Εναλλακτικές λύσεις δοκιμής: ΜΕΡΟΣ 2 - Αυτοκίνητα

Εάν έχετε την ευκαιρία να πετάξετε πάνω από τη Δυτική Σιβηρία το βράδυ, μέσα από το παράθυρο θα δείτε ένα τρομακτικό θέαμα, που θυμίζει την έρημο του Κουβέιτ μετά την απόσυρση των στρατευμάτων του Σαντάμ κατά τον πρώτο πόλεμο στο Ιράκ. Το τοπίο είναι γεμάτο με τεράστιους "πυρσούς", κάτι που αποτελεί σαφή απόδειξη ότι πολλοί Ρώσοι παραγωγοί πετρελαίου εξακολουθούν να θεωρούν το φυσικό αέριο ένα υποπροϊόν και περιττό προϊόν στην αναζήτηση πετρελαιοπηγών ...

Οι ειδικοί πιστεύουν ότι αυτά τα απόβλητα θα σταματήσουν στο εγγύς μέλλον. Για πολλά χρόνια, το φυσικό αέριο θεωρήθηκε πλεονάζον προϊόν και κάηκε ή απλώς απελευθερώθηκε στην ατμόσφαιρα. Εκτιμάται ότι μέχρι στιγμής μόνο η Σαουδική Αραβία έχει πετάξει ή κάψει περισσότερα από 450 εκατομμύρια κυβικά μέτρα φυσικού αερίου κατά την παραγωγή πετρελαίου ...

Ταυτόχρονα, η διαδικασία αντιστρέφεται - οι περισσότερες σύγχρονες εταιρείες πετρελαίου καταναλώνουν φυσικό αέριο εδώ και πολύ καιρό, συνειδητοποιώντας την αξία αυτού του προϊόντος και τη σημασία του, η οποία μπορεί να αυξηθεί μόνο στο μέλλον. Αυτή η άποψη των πραγμάτων είναι ιδιαίτερα χαρακτηριστική για τις Ηνωμένες Πολιτείες, όπου, σε αντίθεση με τα ήδη εξαντλημένα αποθέματα πετρελαίου, εξακολουθούν να υπάρχουν μεγάλα κοιτάσματα φυσικού αερίου. Η τελευταία περίσταση αντικατοπτρίζεται αυτόματα στη βιομηχανική υποδομή μιας τεράστιας χώρας, το έργο της οποίας είναι αδιανόητο χωρίς αυτοκίνητα και πολύ περισσότερο χωρίς μεγάλα φορτηγά και λεωφορεία. Υπάρχουν ολοένα και περισσότερες μεταφορικές εταιρείες στο εξωτερικό που αναβαθμίζουν τους κινητήρες ντίζελ των στόλων φορτηγών τους ώστε να λειτουργούν τόσο με συστήματα συνδυασμένου αερίου-ντίζελ όσο και μόνο με μπλε καύσιμο. Όλο και περισσότερα πλοία στρέφονται στο φυσικό αέριο.

Στο πλαίσιο των τιμών των υγρών καυσίμων, η τιμή του μεθανίου ακούγεται φανταστική, και πολλοί αρχίζουν να αμφιβάλλουν ότι υπάρχει μια αλιεία εδώ - και δικαιολογημένα. Λαμβάνοντας υπόψη ότι το ενεργειακό περιεχόμενο ενός κιλού μεθανίου είναι υψηλότερο από αυτό ενός κιλού βενζίνης και ότι ένα λίτρο (δηλαδή ένα κυβικό δεκατόμετρο) βενζίνης ζυγίζει λιγότερο από ένα κιλό, ο καθένας μπορεί να συμπεράνει ότι ένα κιλό μεθανίου περιέχει πολύ περισσότερα ενέργεια από ένα λίτρο βενζίνης. Είναι σαφές ότι ακόμη και χωρίς αυτό το προφανές συνονθύλευμα αριθμών και ασαφείς ανισότητες, η λειτουργία ενός αυτοκινήτου που λειτουργεί με φυσικό αέριο ή μεθάνιο θα σας κοστίσει πολύ λιγότερα χρήματα από το να τρέχετε ένα αυτοκίνητο με βενζίνη.

