Характеристика газовых топлив в автомобилях

Автомобили

Газомоторное топливо ГМТ

Природный газ является наиболее универсальным и доступным топливом, способным заменить нефтепродукты. К тому же он имеет целый ряд преиму

ИА Neftegaz.RU. Природный газ является наиболее универсальным и доступным топливом, способным заменить нефтепродукты.

Мировой рынок газобаллонных автомобилей стремительно развивается.

По состоянию на конец 2010 г в мире действовало более 18 тыс АГНКС; спрос на КПГ за 2010 г. вырос на 20%.

В России использование природного газа в качестве моторного топлива является одним из приоритетных направлений развития нефтегазового комплекса.

Газпром, являясь лидером газомоторного рынка России, активно работает над развитием в стране газомоторного сегмента автотранспорта. Газпром сотрудничает с поставщиками газозаправочного оборудования, с органами государственного и муниципального управления, экономическими и научными центрами, международными организациями и зарубежными партнерами, создает новые объекты инфраструктуры в разных регионах страны.

В настоящее время российский парк автомобилей, работающих на природном газе, оценивается более чем в 86 тыс единиц.

Начиная с 1990 х гг появляются различные проекты использования СПГ в качестве ГМТ на водном, железнодорожном и даже автомобильном транспорте, чаще всего с использованием переоборудованых газодизельных двигателей.

В России налаживается серийный выпуск тепловоза ТЭМ19-001 работающего на СПГ.

В США и Европе появляются проекты по переводу грузового автомобильного транспорта на СПГ.

И даже существует проект разработки ракетного двигателя который будет использовать в качестве топлива СПГ + жидкий кислород.

Одной из основных задач, связанных с развитием рынка СПГ для транспортного сектора является увеличение числа автомобилей и судов, использующих СПГ в качестве топлива.

Главные технические вопросы в данной области связаны с разработкой и совершенствованием различных типов двигателей, работающих на СПГ.

Судовые двигатели на СПГ.

Можно выделить 3 технологии СПГ-двигателей:

— двигатель с искровым зажиганием на обедненной топливно воздушной смеси;

— 2-топливный двигатель с запальным дизельным топливом и рабочим газом низкого давления;

— 2-топливный двигатель с запальным дизельным топливом и рабочим газом высокого давления.

Двигатели с искровым зажиганием работают только на природном газе, в то время как 2-топливные дизельно-газовые двигатели могут работать на дизельном топливе, СПГ и мазуте.

На сегодняшний день можно выделить 3 основных производителя на данном рынке: Wärtsila, Rolls-Royce и Mitsubishi Heavy Industries.

Во многих случаях существующие дизельные двигатели могут быть преобразованы в 2-топливные дизельно-газовые двигатели.

Подобное преобразование существующих двигателей может быть экономически целесообразным решением перевода морских судов на СПГ.

Автомобильные двигатели для СПГ,

Американская Cummins Westport разработала линейку СПГ-двигателей, предназначенных для тяжелых грузовиков.

Volvo запустила производство нового 13-литрового двухтопливного двигателя, работающего на дизельном топливе и СПГ.

Тепловой КПД Motiv Engines может достигать 50%, в то время как тепловой КПД традиционных газовых двигателей составляет около 27%.

Многие дизельные двигатели грузовых автомобилей могут быть преобразованы в двухтопливные дизельно-СПГ двигатели.

Источник

Рынок моторного топлива при кажущейся стабильности таковым сегодня не является. Перераспределение потребления углеводородов и популяризация альтернативных видов топлива вносят свои изменения в привычный баланс. Бензин и дизель по-прежнему удерживают лидерство, однако, в перспективе, природный газ может составить им достойную конкуренцию. Портал «Колеса.ру» решил выяснить, как сегодня развивается рынок газомоторного топлива.

Ликбез

Н ачнем с простых истин, которые должен знать каждый автовладелец. Природный газ, состоящий в основном из метана, на сегодняшний день является самым экономичным, экологичным, а главное – безопасным видом топлива. Его хранят в газообразном виде в баллонах и реализуют в кубических метрах. Средняя стоимость 1 м³ газа в России составляет 13 руб., что обеспечивает экономичность при превосходящих характеристиках по сравнению с бензином.

