Gasmotor

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 5. maj 2021; checks kræver 27 redigeringer .

Gasmotor  - en forbrændingsmotor, der bruger gas som et alternativt brændstof : naturgas (methan) , flydende kulbrintegasser (propan-butan) eller generatorgas .

Som regel masseproduceres gasmotorer sjældent, bortset fra deres brug til specialiserede opgaver inden for videnskab og teknologi.[ afklare ]

Generelt sparer konverteringen af ​​en forbrændingsmotor til gas betydeligt ejerens penge på grund af den lavere salgspris for denne type brændstof.

Historie

Det var gas - den såkaldte belysning (fremstillet ved pyrolyse af træ , kul eller olie ) - der blev det første brændstof til forbrændingsmotorer ; Det skete i begyndelsen af ​​det 18. og 19. århundrede. De første forsøg på komprimering blev også gjort i Frankrig i 1850'erne.

I 1860'erne udviklede ingeniør Étienne Lenoir en gasfyret forbrændingsmotor, der kørte på lysgas ved atmosfærisk tryk . I 1872 blev en motor drevet af belysningsgas først brugt til transport, og i 1915-1916 en motor drevet af naturgas. Gasmotorer på den tid leverede højere effekt end benzinmotorer , hvilket bidrog til en stigning i serieproduktionen af ​​gasballonbiler og konstruktionen af ​​gastankstationer , hvor gasbrændstof blev komprimeret til 20 atmosfærer og tilført bilcylindre. I 1940'erne og 1950'erne blev komprimeret naturgas meget brugt i Tyskland , Danmark , Norge , Rumænien , Finland og Frankrig , og især Italien , hvor udskiftelige gasflasker blev udbredt.

Naturgas popularitet faldt med fremkomsten af ​​billig, energieffektiv benzin , støttet af olieforsyninger fra Mellemøsten , men oliekrisen i 1973 fornyede interessen for gas i bilindustrien [1] [2] .

Klassifikation

I 1930'erne og 1940'erne , på grund af mangel på benzin , blev gasproducerende biler udbredt . En gasgenerator blev installeret på bilen, generatorgas blev produceret af træklodser . På grund af gassens lave brændværdi (sammensætning: kulilte og brint ) er disse typer motorer fortid.

Moderne gasmotorer har designforskelle, fra mindre til væsentlige, ifølge flere kriterier - både efter motortype og afhængigt af den specifikke type gasmotorbrændstof, de bruger.

Efter motortype

I henhold til den type motor, der tages som grundlag (ved design eller omarbejdning)

Til at arbejde med transport bruges gasmotorer, ombygget fra traditionelle benzinmotorer og for nylig - efter udviklingen af ​​relevante teknologier i Europa - fra traditionelle dieselmotorer .

  • Fra traditionel benzin
  • Fra traditionel diesel

På grund af det højere kompressionsforhold afslører dieselmotorer mere fuldstændigt potentialet i en gasmotor sammenlignet med deres benzinmodstykker. Men omstillingen af ​​dieselmotorer til at bruge gas har sine egne karakteristika. På grund af det faktum, at når trykket i cylinderen på kompressionsslaget stiger, antændes gassen, i modsætning til dieselbrændstof , ikke, er det nødvendigt enten at bruge en del af dieselbrændstoffet i brændstof-luftblandingen i form af såkaldte. "antændelsesdosis" (fra 15 til 50%) - i dette tilfælde taler vi om gasdieselmotorer ; eller motorbehandling - overførsel af det til Otto-cyklussen ved at eftermontere en dieselmotor med et tændingssystem (svarende til benzinmuligheder). Begge disse dieseldrevne varianter vinder frem i popularitet og lover i de kommende år.[ hvornår? ] være meget brugt.

I henhold til typen af ​​termodynamisk cyklus for den færdige gasmotor
  • Arbejder på Otto-cyklussen

Dette er en konventionel stempelforbrændingsmotor, der kører på Otto-cyklussen (med gnisttænding), der bruger kulbrinter som brændstof , som under normale forhold er i gasform. De kan arbejde på en 2-takts cyklus, men 4-takts versionen er mere almindelig.

Når der arbejdes i henhold til Otto-termiske cyklus, tilføres varme til arbejdsvæsken med et konstant volumen. Forskellen fra benzinmotorer, der kører på denne cyklus, er et højere kompressionsforhold (ca. 17). Dette forklares ved, at de anvendte gasser har et højere oktantal end benzin .