Αλλά εδώ είναι το κλασικό μεγάλο «ΑΛΛΑ»… Γιατί, αφού η «απάτη» είναι τόσο μεγάλη, σχεδόν κανείς στη χώρα μας δεν χρησιμοποιεί φυσικό αέριο ως καύσιμο αυτοκινήτου και τα αυτοκίνητα που είναι προσαρμοσμένα για χρήση στη Βουλγαρία είναι σπανιότερα. φαινόμενο από καγκουρό μέχρι την πευκόφυτη Ροδόπη; Η απάντηση σε αυτό το απολύτως φυσιολογικό ερώτημα δεν δίνεται από το γεγονός ότι η βιομηχανία φυσικού αερίου σε όλο τον κόσμο αναπτύσσεται με ξέφρενους ρυθμούς και σήμερα θεωρείται η ασφαλέστερη εναλλακτική λύση στα υγρά καύσιμα πετρελαίου. Η τεχνολογία κινητήρων υδρογόνου έχει ακόμη ένα αβέβαιο μέλλον, η διαχείριση των κινητήρων υδρογόνου στον κύλινδρο είναι εξαιρετικά δύσκολη και ποια είναι μια οικονομική μέθοδος για την εξαγωγή καθαρού υδρογόνου δεν είναι ακόμη σαφής. Σε αυτό το πλαίσιο, το μέλλον του μεθανίου είναι, για να το θέσω ήπια, λαμπρό - ειδικά επειδή υπάρχουν τεράστια κοιτάσματα φυσικού αερίου σε πολιτικά ασφαλείς χώρες, οι νέες τεχνολογίες (που αναφέρθηκαν στο προηγούμενο τεύχος της κρυογονικής υγροποίησης και της χημικής μετατροπής του φυσικού αερίου σε υγρά) γίνονται φθηνότερα, ενώ η τιμή των κλασικών προϊόντων υδρογονανθράκων αυξάνεται. Για να μην αναφέρουμε το γεγονός ότι το μεθάνιο έχει όλες τις πιθανότητες να γίνει η κύρια πηγή υδρογόνου για τις κυψέλες καυσίμου του μέλλοντος.

Ο πραγματικός λόγος για την εγκατάλειψη των αερίων υδρογονανθράκων ως καυσίμων αυτοκινήτων εξακολουθεί να είναι χαμηλές τιμές πετρελαίου για δεκαετίες, γεγονός που βοήθησε στην ανάπτυξη τεχνολογίας αυτοκινήτων και σχετικών υποδομών οδικών μεταφορών προς την παροχή ενέργειας για κινητήρες βενζίνης και ντίζελ. Στο πλαίσιο αυτής της γενικής τάσης, οι απόπειρες χρήσης καυσίμου αερίου είναι μάλλον σποραδικές και ασήμαντες.

Ακόμα και μετά το τέλος του Β 'Παγκοσμίου Πολέμου, η έλλειψη υγρών καυσίμων στη Γερμανία οδήγησε στην εμφάνιση αυτοκινήτων εξοπλισμένων με τα απλούστερα συστήματα χρήσης φυσικού αερίου, τα οποία, αν και πολύ πιο πρωτόγονα, διαφέρουν ελάχιστα από τα συστήματα που χρησιμοποιούν τα βουλγαρικά ταξί σήμερα. από κυλίνδρους αερίου και μειωτές. Τα καύσιμα φυσικού αερίου κέρδισαν μεγαλύτερη σημασία κατά τη διάρκεια των δύο πετρελαϊκών κρίσεων το 1973 και το 1979-80, αλλά ακόμα και τότε μπορούμε να μιλήσουμε μόνο για σύντομες αναλαμπές που δεν έγιναν σχεδόν απαρατήρητες και δεν οδήγησαν σε σημαντική ανάπτυξη σε αυτόν τον τομέα. Για περισσότερο από δύο δεκαετίες από την πιο πρόσφατη οξεία κρίση, οι τιμές των υγρών καυσίμων παρέμειναν σταθερά χαμηλές, φθάνοντας παράλογα χαμηλές τιμές το 1986 και το 1998 στα 10 $ το βαρέλι. Είναι σαφές ότι μια τέτοια κατάσταση δεν μπορεί να έχει διεγερτική επίδραση σε εναλλακτικούς τύπους καυσίμων αερίου ...

Στις αρχές του 11ου αιώνα, η κατάσταση της αγοράς κινείται σταδιακά αλλά σίγουρα σε διαφορετική κατεύθυνση. Από τις τρομοκρατικές επιθέσεις 2001 του Σεπτεμβρίου XNUMX, υπήρξε μια σταδιακή αλλά σταθερή ανοδική τάση στις τιμές του πετρελαίου, η οποία συνέχισε να αυξάνεται ως αποτέλεσμα της αυξημένης κατανάλωσης από την Κίνα και την Ινδία και τις δυσκολίες στην εξεύρεση νέων καταθέσεων. Ωστόσο, οι εταιρείες αυτοκινήτων είναι πολύ πιο περίεργες στην κατεύθυνση της μαζικής παραγωγής αυτοκινήτων προσαρμοσμένων να λειτουργούν με αέρια καύσιμα. Οι λόγοι για αυτήν την αδυναμία μπορούν να βρεθούν τόσο στην αδράνεια της σκέψης της πλειοψηφίας των καταναλωτών, που είναι εξοικειωμένοι με τα παραδοσιακά υγρά καύσιμα (για τους Ευρωπαίους, για παράδειγμα, το καύσιμο ντίζελ παραμένει η πιο ρεαλιστική εναλλακτική λύση έναντι της βενζίνης), και στην ανάγκη για τεράστιες επενδύσεις σε υποδομές αγωγών. και σταθμούς συμπιεστών. Όταν αυτό προστίθεται στα πολύπλοκα και ακριβά συστήματα αποθήκευσης καυσίμου (ειδικά συμπιεσμένου φυσικού αερίου) στα ίδια τα αυτοκίνητα, η μεγάλη εικόνα αρχίζει να καθαρίζεται.

