Gazda ICE. Gazlı otomotiv ekipmanının artıları ve eksileri. Gaz enjektörünün tasarımı ve çalışma prensibi
GAZ MOTORLARIçalışma silindirine girmeden önce hava ile karıştırılarak yanıcı bir karışım oluşturan gaz yakıtla (doğal veya jeneratör) çalışan içten yanmalı motorlar.
Bu motorları tüketilen yakıt türüne göre ayırt ederken, yüksek fırın işleminin üst gazlarıyla çalışan gaz motorlarının muazzam önemine dikkat etmek gerekir, çünkü bu gazların karşılaştırmalı kalorimetrik yoksulluğuna rağmen, termal enerjilerinin toplam miktarı çok büyük: modern verilere göre yalnızca Almanya'da yılda yaklaşık 12 milyon ton dökme demir eritiliyor ve kok tüketimi her ton dökme demir için ortalama 1 ton olduğundan, Almanya'daki yüksek fırın gazı üretimi 45'e ulaşıyor yılda milyar m3. Üst gazlarla çalışan gaz motorları elbette bu devasa enerjinin tek tüketicisi değildir, çünkü onlarla birlikte buhar santralleri de çok yaygındır, ancak şu anda gaz motorları, çok yüksek başlangıç maliyetlerine rağmen şüphesiz niceliksel olarak üstündür.
Modern bir buhar türbini, çok yüksek ısı geri kazanımı nedeniyle, gaz motorlarına ciddi bir rakiptir, çünkü ikincisinin ana avantajı - yüksek verimlilik - modern bir türbinin verimliliğinden biraz daha yüksektir. Bir veya başka bir güç kaynağı türü seçilebilir. yalnızca gerçek yerel faktörlere dayanarak karar verilir. Gaz motorları, gelişimlerini, çeşitli türdeki ucuz gazların, çalışmaları için yakıt olarak kullanılabilmesine borçludur.
Gaz motorları Rusya'da yurtdışından biraz daha sonra ortaya çıkmaya başlıyor. Kullanımlarının öncüsü, Rusya'nın güneyindeki (Dneprovsky fabrikası - 1902 ve Petrovsky fabrikası) ve Urallardaki (Nadezhdinsky fabrikası - 1904 ve Kyshtym fabrikası) metalurji endüstrisiydi; Metalurji endüstrisi bu makinelerin ana tüketicisi olmaya devam etti. Gaz motorlarının büyük çoğunluğu yüksek fırın gazıyla çalışır ve esas olarak üfleyicilere, alternatif ve doğru akım jeneratörlerine hizmet etmek üzere tasarlanmıştır. Şu ana kadar SSCB'de kurulu olan gaz motorlarının toplam gücü (Prof. D.D. Filippov'a göre) 100.000 HP olarak ifade ediliyor.
30 yıllık gelişimi boyunca, gaz motorlarının tasarımı, en azından en eski şirketler arasında yerleşik formlarını buldu. Böylece MAN, Deutz, Thyssen, Korting, Krupp, Tosi, Societe Cockerille çift etkili tendem silindirli yatay dört zamanlı motorlar üretiyor; Ancak yalnızca üç büyük şirket (Guldner, Lokom.-u. Maschinenfabrik ve National) dikey bir tasarım kullanıyor ve kendilerini nispeten küçük kapasitelerle sınırlıyor. İncirde. Şekil 1, Maschinen-A.-G'den iki zamanlı bir motorun tasarım diyagramını göstermektedir. v. Klein; pistonlar n, n su ile soğutulur; silindire giriş k, k valfleri tarafından kontrol edilir; bırakın - pencereleri temizleyin ah, ah. Dikey tipin iyi bilinen bir dizi avantajına (daha az piston sürtünmesi, daha iyi dengeleme vb.) rağmen, gaz motorlarının yatay tasarımı neredeyse tamamen yaygınlaştı. Bu, gaz motorlarının çalışma koşullarının valflerin sık sık bakımını ve temizliğini gerektirmesi ve yatay makinelerde parçaların bulunmasının aksama süresini önemli ölçüde azaltmasıyla açıklanmaktadır. Ayrıca yanma ürünlerindeki katı oluşumlar ve silindirin alt kısmında biriken mekanik yanıcı olmayan gaz kirleticileri egzoz gazları tarafından daha kolay dışarı atılır. Yatay motorların nispeten alçak odalara yerleştirilme olanağı ve genel gözlem kolaylığı da önemli avantajlardır. Bu nedenle, günümüzde yatay makineler yüksek güçte ayrıcalıklı bir tekel elde etmiştir.
