|
Применять газ в качестве топлива
для двигателей начали еще в середине XIX в. с появлением первых газовых
двигателей Ленуара. Эти двигатели были несовершенны, работали без
предварительного сжатия. После появления бензиновых (или, каких тогда называли,
газолиновых) двигателей к газообразному топливу обращались только когда
возникали трудности с жидким топливом.
В настоящее время газообразное топливо приобретает большее
значение как удобный и эффективный энергоноситель для всех отраслей народного
хозяйства. Закономерен и тот интерес, который все больше проявляется к газу
как к моторному топливу.
Широкое использование газообразного топлива, особенно для
транспортных (главным образом, автомобильных) двигателей, связано с
трудностями его хранения на транспортных средствах и их заправкой. Поэтому
при массовом переводе двигателей с жидкого топлива на газообразное необходимо
будет создать надежные модификации двигателей и топливоподающей аппаратуры и
построить разветвленную сеть газоиаполнитсльных и компрессорных станций.
Использование газообразных топлив дает следующие
преимущества:
1) появляется возможность ввести в сферу применения
дополнительный энергоноситель, что позволит сохранить для химической
промышленности нефть — ценнейшее химическое сырье;
2) снижается токсичность отработавших газов, что
при современной концентрации автомобилей существенно оздоровит воздушный
бассейн, особенно в крупных городах;
3) появляется возможность не только частично
использовать принцип качественного регулирования, но и улучшить топливную
экономичность двигателя (работа на более бедной горЕочей смеси), так как
газовоздушные смеси по своему составу имеют более широкий диапазон
воспламеняемости;
4) снижается изнашивание цилиндропоршневой группы и
увеличивается срок службы моторного масла, так как газовоздушная смесь не
смывает масляную пленку с зеркала цилиндров и не разжижает масло в картере;
5) высокая детонационная стойкость газообразных
топлив позволяет повысить степень сжатия двигателя, а следовательно, его
мощность и топливную экономичность;
6) отпадает необходимость подогрева впускного
трубопровода, что увеличивает наполнение цилиндров и связанную с этим
мощность двигателя;
7) улучшается равномерность распределения * горючей
смеси по цилиндрам.
Однако эти преимущества не всегда удается реализовать при
замене жидкого топлива газообразным, поскольку чаще всего для работы па газе
обычно переоборудуют бензиновые двигатели, реже дизели. Только на
компрессорных установках, предназначенных для перекачки газа по газопроводам,
применяют специальные газовые двигатели.
В последнее время для перекачки газа все чаще применяют
ТГТД, работающие на перекачиваемом газе. Для того чтобы использовать
потенциальные возможности газообразного топлива, нужны специальные газовые
двигатели: с увеличенной степенью сжатия, без подогрева впускного
трубопровода, с большими сечениями впускного тракта, специально подобранными
фазами газораспределения,.
со своими характеристиками автоматов угла опережения
зажигания и т. д.
Перевод с жидкого топлива на газообразное сейчас проще
всего осуществляется для четырехтактных бензиновых двигателей: достаточно
заменить или установить дополнительно специальную газовую то пли во подающую
аппаратуру.
По ряду причин мощность бензинового двигателя при переводе
его на природный газ, состоящий в основном из метана, уменьшается на 16—20 %.
Самым простым способом компенсации потери мощности является увеличение
степени сжатия до 8,5—9. Более сложный и дорогой путь — применение
турбонаддува. При переходе с бензина на сжиженный бутан-пропановый газ
мощность двигателя уменьшается всего па 7—10 %; уменьшение мощности может
быть компенсировано повышением степени сжатия до 8—8,5.
Двухтактные двигатели тоже могут быть переведены на
газообразное топливо, но для этого необходимо на двигатель кроме газовой
топливополающей аппаратуры установить систему- принудительной подачи масла.
Перевод дизелей на газообразное топливо сопровождается
некоторым увеличением мощности благодаря возможности использовать богатую
горючую смесь без дымления и одновременно ухудшением топливной экономичности
из-за обогащения горючей смеси и вынужденного уменьшения степени сжатия
(обычно до 8—9).
Переводят дизель на газообразное топливо двумя методами.
Первый метод — вместо дизельной топливной аппаратуры
устанавливают систему зажигания, в отверстия для форсунок — свечи, на
впускном трубопроводе монтируют смеситель с дроссельным патрубком, между
блоком и головкой цилиндров ставят прокладку для уменьшения степени сжатия.
Второй метод — в цилиндры вместо воздуха подают газовоздушную
смесь определенного состава, а воспламеняется она в результате впрыска
небольшого количества дизельного топлива, не превышающего 10—20 /о его
расхода при дизельном цикле. Этот метод не требует серьезного
переоборудования дизеля, к тому же при желании можно быстро перевести
двигатель опять на дизельный цикл.
Газообразное топливо классифицируют по агрегатному
состоянию, способу получения, теплоте сгорания и др. Газы называют природными
и промышленными, сжатыми и сжиженными, высококалорийными, среднекалорийными и
т. Д.
Под природными подразумевают газы, получаемые
непосредственно из скважин. Промышленные газы — это обычно побочные продукты
различных технологических процессов — коксования углей (коксовый газ),
выплавки чугуна (доменный газ). Под сжиженными газами чаще всего имеют в виду
пропан-бутановые смеси.
Газообразные топлива принято разделять на две группы: газы
с относительно высокой критической температурой, сжижаемые при обычной
температуре и давлении 0,15—0,2 МПа, и газы с низкой критической
температурой, сжижаемые только при низких (криогенных) температурах. Хранить
и перевозить их приходится в ежа- том состоянии при давлении 20 МПа или в
жидком виде при очень низких (криогенных) температурах в специальных
термостатических сосудах с вакуумной или другой эффективной термоизоляцией.
|