двигуні внутрішнього згорання застосовується класичний принцип, який заснований на використанні чотирьох циклів. Кінець кінцем, потужність двигуна залежить від ступеня стиснення паливної суміші (її верхня межа обмежується можливістю детонації, при якій відбувається вибух). Здатність палива протистояти детонації називається октановим числом. Для природного газу цей показник в середньому дорівнює 108. Про подібний результат будь-яким маркам бензину залишається тільки мріяти.

Ще одна перевага природного газу перед бензином полягає в тому, що його концентрація, необхідна для горіння, виявляється нижчою, ніж у конкурента. Іншими словами, газовий двигун може обходитися біднішими горючими сумішами. Регулюючи концентрацію газу в суміші, ми тим самим дістаємо унікальну можливість управляти потужністю двигуна, який стає помітно більш «слухняним» в порівнянні з бензиновим.

Газові двигуни приблизно в 1,5-2 довші, ніж конкуренти, здатні обходитися без ремонту. Це пов'язано з тим, що при згоранні природного газу утворюється набагато менше твердих частинок, які прискорюють процес зносу поршнів і циліндра. Хімічні властивості газу такі, що він практично не сприяє корозії металу і не змиває захисну масляну плівку, що покриває металеві поверхні (на відміну від рідкого палива).

Справедливості ради слід зазначити, що разом з явними достоїнствами у природного газу є і свої недоліки. Так щільність метану приблизно в 1000 разів нижча, ніж аналогічний показник у бензину. Тому для того, щоб в стандартний бак помістилася достатня кількість палива, його щільність доводиться збільшувати штучно, головним чином – шляхом стиснення до 200-250 атмосфер. У такому вигляді метан може зберігатися лише в спеціальних балонах, що встановлюються в багажниках автомобілів.

У метану є одна корисна особливість, яка дає надію багатьом автоаматорам. Річ у тому, що при низькотемпературному зріджуванні (температура може опускатися до -1200С) об'єм цього газу зменшується приблизно в 600 разів. Тепер його можна перевозити в спеціальних баках, що нагадують бензинові. Тиск в них не перевищуватиме 6 атмосфер (це приблизно відповідає натиску води в домашньому крані). Дана технологія не знаходиться на стадії розробки, а вже добре освоєна і активно використовується в багатьох розвинених країнах: Японії, США, Норвегії і ін. Навіть розроблені спеціальні танкери, призначені для перевезення охолодженого метану.

Додамо також, що ця речовина абсолютна нешкідливо, оскільки при його згоранні утворюється лише вуглекислий газ і вода.

Альтернативою метану є пропан-Бутан – синтетичне паливо, отримуваній шляхом переробки нафті, а також конденсації попутних газів. Щоб ця суміш залишалася в рідкому стані, при її перевезенні і зберіганні необхідно постійно підтримувати тиск в 16 атмосфери.

Конструкція газобалонного устаткування, що працює на пропан-бутане в цілому простіше, а заправка такого автомобіля з боку малого чим відрізняється від заправки бензином.

Пропанобутанова суміш володіє таким же високим октановим числом, як і метан, але відрізняється від нього вищою економічністю. На 100 км. пробігу потрібно приблизно 45 літрів пропан-бутана, а метану – приблизно в два рази більше.

ГБО. Переваги ГБО. Покоління ГБО. Виробники.

Переваги ГБО

Відсутність каталізаторів руйнування металів. Газ не містить шкідливих домішок (свинець. сірка), які на хімічному рівні руйнують деталі камери згоряння, каталітичний нейтралізатор і лямбда зонд.

Дифузія. Газ легко змішується з повітрям і равномерней наповнює циліндри однорідною сумішшю, тому двигун працює рівно й тихіше. Газова суміш згоряє майже повністю, тому не утвориться нагар на поршнях, клапанах і свічах запалювання.

Стабільність агрегатного стану. Газ надходить у двигун у паровій фазі, тому він не змиває масляну плівку зі стінок циліндрів і не розбавляє масло в картері.