В природном газе нет примесей тяжелых металлов, серы и прочих веществ, поэтому при сгорании он не образует отложений в двигателе. Его вообще сложно с чем-либо перемешать ввиду газообразного состояния. Из этого следует, что риск заправиться некачественным топливом при использовании природного газа отсутствует.

Из всего этого становится понятно, почему природному газу отдают главную роль в странах по всему миру. В этом же направлении работают сегодня США, Евросоюз, Канада и другие государства. В качестве автомобильного топлива природный газ наиболее широко используется в Иране, Китае, Пакистане, Аргентине, Индии, Бразилии, Италии, Колумбии – там сформированы самые большие газомоторные автопарки. При этом природный газ применяется на всех видах транспорта – от частного до коммерческого, включая легковые и грузовые автомобили, а также пассажирский и спецтранспорт.

Сценарий развития рынка газомоторного топлива практически во всех странах похожий – чтобы внедрить на высококонкурентном топливном рынке природный газ, необходимо создать развитую инфраструктуру, наладить производство газовых автомобилей и сформировать стимулы для автовладельцев. Как обстоят дела у нас с этим в России?

Инфраструктура

Сегодня в России более 270 автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС). Это немного, учитывая масштабы нашей страны, однако, если посмотреть на карту АГНКС, то можно увидеть, что станции есть практически во всех крупных городах и административных центрах.

Основная доля станций принадлежит «Газпрому», что вполне объясняет, почему газовый монополист является ключевым игроком на рынке. Согласно опубликованному в марте докладу Минэнерго, в 2016 году планируется открыть 52 новые АГНКС, 35 из которых строит «Газпром газомоторное топливо».

С прошлого года компания «Газпром газомоторное топливо» открыла семь новых станций: три в Ставропольском крае, три в Республике Татарстан, одну в Великом Новгороде. Еще две АГНКС, расположенные в Уфе, были введены в эксплуатацию после реконструкции. На данный момент к открытию готовятся станции в Новокузнецке, Томске, Южно-Сахалинске.

Читайте также:  Фильтры на солярку автомобиль

В перспективе природным газом можно будет заправиться и на традиционных АЗС. Модули компримирования природного газа могут появиться на станциях «Газпром нефть», «Газпром газэнергосеть» и «Лукойл». Эксперты рынка полагают, что это позволит ускорить темп развития рынка газомоторного топлива.

Автомобили на природном газе

Если говорить об автомобилях, использующих природный газ в качестве топлива, то тут возможны два подхода: переоборудовать имеющийся или купить готовый газовый транспорт. Согласно статистике, сегодня гораздо чаще устанавливают газобаллонное оборудование на автомобили, чем покупают готовые заводские версии. В 2015 году рост российского парка газобаллонной техники составил порядка 8 000 автомобилей, из них большая доля – 5 000 транспортных средств – была переоборудована.

Если выбирать «готовое решение», то на российском рынке доступна заводская техника как отечественного производства, так и зарубежных автопроизводителей – европейских и азиатских:

Сегодня количество моделей, использующих природный газ, достаточно обширно. В сегменте легкого коммерческого и пассажирского транспорта, а также спецтехники лидируют российские производители – Группа «ГАЗ» и «КАМАЗ». Компании создали нишевые продукты на природном газе, которые уже сегодня доступны для приобретения.

Азиатские автопроизводители нацелены на внедрение газомоторных моделей на российском рынке пассажирских перевозок и спецтранспорта. А вот газомоторная стратегия «европейцев» в России направлена на магистральный сегмент, и здесь наиболее активны – Scania, Iveco и Volvo.

Однозначно наблюдается перекос в сторону «тяжелой» техники – на российском рынке до сих пор не представлено ни одной заводской легковой модели на природном газе. Возможно, серийное производство Lada Vesta CNG и выход на рынок других автопроизводителей смогут удовлетворить растущий спрос на легковой газовый транспорт.

Мы обратились за комментариями по данной ситуации к автопроизводителям.

