Альтернативные виды топлива



По моему мнению, данная тема достаточно актуальна в наши дни. Проблема загрязненности воздуха всегда была очень важной проблемой, но к счастью решаемой в наши дни. И решается она крайне просто. Переходом на альтернативные виды топлива, а именно газ.

Главным источником загрязнения атмосферы в России являются транспортные средства с двигателями внутреннего сгорания. По данным Минздрава РФ около 90 % от общего объема загрязнения приходится на долю автомобильного транспорта. Ученые выяснили, что один автомобиль поглощает из атмосферы в среднем 5 т. Кислорода, выбрасывая при этом 1 т. угарного газа, 40 кг. оксидов азота и почти 200 кг. различных углеродов.

Теперь расскажу немного про экологию Калининградской области. На протяжении долгого времени Калининград был внесен в список российских городов, отличающихся значительным уровнем загрязнения атмосферных слоев. Но сейчас он вычеркнут из этого списка. Более того, на данный момент Калининградский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды сделал вывод, о том, что в городе улучшилось качество атмосферного воздуха, а в атмосфере снижается количество вредных веществ.

По статистике, в Калининградской области за год уменьшился объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух на 25,6 %, это самое большое снижение уровня загрязнения атмосферы среди всех регионов.

В табл. 1 можно заметить небольшое увеличение загрязняющих элементов, а именно оксид углерода и углеводороды в 2015 году, в 2016 году начался небольшой спад ориентировочно на 5 %, но к 2017 году заметный спад всех видов загрязняющих элементов более чем на 10 %.

Для более наглядного обзора построим диаграмму рис.1, где более точно видно увеличение и снижение загрязняющих элементов.

Таблица 1

Выбросы ватмосферу загрязняющих веществ, тыс. т

Загрязняющие элементы	2014	2015	2016	2017
Всего по области	18,9	20,1	19,5	17,0
Диоксид серы	3,2	2,3	3,2	2,8
Оксиды азота	3,6	3,8	3,6	3,0
Оксид углерода	5,8	6,7	5,8	5,5
Углеводороды	0,5	1,5	1,1	0,5
Летучие соединения	3,4	3,4	3,4	3,0
Твердые вещества	2,4	2,3	2,4	2,2

Рис. 1. Наиболее распространенные выбросы вредных загрязняющих веществ

Теперь поговорим об альтернативных видах топлива.

Возьмем в пример бензиновое топливо и газовое топлива. Рассмотрим плюсы и минусы каждого из них.

Таблица 2

Сравнительная характеристика бензина игаза

Параметр	Пропан	Бутан	Бензин
Температура кипения	-43	-0,5	30–225
Октановое число	111	103	96–98
Стехиометрическая смесь (кг/кг)	15,8	15,6	14,7
Нижний предел воспламеняемости	2,4 %	1,8 %	1,5 %
Верхний предел воспламеняемости	9,5 %	8,5 %	6,0 %

Сжиженный нефтяной газ пропан-бутан уже более 50-ти лет является достойной альтернативой бензину. Несмотря на незначительные различия в процессе эксплуатации сжиженный нефтяной газ крайне схож по своим характеристикам с бензином.

Газовое топливо сгорает полнее бензина, и исходя из этого концентрация окиси углерода в выхлопе автомобиля на газу в несколько раз ниже, чем в выхлопе бензинового автомобиля. Для здоровья человека опаснее всего выбросы углеводородов, а если быть точнее, продукты их окисления. Двигатель, работающий на бензине, выбрасываем сравнительно быстро окисляющие вещества — этил и этилен, а газовый двигатель в свою очередь — метан, который их всех предельных углеводородов наиболее устойчив к окислению.

На рис. 2. Можно наблюдать сравнительно большое расхождение в выбросах загрязняющих элементов.

Газовое оборудование автомобиля бывает нескольких типов: инжекторное и эжекторное. Принцип действия ижекторного газового оборудования заключается в подачи газа в двигатель автомобиля под давлением, а у эжекторного оборудования газ «засасывается» в двигатель разряжением. Для перевода на газ инжекторных моторов предназначены газовые установки автомобиля третьего и четверного поколений. Они подают газ через смеситель, встроенный по впускной воздуховод, или через специальные газовые форсунки автомобиля. Бензиновые форсунки при этом отключаются ЭБУ.

Рис. 2. Сравнение выбросов бензина и газа

Рынок ГБО стремительно развивается, на данный момент в продаже можно найти различного класса, размера и цен. Цена зависит от типа двигателя, марки ГБО и сложности установки. Тип двигателя определяет выбор поколения ГБО: для карбюраторных подойдет первое и второе поколение, для инжекторных — четверное и пятое.