Efter type gasmotorbrændstof

Ifølge sammensætningen af ​​gassen Efter fysisk tilstand
  • Flydende
    • Flydende naturgas (LNG) - flydende metan
    • Flydende kulbrintegasser (LHG) - en propan-butan-blanding (kun brugt som køretøjsbrændstof i flydende form), opbevaret i en cylinder under mættet damptryk (op til 16 atm ).

Den i fordamperen fordampede væskefase eller blandingens dampfase mister gradvist trykket i gasreduktionsventilen til tæt på atmosfærisk tryk, og suges af motoren ind i indsugningsmanifolden gennem en luft-gasblander eller sprøjtes ind i indsugningsmanifolden vha. midler til elektriske injektorer . Optænding udføres ved hjælp af en gnist, der springer mellem lysets elektroder.

Efter udstyr, der skal bruges
    • CNG (komprimeret naturgas)
    • LPG (flydende kulbrintegasser) - det relativt høje kogepunkt af propan-butan-blandingen kræver ikke kryogent udstyr, hvilket gør det muligt at undvære konventionelle gasflasker.
    • APG (absorberet naturgas) - der udføres eksperimenter med lagring af gas i form, når naturgas sorberes af en porøs absorber med et stort overfladeareal (f.eks. aktivt kul ) ved omgivelsestemperatur og relativt lavt tryk (10 -60 bar , dvs. tryk i gasrørledninger ).
  • LNG (flydende naturgas) - kræver kryogenisk udstyr
  • Producer Gas - Kræver installation af en gasgenerator.

Ansøgning

Disse motorer er meget udbredt både til køretøjer og f.eks. i kraftværker med lav og middel effekt, der bruger naturgas som brændstof (inden for højeffektområdet er gasturbinekraftenheder enerådende), på grund af følgende fordele

  • Den mest komplette forbrænding af brændstof - derfor reduceres mængden af ​​skadelige emissioner, hvilket er særligt vigtigt for store byer, hvor miljøspørgsmål er af afgørende betydning;
  • Reduktion af kulstofaflejringer på overfladen af ​​cylinderstempler, forbrændingskamre og motorens tændrør;
  • Mangel på brændstofkondensering i motorcylindrene (flydende gasdampe overophedes), mens oliefilmen ikke vaskes af overfladen af ​​stemplerne og cylindrene, hvilket øger motorens levetid betydeligt;
  • Gasmotorbrændstofs høje antibankegenskaber sammenlignet med benzin , hvilket øger motorkraften og reducerer det specifikke brændstofforbrug.

Biler

Gasbilmotorer klassificeres efter antallet af brændstoftyper, hvis anvendelse er forudsat af designet. Gas (mono-fuel, eng.  dedikeret, monovalent ) motorer er designet direkte til at køre på naturgas, hvilket sikrer den største effektivitet. Gasdrevne køretøjer er som regel ikke udstyret med en benzintank, men understøtter nogle gange brugen af ​​benzin som reservebrændstof. Benzin-gas (dual-fuel, eng.  bi-fuel, bivalent ) motorer tillader brug af både gas og benzin. De fleste benzin-gas-køretøjer er køretøjer, der er ombygget uden for producenten. Gas -diesel ( eng.  dual-fuel ) motorer bruger mere diesel ved lave omdrejninger, mere gas ved høje omdrejninger. Gas- og benzin-gasmotorer er mest almindelige i biler og lette lastbiler, gas-diesel - i tunge lastbiler [3] [4] .

Kommercielle køretøjer, der kører på komprimeret naturgas , produceres af mange bilindustrien, herunder Audi , BMW , Cadillac , Ford , Mercedes-Benz , Chrysler , Honda , Kia , Toyota , Volkswagen . Især i segmentet for biler og lette lastbiler omfatter markedet 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 og Life 2.0 Ecofuel, Volkswagen Passat 1.4 TSI Ecofuel , Volkswagen Touran 1.4 TSI Ecofuel , Volkswagen Transporter Caravelle 2.0 Bensin/Gas 2.0 Bensin/Gas 2.0 Bensin/ Gasum og Volvo andre modeller [5] [6] . Store fragt- og passagerkøretøjer, der kører på CNG, produceres af Iveco , Scania , Volvo og andre virksomheder [7] . De vigtigste russiske producenter af gasdrevne køretøjer er GAZ Group, KamAZ og Volgabus [8] . I alt er omkring 150 modeller af gasballonkøretøjer repræsenteret på det russiske marked, herunder KamAZ-lastbiltraktorer, mellemtonnage GAZon Next CNG , lille-tonnage GAZelle Next CNG og GAZelle-Business CNG , biler Lada Vesta , Lada Largus , modifikationer af UAZ Patriot og andre [9] [10] .

