Процесс сгорания газообразного топлива

Применяемые для двигателей внутреннего сгорания углеводородные газообразные топлива делятся на два основных вида - сжатые и сжиженные (подробнее см. раздел 1.1).

К первому виду относится метан СЯ4 (90 95%) с некоторыми примесями, сжатый до высокого давления (до 20 МПа) и хранящийся на борту автомобиля в 6-8 толстое генных газовых баллонах.

Ко второму виду газовых топлив относятся жидкие пропан-бутановые смеси, хранящиеся на борту автомобиля в 1-2 баллонах низкого давления (до 1,6 МПа).

Из сравнения основных физических свойств газообразных и жидких топлив следует, что газообразные топлива имеют более высокую температуру самовоспламенения, поэтому применяются в основном на двигателях с принудительным воспламенением от постороннего источника (от электрической искры или от запальной порции дизельного топлива). Эти топлива имеют более высокие значения октанового числа, благодаря чему их можно использовать на двигателях с высокой степенью сжатия (е = 9-13).

Теплота сгорания газовоздушной смеси при б = 1,0 несколько меньше теплоты сгорания топливовоздушной смеси жидкого топлива (бензина и дизельного топлива), благодаря чему мощность поршневого двигателя при переводе на газообразное топливо при прочих равных условиях уменьшается на 10-15%. Однако повышая степень сжатия или применяя наддув, можно получить чисто газовый двигатель с высокими энергоэкономическими параметрами.

Из-за отсутствия в газовоздушной смеси неиспарившихся фракций жидкого топлива, оказывающих разжижающее воздействие на моторное масло, увеличивается срок службы масла в газовом двигателе, снижаются износы основных деталей двигателя, повышается моторесурс и надежность газового двигателя на 30—50% по сравнению с двигателем, работающем на жидком топливе.

Газообразное топливо в смеси с воздухом имеет более широкие пределы воспламеняемости по составу, что позволяет использовать более бедные горючие смеси (а = 1,3-1,6), тем самым улучшить полноту сгорания топлива, снизить токсичность отработавших газов.

Хорошее перемешивание газообразного топлива с воздухом создает благоприятные условия для равномерного распределения газовоздушной смеси по цилиндрам. При использовании газообразного топлива снижается токсичность отработавших газов, а также уровень шума работы поршневого двигателя, что особенно важно для условий интенсивного городского движения. Важным преимуществом газообразного топлива является невысокая его стоимость но сравнению с жидким топливом, получаемым из нефти, а также большие природные запасы.

Процессы сгорания газообразного топлива в цилиндре поршневого двигателя идентичны процессам сгорания топливовоздушных смесей, использующих жидкое топливо. Однако газовоздушные смеси имеют более низкую фупдаменталыгую скорость распространения фронта пламени, чем воздушные смеси с жидким топливом. При переводе двигателя на работу на газообразном топливе необходимо существенно увеличивать угол опережения зажигания или угол опережения впрыска запальной порции дизельного топлива.

При использовании газообразного топлива систему питания автомобильного двигателя снабжают газобаллонной установкой, включающей в себя баллоны для хранения и транспортировки газа, газовый редуктор для снижения давления газа, подогреватель или испаритель газа, смесительное устройство, трубопроводную арматуру, контрольные приборы.