Швидкість згоряння суміші. Газ згоряє набагато повільніше, ніж бензин, що знижує навантаження на поршневу групу й колінчатий вал, двигун працює «м’якше». Однак це викликає погіршення динаміки розгону (на 2-5% залежно від ступеня стиску).

Антидетонаційна стійкість. Практично повністю виключається детонація деталей двигуна. Це достоїнство газу може бути особливо актуально для двигунів з високим ступенем стиску, що споживають високооктановий (і дорогою) бензин. Це сприяє зниженню рівня шуму роботи двигуна на 3...8 дб (як мінімум в 2 рази).

У сумі всі ці фактори роблять економію засобів і часу на газовому паливі:

Збільшення міжремонтного періоду роботи двигуна в 1,5 рази.

Збільшення терміну служби свіч запалювання на 40%.

Збільшення терміну служби моторного масла в 1,5...2 рази.

Збільшення пробігу автомобіля без дозаправлень на 300 і більше км (при використанні обох паливних систем).

Підвищення «живучості» автомобіля (при відмові однієї системи, можливо, продовжувати рух на іншій).

І, як наслідок, значно знижують не тільки експлуатаційні, але й ремонтні витрати. До того ж газ не більше небезпечний, чим бензин, і практично нешкідливий для навколишнього середовища. Розглядаючи переваги використання газового палива перед бензином і дизельним паливом з боку впливу на екологію, потрібно відзначити зниження димності й токсичності вихлопних газів:

Зниження токсичності вихлопних газів: —CO— в2...3рази. —NO— в 1,2рази. — CH — в 1,3...1,9 рази.

Зниження димності вихлопних газів (для дизельних двигунів) в 2...4 рази.

Стислий до 200 атмосфери природний газ як моторне паливо володіє рядом важливих достоїнств у порівнянні з бензиновим і дизельним. Серед них цілий набір чудових екологічних достоїнств — на сьогоднішній день він є найбільш чистим альтернативним паливом для транспортних засобів. Досить сказати, що у вихлопі двигуна, що працює на газі, маса канцерогенів в 10, а часом і в 100 разів менше, ніж в інших видах палива. Особливо небезпечним є дизельне — воно складне по складу й вихлопні гази при його спалюванні містять понад 40 з’єднань. Серед них можна знайти канцерогени, мутаногени й речовини, що порушують функції ендокринної системи, що викликають респіраторні захворювання. Мінздраву впору писати свої сакраментальні попередження на кожній каністрі бензину або дизельного палива.

Введення нових норм викиду в Європі незабаром приведе до заміни існуючого парку машин екологічно чистими транспортними засобами. Після цього витрати на заправлення й експлуатацію традиційних двигунів (особливо дизельних) значно зростуть. Це ще один додатковий шанс для росту використання стисненого газу на транспорті.

Що ще можна вважати безумовним плюсом стисненого газу — це те, що його не можна зробити сурогатним, підробити й запропонувати в такому виді покупцеві. У той час як на багатьох заправленнях бензин або солярка є сумішшю невідомо чого.

До весь іншого, газ не змиває масло з деталей цилиндропоршневої групи, дозволяючи заощаджувати до 40% масла в порівнянні з бензином. Газ зменшує ударні навантаження на двигун і дає можливість добре відрегульованому мотору служити в півтора разу довше. Ефективність кубометра природного газу еквівалентна літру бензину, у той час як його вартість не перевищує 50% від вартості бензину. Все це істотно знижує експлуатаційні витрати.

Загалом, є чимало підстав сьогодні називати метан ідеальним паливом. Все це привело до того, що парк газобалонних автомобілів (ГБА) в усьому світі досить швидко росте й сьогодні досяг 3,1 мільйони. Приміром, у Європі за останні роки число таких автомобілів збільшилося на третину, а кількість АГНКС росло ще швидше — за те ж час воно подвоїлося.

Варто врахувати ще одне дуже важливе для України обставина— цілком можливо представити ситуацію, при якій ми зможемо залишитися без нафти через торговельну блокаду. Але без газу ми не залишимося при будь-яких політичних розкладах — природний газ через Україну транспортується в Європу з Росії, Казахстану, Туркменії, і від його транзиту через Україну ніхто відмовлятися не буде.

