Тема 4 . Газоподібне пальне для двигунів внутрішнього згоряння

1. Перші спроби використання газу, як пального для двигунів.

2. Переваги і недоліки газових палив в порівнянні з бензином.

3. Зріджені нафтові гази.

4. Стиснуті природні гази.

5. Використання газового палива за рубежем.

6. Генераторний газ.

Самостійно:

7. Альтернативні палива.

1. Перші поршневі двигуни Ленуара і Отто працювали на газовому паливі - світильному газі. Потім газ був витиснений бензином і дизельним паливом. У 1939 році в Росії почався випуск газобалонних автомобілів ЗИС- 30 і ГАЗ- 4А, а в 50-і роки - ЗИС- 156 і ГАЗ-51Б, призначених для роботи на стислому природному газі. Ці автомобілі експлуатувалися в районах, забезпечених сировиною для виробництва газового палива.Нині в цілях економії нафти і зниження забруднення довкілля, особливо у великих містах, знову набувають широкого поширення автомобілі, що працюють на газоподібному паливі.

Автомобілі цього типу можна розділити на газобалонні, працюючі на стислому природному газі і зрідженому нафтовому, а також газогенераторні, працюючі на суміші горючих газів, що отримуються в газогенераторі.

2. Зріджені нафтові (ЗНД) і стислі природні (СПГ) гази мають переваги в порівнянні з бензином:

- багаті природні ресурси горючих газів і відносна простота їх добування. Фахівці вважають, що запасів газу на Землі в 10-12 разів більше, ніж нафти;

- висока детонаційна стійкість: ОЧМ ЗНД - 90-100 од.,

ОЧМ СПГ - 105-110 од.

- повне згорання палива, тобто відсутність незгорілої рідкої фази, що виключає змив масляної плівки з циліндра і розрідження запасу масла, що знаходиться в картері двигуна, звідси - підвищення ресурсу двигуна в 1,5-2, а масла в 2-2,5 рази;

- прихована теплота випару дуже мала (116 кВт/кг), тобто вплив на температурний режим камери згорання невеликий;

- менша токсичність газів, що відпрацювали;

- вище теплотворення (теплота згорання);

- порівняльна дешевизна;

- економічність газобалонних автомобілів в процесі експлуатації.

Разом з цим газобалонні автомобілі (ГБА) мають і ряд недоліків:

- зниження потужності двигуна за рахунок меншого коефіцієнта наповнення циліндрів: ЗНД - 3-4%, СПГ - 18-20% [3];

- незадовільні пускові якості при низьких температурах;

- збільшене, із-за підвищеного температурного режиму роботи двигуна, зміст в газах оксидів, що відпрацювали, азоту, що веде до "нітрування" масел і зрештою корозії при великому нагріві;

- підвищена міра стискування двигунів ГБА вимагає застосування високооктанового бензину (резервне паливо);

- ускладнення системи живлення, збільшення об'єму і вартості обслуговування і ремонту;

- зниження вантажопідйомності автомобілів, що працюють на СПГ із-за використання балонів великої маси (800 кг у ЗИЛ- 138);

- дорожчання автомобіля на 20-26%.

3. До зріджених нафтових газів відносять вуглеводні, які витягають з супутнього нафтового газу. При підвищенні тиску до 0,8-1,6 МПа ці гази легко переходять в рідкий стан. Зберігання запасу газу в рідкому стані дозволяє значно збільшити енергоозброєність автомобіля.

Особливості роботи з ЗНГ:

- гази зберігають під тиском тільки власної пари. Тиск сильно залежить від температури - при зростанні температури від мінус 20 °С до 45 °С тиск насиченої пари зростає від 0,07 до 1,6 МПа;

- густина в зрідженому стані 510-580 кг/м3, а в газоподібному - в 1,5-2,1 разу важче за повітря, що призводить до накопичення газу в оглядових ямах, підвалах і т. д.;

- низька в'язкість полегшує перекачування, але збільшує можливість витоків через нещільність, чому сприяє підвищений тиск пари;

- швидкість дифузії пари ЗНГ і повітря в спокійній атмосфері невелика;

- при прискореному відборі (витоку) парової фази температура рідини знижується, балони охолоджуються, можуть навіть покриватись інієм. Це служить індикатором негерметичної системи;

- коефіцієнт об'ємного розширення значний, тому балони з ЗНГ заповнюють на 80% місткості;

- ЗНГ - хороший розчинник нафтопродуктів, отже, необхо-димо застосування спеціальних мастил ущільнювачів і замінників гуми;

- ЗНГ в цілому неотруйні і тільки концентрація їх в повітрі більше 30% викликає у людини деяку втрату чутливості.