руководитель пресс-центра «АВТОВАЗа»

«В настоящее время у нас отработаны технологии CNG для Весты, Ларгуса и 4х4. Массовое производство этих автомобилей зависит от темпов строительства необходимой заправочной инфраструктуры и запросов со стороны потребителей. Сейчас мы применяем самое современное газовое оборудование, которое достаточно дорого. Мы внимательно изучаем рынок таких автомобилей и ищем пути снижения их стоимости. Кроме того, АВТОВАЗ был бы заинтересован в том, чтобы его модели CNG были включены в список транспорта на газомоторном топливе, покупка которого субсидируется со стороны государства».

Пока автопроизводители сетуют на отсутствие развернутой инфраструктуры, коммерческие потребители успешно эксплуатируют газовый транспорт. Примером служат «ХАВИ Логистикс» (ООО «РУЛОГ»), обеспечивающие доставку продуктов питания для сети ресторанов «Макдоналдс», «Подолький хлебокомбинат» и другие. В сегменте легкового транспорта, работающего на природном газе, особый спрос со стороны служб такси. Экологичные автопарки на природном газе уже работают в Москве, Краснодаре, Калининграде, Казани, Тольятти, Саратове, Астрахани и ряде других городов России.

В действительности, проблема дефицита заводских автомобилей на природном газе намного шире – за 2015 год в России было продано лишь 3 172 единицы техники на метане, и это – самый высокий показатель за последние годы. По данным «Газпрома», их сеть станций загружена лишь на 26%, а для того, чтобы загрузить действующую и строящуюся инфраструктуру, по подсчетам специалистов, необходимо производить не менее 15–20 тыс. автомобилей в год.

Ответ на наш вопрос открывается при изучении статистики продаж отечественной газомоторной техники: в 2012 году продано 536 единиц, в 2013 – 1 187, в 2014 – 2 156, в 2015 – 3 044. Рост продаж газомоторной техники в 2013 году обусловлен тем, что Правительство подписало распоряжение, согласно которому к 2020 году от 10 до 50 процентов общественного и коммунального транспорта в городах с населением более 100 тыс. человек должны работать на природном газе. В 2014 году стартовала программа государственного субсидирования закупки газомоторной техники отечественного производства. По результатам двух лет регионами было приобретено порядка 2 200 единиц транспорта.

Свою лепту в стимулирование отечественных автопроизводителей внес и «Газпром» – за эти два года компания закупила порядка 2 858 единиц газовой техники, основными поставщиками которой стали «КАМАЗ» и Группа «ГАЗ».

Таким образом, из 5 200 единиц российской техники, проданной в 2014–2015 гг., большая часть была приобретена с помощью государственных субсидий и «Газпрома».

Стратегия победителя

Хочется привести в пример европейский рынок, который лучше сбалансирован и ориентирован на массового потребителя: в Европе продают 23 модели легковых битопливных (бензин/природный газ) автомобилей, 14 моделей легких коммерческих автомобилей, 8 моделей грузовых автомобилей и 12 моделей автобусов (источник: Европейская ассоциация транспорта на природном газе).

Стратегию ориентированности на интересы потребителя европейские компании принесли и в Россию, этим обусловлена политика Scania, Iveco, Volvo, которые предлагают газовые версии своих моделей в грузовом сегменте, составляющие львиную долю автомобильного рынка России. Компании оценивают перспективы данного вида топлива прежде всего с точки зрения их пользы для потребителя и глобальной мировой конъюнктуры рынка, ведь они – не участники программы субсидирования, а залог их успеха – сильная стратегия и высокое качество производимой продукции и сервиса.

коммерческий директор ООО «Скания-Русь»

«Мы давно зафиксировали на российском рынке рост заинтересованности в инновационности модельного ряда двигателей. Одним из ключевых преимуществ газовой техники является экономия топлива. Так, мы провели мониторинг работы первого газового автомобиля и зафиксировали, что при пробеге 190 000 км была достигнута экономия топлива, составившая без малого 900 000 рублей. Однако, переход на газовое топливо связан не только с экономической выгодой, но и с глобально растущим запросом на замену дизельного топлива природным газом и биогазом, позволяющим значительно снизить выброс углекислого газа».

Читайте также:  Авто незамерзайки чистая миля

Но это совсем не означает, что данному топливу не нужна государственная поддержка.