Από την άλλη πλευρά, οι μονάδες παραγωγής ενέργειας με αέριο καύσιμο διαφοροποιούνται περισσότερο και ακολουθούν την τεχνολογία των αντίστοιχων βενζινοκίνητων. Οι τροφοδότες αερίου χρησιμοποιούν ήδη τα ίδια εξελιγμένα ηλεκτρονικά εξαρτήματα για την έγχυση καυσίμου στην υγρή (ακόμη σπάνια) ή αέρια φάση. Υπάρχουν επίσης όλο και περισσότερα μοντέλα οχημάτων παραγωγής εργοστασιακά σετ για μονοσθενή παροχή αερίου ή με δυνατότητα διπλής παροχής αερίου/βενζίνης. Όλο και περισσότερο, ένα άλλο πλεονέκτημα των αερίων καυσίμων γίνεται αντιληπτό - λόγω της χημικής τους δομής, τα αέρια οξειδώνονται πληρέστερα και το επίπεδο επιβλαβών εκπομπών στα καυσαέρια των αυτοκινήτων που τα χρησιμοποιούν είναι πολύ χαμηλότερο.

Μια νέα αρχή

Ωστόσο, μια σημαντική ανακάλυψη στην αγορά θα απαιτήσει στοχευμένα και άμεσα οικονομικά κίνητρα για τους τελικούς χρήστες του φυσικού αερίου ως καυσίμου οχημάτων. Για να προσελκύσουν πελάτες, οι πωλητές μεθανίου στη Γερμανία παρέχουν ήδη στους αγοραστές οχημάτων φυσικού αερίου ειδικά μπόνους, η φύση των οποίων μερικές φορές φαίνεται απλά απίστευτη - για παράδειγμα, η εταιρεία διανομής αερίου του Αμβούργου αποζημιώνει σε ιδιώτες την αγορά φυσικού αερίου. αυτοκίνητα από ορισμένους αντιπροσώπους για περίοδο ενός έτους. Η μόνη προϋπόθεση για τον χρήστη είναι να κολλήσει το διαφημιστικό αυτοκόλλητο του χορηγού στο αυτοκίνητό του...

Ο λόγος για τον οποίο το φυσικό αέριο στη Γερμανία και τη Βουλγαρία (και στις δύο χώρες η συντριπτική πλειονότητα του φυσικού αερίου προέρχεται από τη Ρωσία μέσω αγωγών) είναι πολύ φθηνότερο από άλλα καύσιμα, θα πρέπει να αναζητηθεί σε μια σειρά νομικών υποθέσεων. Η τιμή αγοράς του φυσικού αερίου συνδέεται λογικά με την τιμή του πετρελαίου: καθώς αυξάνεται η τιμή του πετρελαίου, αυξάνεται και η τιμή του φυσικού αερίου, αλλά η διαφορά στις τιμές της βενζίνης και του φυσικού αερίου για τον τελικό καταναλωτή οφείλεται κυρίως στη χαμηλότερη φορολογία του φυσικού αερίου. αέριο. Στη Γερμανία, για παράδειγμα, η τιμή του φυσικού αερίου είναι νομικά καθορισμένη μέχρι το 2020 και το σχήμα αυτής της «καθορισμού» έχει ως εξής: κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, η τιμή του φυσικού αερίου μπορεί να αυξηθεί μαζί με την τιμή του πετρελαίου, αλλά το αναλογικό του πλεονέκτημα έναντι άλλων πηγών ενέργειας πρέπει να διατηρείται σε σταθερό επίπεδο. Είναι σαφές ότι με ένα τόσο ρυθμισμένο νομικό πλαίσιο, χαμηλές τιμές και απουσία προβλημάτων στην κατασκευή «κινητήρων αερίου», το μόνο πρόβλημα για την ανάπτυξη αυτής της αγοράς παραμένει ένα μη ανεπτυγμένο δίκτυο πρατηρίων - στην τεράστια Γερμανία, για Για παράδειγμα, υπάρχουν μόνο 300 τέτοια σημεία και στη Βουλγαρία υπάρχουν πολλά, λιγότερα.

Οι προοπτικές για την κάλυψη αυτού του ελλείμματος υποδομής φαίνονται εξαιρετικές αυτή τη στιγμή - στη Γερμανία, η ένωση Erdgasmobil και ο γαλλικός πετρελαϊκός γίγαντας TotalFinaElf σκοπεύει να επενδύσει σε μεγάλο βαθμό στην κατασκευή πολλών χιλιάδων νέων πρατηρίων καυσίμων και στη Βουλγαρία αρκετές εταιρείες έχουν αναλάβει παρόμοια έργο. Είναι πιθανό ότι σύντομα ολόκληρη η Ευρώπη θα χρησιμοποιήσει το ίδιο ανεπτυγμένο δίκτυο πρατηρίων καυσίμων για φυσικό και υγροποιημένο αέριο πετρελαίου με τους καταναλωτές στην Ιταλία και την Ολλανδία - χώρες για την ανάπτυξη των οποίων σε αυτόν τον τομέα σας είπαμε στο προηγούμενο τεύχος.

