Пропан і пропан-бутан як газ і паливо для автомобілів.
Пропан-бутан (зріджений нафтовий газ, СНД, по-англійськи - liquified petroleum gas, LPG) - це суміш двох газів. У побуті її називають коротко: пропан. Пропан-бутан отримують з нафти і сконденсованих нафтових попутних газів. Щоб ця суміш залишалася рідкою, її зберігають і перевозять під тиском в 1,6 МПа (16 атмосфер). Процес заправки машин пропаном зовні дуже схожий на заправку бензином, тому що це - зріджений газ.
Кількість АГЗС в Україні збільшується з року в рік. Установка пропан-бутанового ГБО на автомобілі в Україні зростає такими ж високими темпами. Це пов'язано з багатьма перевагами пропану. як моторного палива, перед бензином. Перш за все вартість: ціна на зріджений газ пропан традиційно зберігається на рівні 50% від ціни на 95-й бензин. (Пропан-бутан проводиться в Україні, на відміну від метану). Крім цього, він володіє більш високим октановим числом і кращими екологічними і експлуатаційними властивостями.
Пропан - Молекулярна формула - C3H6; Щільність рідини при атмосферному тиску- 584 кг / м3; Температура кипіння при атмосферному тиску -42,1 С; Критична температура +95,7 С;
Одним з найбільш важливих властивостей пропану і бутану, що відрізняють їх від інших видів автомобільного палива, є утворення при вільної поверхні над рідкою фазою двофазної системи рідина - пар, внаслідок виникнення тиску насиченої пари, тобто тиску пари в присутності рідкої фази в балоні. В процесі наповнення балона перші порції зрідженого газу швидко випаровуються і заповнюють весь його обсяг, створюючи в ньому певний тиск. При зменшенні тиску газ миттєво випаровується. Випаровування скрапленого газу в балоні триває до тих пір, поки утворилися пари скрапленого газу не досягнуть насичення.
Це властивість пропану і бутану дозволяє зберігати газ в невеликих обсягах, що дуже важливо. Як приклад розглянемо рис. 1. Тиск насиченої пари бутану складає 0,1 МПа при 0 ° С і 0,17 МПа при 15 ° С, а тиск насиченої пари пропану при цих же температурах 0,59 і 0,9 МПа відповідно. Ця різниця призводить до значної різниці в тиску суміші при зміні пропорції пропану і бутану. Тиск зростає при збільшенні температури, що призводить до великих змін обсягу скрапленого газу, що знаходиться в рідкому стані. Отже, якщо зріджений газ в рідкому стані повністю заповнює балон і температура продовжує збільшуватися, то тиск буде швидко рости, що може привести до руйнування балона.
Тому ніколи не заповнюйте балон зрідженим газом повністю, Обов'язково залишайте парову подушку, обсяг якої дорівнює 10% від повної ємності балона.
Ці два газу (пропан і бутан) розрізняються між собою температурою кипіння, при якій вони переходять з рідкого в газоподібний стан. Пропан перестає переходити в газ і залишається в рідкому стані при температурі -43 ° С, для бутану ця температура дорівнює 0 ° С.
Мал. 1. Залежність тиску насичених парів пропану і бутану від температури
Мал. 2. Залежність тиску насичених парів суміші пропану і бутану від температури
Теплота згоряння газу трохи більше, ніж у бензину. Однак зі збільшенням кількості подаваного у двигун повітря теплота згоряння трохи зменшується.
Якщо потужність двигуна, що працює на бензині, прийняти за 100%, то потужність двигуна, що працює на газі, буде приблизно дорівнює 90%, що призводить до зниження максимальної швидкості приблизно на 4%, але не треба забувати про економію коштів. Світове співвідношення ціни бензину до газу - 10: 6.
Зниження потужності двигуна відбувається через більш низьку, ніж у бензину, теплоти згорання газу (див. Табл.2). І в результаті відбувається неповне наповнення циліндрів двигуна газо-повітряною сумішшю. Іноді ранньою установкою кута випередження запалювання до ВМТ на 3 - 5 ° цей недолік намагаються усунути. В умовах експлуатації великої різниці при русі автомобіля на газі або на бензині не відчувається.
Зрідженим газ як Атомобільноє паливо.
Зріджений газ як паливо для карбюраторних двигунів.
Коли в якості палива в карбюраторних двигунах застосовують бензин, горюча суміш утворюється в карбюраторі, який перетворює рідке паливо і повітря в парову суміш, що надходить в робочий простір циліндра. Вельми важливо, щоб паливо-повітряна суміш запалала в точно заданий момент часу. Це досягається завдяки тому, що іскра на займання подається від високовольтного джерела струму за кілька градусів до підходу поршня до верхньої мертвої точки в кінці такту стиснення. Слід уникати несвоєчасного займання суміші через підвищення температури її при стисненні, оскільки це призводить до втрати потужності. В паливо для карбюраторних двигунів часто додають антидетонаційні компоненти (тетраетіл і тетраметілсвінец), що підвищують опірність передчасного займання.