директор по экологии VolvoTrucks

«Метан — это уникальный продукт, который в долгосрочной перспективе станет равноценной заменой дизельному топливу. А различные исполнительные органы должны создать правила и условия для развития и популяризации данного вида топлива».

Мировая практика показывает, что государственная стратегия поддержки данного вида топлива должна быть направлена прежде всего на автовладельцев – на увеличение их выгоды от приобретения экологичной техники. Снижение налоговых ставок на газомоторные автомобили, субсидирование автовладельцев, преференции для экологичной техники на парковках и другие подобные меры – это и есть эффективная общепризнанная практика стимулирования спроса на газомоторные автомобили.

Источник

Конспект по предмету автомобильные эксплуатационные материалы по теме «Газообразные топлива. Требования к качеству газообразных топлив»

Газообразные топлива. Требования к качеству газообразных топлив.

Классификация газообразных топлив. Состав и свойства.

Для заправки автомобилей в основном применяются неэтилированные бензины с улучшенными экологическими свойствами (низким содержанием серы, бензола), отвечающие требованиям ГОСТ Р 51105 — 97, а также городские дизельные топлива по ТУ 38.401-58-170 — 96. Перспективны в качестве альтернативы бензинам газообразные топлива, а дизельным топливам — жидкие синтетические углеводороды и диметиловый эфир с хорошей самовоспламеняемостью (ЦЧ до 60), получаемые из природного газа.

В качестве газообразных топлив используют природные или по путные газы нефтяных или газовых месторождений, а также газы, по лучаемые на нефтеперерабатывающих и других заводах. Основными компонентами этих газов являются углеводороды с числом углерод ных атомов в молекуле от 1 до 4. Углеводороды с двумя двойными свя зями (бутадиен) или одной тройной связью (ацетилен и его производные) в составе газообразных топлив практически не содержатся.

В природных газах чисто газовых месторождений и в попутных газах нефтяных месторождений содержатся углеводороды только парафинового ряда; олефиновые углеводороды отсутствуют.

Природные газы из газовых месторождений почти целиком со стоят из метана (82. 98%) с небольшой примесью этана (до 6%), пропана (до 1,5 %) и бутана (до 1 %).

газах углеводороды с 2-, 3- и 4-мя атомами углерода в молекуле могут содержаться в больших количествах, например этан и пропан — до 20 % каждый.

Состав заводских газов наиболее разнообразен. В них содержат ся как парафиновые, так и олефиновые углеводороды. Количество тех или иных углеводородов и их строение всецело зависят от тех нологии получения горючего газа на заводе.

Эффективность и особенности применения горючих газов обу словливаются составом и свойствами их углеводородной части.

В зависимости от физических свойств углеводородной части все газообразные топлива условно делят на две группы — сжатые и сжиженные газы.

Углеводороды, которые имеют критическую температуру ниже обычных температур эксплуатации автомобилей, применяют, как правило, в сжатом виде, и горючие газы на их основе называют сжатыми газами.

Углеводороды, которые имеют критическую температуру выше обычных температур эксплуатации автомобилей, применяют в сжиженном виде под определенным давлением. Горючие газы, со стоящие из таких углеводородов, называют сжиженными газами.

Деление газов на сжатые и сжиженные условно, так как и сжа тые газы при глубоком охлаждении можно перевести в жидкое со стояние. Однако это деление прочно укоренилось, и вряд ли его це лесообразно изменять.

Различают следующие газообразные топлива для автомобилей и подвижной наземной техники: сжиженный нефтяной газ (СНГ), компримированный (или сжатый) природный газ (КПГ) и сжижен ный природный газ (СПГ).

Газовые топлива являются полноценными заменителями бензина и частично дизельного топлива. Природный газ уступает нефтяным топливам по самовоспламеняемости, применение в дизелях возмож но только в сочетании с запальным количеством дизельного топлива до 20 %. Ограничения применения сжиженного природного газа возникают из-за трудности хранения и заправки, сложности конструк ции аппаратуры и криогенных топливных баков (большие размеры).

Газообразные и альтернативные топлива должны обеспечивать нормальную эксплуатацию двигателей и превосходить современ ные нефтяные топлива (бензин, дизельное топливо) в первую оче редь по экологическим свойствам.