Honda Civic GX

Στην Έκθεση Αυτοκινήτου της Φρανκφούρτης το 1997, η Honda παρουσίασε το Civic GX, ισχυριζόμενος ότι ήταν το πιο φιλικό προς το περιβάλλον αυτοκίνητο στον κόσμο. Αποδείχθηκε ότι η φιλόδοξη δήλωση των Ιαπώνων δεν είναι απλώς ένα ακόμη τέχνασμα μάρκετινγκ, αλλά η καθαρή αλήθεια, που παραμένει επίκαιρη μέχρι σήμερα, και μπορεί να φανεί στην πράξη στην τελευταία έκδοση του Civic GX. Το αυτοκίνητο έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί μόνο με φυσικό αέριο και ο κινητήρας έχει σχεδιαστεί για να εκμεταλλεύεται πλήρως την υψηλή βαθμολογία οκτανίων του αερίου καυσίμου. Δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι τα οχήματα αυτού του τύπου σήμερα μπορούν να προσφέρουν επίπεδα εκπομπών καυσαερίων χαμηλότερα από αυτά που απαιτούνται σε μια μελλοντική ευρωπαϊκή οικονομία Euro 5 ή 90% χαμηλότερα από τα ULEV των ΗΠΑ (Ultra Low Emission Vehicles). . Ο κινητήρας Honda λειτουργεί εξαιρετικά ομαλά και η υψηλή αναλογία συμπίεσης 12,5:1 αντισταθμίζει τη χαμηλότερη ογκομετρική ενεργειακή αξία του φυσικού αερίου σε σύγκριση με τη βενζίνη. Η δεξαμενή 120 λίτρων είναι κατασκευασμένη από σύνθετο υλικό και η ισοδύναμη κατανάλωση αερίου είναι 6,9 λίτρα. Το διάσημο σύστημα μεταβλητού χρονισμού βαλβίδων VTEC της Honda λειτουργεί καλά με τις ειδικές ιδιότητες του καυσίμου και βελτιώνει περαιτέρω τη φόρτιση του κινητήρα. Λόγω του χαμηλότερου ρυθμού καύσης του φυσικού αερίου και του γεγονότος ότι το καύσιμο είναι «στεγνό» και δεν έχει λιπαντικές ιδιότητες, οι έδρες των βαλβίδων είναι κατασκευασμένες από ειδικά ανθεκτικά στη θερμότητα κράματα. Τα έμβολα είναι επίσης κατασκευασμένα από ισχυρότερα υλικά, καθώς το αέριο δεν μπορεί να κρυώσει τους κυλίνδρους όταν εξατμίζεται όπως η βενζίνη.

Οι εύκαμπτοι σωλήνες Honda GX στην αέρια φάση εγχέονται με φυσικό αέριο, το οποίο είναι 770 φορές μεγαλύτερο από την αντίστοιχη ποσότητα βενζίνης. Η μεγαλύτερη τεχνολογική πρόκληση για τους μηχανικούς της Honda ήταν να δημιουργήσουν τα σωστά μπεκ για να λειτουργούν σε τέτοιες συνθήκες και προϋποθέσεις - προκειμένου να επιτευχθεί η βέλτιστη ισχύς, τα μπεκ πρέπει να αντεπεξέλθουν στο δύσκολο έργο της ταυτόχρονης παροχής της απαιτούμενης ποσότητας αερίου, για το οποίο, κατ' αρχήν, εγχέεται υγρή βενζίνη. Αυτό είναι ένα πρόβλημα για όλους τους κινητήρες αυτού του τύπου, καθώς το αέριο καταλαμβάνει πολύ μεγαλύτερο όγκο, εκτοπίζει μέρος του αέρα και απαιτεί έγχυση απευθείας στους θαλάμους καύσης.

Το ίδιο 1997, η Fiat παρουσίασε επίσης ένα παρόμοιο μοντέλο Honda GX. Η "δισθενής" έκδοση του Marea μπορεί να χρησιμοποιεί δύο τύπους καυσίμων - βενζίνη και φυσικό αέριο, και το αέριο αντλείται από ένα δεύτερο, εντελώς ανεξάρτητο σύστημα καυσίμου. Ο κινητήρας ξεκινά πάντα με υγρό καύσιμο και μετά αλλάζει αυτόματα σε αέριο. Ο κινητήρας των 1,6 λίτρων έχει ισχύ 93 ίππων. με καύσιμο φυσικού αερίου και 103 ίππους. Με. όταν χρησιμοποιείτε βενζίνη. Κατ 'αρχήν, ο κινητήρας λειτουργεί κυρίως με αέριο, εκτός εάν το τελευταίο τελειώσει ή ο οδηγός έχει ξεκάθαρη επιθυμία να χρησιμοποιήσει βενζίνη. Δυστυχώς, η «διπλή φύση» της δισθενούς ενέργειας δεν επιτρέπει την πλήρη αξιοποίηση των πλεονεκτημάτων του φυσικού αερίου υψηλών οκτανίων. Η Fiat αυτή τη στιγμή παράγει μια έκδοση Mulipla με αυτόν τον τύπο PSU.