Це невиходить, що в газу взагалі немає недоліків. При серйозній стратегічній оцінці плюсів і мінусів не можна не перелічити наявні мінуси. Головний з них у газобалонного транспорту — невеликий запас ходу. Газове паливо легше рідкого й займає більше місця.

Ще одна слабка сторона — відносна дорожнеча переустаткування на газ — 600 — 1000 доларів.

Покоління ГБО

За принципом роботи, вживані в даний час газові системи можна розділити на чотири покоління.

Перше покоління ГБО. Системи з вакуумним управлінням і механічним дозатором газу, які встановлюють на бензинові карбюраторні і прості инжекторні автомобілі. У першому поколінні ГБО використовуються як вакуумні, так і електронні газові редуктора.

Друге покоління ГБО. Механічні системи, доповнені електронним дозуючим пристроєм, що працює за принципом зворотного зв'язку з датчиком змісту кисню (лямбда-зонд). Вони встановлюються на автомобілі, оснащені інжекторним двигуном і каталітичним нейтралізатором відпрацьованих газів ("каталізатором").

Третє покоління ГБО. Системи, що забезпечують розподілене синхронне уприскування газу з дозатором-розподільником, який управляється електронним блоком. Газ подається у впускний колектор за допомогою механічних форсунок, які відкриваються за рахунок надмірного тиску в магістралі подачі газу.

Четверте покоління ГБО. Це системи розподіленого послідовного уприскування газу з електромагнітними форсунками, які управляються досконалішим електронним блоком. Як і в системі попереднього покоління, газове устаткування (ГБО) 4 покоління газові використовує форсунки, які встановлюються на колекторі безпосередньо у впускного клапана кожного циліндра.

Але, на просторах колишнього СРСР з цією класифікацією відбулася нез'ясовна метаморфоза. Непоширене третє покоління, що не прижилося, зникло, а перше і друге піднялися на сходинку вище, ставши другим і третім відповідно. Це добре видно на таблиці 3.1.

Таблиця 3.1

Щоб уникнути плутанини, зручніше застосовувати найменування газобалонних систем по аналогії з бензиновою паливною системою.

"Газовий карбюратор" - відповідає першому поколінню ГБО

"Лямбда-контроль система (ЛКС)" - відповідає другому поколінню ГБО.

"Газовий інжектор", він же "газове уприскування" - відповідає четвертому поколінню ГБО

Натепер існують ГБО п’ятого та розробляється шостого покоління.

Про виробників ГБО

Надійність газової установки – головна застава її успішної експлуатації в майбутньому. Цей показник залежить від виробника. Його складовими елементами є чітко налагоджене виробництво, засноване на застосуванні найсучасніших технологій і що комплектують, а також постійний контроль якості. Цим жорстким вимогам відповідає далеко не вся продукція, що поставляється на російський ринок. І навіть зарубіжна прописка виробника не може вважатися надійною гарантією.

Газові установки можна умовно розділити на три типи:

· Еліта (італійська компанія BRC, голландські компанії LANDI HARTOG і AMG): відрізняються високою якістю і не менш високою вартістю, яка відлякує багато вітчизняних споживачів.

· Економ-клас (турецькі компанії VOLTRAN і ELPIGAS): головне достоїнство – низька ціна

· «Золота середина» (італійські компанії LOVATO, MARINI, STEFANELLI і ін.): відрізняються поєднанням розумної вартості і достатньо високої якості, завдяки якій перетворилися на справжню «народну марку».

Декілька слів щодо комплектації. Іноді за комплект фірмової імпортної апаратури видають "компот" з різнорідних запчастин, якість яких може істотно розрізнятися. Звертайте увагу не тільки на основний вузол - редуктор, але і на інші важливі компоненти ГБО: клапани, мультиклапан, електрика і електроніка, змішувач або інжектори. Не менш важлива якість гумотехнічних і пластмасових виробів: рукави, перехідники. Походження балона в більшості випадків не має значення, головного щоб "костюмчик сидів", тобто балон підбирається під об'єм багажного простору.

