2.1.7. Автомобили, работающие на альтернативных топливах

Рейтинг пользователей: / 1
ХудшийЛучший 
Машиностроение
К альтернативным топливам (AT) отно­сятся:
сжиженный нефтяной (или углеводород­ный) газ (СНГ);
сжатый или компримированный природ­ный газ (КПГ);
сжиженный природный газ (СПГ); спиртовые топлива (СТ); бензоспиртовые (БС) смеси, эфиры (Э) и водород (В).
Применение AT требует оснащения транспортных средств специальными система­ми питания, а в некоторых случаях и специ­альными модификациями двигателей.
В зависимости от вида AT, типа двигате­ля, условий эксплуатации применяют автомо­били с однотопливной или двухтопливной системой питания с независимым питанием двигателя одним из топлив и с одновременной подачей двух топлив. Однотопливная система питания автомобиля рассчитана на работу двигателя только на одном AT. Специальные модификации двигателей с конструктивными элементами обеспечивают наиболее эффектив­ное использование AT как в чистом виде (например, природный метан), так и в виде добавок к моторным топливам нефтяного происхождения (МТНП), например БС смеси.
Автомобили могут оснащаться дополни­тельной (резервной) системой питания, допус­кающей кратковременную работу двигателя на бензине при пуске холодного двигателя, на режиме холостого хода и при малых нагрузках в случае израсходования запаса основного топлива или в особых условиях движения.
Двухтопливная система питания с неза­висимой подачей к двигателю одного из топ­лив допускает полноценную работу двигателя как на AT, так и на МТНП. Автомобили с одновременной подачей двух топлив оборуду­ют системой раздельного хранения топлив. В двигатель одновременно подается AT и МТНП в пропорции, зависящей от режима работы двигателя, физико-химических свойств топлив, конструктивных параметров двигателя. Пре­дусматривается возможность отключения по­дачи AT и полноценной работы на МТНП.
Автомобили с двигателями с искровым зажиганием, работающие на СНГ. Система питания включает газовый баллон с заправоч­ной, расходной и контрольно-предохра­нительной арматурой, магистральный элект­ромагнитный клапан (или вентиль), фильтр, испаритель газа, редуктор газовый и газовый смеситель. Автомобили с двухтопливной сис­темой питания имеют в бензиновой системе питания электромагнитный клапан, отключа­ющий подачу бензина при работе на газовом топливе, и переключатель вида топлива.
Дозирование газового топлива осуществ­ляется тремя способами:
дозирующим устройством, в котором имеются шайбы (жиклеры) с калиброванными отверстиями, устанавливаемыми в газовом редукторе;
дозирующим устройством с регулировоч­ными винтами или дозирующими шайбами с калиброванными отверстиями, устанавливае­мым в газовой магистрали низкого давления между редуктором и газовым смесителем;
дозирующими элементами, устанавлива­емыми в газовом смесителе.
На автомобилях с однотопливной систе­мой питания используют газовые смесители, имеющие, как правило, несколько дозирую­щих систем - главные, холостого хода, пере­ходных режимов, экономайзер (эконостат), обогатительную, используемую при пуске и разгоне. На автомобилях с двухтопливной системой питания применяют упрощенные газовые смесители, которые имеют: главные дозирующие системы; главные дозирующие системы и систему холостого хода;
главную дозирующую систему, систему холостого хода и переходные системы.
Рассмотренные смесители могут исполь­зоваться с экономайзерным устройством пневматического типа.
Смесители двухтопливных систем вы­полняют в виде приставок к основному бензи­новому карбюратору, их устанавливают:
на верхнюю горловину карбюратора, в полость за воздушным фильтром;
в разъем между корпусом поплавковой камеры и корпусом дроссельных заслонок карбюратора;
между впускным трубопроводом и кар­бюратором.
В последнем случае дозатор газа имеет регулятор для изменения проходного сечения в зависимости от положения органа регулиро­вания количества поступающего в двигатель воздуха.
Автомобили с двигателями с искровым зажиганием, работающие на природном газе.
Система питания автомобиля, работающего на сжатом природном газе, включает газовые баллоны высокого давления с запорными вен тилями (если баллонов несколько, то на часть баллонов устанавливаются проходные вентили), заправочное устройство с заправочным вентилем, подогреватель газа, редуктор высокого давления, газовый фильтр, магистральный вентиль (электромагнитный клапан), редуктор низкого давления и газовый смеситель На автомобилях с двухтопливной системой i бензиновой системе питания между топливным насосом и карбюратором установлен бензиновый электромагнитный клапан.
Одно из направлений повышения технико-экономических показателей газобаллонные автомобилей - применение сжиженного при родного газа. Сжижение природного газа увеличивает концентрацию энергии в газе в 60 раз и снижает давление газа в установке в 20 30 раз, что позволяет существенно снизит] массу системы хранения газа и увеличить про бег автомобиля на одной заправке до величины, близкой к показателям базовой бензиновой модели автомобиля. Хранение природного газа в жидком виде осуществляется в изотермических сосудах при температуре ниже 150 ... 110 К. Криогенный автомобильный бак имеет арматуру для поддержания заправки газом, отбора жидкой и паровой фаз топлива поддержания давления газа в баке на опреде­ленном уровне.