Με την πάροδο του χρόνου, παρόμοια μοντέλα εμφανίστηκαν στη γκάμα των Opel (Astra και Zafira Bi Fuel για εκδόσεις LPG και CNG), PSA (Peugeot 406 LPG και Citroen Xantia LPG) και VW (Golf Bifuel). Η Volvo θεωρείται κλασική σε αυτόν τον τομέα, παράγοντας παραλλαγές των S60, V70 και S80, ικανών να λειτουργούν με φυσικό αέριο, καθώς και βιοαέριο και υγραέριο. Όλα αυτά τα οχήματα είναι εξοπλισμένα με συστήματα ψεκασμού αερίου χρησιμοποιώντας ειδικά ακροφύσια, ηλεκτρονικά ελεγχόμενες τεχνολογικές διεργασίες και συμβατά με καύσιμο μηχανικά εξαρτήματα, όπως βαλβίδες και έμβολα. Οι δεξαμενές καυσίμου CNG μπορούν να αντέξουν πίεση 700 bar, αν και το ίδιο το αέριο αποθηκεύεται σε αυτά με πίεση όχι μεγαλύτερη από 200 bar.

BMW

Η BMW είναι ένας πολύ γνωστός υποστηρικτής των βιώσιμων καυσίμων και αναπτύσσει διάφορα συστήματα μετάδοσης κίνησης για οχήματα με εναλλακτικές πηγές εδώ και πολλά χρόνια. Πίσω στις αρχές της δεκαετίας του '90, η βαυαρική εταιρεία δημιούργησε μοντέλα της σειράς 316g και 518g, τα οποία χρησιμοποιούν φυσικό αέριο ως καύσιμο. Στις τελευταίες της εξελίξεις, η εταιρεία αποφάσισε να πειραματιστεί με θεμελιωδώς νέες τεχνολογίες και, μαζί με τον γερμανικό όμιλο ψύξης Linde, την εταιρεία πετρελαίου Aral και την ενεργειακή εταιρεία E.ON Energy, ανέπτυξαν ένα έργο για τη χρήση υγροποιημένων αερίων. Το έργο εξελίσσεται προς δύο κατευθύνσεις: η πρώτη είναι η ανάπτυξη προμηθειών υγροποιημένου υδρογόνου και η δεύτερη η χρήση υγροποιημένου φυσικού αερίου. Η χρήση υγροποιημένου υδρογόνου εξακολουθεί να θεωρείται μια πολλά υποσχόμενη τεχνολογία, για την οποία θα μιλήσουμε αργότερα, αλλά το σύστημα αποθήκευσης και χρήσης υγροποιημένου φυσικού αερίου είναι αρκετά πραγματικό και μπορεί να εφαρμοστεί στην αυτοκινητοβιομηχανία τα επόμενα χρόνια.

Ταυτόχρονα, το φυσικό αέριο ψύχεται σε θερμοκρασία -161 μοίρες και συμπυκνώνεται σε πίεση 6-10 bar, ενώ διέρχεται στην υγρή φάση. Το ρεζερβουάρ είναι πολύ πιο συμπαγές και ελαφρύτερο σε σύγκριση με τους κυλίνδρους συμπιεσμένου αερίου και είναι πρακτικά ένα κρυογόνο θερμό φτιαγμένο από υπερ-μονωτικά υλικά. Χάρη στη σύγχρονη τεχνολογία Linde, παρά τα πολύ λεπτά και ελαφριά τοιχώματα της δεξαμενής, το υγρό μεθάνιο μπορεί να αποθηκευτεί σε αυτήν την κατάσταση για δύο εβδομάδες χωρίς προβλήματα, ακόμη και σε ζεστό καιρό και χωρίς την ανάγκη ψύξης. Ο πρώτος σταθμός ανεφοδιασμού ΥΦΑ, στην κατασκευή του οποίου επενδύθηκαν 400 €, λειτουργεί ήδη στο Μόναχο.