Випробуваннями встановлено, що ЗНГ забезпечує в порівнянні з бензинами до 10-20% економії енергії і майже 50% економії вартості палива. Для автомобіля, що витрачає на 100 км пробігу 15 л високо-октанового бензину, достатні 13 л ЗНГ.

4. Стиснуті горючі гази як моторні палива на автомобільному транспорті стали застосовуватися в нашій країні ще в 30-і роки минулого століття. Спочатку використовували стислі коксівний і світильний гази, на яких експлуатувалися автомобілі ГАЗ-4А і ЗИС- 30 із запасом ходу на одній заправці до 120 км.

Після війни відкриття і освоєння великих родовищ природного газу, а також будівництво ряду магістральних трубопроводів дозволили розширити використання газоподібного палива на автомобільному транспорті. Але надалі у зв'язку з різким зростанням видобутку нафти і будівництва великих нафтопереробних заводів використання стислого природного газу скоротилося і багато газонаповнювальних станцій було законсервовано.

Метан - це той самий природний газ, який по магістральних газопроводах поступає у великі міста і згорає в конфорках побутових газових плит. Оскільки запаси метану практично необмежені, він дуже дешевий. У рідку фазу метан переходить тільки при низьких температурах біля (- 160°С), тому його зберігають в газоподібному виді, але під дуже високим тиском – до 200 атмосфер. Звичайний сталевий метановий балон місткістю 50 літрів, розрахований на такий тиск, важить 100 кг Про оснащення такими балонами легкових автомобілів раніше не могло бути і розмови - на стислому метані їздили тільки вантажівки і автобуси. Але нещодавно з'явилися полегшені металопластикові, або композитні, балони

В порівнянні з ЗНГ стислий природний газ при використанні в ГБА має переваги:

- розвіданих і освоєних запасів природного газу значно більше. Вже зараз можна перевести на СПГ увесь автомобільний парк країни;

- гази, що відпрацювали, містять значно менше шкідливих речовин;

- стислий газ при налагодженому виробництві дешевше зрідженого;

- СПГ легше за повітря, тому при витоках не утворюються вибухонебезпечні суміші, як у ЗНД.

олив закордонного виробництва, широко використовуються міжнародні та європейські класифікації SAE, АРІ, АСЕА та деякі інші.

Класифікація визначає в'язкісні властивості олив (клас в'язкості). Згідно з класифікацією SAE оливи розподіляють на класи,

• для зимового використання - SAE 20W, SAE 25W;

• для літнього використання - SAE 40;

• для всесезонного використання - SAE 10W/40, SAE 15W/40,

Міжнародна класифікація АРІ Згідно з класифікацією АРІ моторні оливи розподіляються на дві категорії:

S - категорія для сервісу, призначена для бензинових двигунів;

С - комерційна категорія, призначена для дизелів

.Наприклад, АРІ СG-4, API SH-2

6. Всі сучасні оливи мають в своєму складі присадки – сполуки, що додаються до нафтопродуктів (в даному випадку до олив) в незначній кількості і значно покращують ті чи інші їх властивості. Присадки тільки підвищують, покращують окремі властивості готових олив, а не надають їм нових властивостей. Додають їх до оливної основи у вигляді заздалегідь змішаної суміші присадок – пакета (композиції) присадок.

7. Синтетичні оливи знаходять дедалі більше застосування, бо, по-перше, сировинна база мінеральних олив виснажується (це – нафта), а по-друге, мінеральні оливи не завжди можуть задовольнити вимоги техніки, що швидко розвивається.

Контрольні запитання:

1. Яке призначення і умови роботи моторних олив?

2. Які функції виконує олива у двигуні?

3. Які причини «вигоряння» оливи у двигуні?

4. Який склад, та як здійснюють здобуття моторних олив?

5. Охарактеризуйте вязкісно-температурні властивості олив.

6. Що характеризує індекс вязкості для моторної оливи?

7. Як і для чого готують загущені оливи?

8. Як позначаються моторні оливи згідно з ГОСТ 17479. 1-85?

9. Як позначаються моторні оливи сучасних українських виробників?

10. Як позначаються моторні оливи по класифікації SAE і АРІ?

11. Які основні групи присадок додаються до моторних олив?

12. Які основні властивості синтетичних олив?