В табл. 6.1 приведены сравнительные показатели нефтяных и га зообразных топлив.

Требования к качеству газообразных топлив

Основными требованиями, предъявляемыми к качеству топлив для газобаллонных автомобилей, являются следующие требования :

— хорошая смешиваемость с воздухом для образования однород ной горючей смеси;

— высокая калорийность образуемой горючей смеси;

— отсутствие детонации при сгорании в цилиндрах двигателя;

— минимальное содержание смолистых веществ и механических примесей;

— минимальное содержание веществ, вызывающих коррозию по верхностей деталей, окисление и разжижение масла в картере дви гателя;

— минимальное образование токсичных и канцерогенных веществ в продуктах сгорания;

— способность сохранять состав и свойства во времени и объеме;

— невысокая цена производства и транспортировки.

3. Особенности применения газообразных топлив.

Перевод автомобильного транспорта на газовое топливо осу ществляется во всех развитых странах мира. Разработаны проек ты автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС) различной производительности. Современные композит ные материалы позволяют выпускать газобаллонное оборудование, облегченное в 2 — 3 раза.

Газообразные топлива имеют ряд существенных преимуществ перед жидкими углеводородными топливами.

1. Газообразные топлива наиболее дешевые виды топлива, так как могут использоваться непосредственно после получения с газо вых, нефтяных месторождений или других источников без допол нительной переработки, иногда лишь после неглубокой очистки.

Себестоимость производства топлив из природного газа в 2 — 3 раза ниже, чем топлива из нефти. В то же время газовые топлива сопоставимы с нефтяными по энергетическим показателям, так как теплота сгорания стехиометрической смеси топливо/воздух для всех видов топлив близка и находится в пределах 2,8. 3,4 МДж/кг (3,0. 3,6МДж/л).

Читайте также:  Авто на прокат матусевича

Газообразные топлива имеют высокую детонационную стой кость, что позволяет использовать их в двигателях с большой степе нью сжатия и соответственно высокими технико-экономическими
показателями. Высокая антидетонационная стойкость газовых смесей позволяет на 20. 25% повысить степень сжатия в двига телях.

При использовании газообразных топлив в результате лучшего смесеобразования (равномерного распределения газовоздушной смеси по цилиндрам) и более совершенного протекания процесса сгорания (обедненная смесь, а = 1,20. 1,25) образуется меньшее количество отложений в двигателе, в отработавших газах умень шается содержание токсичного компонента — оксида углерода, со кращается загрязнение окружающей среды продуктами сгорания топлив. Так, в грузовых автомобилях при использовании бензина и скорости движения 20. 80 км/ч содержание оксида углерода в отработавших газах составляет 0,8. 3,5%, а на газовом топливе — 0,1. 0,8%.

4. Применение газообразных топлив повышает долговечность двигателя. Отсутствие жидкой фазы топлива предотвращает смыва ние масляной пленки со стенок цилиндра и колец и тем самым значи тельно снижает износ цилиндропоршневой группы. Ресурс работы двигателей увеличивается в 1,4—1,8 раза, свечей зажигания — на 40. 50%, срок службы моторного масла — в 2,0 — 2,5 раза.

Разработаны и выпускаются комплекты газобаллонного оборудования для работы на газомоторном топливе автобусов, грузовых и легковых автомобилей. Газобаллонные автомобили предполагают работу как на газовом, так и нефтяном топливах. Отказаться от двухтопливной системы питания газ — бензин, учитывая крайне ограниченную сеть газонаполнительных станций, в нашей стране пока невозможно. Газодизельный цикл предполагает работу дизе лей на смеси 80 % газа и 20 % дизельного топлива.

В автомобилях наиболее целесообразно применение высокока лорийных сжатых природных газов. Газовые баллоны, арматура, редукторы, газопроводы рассчитаны на работу при высоком дав лении (20 МПа). Стальные толстостенные цилиндрические баллоны выпускаются вместимостью 50 л (по воде) и содержат 10 м 3 газа при нормальных условиях. При установке батареи из 6 — 8 балло нов грузоподъемность автомобиля, работающего на сжатом газе, снижается на 0,5 т (на 10. 15 %), пробег на одной заправке газом в 2 раза меньше по сравнению с бензином.