Dört zamanlı tipteki makinelerin baskınlığına gelince, bu onların daha yüksek verimliliği ile açıklanmalıdır, çünkü iki zamanlı motorların gerekli düzgün, dönmeden arındırılması her zaman gerçekleştirilmez, bu da yetersiz temizlik veya gaz sızıntısına neden olur. motorun egzoz organları.
Modern tasarım eskisinden temel olarak çok az farklılık gösterirken, yıllar içinde detaylar çok ciddi tasarım değişikliklerine uğradı. Bu değişiklikler, parçaların daha fazla basitleştirilmesini ve değiştirilebilirliğini sağlamayı amaçlıyordu ve uygun malzeme seçiminden kaynaklanıyordu. Silindirler için çelik döküm, şeklin karmaşıklığı ve çeliğin büyük termal uzaması nedeniyle uygulama alanı bulamadı. Tam tersine artık her çaptaki pistonlar büyük bir başarıyla çelikten dökülüyor. 
Bununla birlikte, yalnızca sözde çeliğin çelikten döküldüğüne dikkat edilmelidir. sürtünmesiz pistonlar, geri kalanının malzemesi ise dökme demirdir. Sürtünmesiz çelik pistonların kullanıma sunulması, piston çubuklarının işlenmesinde bir komplikasyona neden oldu. İkincisinin eksenine, her iki taraftan sürgülerle desteklenen, bir pistonla yüklenmiş bir çubuğun elastik çizgisinin dış çizgisine yaklaşık olarak karşılık gelen bir şekil verilir. Monte edilmiş bir makinede, böyle bir bükülmüş çubuk, pistonun ağırlığının etkisi altında bükülür ve doğrusal bir şekil alarak onu korur. arr., pistonun silindir duvarlarıyla teması kesilir (sadece conta halkaları sürtünür). Çubuğun silindir eksenine göre doğru şekilde merkezlenmesi, silindir kafalarındaki contaların korunması için çok önemlidir. Daha önce piston çubuklarının yapımında kullanılan pota çeliği, daha ucuz, özenle dövülmüş açık ocak çeliğiyle başarılı bir şekilde değiştirildi. Çeşitli parçalardan oluşan çerçeve de yeniden tasarlandı. Yüksek güçlü motorlar için silindirler (Şekil 2), büyük kapasiteli PP su ceketi ile AB kesiti boyunca çıkarılabilir şekilde dökülmüştür. Malzeme yumuşak ve viskoz dökme demirdir. Silindirin ortasına, eksenel yönde serbestçe genişleyebilen katı dökme demirden yapılmış bir aks kutusu b sürülür. Thyssen şirketi, yüksek kapasiteler için tek parça silindirlerin dökümünü yapmaktadır. 
En önemli gelişme, özel, ayrı olarak çalıştırılan karıştırma vanasının ortadan kaldırılması olmalıdır. Yeni tasarımlarda karıştırma organlarının görevleri giriş valfleri tarafından yerine getirilmekte; Düzenlemeyi de onlar yapıyor. Dağıtım ve düzenleme maliyetlerini basitleştirmenin ve azaltmanın yanı sıra bu yenilik, silindirlerin periyodik temizliği sürecini büyük ölçüde basitleştirdi ve hızlandırdı; yeni tasarım (Şekil 3) evrensel dağılımını bu duruma borçludur.
Otomatik regülatör kullanan gaz dinamolarının aksine, üfleyici motorlar genellikle manuel düzenlemeye sahiptir. Bunun nedeni, her iki motor tipinin yük sabitliğindeki farklılıkta yatmaktadır. Yüksek güçlü gaz motorlarının hızı genellikle düşüktür - yaklaşık 100 rpm. Valfler, hareketi krank milinden bir ara mil aracılığıyla alan yatay bir eksantrik mili tarafından çalıştırılır. Regülatör genellikle eksantrik miline veya ara mile, çoğunlukla çerçevenin ortasına yerleştirilir ve kontrol mili adı verilen mili kullanarak gaz dağıtımını etkiler. Valflerin asıl tahriki genellikle, hareket eden anlık bir dönme merkezi ile birbiri üzerinde dönen profilli kollar kullanılarak gerçekleştirilir. Kullanımı, valflerin k ve tahriklerinin büyük kütleli hareketli parçalarının varlığından kaynaklanan çok güçlü valf yayları n, n (Şekil 4), kam dağıtımını kullanırken ciddi zorluklar yaratır ve bu nedenle ikinci tasarım yalnızca düşük güçlü gaz motorlarında kullanılır. Eksantrik dağılımlar da yaygındır. yüksek güçlü gaz motorlarında.
