Gázmotor

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. május 5-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 27 szerkesztést igényelnek .

Gázmotor  - olyan belső égésű motor , amely alternatív üzemanyagként gázt használ : földgázt (metánt) , cseppfolyósított szénhidrogén gázokat (propán-bután) vagy generátorgázt .

A gázmotorokat általában ritkán gyártják tömegesen, kivéve a tudományos és technológiai speciális feladatokra való felhasználásukat.[ pontosítás ]

Általánosságban elmondható, hogy a belső égésű motor gázra átalakítása jelentősen megtakarítja a tulajdonos pénzét az ilyen típusú üzemanyag alacsonyabb eladási ára miatt.

Történelem

A gáz – az úgynevezett világítás (amelyet fa , szén vagy olaj pirolízisével állítanak elő ) – lett a belső égésű motorok első üzemanyaga ; A 18. és 19. század fordulóján történt. Az első tömörítési kísérletek szintén Franciaországban történtek , az 1850-es években.

Az 1860-as években Étienne Lenoir mérnök kifejlesztett egy gáztüzelésű belső égésű motort, amely légköri nyomású gyújtógázzal működött . 1872-ben először használtak gyújtógázzal hajtott motort a közlekedésben, 1915-1916-ban pedig földgázzal hajtott motort. Az akkori gázmotorok nagyobb teljesítményt nyújtottak, mint a benzinmotorok , ami hozzájárult a gázballonos autók sorozatgyártásának növekedéséhez és a gáztöltő állomások építéséhez , ahol a gázt 20 atmoszférára sűrítették, és az autóhengerekbe táplálták. Az 1940-es és 1950-es évekre a sűrített földgázt széles körben használták Németországban , Dániában , Norvégiában , Romániában , Finnországban és Franciaországban , és különösen Olaszországban , ahol a cserélhető gázpalackok széles körben elterjedtek.

A földgáz népszerűsége csökkent az olcsó, energiahatékony benzin megjelenésével, amelyet a Közel-Keletről származó olajszállítmányok támogattak , de az 1973-as olajválság újra felkeltette az érdeklődést a gáz iránt az autóiparban [1] [2] .

Osztályozás

Az 1930-as és 1940 - es években a benzinhiány miatt elterjedtek a gázüzemű autók . Az autóra gázgenerátort szereltek fel, a generátorgázt faékékből állították elő . A gáz alacsony fűtőértéke miatt (összetétel: szén-monoxid és hidrogén ) az ilyen típusú motorok a múlté.

A modern gázmotorok kisebbtől jelentősig terjedő tervezési különbségekkel rendelkeznek, számos kritérium szerint - mind a motor típusa, mind az általuk használt gázmotor-üzemanyag típusától függően.

Motortípus szerint

Az alapul vett motor típusa szerint (tervezéskor vagy átdolgozáskor)

A szállításhoz gázmotorokat használnak, amelyeket hagyományos benzinmotorokból alakítanak át , és újabban - a megfelelő technológiák európai fejlesztése után - hagyományos dízelmotorokból .

  • Hagyományos benzinből
  • Hagyományos dízelből

A nagyobb kompressziós aránynak köszönhetően a dízelmotorok jobban felfedik a gázmotorban rejlő lehetőségeket, mint benzines társai. A dízelmotorok gázüzemre való átállásának azonban megvannak a maga sajátosságai. Tekintettel arra, hogy amikor a hengerben a nyomás a kompressziós ütemben megnő, a gáz a dízel üzemanyaggal ellentétben nem gyullad meg, a dízel üzemanyag egy részét az üzemanyag-levegő keverékben kell felhasználni. úgynevezett. "gyújtási dózis" (15-50%) - ebben az esetben gáz dízelmotorokról beszélünk ; vagy a motor feldolgozása - áthelyezése az Otto-ciklusra egy dízelmotor utólagos gyújtásrendszerrel történő felszerelésével (hasonlóan a benzines opciókhoz). Mindkét dízelmotoros változat egyre népszerűbb és ígéretes lesz az elkövetkező években.[ mikor? ] széles körben használják.

