ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТАНА В КАЧЕСТВЕ ТОПЛИВА ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Зюкин В.С.¹, Попов А.В.²

¹Студент; ²Ассистент,

Волжский политехнический институт (филиал) ВолгГТУ

ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТАНА В КАЧЕСТВЕ ТОПЛИВА ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Проведен анализ возможности применения газового топлива в автомобилях.

Метан, природный газ, двигатель.  

Zjukin V.S.¹,  Popov A.V.²

¹Student, ²Assistant,

Volzhsky Polytechnical Institute (branch) VSTU

PROSPECTS OF METHANE GAS AS FUEL FOR AUTOMOTIVE ENGINES

The analysis of the possibility of using gas as fuel in cars.

Methane, natural gas, engine.

Проблема исчерпаемости сырьевой базы нефтяного топлива вызывает спрос на производство экологически «чистых» топлив, ставит проблему поиска новых источников для замещения нефтяного топлива, позволяющих не загрязнять окружающую среду и не нарушать природное равновесие.

В последние годы во всем мире резко вырос интерес к газовому топливу. Объясняется это увеличением цен на нефть, жесткими экологическими требованиями к ДВС, желанием правительств экономически развитых стран перейти на возобновляемые виды энергии. Современные условия вынуждают автопроизводителей разрабатывать новые топливные системы и резервуары для этого вида топлива.

Энергетика природного газа определяется метаном, который составляет в зависимости от месторождения 85 – 99% общей массы газа. Физико-химические свойства метана существенно отличаются от других углеводородов, из которых состоят наиболее распространенные моторные топлива (бензин, керосин, дизельное топливо и др.).

Теплота сгорания метана составляет 49,4 МДж/кг. У автомобильного бензина этот показатель равен 45,2 МДж/кг, что на 9% меньше. По сравнению с авиационным керосином преимущества метана еще выше – 11%.

Топливная экономичность газового двигателя  определяется октановым числом топлива и пределом воспламенения топливовоздушной смеси.

В современной технике октановое число является главным показателем сортности топлива: чем оно выше, тем качественнее и дороже топливо. Благодаря высокой стойкости молекулы метана природный газ имеет наиболее высокое значение октанового числа из всех углеводородных топлив от 105 до 120 единиц. Наиболее распространенные в России бензины имеют октановые числа: 76 (А –76), 92 (АИ-92), 95 (АИ-95 или «Экстра-95»), 98 (АИ-98). Это качество позволяет применять природный газ не только для всех видов находящихся в эксплуатации двигателей с искровым зажиганием, но и форсировать эти двигатели по степени сжатия, улучшая мощностные и экономические показатели.

Из теории следует и практикой подтверждено, что удельные расходы топлива двигателем тем меньше, чем беднее топливовоздушная смесь, на которой работает двигатель. Однако очень бедные смеси, где топлива слишком мало просто не воспламеняются от искры. В смесях бензина с воздухом предельное содержание топлива в 1кг воздуха, при котором воспламенение возможно, составляет 54г. В предельно бедной метановоздушной смеси это содержание составляет только 40г. Поэтому на режимах, когда от двигателя не требуется развивать максимальную мощность (городское движение) автомобиль, работающий на природном газе значительно экономичнее, чем бензиновый.

Износостойкость газового двигателя вплотную связана с взаимодействием топлива и моторного масла. Одним из неприятных явлений в бензиновых двигателях является смывание бензином масляной пленки с внутренней поверхности цилиндров двигателя при холодном запуске, когда топливо поступает в цилиндры не испарившись. В этом же случае бензин в жидком виде попадает в масло, растворяется в нем и разжижает его, ухудшая смазочные свойства. Природный газ независимо от температуры двигателя всегда остается в газовой фазе. Долговечность двигателя при работе оказывается в 1,4 – 1,6 раза выше, чем у бензинового.

Природные ресурсы метана на порядок превышают запасы нефти. При этом в случае применения природного газа в качестве моторного топлива практически все добытое из недр может быть использовано по квалифицированному назначению. Нефтяные же топлива получаются после переработки, при этом доля светлых нефтепродуктов далека от 100%.

При использовании сжатого природного газа система питания содержит от двух до десяти баллонов. Метан легче воздуха, поэтому на автобусах обычно баллоны устанавливают на крыше: даже в случае утечки газ будет подниматься вверх, не создавая пожароопасной  ситуации.

Однако на сегодняшний момент развитие применения данного вида топлива «тормозит» плохо развитая сеть АГЗС. Кроме того, установка газовых баллонов снижает полезную нагрузку  автомобиля. Учитывая, что по запасам природного газа Россия занимает первое место в мире, этот вид топлива является наиболее перспективным на ближайшие годы.

Литература

1. Природный газ – моторное топливо эпохи метана. Электронный ресурс] URL: http://www.propan.ru/motortop/metan21.html (дата обращения 15.05.2013)