Gaz dağıtımı açısından gerekli olan egzoz ve emme vanalarının kapatılması, sıcak egzoz gazlarının taze karışımla temas etmesine neden olarak karıştırma organlarında patlamalara neden olur. Bu nedenle gazın hava ile en iyi şekilde karıştırılması açısından arzu edilen karıştırma tankının kullanılması imkansız hale gelmektedir. Karıştırma odası c (Şekil 5) emme valfi yuvasına yakın ve mümkün olduğu kadar küçük yerleştirilmeli, gaz ve hava besleme kanalları bir damper ile ayrılmalıdır. Emniyet valflerinin takılması tavsiye edilir. Tüm gaz motorları, regülatöre bağlı karıştırma elemanlarına giden gaz boru hatlarında manuel olarak çalıştırılan vanalarla donatılmalıdır. Bu damperler, karışım oluşumunu doğrudan etkilemeden, sürücünün karışım oluşturma sürecini gaz jeneratörü ve yüksek fırının değişken moduna uyarlamasına olanak sağlamalıdır. Karışım oluşum sürecini hesaplamak için Gellenschmit, tabloda verilen ortalama sayıları önerir. 1. Regülasyon bu motorların en karakteristik özelliklerinden biridir.
Düşük hızlı, yüksek güçlü motorlarda ateşleme, neredeyse yalnızca düşük voltajda kullanılır; buna, ayrılma eylemi denir. Devrenin kesildiği noktada, 100-150 V'u aşmayan düşük voltajlarda bile çok sıcak bir kıvılcım dışarı fırlar. Böyle bir tasarımın örneği, Robert Bosch cihazıdır (Şekil 6 ve 7). Eksantrik milinin üzerinde bir yumruk halinde oturan k, dönüşü sırasında çapraz şekilli p kolunu saptırır. Bu kol, 2 mıknatısın kutupları arasına yerleştirilen armatür pimine sıkıştırılır, böylece kolun sapması bir elektrik akımı üretir. Kol, iki yan yay n ile orijinal konumuna getirilir. Çapraz şekilli kol, uzun bir çubuk m ile bir yırtma kartuşu P ile serbestçe bağlanır; bunun uzun ucu, yanma odasına nüfuz ederek, özel bir yayın hareketiyle kartuşun K kontağına sürekli olarak bastırılır. (Şekil 7), silindir duvarlarından izole edilmiş ve tel ile bir akım kaynağına bağlanmıştır. Böylece kolun sapması anında, yani akımın oluştuğu anda çubuk, yırtma kartuşunu kendi ekseni etrafında döndürür ve iç ucunu kontak kartuşundan uzaklaştırarak devreyi açar. Dışarı çıkan kıvılcım karışımı tutuşturur. Açıklanan sistemin bir takım avantajlarına rağmen (çalışmanın güvenilirliği, ateşleme aparatının basitliği, uzun ve sıcak kıvılcım), yüksek voltajlı ateşleme onunla başarılı bir şekilde rekabet etmektedir. Bunun nedeni aşağıda yatmaktadır. Karışımın güvenilir bir şekilde ateşlenmesi için silindirin her iki tarafına 3-4 buji yerleştirilir ve bunların çalışmasını senkronize etme ihtiyacı, düşük voltajlı ateşlemenin kurulumunu çok karmaşık hale getirir. Buna karşılık, yüksek voltaj hem tüm kurulumu hem de anahtarlamayı basitleştirmeyi mümkün kılar.
Gaz motorlarının gücünün arttırılması, çok büyük silindir boyutları gerektirdi. Thyssen 1500x1500 mm'ye çıktı; hızı 100 rpm'nin üzerine çıkarmak. elektrik üniteleri için pratik görünmüyordu.
Geriye tek bir yol kalmıştı; ortalama gösterge basıncını arttırmak.