A kész gázmotor termodinamikai ciklusának típusa szerint
  • Az Otto cikluson dolgozom

Ez egy hagyományos dugattyús belső égésű motor, amely Otto-cikluson működik (szikragyújtással), szénhidrogéneket használ üzemanyagként , amelyek normál körülmények között gáz halmazállapotúak. Dolgozhatnak 2 ütemű cikluson is, de a 4 ütemű változat gyakoribb.

Az Otto termikus ciklus szerinti munkavégzés során a munkafolyadékot állandó térfogatú hővel látják el . A különbség az ezen a cikluson működő benzinmotorokhoz képest a nagyobb kompressziós arány (kb. 17). Ez azzal magyarázható, hogy a felhasznált gázok oktánszáma magasabb , mint a benziné .

Gázmotor-üzemanyag típusa szerint

A gáz összetétele szerint Fizikai állapot szerint
  • Cseppfolyósított
    • Cseppfolyósított földgáz (LNG) – cseppfolyósított metán
    • Cseppfolyósított szénhidrogén gázok (LHG) – propán-bután keverék (csak cseppfolyósított formában használják járműüzemanyagként), hengerben, telített gőznyomáson (16 atm -ig ) tárolva.

Az elpárologtatóban elpárologtatott folyadékfázis vagy a keverék gőzfázisa a gázcsökkentőben fokozatosan a légköri nyomáshoz közeli nyomást veszít, és a motor levegő-gáz keverőn keresztül beszívja a szívócsonkba, vagy befecskendezi a szívócsőbe. elektromos injektorok eszközei . A gyújtás egy szikra segítségével történik, amely a gyertya elektródái között ugrik.

Felszereltség szerint
    • CNG (sűrített földgáz)
    • LPG (folyékony szénhidrogén gázok) - a propán-bután keverék viszonylag magas forráspontja nem igényel kriogén berendezést, lehetővé téve a hagyományos gázpalackok elhagyását.
    • APG (abszorbeált földgáz) - kísérleteket végeznek a gáz olyan formában történő tárolására, amikor a földgáztnagy felületűporózus abszorber (például aktív szén ) szorbeálja környezeti hőmérsékleten és viszonylag alacsony nyomáson (10). -60 bar , azaz nyomás a gázvezetékekben ).
  • LNG (folyékony földgáz) - kriogén berendezés szükséges
  • Termelői gáz – Gázgenerátor felszerelését igényli.

Alkalmazás

Ezeket a motorokat széles körben használják mind járművekben , mind például kis és közepes teljesítményű, földgázt üzemanyagként használó erőművekben (a nagy teljesítmények terén a gázturbinás erőművek uralkodnak), a következő előnyök miatt

  • A tüzelőanyag legteljesebb elégetése - ezért csökken a káros kibocsátások mennyisége, ami különösen fontos a nagyvárosok számára, ahol a környezetvédelmi kérdések kiemelten fontosak;
  • A szénlerakódások csökkentése a hengerdugattyúk, az égésterek és a motor gyújtógyertyáinak felületén;
  • Az üzemanyag-kondenzáció hiánya a motor hengereiben (a cseppfolyósított gáz gőzei túlmelegednek), miközben az olajfilm nem mosódik le a dugattyúk és a hengerek felületéről, ami jelentősen megnöveli a motor élettartamát;
  • A gázüzemanyag kiváló kopogásgátló tulajdonságokkal rendelkezik a benzinhez képest , ami növeli a motor teljesítményét és csökkenti a fajlagos üzemanyag-fogyasztást.

Autók

A gázüzemű autómotorokat az üzemanyagtípusok száma szerint osztályozzák, amelyek felhasználását a tervezés biztosítja. A gázmotorokat (együzemanyagú, dedikált  , monovalens ) közvetlenül földgázzal történő működésre tervezték, ami biztosítja a legnagyobb hatékonyságot. Általános szabály, hogy a gázüzemű járművek nincsenek felszerelve benzintartállyal, de néha támogatják a benzin használatát tartalék üzemanyagként. A benzin-gáz (kétüzemanyagú, angol  kétüzemanyagú, kétértékű ) motorok lehetővé teszik mind a gáz, mind a benzin használatát. A legtöbb benzinüzemű jármű a gyártón kívül átalakított jármű. A gáz -dízel ( eng.  dual-fuel ) motorok több gázolajat fogyasztanak alacsony fordulatszámon, több gázt magas fordulaton. A gáz- és benzin-gázmotorok leggyakrabban személygépkocsikban és könnyű teherautókban, gáz-dízel - nehéz teherautókban fordulnak elő [3] [4] .