Διαδικασίες καύσης σε κινητήρες αερίων καυσίμων

Όπως ήδη αναφέρθηκε, το φυσικό αέριο περιέχει κυρίως μεθάνιο, και υγροποιημένο αέριο πετρελαίου - προπάνιο και βουτάνιο σε αναλογίες που εξαρτώνται από την εποχή. Καθώς αυξάνεται το μοριακό βάρος, η αντίσταση σε κρούση παραφινικών (ευθείας αλυσίδας) ενώσεων υδρογονανθράκων όπως το μεθάνιο, το αιθάνιο και το προπάνιο μειώνεται, τα μόρια διασπώνται πιο εύκολα και συσσωρεύονται περισσότερα υπεροξείδια. Έτσι, οι κινητήρες ντίζελ χρησιμοποιούν καύσιμο ντίζελ αντί βενζίνης, καθώς η θερμοκρασία αυτανάφλεξης είναι χαμηλότερη στην πρώτη περίπτωση.

Το μεθάνιο έχει την υψηλότερη αναλογία υδρογόνου / άνθρακα όλων των υδρογονανθράκων, πράγμα που στην πράξη σημαίνει ότι για το ίδιο βάρος, το μεθάνιο έχει την υψηλότερη ενεργειακή τιμή μεταξύ των υδρογονανθράκων. Η εξήγηση αυτού του γεγονότος είναι περίπλοκη και απαιτεί κάποια γνώση της χημείας και της ενέργειας των σχέσεων, οπότε δεν θα το αντιμετωπίσουμε. Αρκεί να πούμε ότι το σταθερό μόριο μεθανίου παρέχει αριθμό οκτανίων περίπου 130.

Για το λόγο αυτό, ο ρυθμός καύσης του μεθανίου είναι πολύ χαμηλότερος από εκείνον της βενζίνης, μικρά μόρια επιτρέπουν στο μεθάνιο να καίει πληρέστερα και η αέρια του κατάσταση οδηγεί σε λιγότερη έκπλυση λαδιού από τα τοιχώματα των κυλίνδρων σε ψυχρούς κινητήρες σε σύγκριση με τα μείγματα βενζίνης. ... Το προπάνιο, με τη σειρά του, έχει βαθμολογία οκτανίων 112, η ​​οποία εξακολουθεί να είναι υψηλότερη από τις περισσότερες βενζίνες. Τα κακά μίγματα προπανίου-αέρα καίγονται σε χαμηλότερη θερμοκρασία από τη βενζίνη, αλλά τα πλούσια μπορούν να οδηγήσουν σε θερμική υπερφόρτωση του κινητήρα, καθώς το προπάνιο δεν έχει τις ιδιότητες ψύξης της βενζίνης λόγω της εισόδου του στους κυλίνδρους σε αέρια μορφή.

Αυτό το πρόβλημα έχει ήδη λυθεί με τη χρήση συστημάτων με άμεση έγχυση υγρού προπανίου. Επειδή το προπάνιο υγροποιείται εύκολα, είναι εύκολο να κατασκευαστεί ένα σύστημα για να το αποθηκεύσετε σε ένα αυτοκίνητο και δεν χρειάζεται να θερμάνετε τις πολλαπλές εισαγωγής επειδή το προπάνιο δεν συμπυκνώνεται όπως η βενζίνη. Αυτό με τη σειρά του βελτιώνει τη θερμοδυναμική απόδοση του κινητήρα, όπου είναι ασφαλές να χρησιμοποιείτε θερμοστάτες που διατηρούν χαμηλότερη θερμοκρασία ψυκτικού. Το μόνο σημαντικό μειονέκτημα των αέριων καυσίμων είναι το γεγονός ότι ούτε το μεθάνιο ούτε το προπάνιο έχουν λιπαντική επίδραση στις βαλβίδες εξαγωγής, επομένως οι ειδικοί λένε ότι είναι ένα "ξηρό καύσιμο" που είναι καλό για τους δακτυλίους εμβόλου αλλά κακό για τις βαλβίδες. Δεν μπορείτε να βασιστείτε στα αέρια για να μεταφέρετε τα περισσότερα από τα πρόσθετα στους κυλίνδρους του κινητήρα, αλλά οι κινητήρες που λειτουργούν με αυτά τα καύσιμα δεν χρειάζονται τόσα πρόσθετα όπως οι βενζινοκινητήρες. Ο έλεγχος του μείγματος είναι ένας πολύ σημαντικός παράγοντας στους κινητήρες αερίου, καθώς τα πλούσια μείγματα έχουν ως αποτέλεσμα υψηλότερες θερμοκρασίες καυσαερίων και υπερφόρτωση βαλβίδων, ενώ τα φτωχά μείγματα δημιουργούν πρόβλημα μειώνοντας τον ήδη χαμηλό ρυθμό καύσης, που είναι και πάλι προϋπόθεση για την υπερφόρτωση της θερμικής βαλβίδας. Ο λόγος συμπίεσης στους κινητήρες προπανίου μπορεί εύκολα να αυξηθεί κατά δύο ή τρεις μονάδες και στο μεθάνιο - ακόμη περισσότερο. Η προκύπτουσα αύξηση των οξειδίων του αζώτου αντισταθμίζεται από τις χαμηλότερες εκπομπές συνολικά. Το βέλτιστο μείγμα προπανίου είναι ελαφρώς "φτωχότερο" - 15,5:1 (αέρας προς καύσιμο) έναντι 14,7:1 για τη βενζίνη, και αυτό λαμβάνεται υπόψη κατά το σχεδιασμό εξατμιστών, συσκευών μέτρησης ή συστημάτων έγχυσης. Επειδή τόσο το προπάνιο όσο και το μεθάνιο είναι αέρια, οι κινητήρες δεν χρειάζεται να εμπλουτίζουν τα μείγματα κατά τις ψυχρές εκκινήσεις ή την επιτάχυνση.