Burada iki farklı yöntem ortaya çıkmıştır: 1) Süperşarj yöntemi olarak adlandırılan yöntemin kullanılması, yani silindirin yüksek basınçlı bir karışımla doldurulması (bu yöntem, emme gazı boru hattında patlama tehlikesini ortaya çıkarıyordu); 2) yalnızca piston tarafından tanımlanan hacmi değil aynı zamanda sıkıştırma odasını da taze karışımla doldurmak için silindirlerin yanma ürünlerinden daha kapsamlı temizlenmesinin kullanılması. Ayrıca, sıkıştırma süresi boyunca silindire ilave temizleme havası enjeksiyonu şeklinde süper yüklemenin kullanılması mümkün görünüyordu. Bu yöntem, şarjın doldurma katsayısının arttırılmasını ve dolayısıyla ortalama gösterge basıncının arttırılmasını mümkün kılmıştır. O. güç %25-30 artırıldı. Aynı zamanda, sıkıştırma odasının hacmini arttırmanın gerekli olduğu ortaya çıktı, çünkü aksi takdirde motordaki kuvvetler önemli ölçüde artar, bu da servis ömrünü kısaltır ve proses sıcaklığındaki kaçınılmaz artış, erken bir patlamaya yol açar. 
Duvarlardaki temizleme havası tarafından üretilen ve emme ucunun sıcaklığında bir düşüşe neden olan önemli soğutma etkisine ek olarak, açıklanan yöntemin bir dizi avantajı vardır: silindirleri temiz tutmak, yanmayı iyileştirir ve böylece sıcaklık artışına katkıda bulunur. termal verimliliğin tekdüzeliği; mekanik verimlilik nispeten geliştirildi; Motor stroku daha düzgün hale gelir ve bu da volanın ağırlığını azaltır. İncirde. Şekil 8, zayıf bir yay ile alınmış üç normal diyagramı ve bunlara karşılık gelen diyagramları göstermektedir: I ve I" - normal bir motora aittir, II ve II" - tahliyeli bir makineye, III ve III" - tahliyeli ve üflemeli bir makineye aittir yani gaz ve hava kanalları kapatıldıktan sonra temizleme havası enjeksiyonu ile 1,25-1,30 atm basınçta temizleme havası kullanılarak dolumda %25-30 oranında bir artış elde etmek mümkündür. Gerçek emme sonu basıncı buna göre 1,5'e yükselir. Diyagramlardan normal 0,95 yerine atm, ortalama gösterge basıncı 4,8'den 6,25 atm'ye yükselir. Üç kanallı vananın tasarımı tipiktir (Şekil 9): boşaltma havası üstten akar, çalışma için hava. karışım ortadaki kanaldan akar, gaz, emme valfi k çubuğuna monte edilen üç silindirik makara (d, e ve f) ile her üç kanalın a, b ve c'sinden sağlanır. kapalı olduğunda basınçlı hava için a kanalı tamamen açılır ve vana kaldırıldığında kapanır, hava ve gaz için b ve c yuvaları açıldığında kapanır. Strok azaltılırken, düzenleme, önce basınçlı hava kanalındaki gaz kelebeğinin (3) kapatılması, böylece motorun aşırı şarj olmadan çalışması ve ardından gaz ve havanın kısılması şeklinde gerçekleşir. Benzer valflere sahip bir Thyssen silindiri, 97 rpm'de 2750 HP güç üretti. Bu yöntemin kullanımına ilişkin olasılıkların özellikleri Tablo'da verilmiştir. 2.
Bu veriler Phoenix-Ruhort metalurji tesisinde (Almanya) kurulu iki Thyssen motorunun iki aylık testine ilişkindir. Her iki makinede de silindirlerin ana boyutları ve dakikadaki devir sayısı aynıydı (1300 x 1400 mm ve n = 94), ancak bunlardan biri normal dört zamanlı bir motordu, diğeri ise artırılmış güce sahipti. Bakım, su ve yağlama maliyetleri aynıydı; İkinci makinenin 1 kWh başına ısı tüketimi daha düşüktü. Çok yüksek ortalama yük dikkate alınmayı hak ediyor.