A sűrített földgázzal üzemelő haszongépjárműveket számos autóipari konszern gyártja, köztük az Audi , a BMW , a Cadillac , a Ford , a Mercedes-Benz , a Chrysler , a Honda , a Kia , a Toyota , a Volkswagen . Az autók és könnyű teherautók szegmensében a piac magában foglalja a Fiat Doblò 1.4 CNG , Fiat Qubo 1.4 Natural Power , Ford C-Max 2.0 CNG , Mercedes-Benz B 180 NGT , Mercedes-Benz E200 NGT , Mercedes-Benz Sprinter NGT , Opel Combo Tour 1.4 Turbo CNG , Opel Zafira 1.6 CNG Ecoflex , Volkswagen Caddy 2.0 Ecofuel és Life 2.0 Ecofuel , Volkswagen Passat 1.4 TSI Ecofuel , Volkswagen Touran 1.4 TSI Ecofuel , Volkswagen Touran 1.4 TSI Ecofuel , Volkswagen Transporter . egyéb modellek [5] [6] . CNG-vel üzemelő nagy teher- és személygépjárműveket az Iveco , a Scania , a Volvo és más cégek gyártanak [7] . A gázüzemű járművek fő orosz gyártói a GAZ Group, a KamAZ és a Volgabus [8] . Összesen mintegy 150 gázballonos járműmodell képviselteti magát az orosz piacon, beleértve a KamAZ teherautó-traktorokat, a közepes űrtartalmú GAZon Next CNG -t, a kis űrtartalmú GAZelle Next CNG -t és a GAZelle-Business CNG-t , a Lada Vesta , a Lada Largus autókat , a módosításokat. az UAZ Patriot és mások [9] [10] .

Vízi közlekedés

A gázmotorokat teher- és személyforgalomban egyaránt használják: turistahajókon az Egyesült Államokban (például a 149 fős Elizabeth River I komp) és Oroszországban (Moszkva és Néva-1), Hollandiában (Mondriaan és Escher ) , 1994-ben vízre bocsátották, Rembrandt és Van Gogh 2000-ben). Szintén 2011-ben 11 CNG-uszály volt mozgásban Amszterdamban . Kanadában és Norvégiában a CNG-t gázolajjal keverve használják ömlesztettáru-szállító hajók és személyszállító kompok erőműiben . A CNG-hajókra példa a mészkőszállító MV Accolade II, amelyet az 1980-as évek végén az ausztráliai Adelaide - ben bocsátottak vízre, valamint az 1985-ben épített MV Klatawa és MV Kulleet kompok, amelyek 15 éven át szállították utasokat és járműveket a Vancouver melletti Fraser folyón. 2008-ban a szingapúri székhelyű Jenosh Group konténerhajót indított, amelynek gázpalackjait szabványos 20 láb hosszúságú konténerekbe töltik . 2009-2010-ben a Wuhu Daijang kínai hajógyár 12 ilyen hajót épített thaiföldi üzemeltetésre, és további 12 hajóra kapott megrendelést, a Jenosh csoport pedig megkezdte egy 1500 tengeri mérföldes utazótávolságú konténerhajó fejlesztését, amely az indiai ügyfelekre összpontosított. , Pakisztán , Indonézia és Vietnam [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] .

Repülés

A sűrített gázt nem használták széles körben repülőgép-üzemanyagként. 1988-ban a Tupolev tervezőiroda leszállt egy kísérleti, CNG-meghajtású Tu-155-ösről , amelyet gázüzemanyag tesztelésére használtak: kisebb gáztömeggel nagyobb hasznos teherrel lehetett ellátni a repülőgépet. A sűrített gáz potenciállal rendelkezik a viszonylag alacsony üzemanyag-fogyasztású kis repülőgépek számára. Például 2014-ben az Aviat Aircraft piacra dobta a kétüléses Aviat Husky -t , az első sorozatgyártású vegyes üzemanyaggal működő repülőgépet [14] [15] .