Η γωνία προσπέρασης ανάφλεξης υπολογίζεται σε διαφορετική καμπύλη από τους βενζινοκινητήρες - στις χαμηλές στροφές, το προσπέρασμα ανάφλεξης θα πρέπει να είναι υψηλότερο λόγω της βραδύτερης καύσης μεθανίου και προπανίου, αλλά σε υψηλές ταχύτητες, οι βενζινοκινητήρες χρειάζονται μεγαλύτερη αύξηση. μίγμα (ο ρυθμός καύσης της βενζίνης μειώνεται λόγω του σύντομου χρόνου των αντιδράσεων πριν από τη φλόγα - δηλαδή του σχηματισμού υπεροξειδίων). Γι' αυτό τα ηλεκτρονικά συστήματα ελέγχου ανάφλεξης των κινητήρων αερίου έχουν εντελώς διαφορετικό αλγόριθμο.

Το μεθάνιο και το προπάνιο αυξάνουν επίσης τις απαιτήσεις για ηλεκτρόδια μπουζί υψηλής τάσης - ένα "πιο στεγνό" μείγμα είναι "πιο δύσκολο" να τρυπήσει από έναν σπινθήρα επειδή είναι λιγότερο αγώγιμος ηλεκτρολύτης. Επομένως, η απόσταση μεταξύ των ηλεκτροδίων των μπουζί που είναι κατάλληλα για τέτοιους κινητήρες είναι συνήθως διαφορετική, η τάση είναι υψηλότερη και γενικά το θέμα των μπουζί είναι πιο περίπλοκο και λεπτό από ό,τι για τους βενζινοκινητήρες. Οι ανιχνευτές λάμδα χρησιμοποιούνται στους πιο σύγχρονους κινητήρες αερίου για βέλτιστη δοσομέτρηση μείγματος από άποψη ποιότητας. Η ύπαρξη συστημάτων ανάφλεξης σε δύο ξεχωριστές καμπύλες είναι ιδιαίτερα σημαντική για οχήματα εξοπλισμένα με δισθενή συστήματα (για φυσικό αέριο και βενζίνη), καθώς το αραιό δίκτυο σημείων πλήρωσης φυσικού αερίου συχνά απαιτεί την αναγκαστική χρήση βενζίνης.

Η βέλτιστη αναλογία συμπίεσης του φυσικού αερίου είναι περίπου 16:1 και η ιδανική αναλογία αέρα-καυσίμου είναι 16,5:1, θα χάσει περίπου το 15% της δυνητικής ισχύος του. Όταν χρησιμοποιείται φυσικό αέριο, η ποσότητα μονοξειδίου του άνθρακα (CO) και υδρογονανθράκων (HC) στα καυσαέρια μειώνεται κατά 90%, και τα οξείδια του αζώτου (NOx) κατά περίπου 70% σε σύγκριση με τις εκπομπές συμβατικών βενζινοκινητήρων. Το διάστημα αλλαγής λαδιού για κινητήρες αερίου συνήθως διπλασιάζεται.

Αέριο-ντίζελ

Τα τελευταία χρόνια, τα συστήματα παράδοσης καυσίμου διπλού καυσίμου έχουν γίνει όλο και πιο δημοφιλή. Βιάζομαι να σημειώσω ότι δεν μιλάμε για "δισθενείς" κινητήρες που λειτουργούν εναλλάξ με βενζίνη ή βενζίνη και για μπουζί, αλλά για ειδικά συστήματα ντίζελ-αερίου στα οποία μέρος του καυσίμου ντίζελ αντικαθίσταται από φυσικό αέριο που παρέχεται από ένα ξεχωριστό σύστημα ισχύος. Αυτή η τεχνολογία βασίζεται σε τυπικούς κινητήρες ντίζελ.