Soru hakkında baca gazı ısısının kullanımı gücü artan makinelerin ortaya çıkması sonucu ortaya çıktı: geleneksel motorlar egzoz gazlarıyla sağlanan ısının %30-32'sine kadar kaybederken, gücü artan makineler %50-52'ye kadar kayıp yaşadı. Egzoz gazlarının kullanımı, yüksek sıcaklıklarından (700-750°C) dolayı özellikle tercih ediliyordu. Bu fikir pratik olarak atık gazlarla ısıtılan, esas olarak duman-ateş tipi kazanlar şeklinde gerçekleştirildi. İncirde. Şekil 10, Thyssen tarafından tasarlanan benzer bir kazanın diyagramını göstermektedir.
Artırılmış güce sahip büyük gaz motorları, motor tarafından geliştirilen her etkin güç saati için 1 kg buhara (350-450°C'de 10-14 atm'ye kadar basınç) güvenmenizi sağlar. Bu buharın uygun bir makinede kullanılmasıyla ısıl verim %26-28'den %31-33'e kadar artırılabilmektedir.
Soğutma suyu da kullanılabilir: doğrudan ısıtma veya pişirme amacıyla kullanılabilir (gaz motorunda, su ceketinden çıkan suyun sıcaklığı 80-90 ° C'ye ulaşır) veya soğutma sistemine bağlı küçük bir kazan kullanılarak kullanılabilir. sistem buhara dönüştürülür (3 atm'ye kadar - Thyssen) veya son olarak MAN'ın yaptığı gibi egzoz gazlarıyla ısıtılan ortak bir kazana yönlendirilir. Böyle bir buhar santralinin ısıl verimi, %70 yükte ısı tüketiminin 1 güç saati başına yalnızca 2400 Cal olduğu varsayılarak 0,36'ya yükseltilebilir.
Gaz santrallerinin verimliliğine ilişkin bir çalışma aşağıdaki sonuçları vermektedir (F. Bartscherer'e göre).
1) Atık gaz ısısı kullanılmayan tesisatlar. Ortalama %86 yük ve 1 kWh başına 3700 Cal ısı tüketimiyle,
Bir dizi yardımcı cihazın (hava ve su pompaları, vb.) çalıştırılması için gereken enerji tüketimi dikkate alındığında, azaltılmış verim η azaltılmalıdır. Yapılan ölçümlere göre bu ek tüketim toplamın yaklaşık %7-8'i kadar ifade ediliyor; dolayısıyla η = %21,5. 2) Atık gaz ısısının kullanıldığı tesisler. Masada Şekil 3 yukarıda bahsedilen Thiessen motorunun yaklaşık termal dengesini göstermektedir.
Kazanın ortalama buhar çıkışının, motorun fiilen çıkardığı her kWh için 1,63 kg buhar olduğunu varsayarsak, bu da 1160 Cal'a eşittir, ısının doğrudan kullanımı (ısıtma, pişirme) için elimizde:
Akım üretmek için buhar tüketilmesi durumunda, yüksek basınçlı turbonamo kullanılarak söz konusu 1,63 kg buhardan 0,338 kWh elde edilebilmektedir. Bu durumda türbindeki buhar tüketimi kWh başına 4,8 kg'a eşit olacaktır ve
Halihazırda uygulanan çok yüksek buhar basıncı bu durumda verimliliği %31,5'e çıkaracak, dolayısıyla 60 atm ve 380°C'de kazanç %10 olacaktır.
Soğutma sisteminde özel bir buhar üreten cihaz varsa, soğutma suyunun ısısı kullanılarak her kWh'den 700 Cal'de kWh başına yaklaşık 0,8-1,0 kg buhar elde edilir (bkz. Tablo 4).