Vasúti közlekedés

A sűrített földgáz használatának környezeti biztonsága és gazdasági megvalósíthatósága hozzájárul annak más közlekedési módokban való felhasználásához, beleértve a vasúti közlekedést is. 2005-ben Peru központi régiójában megkezdte működését a világ első sűrített gázzal szerelt vonata . 2015 januárjában India vasúti minisztere felavatott egy dízel/CNG keverék meghajtórendszerrel hajtott vonatot a Rewari és Rohtak városok közötti vonalon, Haryana államban . Szintén 2015 januárjában lépett be egy gázüzemű vonat a csehországi Opava és Gluchin városok közötti vonalra [16] [17] [18] .

Oroszországban a TEM19 dízelmozdonyt gyártják , amely LNG -vel működik [19] [20]

Rakétatudomány

Olyan rakétahajtóműveket fejlesztenek , amelyek "LNG + folyékony oxigént " használnak üzemanyagként (az ilyen típusú motoroknak számos előnye van).

A gázballonos autó berendezése és működési elve

Az LPG- berendezéssel felszerelt autók vagy LPG-t (folyékony szénhidrogéngázokat , azaz propán-bután keveréket) vagy CNG-t (sűrített földgáz) használnak üzemanyagként .

Az autóban lévő PB -gáz 16 atmoszféraig terjedő nyomás alatti palackokban van (a henger maximum 25 atmoszféra nyomásra van tervezve), amelyeket a vázra , az autóbusz padlója alá vagy a tetejére vagy az autó csomagtartójába szerelnek fel .

Az LPG-hengerekre egy speciális többszelepes szelep van felszerelve, amelyen keresztül a henger feltöltődik, és a gáz a motor üzemanyag-rendszerébe kerül. A többszelepes szelep az LPG-berendezések fontos eleme, amely biztosítja annak biztonságos használatát. Tartalmazza [21] :

  • Töltő és áramlási szelep
  • Gázszint jelző a hengerben. Ez egy úszó a henger belsejében elhelyezett karon, és egy hozzá tartozó mérőóra vagy egy elektronikus áramkör, amely információt továbbít az úszó helyzetéről az autóban lévő jelzőfénynek.
  • Visszacsapó szelep a töltővezetékben, hogy megakadályozza a gáz kijutását rajta
  • Egy nagy sebességű szelep az áramlási vezetékben, amely elzárja a gázellátást, ha annak áramlási sebessége meghalad egy bizonyos küszöbértéket. A küszöböt úgy kell megválasztani, hogy a szelep csak akkor zárjon be, ha az áramlási vezeték megszakad (ez megakadályozza a nagy gázszivárgást), és normál gázáramlási sebességnél nyitva marad.
  • Elzárószelep, amely megakadályozza, hogy a palack 80-90%-nál nagyobb mértékben töltődjön fel gázzal. A szelep a töltővezetékben található, és a henger meghatározott töltési fokának elérésekor zár. A henger maximális feltöltésének korlátozása azért szükséges, hogy elkerüljük a túlzott nyomásnövekedést felmelegedés esetén (például napsütésben meleg időben)

A többszelep tartalmazhat biztonsági szelepet is (nagy nyomáson légteleníti a gázt, pl. ha a palack túlmelegszik), alacsony olvadáspontú ötvözetdugót (a palack tűz esetén történő felrobbanásának megakadályozása érdekében engedje ki a gázt a légkörbe, hogy egyszerűen kiég) és egy kiegészítő szelep a motor gőzfázisába történő beválasztáshoz hideg motor indításakor. Azonban ezeknek az alkatrészeknek a jelenléte a többszelepben nem szükséges.

A CNG 200 atmoszféra nyomás alatt van. Több henger egy közös vezetékbe van kombinálva, van egy közös töltőszelep, minden hengernek saját szelepe is van.

A közös vezetékből származó gáz belép az elpárologtatóba (fűtő) - hőcserélő , amely a folyadékhűtő rendszerben található, miután a motor felmelegszik, a gáz felmelegszik (a cseppfolyósított gáz elpárolog) ≈75 ° C hőmérsékletre. Ezután a gáz áthalad a főszűrőn.

Ezután a gáz egy kétfokozatú gázreduktorba kerül , ahol nyomását a működőre csökkentik. A modern gázreduktorok általában ezt a két eszközt (az elpárologtatót és magát a reduktort) egyetlen készülékben egyesítik [22] .