Фаворити гонки за споживачами - це італійці,,, BRC,, STEFANELLI. Причому з перерахованих до світових лідерів можна віднести тільки LANDI RENZO і BRC - компанії, які багато інвестують в нові технології. LOVATO (чеський аналог - LOV.TEC.) - народна марка - отримала своє визнання за рахунок відносної невисокої ціни і простій конструкції.

Окремої згадки вимагає італійська фірма REG OMVL. Це компактна інженерно-виробнича компанія, що входить в крупний міжнародний холдинг SIST GROUP. Синтез оригінальних технічних інновацій і серйозної фінансової підтримки ставить системи REG OMVL в один ряд з провідними виробниками по таких критеріях як якість і технічна озброєність устаткування. Триступінчаті редуктори OMVL R90/E (пропан) і R89/E (метан) мають, напевно, самі кращі робочі характеристики, серед аналогів в своєму ціновому класі.

Також заслуговує уваги фірма STEFANELLI (Італія), яка в 2007 році випустила нову лінійку газотопливних систем: легендарний триступінчатий редуктор GEO отримав нову компоновку, але залишився таким же доступним; система уприскування газу SIS претендує на загальне визнання, оскільки перевершує навіть польських конкурентів за ціною при більшій ефективності і ремонтопридатності.

Верхню нішу ринку намагаються зайняти голландці AMG і LANDI HARTOG, хоча дійсно "просунуте" устаткування (VIALLE, NECAM, KOLTEC, PRINS) практично не представлене на російському ринку із-за дорожнечі.

З сегменті традиційного устаткування непогані показники у турецького виробника ATIKER. Стабільна якість і приваблива ціна завоювали визнання.

Польські виробники електроніки (KME, LECHO,, AGIS і ін.) змогли зайняти істотну частку ринку завдяки гідній якості і конкурентній ціні на свою продукцію – системи уприскування газу. Проте всі вони пропонують практично схожі по параметрах системи, укомплектовані інжекторними рейками RAIL і редукторами TOMASAETTO. Дані електромеханічні вузли при високій якості виготовлення не володіють унікальними параметрами (швидкість відгуку, діапазон тиску, мінімальний час відкриття і так далі), і тому в деяких випадках переобладнання необхідно застосовувати більш «просунуті» системи, типу LANDI RENZO OMEGAS або OMVL DREAM.

Системи ГБО 4-го покоління (розподіленого уприскування газу)

Принцип роботи систем розподіленого уприскування бензину.

У сучасному двигуні з розподіленим уприскуванням бензину кількість палива, що подається в двигун, залежить від багатьох сигналів різних датчиків, що мають принциповий вплив на протикання процесу підготовки і згорання топливовоздушної суміші. Електронний блок управління (ЕБУ) уприскування бензину на підставі сигналів і таблиць, що містяться в нім, визначає необхідний час відкриття бензинових форсунок окремо для кожного циліндра. Розподілене уприскування забезпечує оптимальна кількість бензину для кожного режиму роботи двигуна. У системах розподіленого уприскування бензину подача палива для кожного циліндра відбувається в точно певний момент, відповідної фазі роботи двигуна, для окремих циліндрів залежно від числа оборотів. Для кожної форсунки циліндра управління выполняеться окремо.

Вимоги ЕОВД (Європейська система бортової діагностики)

ЕОВД- це система бортової діагностики, що оцінює поточний стан і контролююча роботу двигуна з погляду відповідності виконання процесів підготовки і спалювання паливної суміші заданим параметром, а також контроль за ефективністю роботи нейтралізатора. Сучасні європейські норми вимагають, щоб кожен новий автомобіль був оснащений системою діагностики, яка контролює і збирає інформацію по стану і роботі систем двигуна і передає інформацію на дисплей, оповіщаючи водія про несправності і поточні параметри двигуна. Така система називається ЕОВД.