Автомобили с газодизельным двигателем, работающие на сжатом природном газе. При­менение сжатого природного газа в газоди­зельном автомобиле позволяет сохранить тяго­во-скоростные показатели, запас хода на уров­не базовой дизельной модели. Система пита­ния включает газовые баллоны высокого дав­ления с вентилями и заправочным устрой­ством, газовый редуктор-подогреватель, элект­ромагнитный газовый клапан-фильтр, газовый смеситель, систему подачи и взаимосвязанного управления рейкой топливного насоса высоко­го давления и дозатор газа. В воздушный тракт двигателя поступает обедненная газовоздушная смесь, которая поджигается в камере сгорания небольшой "запальной" дозой дизельного топлива, впрыскиваемого через форсунки ос­новной системы топливо подачи.
Автомобили с двигателями с искровым зажиганием, работающие на спиртовых топли- вах. Метанол, как топливо для автомобилей, обладает следующими положительными свой­ствами: высокой детонационной стойкостью, меньшим, чем бензин содержанием токсичных веществ в отработавших газах, высокой удель­ной теплотой сгорания. Но вместе с тем мета­нол обладает следующими недостатками: вы­сокой коррозионной агрессивностью, низкой массовой теплотой сгорания (в 2 раза меньше, чем у бензина); высокой теплотой испарения. Метанол может быть использован как в чис­том виде, так и в виде добавок к бензину.
Автомобиль с однотопливной системой питания, использующий метанол, оснащают топливным баком с увеличенным в 1,5 - 2 раза объемом; он имеет расширенные проходные сечения дозирующих элементов, измененную характеристику автоматов угла опережения зажигания, модифицированный двигатель с повышенной степенью сжатия, усиленным подогревом впускного тракта, свечи зажигания с калильным числом не менее 225, устройства для облегчения пуска холодного двигателя при низкой температуре. Автомобили с двухтоп­ливной системой питания с одновременной подачей двух топлив имеют системы подачи метанола и низкооктанового бензина.
Для упрощения конструкции автомоби­ля и расширения использования нефтепродук­тов, в частности низкооктановых бензинов, используют БС смеси с содержанием метанола 5 ... 30 %, с добавкой спиртов-стабилизаторов (изобутилена, изопропилена и др.) менее 10 % общего объема смеси.
Система питания автомобиля, работаю­щего на БС смесях при содержании спиртов до 5 %, не отличается от системы питания базового автомобиля. При более высоком со­держании спиртов изменяют проходные сече­ния дозирующих элементов, вводятся средства облегчения пуска двигателя при низкой тем­пературе, системы предотвращения образова­ния паровых пробок в топливопроводе.
Автомобили, использующие спиртовые топлива, имеют лучшие на 5 ... 7 % тягово- динамические и скоростные показатели по сравнению с базовыми бензиновыми моделя­ми, меньшее на 10 ... 20 % содержание вред­ных веществ в отработавших газах, лучшую экономичность двигателей, но увеличенный объемный расход топлива (на чистом метаноле в 1,8 - 1,9 раза).
Автомобили с двигателями с искровым зажиганием, работающие на водороде и бензине с добавлением водорода. Водород может быть использован в качестве топлива как в автомо­билях с однотопливной системой питания, работающих на чистом водороде, так и при одновременной подаче водорода и бензина в соотношениях, зависящих от режима работы двигателя и октанового числа бензина. Систе­ма питания автомобиля, с двигателем, работа­ющим на водородном топливе, включает сис­темы хранения водорода, редуцирования дав­ления и фильтрации, подачи и дозирования.
Важнейшей проблемой применения во­дорода в автомобилях является создание на­дежной, безопасной и энергоемкой системы его хранения. Возможны следующие варианты хранения водорода:
в баллонах при высоком давлении;
в металлогидридных аккумуляторах;
в криогенных баках в жидком виде;
в устройствах на основе химической ре­акции магниевых сплавов с водой.
Возможно получение водорода на борту автомобиля из метанола (с использованием каталитических реакторов).
Важной особенностью водорода, как мо­торного топлива, является возможность его воспламенения и сгорания в смеси с воздухом в широком диапазоне составов топливовоз- душной смеси; в продуктах его сгорания прак­тически полностью отсутствуют вредные ком­поненты (кроме окислов азота). Однако на пути создания двигателя, работающего на чис­том водороде, имеется и ряд трудностей:
сгорание водородовоздушных смесей в двигателе сопровождается на некоторых режи­мах детонацией и преждевременным самовос­пламенением;
ввиду низкой плотности водорода снижается наполнение цилиндров свежим зарядом, что сопровождается потерей мощнос­ти на 15 ... 20 %.
Проблемы решаются при совершенство­вании формы камеры сгорания, применении внутреннего смесеобразования, выборе новых материалов.
Рассмотренные недостатки сводятся к минимуму при одновременной подаче водоро­да и бензина. На режиме холостого хода дви­гатель работает на водороде, с увеличением нагрузки доля водорода снижается, и подача водорода прекращается на режимах полных нагрузок.


 

Поиск


Сейчас 32 гостей и 5 пользователей онлайн





Забыли данные входа на сайт?