Továbbá a gáz belép a keverőbe (vagy a porlasztó-keverőbe, vagy a standard karburátor alatti keverőtávtartóba , amelyet az üzemanyag-berendezés kialakítása határoz meg). Tekintettel arra, hogy a keverőben két gáz keveredik, kialakításuk sokkal egyszerűbb, mint a benzines karburátorok kialakítása [23] , amelyekben két különböző fázis keveredik - folyékony (benzin) és gáznemű (levegő), ezért a A karburátor kialakítása meglehetősen összetett rendszereket tartalmaz a keverék állandó összetételének fenntartásához különböző költségek mellett.

A motorok a következőkre oszthatók:

  • speciális (vagy módosított), csak gázzal történő működésre szánt, benzint rövid ideig használnak a gázberendezés meghibásodása esetén, amikor a javítás nem lehetséges a helyszínen;
  • univerzális, hosszú távú használatra tervezték gázzal és benzinnel egyaránt.

A gázmotoros járműveknél a gáztartály és az üzemanyag-szivattyú megmarad.

A hideg évszakban a cseppfolyós gázzal üzemelő motort a gőzfázis kiválasztásával indítják be, majd az elpárologtató felmelegedés után folyékony fázisra vált. A gázüzeműre átalakított benzinmotoroknál azonban erősen ajánlott [24] a motort benzinnel indítani, és a 40-50 °C-os hőmérsékletre való felmelegedés után gázüzemre kapcsolni.

CNG motorok

Az 1990-es évek óta különféle projektek születtek az LNG motorüzemanyagként való felhasználására vízben [25] , vasúti, sőt közúti közlekedésben is, leggyakrabban átalakított gáz- dízel motorokkal [26] .

A hajókon az LNG-t, mint fő tüzelőanyag-típust mind a teher-, mind a személyszállításhoz használják:

Oroszországban a TEM19 -001 dízelmozdonyt gyártják, amely LNG- vel működik [19] [20] . Az Egyesült Államokban és Európában vannak projektek a kamionszállítás LNG-re való átalakítására [ 28 ] [29] .

Olyan rakétahajtóműveket fejlesztenek , amelyek "LNG + folyékony oxigént " használnak üzemanyagként (az ilyen típusú motoroknak számos előnye van).

