Geum.ru

Использование природного газа в системах питания автомобильных двигателей

Вид материалаДокументы

Содержание


Основные способы переоборудования дизелей в газодизели
2 с конусным наконечником 1
Подобный материал:
УДК 662.76

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИРОДНОГО ГАЗА

В СИСТЕМАХ ПИТАНИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ


Белай А.В.

Студент групи УНЗ-10

ІПО ІПП УМО (м. Донецьк)


Традиционными моторными топливами на автотранспорте, является бензин и дизельное топливо.

Мероприятия, направленные на экономию нефти, не могут решить проблему недостатка нефтяного сырья для производства моторных топлив. Поэтому во всех странах мира продолжается поиск заменителей традиционных жидких нефтяных топлив.

Сегодня в мире наиболее широко применяется на автомобильном транспорте природный газ.



Природный газ на автомобильном транспорте Украины используется и может быть использован для таких типов двигателей и транспортных силовых агрегатов (рис.1):
  1. Бензиновых двигателей с искровым зажиганием, дооборудованных дополнительной системой питания на газу (на автомобиле устанавливается дополнительное газобаллонное оснащение), при этом возможно применение систем сжиженного и сжатого газа, предназначенных для работы на газу и на бензине отдельно;
  2. Бензиновых двигателей с искровым зажиганием, дооборудованных системой питания на газу (при этом возможно применение систем сжиженного и сжатого газа), предназначенных для работы совместно на газу и на бензине (бинарные системы питания);
  3. Дизелей, переоборудованных для работы по газодизельному циклу (на автомобиле устанавливается дополнительное газодизельное оснащение в комплекте с баллонами для хранения сжатого природного газа);
  4. «Чисто» газовых (дизельно-газовых) двигателей с искровым зажиганием на базе дизелей (автомобиль может работать попеременно только на сжатом природном газе (в переделанном варианте) и дизельном топливе (в базовом варианте));
  5. Перспективных, транспортных, силовых агрегатов в объединении с топливными элементами, в которых природный газ используется как водородосодержащее топливо.

Основные способы переоборудования бензиновых двигателей

для работы на природном газе

Универсальная система питания газобаллонных автомобилей предназначенная для работы в отдельности на газе и бензине.

Если перевести бензиновые двигатели на газ, то их максимальная мощность снизится на 14-20 % по сравнению с мощностью при работе на бензине. Это приводит к ухудшению тягово-динамических и эксплуатационных характеристик автомобилей:
  • время разгона до скорости 60 км/ч увеличивается на 24%;
  • максимальная скорость уменьшается на 5-6 %;
  • уменьшается на 30-40% предельный угол подъема;
  • усложняется эксплуатация автомобилей с прицепами;
  • пробег автомобилей на одной заправке газом уменьшается до 200– 250 км;
  • ухудшаются пусковые качества двигателя.

Уменьшить падения мощности двигателей, улучшить пусковые и эксплуатационные качества автомобилей можно, если бензин и газ использовать вместе.

Особенностью работы бензогазовых двигателей с искровым зажиганием есть то, что во время такта впуска из карбюратора-смесителя в цилиндры двигателя поступает смесь паров бензина и газа с воздухом. Во время сжатия длится смешивания паров бензина и газа с воздухом, а в конце сжатия бензогазовоздушная смесь зажигается электрической искрой. Рабочий процесс двигателя, который работает на смеси бензина и газа, осуществляется так же, как бензинового или газового.

Высокие антидетонационные качества природного газа дают возможность использовать в бензогазовых смесях бензины с низким октановым числом (50-60 ед.), выход которых из нефти значительно больший.

Основные способы переоборудования дизелей в газодизели


Конструкция дизеля, рассчитанная на высокие нагрузки и давления, может успешно использоваться для создания высокоэффективного газового двигателя. Сегодня наибольшего распространения приобрели два способа переоборудования дизелей для работы на газовом топливе:
  1. Для работы по газодизельному циклу;
  2. В "чисто" газовые двигатели с искровым зажиганием.

Особенностью газодизельного цикла есть то, что температура самовоспламенения газа выше по сравнению с температурой самовоспламенения дизельного топлива, а поскольку температура в цилиндре двигателя в конце такта сжатия ниже, температуры самовоспламенения газо-воздушной смеси, то для ее надежного зажигания необходимо впрыскивать в цилиндры газодизеля так называемую "запальную дозу" дизельного топлива.

Основным преимуществом газодизелей является то, что они без снижения мощности могут работать как, по дизельному циклу (только на дизельном топливе), так и по газодизельному циклу (на природном газе и дизельном топливе). При этом величина "запальной дозы" дизельного топлива может колебаться в границах от 5…10% до 30% от номинальной затраты.

В отличие от газодизельных двигателей дизельно-газовые двигатели («чисто» газовые) допускают попеременную работу как на дизельном, так и на газовом топливе, в то время как газодизель требует дизельного топлива и не может работать по чисто газовому циклу.