Motorun güvenilir çalışmasını sağlamak için ceketteki buhar basıncı 2 atm'nin üzerine çıkarılmaz; bu nedenle buhar çıkabilir. sadece türbinin düşük basınç aşamasında kullanılır, burada yaklaşık 0,1 kWh gelişecektir. Böylece
Güvenlik önlemleri . Gaz motorları ayrı, özel olarak tasarlanmış odalara kurulmalıdır. Gaz motorlarının çalışma alanlarına kurulmasına yalnızca özel çalışma koşulları altında izin verilir, ancak bunların zorunlu olarak en az 1 m yükseklikte ızgaralar veya korkuluklarla ayrılması ve altta sürekli astar ile en az 18 cm yüksekliğe kadar olması gerekir. binanın duvarlarına bağlı olmayan sağlam temeller üzerine kurulmuş; odanın yüksekliği en az 4 m olmalı ve genişlik ve uzunluk, motorun veya koruyuculu ünitenin yakınında en az 1 m genişliğinde serbest geçiş olacak şekilde olmalıdır. Aydınlatma d.b. Gaz motorlarının güvenli bakımı için yeterlidir. Havalandırma, uygun temiz hava akışını ve sıcaklığın 26°C'yi aşmamasını sağlamalıdır. En düşük sıcaklık b. 10°C'den az olmamalıdır. Gaz motorları odasındaki tüm delikler, girintiler (örneğin volan için), zemindeki açıklıklar ve yürüyüş yolları, alt kısmı boyunca 18 cm yüksekliğinde sürekli astarlı 1 m korkuluklarla çevrilmelidir. Gaz motorlarının güvenli bir şekilde sabitlenemeyen parçaları varsa. yerden servis yapılır, ardından d.b. platformlar ve merdivenler altta 1 m yüksekliğinde ve 18 cm kalınlığında korkuluklarla inşa edilmiştir. Halat ve kemerlerin altındaki geçişler sağlam ve güvenli bir şekilde güçlendirilmiş bir yapıyla kaplanmalıdır. Gaz motorlarının erişilebilir tüm hareketli parçaları, dayanıklı çubuklar, korkuluklar veya kasalarla korunmalıdır. Gaz motorlarından çıkan egzoz gazları, yeterince yüksek bir egzoz borusu (tercihen komşu binaların çatılarının sırtından daha yüksek) aracılığıyla atmosfere boşaltılmalıdır. Gürültüyü azaltmak için susturucunun hacmi olmalıdır. bir silindirin strok hacminin en az beş katı; özel olarak tasarlanmış susturucular için bir istisnaya izin verilir; Susturucunun kendisi gaz motoru odasının dışına yerleştirilmelidir. Egzoz ve çıkış boruları b. makine dairesinde izole edilmeli (yanma tehlikesi) ve yanıcı maddelerle temas etmemelidir (yangın tehlikesi). Gaz nüfuzundan kaynaklanan tehlikeyi önlemek için bir takım önlemler öngörülmüştür: 1) Gaz besleme borusu olmalıdır. Doğrudan motor borusu üzerinde otomatik kapatma vanası ile donatılmış olmalıdır, 2) Gaz motorlarının pistonu, valfleri ve contaları yeterince sıkı olmalıdır ve 3) Normal kapatma vanasına ek olarak, kolaylıkla ek bir kapatma vanası bulunmalıdır. mümkünse makine dairesinden erişilebilir. Regülatörün kazara durmasından kaynaklanan bir felaketi önlemek için, regülatöre olan iletimin tasarımı güvenilir çalışmayı sağlamalıdır; Bu nedenle kemer veya kordon aktarımına izin verilmez.
En tehlikeli anlardan biri gaz motorunu çalıştırmaktır. Gücü 15 HP'nin üzerinde olan 4 zamanlı motorlar ve 25 HP'nin üzerinde 2 zamanlı motorlar için özel otomatik çalıştırma cihazları takılmalıdır (basınçlı hava, egzoz gazları, elektrik vb.). Daha küçük motorlar için, kolay ve güvenli çalıştırmayı sağlayacak manuel cihazlar bulunmalıdır. Elle yağlamanın kesinlikle tehlikeli olması d.b. çapraz kafalar, kranklar, krank milleri, eksantrikler, kılavuzlar ve yağ keçeleri için kendiliğinden hareket edenlerle değiştirildi.
Gaz jeneratörleri için güvenlik düzenlemeleri - bkz.
CO 2 emisyonlarını azaltmaya yönelik yaygın çabalar nedeniyle doğal gaz, otomobiller için alternatif bir yakıt olarak giderek daha önemli hale geliyor. Sıkıştırılmış doğal gaz (CNG) ile karıştırılmaması gereken (CIS), esas olarak metandan oluşur. Sıvılaştırılmış petrol gazı esas olarak propan ve bütandan oluşur. Sıkıştırılmış doğal gaz motorunun çalışması biraz farklıdır. Bu yazımızda doğalgaz motorunun nasıl çalıştığından bahsedeceğiz.
İçerik
Otomobillerde sıkıştırılmış doğal gaz uygulaması
Benzinle karşılaştırıldığında, sıkıştırılmış doğal gazın yanması yaklaşık %25 daha az CO2 üretir. Böylece sıkıştırılmış doğal gaz, tüm fosil yakıtlar arasında en az CO 2 emisyonuna sahip olanıdır. Biyogazın yakıt olarak kullanılması küresel sera gazı emisyonlarını daha da azaltacaktır. Egzoz gazlarındaki CO 2 içeriğinin düşük olması nedeniyle, birçok ülkede sıkıştırılmış doğal gazla çalışan araçlara uygulanan nakliye vergisi düşürülmüştür.