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ Belyaev S. V., Davydkov G. A. A gázüzemanyagok közlekedésben való felhasználásának problémái és kilátásai  // Erőforrások és technológia: folyóirat. - 2010. - S. 13-16 .
  2. ↑ Trofimova G. I., Trofimov N. I., Babushkina I. A., Cheremsina V. G. Metán mint alternatív üzemanyag  // A tudomány szimbóluma: folyóirat. - 2016. - 11-3. sz . - S. 165-171 . — ISSN 2410-700X .
  3. ↑ Motortípusok . Natural Gal Vehicles Tudásbázis. Letöltve: 2017. július 30. Az eredetiből archiválva : 2017. július 18..
  4. ↑ Ez az Advanced Energy . - Fejlett Energiagazdaság, 2016. - P. 61. - 75 p.
  5. ↑ Gyári autók metánon (elérhetetlen link) . Gépkocsik gáztöltő kompresszorállomásai. Letöltve: 2017. július 30. Az eredetiből archiválva : 2017. július 25. 
  6. ↑ Kolchina I. N. Külföldi tapasztalatok elemzése a földgáz üzemanyagként való felhasználásával kapcsolatban  // Ökológiai biztonságirányítási rendszer: A IX. Correspondence Nemzetközi Tudományos és Gyakorlati Konferencia előadásai (Jekatyerinburg, 2015. május 30–31.). - 2015. - S. 79-84 .
  7. ↑ http://ap-st.ru/ru/favorites/8596/ (elérhetetlen link) . Kamionszállító Speciális felszerelés (2015. február 2.). Letöltve: 2017. július 30. Az eredetiből archiválva : 2017. szeptember 12.. 
  8. ↑ Vadim Shtanov. Az NGV-k fogyasztóinak nincs töltőállomása Oroszországban . Vedomosti (2016. március 14.). Letöltve: 2017. július 30. Az eredetiből archiválva : 2017. szeptember 12..
  9. ↑ Mihail Ozhereljev. Nyereséges fuvarozók: Methane Trucks . 5 kerék (2015. október 2.). Letöltve: 2017. július 30. Az eredetiből archiválva : 2017. június 15.
  10. ↑ Oroszország közlekedési komplexumának modernizálása: a földgáz bevezetése üzemanyagként  // Az Orosz Föderáció közlekedése. Tudományos, gyakorlati, közgazdasági folyóirat: folyóirat. - 2015. - 5. szám (60) . - S. 16-17 .
  11. ↑ Alakarov I. A., Hoang Koang Leong. A földgáz tengeri üzemanyagként való alkalmazása és tárolása külföldön és Oroszországban: áttekintés  Az Astrakhan Állami Műszaki Egyetem közleménye. Sorozat: Hajótechnika és technológia: magazin. - 2012. - 2. sz . - S. 59-64 .
  12. ↑ Enerfy hatékony belvízi közlekedés Bangladesben . - Világbank, 2011. - P. 72. - 116 p.
  13. ↑ Más földgázüzemű tengeri hajók már üzemben . Brett és Wolf. Letöltve: 2017. július 30. Az eredetiből archiválva : 2022. január 30.
  14. ↑ Vessen egy pillantást néhány földgázüzemű repülőgépre . Jól mondva (2014. november 6.). Letöltve: 2017. július 30. Az eredetiből archiválva : 2017. augusztus 19.
  15. ↑ Sigler dékán. Megújuló biometán – gazdasági alternatíva? . Fenntartható égbolt (2016. december 14.). Letöltve: 2017. július 30. Az eredetiből archiválva : 2017. szeptember 12..
  16. ↑ Paula Alvardo. Megkezdi működését az első CNG-vonat Peruban . Treehugger (2005. június 21.). Letöltve: 2017. július 30. Az eredetiből archiválva : 2017. szeptember 13..
  17. ↑ Az első CNG vonat: Suresh Prabhu vasúti miniszter elindítja az első CNG vonatot Rewariból . India Today (2015. január 13.). Hozzáférés időpontja: 2017. július 30. Az eredetiből archiválva : 2017. február 26.
  18. ↑ A VMG CNG-mozdonyt mutat be Csehországban . NGV Global News (2015. január 17.). Letöltve: 2017. július 30. Az eredetiből archiválva : 2021. augusztus 26..
  19. ↑ 1 2 Mozdony amerikai szívvel archiválva 2021. július 30-án a Wayback Machine -nél .
  20. ↑ 1 2 LPG dízelmozdony tesztelve a Moszkvai Vasútnál A Wayback Machine 2014. május 17-i archív példánya
  21. ↑ A Lovato multiszelep kialakításának leírása . Az eredetiből archiválva : 2013. március 9.
  22. ↑ A Lovato párologtató reduktor kialakításának leírása . Az eredetiből archiválva : 2013. március 9.
  23. ↑ A keverő működési elve . Az eredetiből archiválva : 2013. március 9.
  24. ↑ HBO használati útmutató . Letöltve: 2013. február 28. Az eredetiből archiválva : 2012. október 14..
  25. ↑ Földgáz a vízi közlekedésben archiválva : 2021. július 30., a Wayback Machine , 1986.
  26. ↑ Gainullin F. G., Gritsenko A. I., Vasiliev Yu. N., Zolotarevsky L. S. Földgáz, mint motor üzemanyag a közlekedésben. - M .: " Nedra ", 1986.
  27. ↑ Megjelent az első AIDA LPG bélés , a CruiseRadar  (2018. augusztus 22.). Archiválva az eredetiből 2018. szeptember 6-án. Letöltve: 2018. szeptember 6.
  28. ↑ Amerikai kilátások: Teherautók átalakítása földgázra (a link nem érhető el) . Hozzáférés dátuma: 2014. május 16. Az eredetiből archiválva : 2014. május 17. 
  29. ↑ A cseppfolyósított földgáz (LNG) az olaj alternatívája a közlekedési szektorban . Letöltve: 2022. június 18. Az eredetiből archiválva : 2021. július 30.

Linkek

  Ugrás a Wikidata elemre  Szótárak és enciklopédiák
Bibliográfiai katalógusokban