Разработанный во ВНИИГАЗе такой дизельно-газовый двигатель позволяет путем простой замены системы топливоподачи и подключения системы зажигания (в условиях эксплуатации примерно за 36 ч) переводить двигатель на работу по газовому или дизельному циклу. При этом обеспечивается переход с одного вида топлива на другой посредством унифицированных комплектов дизельной и газовой топливной аппаратуры с взаимозаменяемыми основными узлами, а также с помощью системы зажигания, которой снабжен двигатель. При переходе, например, с дизельного топлива на газообразное вместо дизельной форсунки устанавливается взаимозаменяемая форкамера объемом Vф = 20…35 % от объема камеры сгорания, что приводит к снижению степени сжатия до уровня, обеспечивающего бездетонационное сгорание газообразного топлива.



1,2 - ресивер; 3- патрубки; 4 – дозатор; 5 – автоматический клапан; 6 – форкамера; 7 – клапан; 8 – газовый клапан; 9 – кулачок; 10 – патрубок; 11 – смесительное устройство; 12 – регулятор скорости; 13 – регулятор давления газа; 14 – редуктор пуска; 15 – кран сброса газа; 16 – топливный кран; 17 - редуктор форкамерного газа.


Форкамера (рис. 2) состоит из цилиндрической части 2 с конусным наконечником 1 и камерой 3, имеющей отверстие 4 под свечу зажигания и отверстие 5 под самодействующий газовый клапан. Форкамера выполнена с охлаждающим кожухом. Мощный факел, выбрасываемый из форкамеры, позволяет получить устойчивый рабочий процесс даже на режимах холостого хода и малых нагрузках.

Вместо плунжерной пары дизельного топлива в топливный насос устанавливается дозатор плунжерного типа газового топлива (рис. 2), состоящий из втулки 1 с газоподводящими отверстиями 2 и плунжера 3 с окнами 4, обеспечивающими линейную зависимость между количеством подаваемого газового топлива и перемещением рейки регулятора (не показана). Для предотвращения утечек газового топлива предусмотрены кольцевые проточки 5 и сальниковое уплотнение 6.

Кулачки топливного насоса поворачиваются на 160–180°, что позволяет подать топливный газ в начале такта впуска. Свечи зажигания, ввернутые в форкамеру, подключаются к системе зажигания.

При переоборудовании дизельных двигателей в чисто газовые появляются следующие различие, которые будут связаны с конструктивными особенностями этих двигателей: по давлению газа, по изменению степени сжатия, по изменению системы зажигания и по регулированию подачи газового топлива (рис. 3).



С сегодняшней точки зрения, трудно сказать какая из систем питания останется наилучшей для использования на автомобильном транспорте. Все рассмотренные системы могут вполне успешно использоваться. Вероятно, что в ближайшее время будут широко использоваться бензо-газовые и газодизельные системы, а также найдут широкое применение «чисто» газовые системы на основе дизелей.

Литература




  1. Природный газ как моторное топливо на транспорте /Ф.Г.Гайнулин, А.И.Гриценко, Ю.Н.Васильев и др. - М.: Недра, 1986.-255с.
  2. Генкин К.И. Газовые двигатели. - Г. Машгиз, 1962. -116 с.
  3. Автомобильный справочник: Перевод с англ. /Первое рус. издание. - Г.: За рулем, 2000. - 896 с.
  4. Долганов К.Э., Ковалев С.А., Кухтик В.В. Переоборудова дизелей ЯМЗ в газодизели //Автошляховик Украини. - 1993. - № 2. 13- 16 с.
  5. Автомобили с бензогазовими двигателями и газодизелями: особенности конструкции и технического обслуживания /К.Е. Долганов, А.Г. Говорун, О.И. Пятничко и др. - К.: Техника, 1991. - 128 с.
  6. Корнилов Г.С. Современные требования к автомобильным двигателям и пути их достижения в отечественном автомобилестроении Журнал ААИ. - 2001. - № 2(10). - С. 31-34.

УДК 662.76

РЕФЕРАТ



В статьи рассмотренные основные вопросы использования|употребления| природного газа в системах питания автомобильных двигателей. Приведены|наведенный| способы переоборудования стандартных двигателей внутреннего сгорания (бензиновых, дизельных) со штатной системой питания для работы по циклу, с использованием природного газа.


РЕФЕРАТ


У статті розглянуті основні питання використання природного газу в системах живлення автомобільних двигунів. Наведені способи переустаткування стандартних двигунів внутрішнього згоряння (бензинових, дизельних) зі штатною системою живлення для роботи по циклу, з використанням природного газу.


ABSTRACT


In article the basic questions of use of natural gas in power supply systems of automobile engines are considered. Ways of re-equipment of standard engines of internal combustion (petrol, diesel) with the regular power supply system for work on a cycle, with use of natural gas are given.