Vandtransport

Gasmotorer bruges i både fragt- og passagertrafik: på turistskibe i USA (for eksempel Elizabeth River I-færgen med en kapacitet på 149 personer) og Rusland (Moskva og Neva-1), Holland (Mondriaan og Escher ) , lanceret på vand i 1994, Rembrandt og Van Gogh i 2000). Også i 2011 var 11 CNG-pramme på farten i Amsterdam . I Canada og Norge bruges CNG blandet med dieselbrændstof i kraftværker til bulkskibe og passagerfærger. Eksempler på CNG-skibe omfatter kalkstensskibet MV Accolade II, der blev søsat i Adelaide , Australien i slutningen af ​​1980'erne, og de 1985-byggede MV Klatawa og MV Kulleet-færger, der transporterede passagerer og køretøjer over Fraser -floden nær Vancouver i 15 år. I 2008 lancerede den Singapore -baserede Jenosh Group et containerskib, hvis gasflasker er læsset i standard 20 fods containere . I 2009-2010 byggede det kinesiske skibsværft Wuhu Daijang 12 sådanne skibe til drift i Thailand og modtog en ordre på 12 flere skibe, og Jenosh Group begyndte at udvikle et containerskib med en sejlrækkevidde på 1.500 sømil, fokuseret på kunder fra Indien , Pakistan , Indonesien og Vietnam [ 11] [12] [13] .

Luftfart

Komprimeret gas har ikke været meget brugt som flybrændstof. I 1988 startede Tupolevs designbureau en eksperimentel CNG-drevet Tu-155 , som blev brugt til at teste gasbrændstof: en mindre gasmasse kunne give flyet en større nyttelast. Komprimeret gas har potentiale for små fly med relativt lavt brændstofforbrug. For eksempel lancerede Aviat Aircraft i 2014 det tosædede Aviat Husky , det første produktionsfly med dobbeltbrændstof [14] [15] .

Jernbanetransport

Miljøsikkerhed og økonomisk gennemførlighed af at bruge komprimeret naturgas bidrager til dens anvendelse i andre transportformer, herunder jernbaner. I 2005 begyndte verdens første komprimerede gastog at køre i den centrale region i Peru . I januar 2015 indviede Indiens minister for jernbaner et tog drevet af et diesel/CNG-blandingsfremdrivningssystem på strækningen mellem byerne Rewari og Rohtak i staten Haryana . Også i januar 2015 kom et gasdrevet tog ind på linjen mellem de tjekkiske byer Opava og Gluchin [16] [17] [18] .

I Rusland produceres diesellokomotivet TEM19 , der kører på LNG [19] [20]

Raketvidenskab

Der udvikles raketmotorer, der bruger "LNG + flydende oxygen " som brændstof (denne type motor har en række fordele).

Enheden og princippet om drift af en gasballonbil

En bil udstyret med LPG- udstyr bruger enten LPG (flydende kulbrintegasser , som er en propan-butanblanding) eller CNG (komprimeret naturgas) som brændstof .

LPG på en bil er i cylindre under tryk op til 16 atmosfærer (cylinderen er designet til et maksimalt tryk på 25 atmosfærer) installeret på rammen , under bussens gulv eller på dens tag, eller i bagagerummet på en bil .

En speciel multiventil er installeret på LPG-cylindre, gennem hvilken cylinderen fyldes og gas føres ind i motorens brændstofsystem. Multiventilen er en vigtig komponent i LPG-udstyr, der sikrer sikker brug. Det omfatter [21] :

  • Påfyldnings- og flowventil
  • Gasniveauindikator i cylinderen. Det er en flyder på et håndtag, der er placeret inde i cylinderen, og en tilhørende skiveindikator eller et elektronisk kredsløb, der sender information om flyderens position til indikatoren inde i bilen
  • Kontraventil i påfyldningsledningen for at forhindre gas i at slippe ud gennem den
  • En højhastighedsventil i flowledningen, der lukker for gasforsyningen, når dens strømningshastighed overstiger en vis tærskelværdi. Tærsklen er valgt således, at ventilen kun lukker, når flowledningen går i stykker (hvilket forhindrer en stor gaslækage), og forbliver åben ved normale gasstrømningshastigheder.
  • En stopventil, der forhindrer cylinderen i at blive fyldt med gas med mere end 80-90%. Ventilen er placeret i påfyldningsledningen og lukker, når den angivne fyldningsgrad af cylinderen er nået. Begrænsning af den maksimale fyldning af cylinderen er nødvendig for at forhindre en overdreven stigning i trykket i den i tilfælde af opvarmning (for eksempel i solen i varmt vejr)

Multiventilen kan også indeholde en sikkerhedsventil (udlufter gas ved højt tryk, f.eks. når cylinderen overophedes), en lavtsmeltende legeringsprop (for at forhindre cylinderen i at eksplodere i tilfælde af brand, udluft gassen ud i atmosfæren, så det brænder simpelthen ud) og en ekstra ventil til at vælge ind i motordampfasen ved start af en kold motor. Tilstedeværelsen af ​​disse komponenter i multiventilen er imidlertid ikke nødvendig.