При использовании сжиженных и сжатых газов несколько сни жаются мощность и крутящий момент, что отрицательно влияет на скоростные характеристики двигателя. Снижение эффективной мощности двигателя составляет 3. 10 %. Мощность падает пре жде всего из-за снижения коэффициента наполнения, затем из-за меньшей теплоты сгорания газовоздушной смеси, снижения меха нического КПД цикла и некоторых других причин.

На грузовые автомобили и автобусы, работающие на комприми рованном (сжатом) природном газе, устанавливают 4—10 баллонов емкостью по 50 л и давлении газа 19,6 МПа, обеспечивающих пробег 200. 300 км на одной заправке. Легковые и коммерческие автомобили оснащают 1 —3 баллонами суммарной емкостью 50. 100 л, пробег на одной заправке газом составляет 180. 300 км.

Газобаллонные грузовые автомобили и автобусы, работающие на сжиженном нефтяном газе, оснащают 1 — 2 баллонами емкостью 120. 225 л и давлении газа 1,6 МПа, обеспечивающими пробег 400. 750 км от одной заправки, который равен или даже превышает на 10. 15 % пробег при работе на бензине. На легковые автомобили в багажнике устанавливают по одному баллону емкостью 50. 90 л, обеспечивающий пробег 400. 600 км.

Газобаллонная аппаратура инжекторных двигателей с распре деленным впрыском с газовыми форсунками, катализатором и датчиком кислорода (А,-зондом) на российском рынке представлена устройствами только зарубежного производства.

Сжиженный нефтяной газ не является перспективным газомо торным топливом из-за дефицита и ограниченных ресурсов — его годовое производство при добыче и переработке нефти составляет 3. 4 млнт.

Сжиженный пропан-бутан — это ценное сырье для нефтехими ческой промышленности, он также используется в бытовых целях. Наиболее перспективны газомоторные топлива — компримиро ванный (сжатый) и особенно сжиженный природный газ, а в более далекой перспективе — жидкий водород.

Сжиженные газы. Автомобили, работающие на СНГ.

Основные компоненты сжиженных нефтяных газов.

Основные свойства СНГ.

Критические температуры пропана (97 °С) и бутана (126 °С) значительно выше обычных температур окружающей среды, поэтому эти углеводороды при небольшом давлении (без охлаждения) переходят в жидкое состояние. При 20°С пропан сжижается под давлением 0,716 МПа, а бутан — под давлением 0,103 МПа, т.е. газобаллонные установки для производства сжиженного газа являются установками среднего давления.

Условия хранения СНГ.

Хранят сжиженные газы в баллонах емкостью 250 л, рассчитанных на рабочее давление 1,6 МПа. В таких условиях даже чистый пропан находится в жидком виде, что позволяет эксплуатировать автомобили на сжиженных нефтяных газах (СНГ) круглогодично (кроме южных районов в летнее время, где температура выше 48,5 °С). От 162 до 225 л газа обеспечивают запас хода автомобиля до 500 км.

На рис. 4.1 приведена схема автомобильного баллона для сжиженного газа.

Октановые числа компонентов, входящих в СНГ, плотность, вязкость, коэффициент объемного расширения.

СНГ вдвое дешевле бензина и при этом обеспечивают до 10. 20% экономии энергии, т.е. для автомобиля, расходующего на 100 км пробега 15 л высокооктанового бензина, достаточно 13 л СНГ, а для автомобиля с расходом 11л бензина на 100 км достаточно 9,8 л СНГ.

Применение СНГ можно рассматривать как первоначальный этап перехода промышленности и транспорта в будущем на водородную энергетику, так как технология их производства, хранения и распределения во многом идентична.

Принципы подачи СНГ, переделка топливоподающей аппаратуры.

На рис. 4.2 приведена принципиальная схема подачи СНГ.

Пропан и бутан являются ценным сырьем для химической промышленности, что ограничивает перспективы их широкого применения на автомобильном транспорте.

Физико-химические показатели углеводородных сжиженных газов

Источник

Поделиться с друзьями
admin
Оцените автора
( Пока оценок нет )
Расскажем обо всем понемногу