Η αρχή της λειτουργίας βασίζεται στο γεγονός ότι το μεθάνιο έχει θερμοκρασία αυτοανάφλεξης πάνω από 600 μοίρες - δηλ. πάνω από μια θερμοκρασία περίπου 400-500 βαθμών στο τέλος του κύκλου συμπίεσης του κινητήρα ντίζελ. Αυτό, με τη σειρά του, σημαίνει ότι το μείγμα μεθανίου-αέρα δεν αναφλέγεται από μόνο του όταν συμπιέζεται στους κυλίνδρους και το καύσιμο ντίζελ με έγχυση, το οποίο αναφλέγεται περίπου στους 350 βαθμούς, χρησιμοποιείται ως ένα είδος μπουζί. Το σύστημα θα μπορούσε να λειτουργεί εξ ολοκλήρου με μεθάνιο, αλλά σε αυτή την περίπτωση θα ήταν απαραίτητο να εγκαταστήσετε ένα ηλεκτρικό σύστημα και ένα μπουζί. Συνήθως το ποσοστό μεθανίου αυξάνεται με το φορτίο, στο ρελαντί το αυτοκίνητο λειτουργεί με ντίζελ και σε υψηλό φορτίο η αναλογία μεθανίου/ντίζελ φτάνει το 9/1. Αυτές οι αναλογίες μπορούν επίσης να αλλάξουν σύμφωνα με το προκαταρκτικό πρόγραμμα.

Ορισμένες εταιρείες παράγουν κινητήρες ντίζελ με τα λεγόμενα. Συστήματα ισχύος «Micropilot», στα οποία ο ρόλος του συστήματος ντίζελ περιορίζεται στην έγχυση μικρής ποσότητας καυσίμου που απαιτείται μόνο για την ανάφλεξη μεθανίου. Επομένως, αυτοί οι κινητήρες δεν μπορούν να λειτουργήσουν αυτόνομα στο ντίζελ και χρησιμοποιούνται συνήθως σε βιομηχανικά οχήματα, αυτοκίνητα, λεωφορεία και πλοία, όπου ο δαπανηρός επανεξοπλισμός δικαιολογείται οικονομικά - μετά τη φθορά του, αυτό οδηγεί σε σημαντική εξοικονόμηση, διάρκεια ζωής του κινητήρα. αυξάνεται σημαντικά και οι εκπομπές επιβλαβών αερίων μειώνονται σημαντικά. Οι μηχανές Micropilot μπορούν να λειτουργούν τόσο με υγροποιημένο όσο και με συμπιεσμένο φυσικό αέριο.

Τύποι συστημάτων που χρησιμοποιούνται για πρόσθετη εγκατάσταση

Η ποικιλία των συστημάτων παροχής αερίου για αέρια καύσιμα αυξάνεται συνεχώς. Κατ 'αρχήν, τα είδη μπορούν να χωριστούν σε διάφορους τύπους. Όταν χρησιμοποιούνται προπάνιο και μεθάνιο, αυτά είναι συστήματα ανάμιξης ατμοσφαιρικής πίεσης, συστήματα έγχυσης φάσης αερίου και συστήματα έγχυσης υγρής φάσης. Από τεχνική άποψη, τα συστήματα έγχυσης προπανίου-βουτανίου μπορούν να χωριστούν σε πολλές γενιές:

Η πρώτη γενιά είναι συστήματα χωρίς ηλεκτρονικό έλεγχο, στα οποία το αέριο αναμειγνύεται σε ένα απλό μίξερ. Αυτά είναι συνήθως εξοπλισμένα με παλιούς κινητήρες καρμπυρατέρ.

Η δεύτερη γενιά είναι μια έγχυση με ένα ακροφύσιο, έναν αναλογικό αισθητήρα λάμδα και έναν καταλύτη τριών κατευθύνσεων.

Η τρίτη γενιά είναι μια έγχυση με ένα ή περισσότερα ακροφύσια (ένα ανά κύλινδρο), με έλεγχο μικροεπεξεργαστή και την παρουσία τόσο ενός προγράμματος αυτομάθησης όσο και ενός πίνακα κωδικών αυτοδιάγνωσης.

Η τέταρτη γενιά είναι διαδοχική (κυλινδρική) έγχυση ανάλογα με τη θέση του εμβόλου, με τον αριθμό των ακροφυσίων ίσο με τον αριθμό των κυλίνδρων και με ανάδραση μέσω ενός καθετήρα λάμδα.

Πέμπτη γενιά - διαδοχικός ψεκασμός πολλαπλών σημείων με ανάδραση και επικοινωνία με μικροεπεξεργαστή για τον έλεγχο της έγχυσης βενζίνης.

Στα πιο σύγχρονα συστήματα, ο υπολογιστής «αερίου» χρησιμοποιεί πλήρως τα δεδομένα από τον κύριο μικροεπεξεργαστή για τον έλεγχο των παραμέτρων του βενζινοκινητήρα, συμπεριλαμβανομένου του χρόνου έγχυσης. Η μετάδοση και ο έλεγχος δεδομένων είναι επίσης πλήρως συνδεδεμένοι με το κύριο πρόγραμμα βενζίνης, το οποίο αποφεύγει την ανάγκη δημιουργίας ολόκληρων τρισδιάστατων χαρτών έγχυσης αερίου για κάθε μοντέλο αυτοκινήτου - η έξυπνη συσκευή απλώς διαβάζει τα προγράμματα από τον επεξεργαστή βενζίνης. και τα προσαρμόζει στην έγχυση αερίου.