На сайте: http://bazila.net перечислены основные типы газобаллонного оборудования:

Первое поколение (от $250). Лучше всего подходит для карбюраторных и старых моноинжекторных двигателей. Как правило с простым управлением; газ попадает прямо в карбюратор или коллектор. Его плюс — низкая стоимость, а минусы — большая потеря мощности и значительный расход газа по сравнению с бензином. На современном этапе практически не устанавливается из-за очень низкой эффективности.

Втрое поколение (от $375). Второе название — «лямбда-контроль система». Устанавливается на старые инжекторные двигатели. Принцип работы такой же, как и в первом случае, но механизм дополнен электронным дозирующим устройством, которое связано с датчиками двигателя. Можно устанавливать на автомобили, выпущенные до 2000-х годов, в том числе на карбюраторные двигатели. Из плюсов — низкая стоимость и простота. Минусы — большой расход газа и мощности.

Третье поколение (от $500). Устанавливается на старые инжекторные двигатели. Характеристики схожи со вторым поколением, но появляются механические форсунки на каждый цилиндр, что позволяет значительно снизить расход и уменьшить потерю мощности. Сейчас это поколение практически нигде не устанавливается — вытеснено 4-м, так и не получив широкого распространения. Его преимущества — разница между расходом газа и бензина меньше, мощность также менее теряется. Минусы — сложность в установке и эксплуатации.

Четвертое поколение (от $625). Существует еще одно название «газовый инжектор». Устанавливается на все инжекторные двигатели, кроме современных с прямым впрыском. По сути, характеристики такие же как в третьем поколении, но с электронно управляемыми форсунками и очень умной электроникой. Разрабатывалась для автомобилей, соответствующих нормам Евро-3 и выше (с двумя датчиками кислорода). Плюсы —разница между расходом газа и бензина минимальна, потеря мощности — несущественная. Минус —высокая стоимость. Четвертое поколение ГБО обеспечивает наибольшую экономичность при наименьшей потере мощности: до 50 % экономии и всего 2–10 % снижения мощности. Пятое поколение (от $2 тыс). Подходит для всех двигателей с прямым впрыском. Суть состоит в том, что газ попадает в цилиндры в жидком состояние и там испаряется. Самая важная особенность ГБО 5-го поколения — это то, что оно работает с газом в жидком состоянии, а не в парообразном, как в случае с 4-м поколением. Аппаратура 1-го поколения («газовый карбюратор») представляет собой уже «каменный век» и практически вышла из употребления. А вот пятое поколение, наоборот, «космический век» для нашего рынка, как с технической, так и с финансовой точки зрения.

Основные плюсы авто с установленным ГБО

– главный плюс — меньше затрат на заправку автомобиля;

– при работе на газе не бывает детонации (октановое число больше 100);

– цилиндро-поршневая группа двигателя служит гораздо больше, так как газ не смывает масло со стенок цилиндров и лучше перемешивается с воздухом, что способствует более равномерному сгоранию;

– масло медленнее теряет свои свойства, поэтому замена будет производиться реже;

– меньшее образование нагара;

– можно использовать различное топливо по очереди, и максимальный пробег может быть увеличен почти в два раза;

– менее вредный выхлоп для окружающей среды.

Основные минусы авто с установленным ГБО

– необходимость время от времени сливать конденсат из редуктора;

– баллон в багажнике занимает место, конечно есть тороидальные баллоны, устанавливаемые в нишу запаски, но они довольно дороги, да и запаску все равно надо держать в багажнике;

– увеличение веса автомобиля на 30–60 кг;

– невозможность завести двигатель в мороз на газе;

– снижение мощности и динамических характеристик автомобиля;

– необходимость более частой замены воздушного фильтра;

– опасность утечки газа. При малейшем появлении запаха в салоне автомобиля или в багажном отделении, а также в подкапотном пространстве, необходимо проверить все элементы аппаратуры на герметичность и устранить проблему. Такая кропотливая проверка на герметичность занимает очень много времени:

Выводы: Рассмотрев каждый вид топлива, можно сделать вывод о том, что конечно, газовые автомобили намного экологичнее, чем автомобили на бензине. Но не всегда установка ГБО лучше и дешевле. Есть ряд минусов, которые мы рассмотрели в статье. Но несмотря на это, в Калининградской области на 2017 год зарегистрировано более 500 автомобилей на газу.

Литература:

1. http://bazila.net
2. http://www.agts-spb.ru
3. Журнал «Колесо» 2017 г.
4. Журнал «За рулем» 2016г.
5. Журнал — Транспорт на альтернативном топливе № 6(42) — 2014 г.
6. Журнал — Транспорт на альтернативном топливе № 5(53) — 2016 г.