Пропан-Бутан поступає з балона через магістральний фільтр і газовий електроклапан в одноступінчатий редуктор-випарник. У магістральному фільтрі перед входом рідкого газу в редуктор відбувається його очищення перед випаровуванням. У редукторі-випарнику відбувається випаровування газу і редуктор знижує і регулює тиск до потрібного системою уприскування газу STELLA. Таким чином тиск газу, що поступає у впускний колектор через блок газових форсунок, буде на необхідному рівні 0,95 панів (для редуктора ANA 04). З редуктора испарений газ проходить через фільтр парової фази, в якому він додатково очищається і далі по магістралі подається в блок газових форсунок. У блоці газових форсунок в певний час відкриваються клапани і газ проходить через штуцери, що калібруються, і далі по трубках поступає через штуцери у впускання колектора. Ці штуцери установленні якомога ближче до бензинових форсунок на однаковому видаленні від впускних клапанів. Час відкриття газових форсунок встановлюється газовим электорнним блоком управління ЕБУ ГАЗ STELLA на основі сигналу часу відкриття бензинових форсунок окремо для кожного циліндра. Бензинові форсунки під час роботи двигуна на газі

Рис 3.65 Система ГБО 4-го покоління (розподіленого уприскування газу)

відключаються проводами в джгуті блоку управління газу. У системі STELLA для 6-8 циліндрів применяються джгути відключення бензинових форсунок. Час відкриття газових форсунок встановлюється на основі часу відкриття бензинових форсунок, при цьому виконується кориктировка в залежності від температури і тиску газу в газовій магістралі. Тиск уприскування газу і навантаження, зміряне у впускному колекторі, перетвориться в електричний сигнал за допомогою датчика. Характер роботи газових форсунок STELLA аналогічний характеру роботи бензинових форсунок, це дозволяє отримати необхідних параметрів роботи двигуна, включаючи сумісність з EOBD.

Запуск установки ГБО на автомобілі системи 4 покоління. Запуск газу на автомобілі відбувається на бензині, але у разі аварійних умов застосовується варіант запуску на газу, який здійснюється за допомогою комутатора. В даному випадку електронний блок управління газу контролює всі умови, які повинні проходити перевірку перед перемиканням. Рідкий газ, який зберігається під тиском в резервуарі, подається в редуктор і проходить регулювання на випуску до тиску, якщо воно більше 1 бару в порівнянні з тиском у впускних колекторах. Перемикання відбувається в клапані і редукторі/випарнику після того, як двигун досягне робочої температури.

Вийшовши на стабільний режим холостого ходу і стабілізації роботи двигуна, відбувається плавне перемикання на газ. При цьому управління на бензиновій форсунці автомобіля відключається, і електронний блок дає команду на включення газових форсунок. Уприскування відбувається в результаті прочитування електронним блоком управління газу кожного окремого час уприскування бензину і переводить його під час уприскування газу для управління інжектором того ж циліндра.

Безпосередньо інжектор подає певну порцію газу у впускний колектор. Система ГБО не використовує особливий перехідник для газу, а заміщає дані бензинового адаптера, застосовуючи точне калібрування карти, отримане за рахунок програмного забезпечення компанії “Landi Renzo”. Додаткові параметри блоку управління OMEGAS компанії “Landi Renzo” виконує контроль над такими функціями, як: свідчення рівня палива, управління електроклапаном, а також процесом відстежування витоків і зворотним переходом до бензину.

ГБО 5-го покоління

Головна відмінність ГБО 5-го покоління LPi (Liquid Propane Injection) – подача газу (зріджений, пропан-Бутан) у впускний колектор здійснюється не в газоподібному (парова фракція), а в рідкому стані – через спеціальні форсунки. Тому система LPi має абсолютно нову конструкцію. Так, редуктор (випарник) замінений блоком клапанів (регулятор тиску) і газо-паливною помпою.

У газовому балоні розміщений газопалливна помпа, що під тиском подає зріджений газ до самих форсунок. Змінилися і трубопроводи – замість мідної трубки застосовано дві одиночні магістралі з синтетичного волокна. Головне достоїнство ГБО 5-го покоління – вища точність уприскування, чим затверджують установники, а різниця з бензиновим мотором у витраті палива понижена до мінімуму.

Примітно, що потужностні характеристики завдяки випаровуванню газу у впускному колекторі можуть опинитися навіть вище, ніж на бензині. Вартість ГБО 5-го покоління – близько 19000 грн. для 4-циліндрового мотора.

Дата добавления: 2014-01-04