При заміні бензину на зріджений газ необхідність в антидетонатора відпадає. Суміш скраплений газ - повітря чисто газова, тому тетраетіл або тетраметил свинцю, який є рідиною, не може бути поданий у вигляді суспензії в газовий потік. На щастя, більшість компонентів скрапленого газу мають підвищені антидетонаційними якостями. Слід також зазначити, що у скрапленого газу октанове число значно вище, ніж у замещаемого бензину.
один радіус гнізда свічки
Переклад двигунів з бензину на зріджений газ.
Переклад двигунів з бензину на зріджений газ відносно простий і дешевий, хоча і залежить від розмірів двигуна і типу обраного обладнання. Вартість перекладу, включаючи вартість спеціального обладнання і паливного балона, зазвичай не перевищує 200 - 800 $.
При перекладі двигунів з будь-якого бензину на зріджений газ обов'язково мати три основні пристрої: паливний бак (балон) під скраплений газ, редуктор випарник і карбюратор.
Паливний бак працює на зрідженому газі автомобіля є резервуаром високого тиску. Він являє собою балон циліндричної форми, наявний зазвичай в багажному відділенні автомобіля.
Рідка фаза скрапленого газу з паливного бака через глибоко занурену в неї трубку і встановлений на ній робочий клапан надходить в трубопровід, а з нього - в редуктор-випарник, який зазвичай розташований в моторному відділенні. В системі двопаливного забезпечення автомобіля лінія подачі зрідженого газу забезпечена перемикачем виду палива, який миттєво відкриває або закриває запірні клапани бензину або скрапленого газу. Зазвичай отсечной клапан використовують для запобігання утворення вакууму в збірному колекторі палива і потрапляння палива в змішувальну камеру до запуску двигуна. Паливний фільтр захищає редуктор-випарник від засмічення домішками.
Зріджений газ починає випаровуватися в центральній камері редуктора-випарника після запуску двигуна внаслідок акумульованого тепла самого випарника. Після того як через нього почне циркулювати гаряча вода охолоджуючої системи, рідкий скраплений газ стане випаровуватися за рахунок підігріву в процесі теплообміну. Тиск испаренной фази зрідженого газу редукується в одну або дві ступені та атмосферного тиску за допомогою звичайного регулятора мембранного типу. При двухступенчатом зниженні тиску клапан високого тиску спочатку забезпечує подачу рідини в випарну камеру при надмірному тиску 83,4 кПа. Після випаровування газова фаза, проходячи через клапан низького тиску, розширюється і надходить в лінію низького тиску, що веде в карбюратор.
Принцип дії рідинного і газового карбюратора однаковий. Це пристрій змішує паливо з повітрям для отримання займистою суміші, призначеної для спалювання в двигуні. Проблеми, що виникають при цьому, пов'язані перш за все з необхідністю роботи двигуна на змінної потужності, тобто при змінному в широкому діапазоні витраті палива, а також з необхідністю підтримки оптимального співвідношення паливо-повітря при швидко змінюваному положенні дросельної заслінки і забезпечення холостого ходу при мінімальній витраті палива. Проблема добре збалансованою по повітрю і паливу подачі суміші на всіх швидкостях і навантаженнях двигуна вирішується декількома шляхами:
- Витрата газу регулюється і визначається по перепаду тиску в трубі Вентурі.
- Витрата газу залежить від положення повітряного клапана і одноступінчатого клапана для суміші газу і повітря.
- Витрата газу регулюється положенням повітряного клапана, пов'язаного з паливним клапаном.
- Витрата газу залежить від тиску на клапані скрапленого газу, механічно пов'язаний з дросельною заслінкою.
Для отримання оптимальних характеристик двигуна автомобіля, який перекладено з бензину на зріджений газ або подвійне паливо, вельми важливо відрегулювати роботу карбюратора як для холостого ходу, так і для широкого діапазону режимів роботи зі змінним положенням дросельної заслінки. У всіх випадках вельми важливо забезпечити достатню пропускну здатність газопроводу і стійку роботу двигуна при максимальній витраті газу і мінімальних втратах тиску в газопроводі, редукційний клапані і випарнику.
Вимога до скрапленого газу як автомобільного палива.
Спочатку вважалося, що для використання в автомобілях необхідні спеціальні сорти скрапленого газу, відмінні від сортів, що були на комерційному ринку. Однак досвід показав, що стандартний скраплений газ для комунально-побутового споживання (ГОСТ 20448 - 90) придатний для цієї мети, оскільки основний параметр - октанове число - відповідає всім нормам і стандартам пред'являються до автомобільного палива.
Октанове число пропану - 105, бутану - 92, тобто вони мають перевагу перед бензином, октанове число якого в середньому дорівнює 85.
Інший якісний критерій - тиск насичених парів. Воно повинно забезпечити хороші характеристики запуску двигуна взимку і виключати утворення парових пробок влітку. У нашій країні застосовуються зимові і літні сорти скрапленого газу, що представляють собою суміш пропану і бутану.