CNG er under tryk op til 200 atmosfærer. Flere cylindre er kombineret til en fælles linje, der er en fælles påfyldningsventil, hver cylinder har også sin egen ventil.

Gas fra den fælles linje kommer ind i fordamperen (varmeren) - varmeveksleren , inkluderet i væskekølesystemet, efter at motoren er varmet op, opvarmes gassen (flydende gas fordamper) til en temperatur på ≈75 ° C. Derefter passerer gassen gennem hovedfilteret.

Derefter kommer gassen ind i en to-trins gasreducer , hvor dens tryk reduceres til det arbejdende. Moderne gasreduktionsapparater kombinerer normalt disse to enheder (fordamperen og selve reduktionsventilen) i en enkelt enhed [22] .

Yderligere kommer gassen ind i blanderen (eller ind i karburatorblanderen eller ind i blandingsafstandsstykket under standardkarburatoren , bestemt af brændstofudstyrets design). På grund af det faktum, at to gasser er blandet i blanderen, er deres design meget enklere end designet af benzinkarburatorer [23] , hvor to forskellige faser er blandet - flydende (benzin) og gasformig (luft), hvorfor karburatordesign indeholder ret komplekse systemer til at opretholde en konstant sammensætning af blandingen til forskellige omkostninger.

Motorer er opdelt i:

  • speciel (eller modificeret), kun beregnet til drift på gas, benzin bruges i kort tid i tilfælde af en funktionsfejl i gasudstyret, når det ikke er muligt at foretage reparationer på stedet;
  • universal, designet til langtidsdrift på både gas og benzin.

Benzintanken og brændstofpumpen på køretøjer med gasmotor bibeholdes.

I den kolde årstid startes motoren, der kører på flydende gas, ved at vælge dampfasen , efter at fordamperen er varmet op, skifter den til væskefasen. For benzinmotorer, der er konverteret til at køre på gas, anbefales det stærkt [24] at starte motoren på benzin og skifte motoren til gas efter opvarmning til en temperatur på 40-50 °C.

CNG-motorer

Siden 1990'erne har der været forskellige projekter for anvendelse af LNG som motorbrændstof i vand [25] , jernbane og endda vejtransport , oftest ved hjælp af ombyggede gas- dieselmotorer [26] .

På skibe bruges LNG som den vigtigste brændstoftype til både gods- og passagertransport:

I Rusland produceres diesellokomotivet TEM19 -001, der kører på LNG [19] [20] . I USA og Europa er der projekter til at konvertere lastbiltransport til LNG [28] [29] .

Der udvikles raketmotorer, der bruger "LNG + flydende oxygen " som brændstof (denne type motor har en række fordele).

Se også

Noter

  1. ↑ Belyaev S. V., Davydkov G. A. Problemer og udsigter for brugen af ​​gasmotorbrændstoffer i transport  // Ressourcer og teknologi: tidsskrift. - 2010. - S. 13-16 .
  2. ↑ Trofimova G. I., Trofimov N. I., Babushkina I. A., Cheremsina V. G. Methane as an alternative fuel  // Symbol of Science: Journal. - 2016. - Nr. 11-3 . - S. 165-171 . — ISSN 2410-700X .
  3. ↑ Motortyper . Natural Gal Vehicles vidensbase. Hentet 30. juli 2017. Arkiveret fra originalen 18. juli 2017.
  4. ↑ Dette er Advanced Energy . - Avanceret energiøkonomi, 2016. - S. 61. - 75 s.
  5. ↑ Fabriksbiler på metan (utilgængeligt link) . Gaspåfyldningsstationer til biler. Hentet 30. juli 2017. Arkiveret fra originalen 25. juli 2017. 
  6. ↑ Kolchina I. N. Analyse af udenlandsk erfaring med brugen af ​​naturgas som motorbrændstof  // Økologisk sikkerhedsledelsessystem: Proceedings of the IX Correspondence International Scientific and Practical Conference (Jekaterinburg, 30.-31. maj 2015). - 2015. - S. 79-84 .
  7. ↑ http://ap-st.ru/ru/favorites/8596/ (utilgængeligt link) . Lastbilvogn Specialudstyr (2. februar 2015). Hentet 30. juli 2017. Arkiveret fra originalen 12. september 2017. 
  8. ↑ Vadim Shtanov. Forbrugere af NGV'er mangler tankstationer i Rusland . Vedomosti (14. marts 2016). Hentet 30. juli 2017. Arkiveret fra originalen 12. september 2017.
  9. ↑ Mikhail Ozherelyev. Rentable transportører: Metanlastbiler . 5 hjul (2. oktober 2015). Hentet 30. juli 2017. Arkiveret fra originalen 15. juni 2017.
  10. ↑ Modernisering af transportkomplekset i Rusland: indførelse af naturgas som motorbrændstof  // Transport af Den Russiske Føderation. Tidsskrift for videnskab, praksis, økonomi: tidsskrift. - 2015. - Nr. 5 (60) . - S. 16-17 .
  11. ↑ Alakarov I.A., Hoang Koang Leong. Anvendelse og opbevaring af naturgas som skibsbrændstof i fremmede lande og i Rusland: en gennemgang  Bulletin fra Astrakhan State Technical University. Serie: Marineteknik og teknologi: magasin. - 2012. - Nr. 2 . - S. 59-64 .
  12. ↑ Enerfy Effektiv indlandsvandstransport i Bangladesh . - Verdensbanken, 2011. - S. 72. - 116 s.
  13. ↑ Andre naturgasskibe er nu i drift . Brett & Wolf. Hentet 30. juli 2017. Arkiveret fra originalen 30. januar 2022.
  14. ↑ Tag et kig på nogle naturgasdrevne fly . Godt sagt (6. november 2014). Hentet 30. juli 2017. Arkiveret fra originalen 19. august 2017.
  15. ↑ Dean Sigler. Vedvarende biometan – et økonomisk alternativ? . Sustainable Skies (14. december 2016). Hentet 30. juli 2017. Arkiveret fra originalen 12. september 2017.
  16. ↑ Paula Alvardo. Det første CNG-tog begynder at fungere i Peru . Træhugger (21. juni 2005). Hentet 30. juli 2017. Arkiveret fra originalen 13. september 2017.
  17. ↑ Første CNG-tog: Jernbaneminister Suresh Prabhu lancerer det første CNG-tog fra Rewari . Indien i dag (13. januar 2015). Dato for adgang: 30. juli 2017. Arkiveret fra originalen 26. februar 2017.
  18. ↑ VMG introducerer CNG-lokomotiv i Tjekkiet . NGV Global News (17. januar 2015). Hentet 30. juli 2017. Arkiveret fra originalen 26. august 2021.
  19. ↑ 1 2 Lokomotiv med et amerikansk hjerte arkiveret 30. juli 2021 på Wayback Machine .
  20. ↑ 1 2 LPG diesellokomotiv testet ved Moscow Railways Arkivkopi dateret 17. maj 2014 på Wayback Machine
  21. ↑ Beskrivelse af designet af Lovato multiventilen . Arkiveret fra originalen den 9. marts 2013.
  22. ↑ Beskrivelse af designet af Lovato-fordamperreduceren . Arkiveret fra originalen den 9. marts 2013.
  23. ↑ Funktionsprincippet for mixeren . Arkiveret fra originalen den 9. marts 2013.
  24. ↑ HBO betjeningsvejledning . Hentet 28. februar 2013. Arkiveret fra originalen 14. oktober 2012.
  25. ↑ Naturgas i vandtransport Arkiveret 30. juli 2021 på Wayback Machine , 1986.
  26. ↑ Gainullin F. G., Gritsenko A. I., Vasiliev Yu. N., Zolotarevsky L. S. Naturgas som motorbrændstof i transport. - M .: " Nedra ", 1986.
  27. ↑ Første AIDA LPG liner lanceret , CruiseRadar  (22. august 2018). Arkiveret fra originalen den 6. september 2018. Hentet 6. september 2018.
  28. ↑ US Outlook: Konvertering af lastbiler til naturgas (link utilgængeligt) . Dato for adgang: 16. maj 2014. Arkiveret fra originalen 17. maj 2014. 
  29. ↑ Flydende naturgas (LNG) som alternativ til olie i transportsektoren . Hentet 18. juni 2022. Arkiveret fra originalen 30. juli 2021.

Links

  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier
I bibliografiske kataloger