Bu arada çeşitli üreticiler sıkıştırılmış doğal gazla çalışacak şekilde donatılmış araçlar için seçenekler sunmaya başladı. Aynı zamanda, daha büyük hacimli CNG silindirleri, araba modifiye ederken neredeyse kaçınılmaz olan bagaj bölmesinin kullanışlı hacmini kaybetmeden daha rahat ve verimli bir şekilde yerleştirilir.
CNG ile çalışabilen araç sayısı ve Almanya'daki CNG dolum istasyonları ağı hakkında en son bilgileri internette bulabilirsiniz. Bu tür arabalar genellikle çift yakıtlıdır, yani. sürücü benzinden gaza ve geri geçiş yapabilir. Ayrıca, benzine göre avantajlarından (patlamaya karşı daha yüksek direnç, daha düşük CO 2 ve toksik emisyonlar) tam anlamıyla yararlanmak amacıyla motorun doğal gazla çalışacak şekilde optimize edildiği "Monovalent plus" adı verilen varyantlar da mevcuttur. Ancak "Monovalent plus" modeline sahip araçlarda küçük bir yakıt deposu bulunur (<15 л), чтобы можно было продолжать движение на бензине в случае отсутствия поблизости станции заправки природным газом.
Sıkıştırılmış doğal gazla çalışan bir aracın tasarımı
Doğalgazın arabada saklanması
Doğal gaz, -162°C sıcaklıkta sıvı halde (sıvılaştırılmış doğal gaz) veya 200 bar'a kadar basınçlarda sıkıştırılmış biçimde (sıkıştırılmış doğal gaz, CNG) depolanabilir. Doğal gazın sıvı halde depolanmasının yüksek maliyetleri nedeniyle 200 barda sıkıştırılmış depolama standart yöntem haline gelmiştir. . Bu kadar yüksek basınca rağmen doğal gazın enerji depolama yoğunluğu benzine göre çok daha azdır. Benzinle aynı enerji içeriğine sahip doğal gaz miktarını depolamak için hacmi dört kat daha büyük bir tanka ihtiyaç vardır.
Sıkıştırılmış doğal gaz sistemi bileşenleri
Doğal gazla çalışabilen araçların neredeyse tamamı buji ateşlemeli motorlarla donatılmıştır. İsteğe bağlı bileşenler aşağıdakileri içerir (bkz. “Doğal gaz veya benzinle motor çalışması”):
- Doldurma boynu;
- Doğal gaz tüpü;
- Yüksek basınç kapatma vanaları (doğal gaz tüpünde);
- Yüksek basınç sensörlü doğal gaz basınç regülatörü;
- Gaz enjektörlü gaz rampası;
- Kombine basınç ve sıcaklık sensörü.
Doğal gaz motorunun çalışma prensibi
Motordan gelen hava girişi, kütle hava akış sensöründen ve elektronik olarak kontrol edilen gaz kelebeği valfinden geçerek emme manifolduna girer. Buradan emme valfleri aracılığıyla yanma odasına beslenir (şekle bakınız). 200 bar basınçtaki bir silindirdeki doğal gaz, silindir üzerindeki yüksek basınç kesme vanasından geçerek basınç kontrol modülüne girer ve bu sayede basıncı yaklaşık 7 bar mutlak sabit çalışma basıncına düşürür. Daha sonra, esnek bir alçak basınç hortumu aracılığıyla gaz, gaz enjektörlerine beslendiği yerden gaz hattına girer.
Çift yakıtlı araçlar için motor yönetim sistemleri
Şu anda iki kontrol üniteli (her biri benzin ve gazla çalışmak için bir kontrol ünitesi) ve bir ortak kontrol üniteli sistemler kullanılmaktadır. Bazı çift yakıtlı araçlarda sürücü bir düğmeyi kullanarak benzin veya gazla çalışmayı seçebilir, ancak çoğu modelde bu geçiş otomatiktir, yani. Motor, gaz bitene kadar gazla çalışır. Bu durumda otomatik olarak benzine geçiş söz konusudur.
Basınç kontrol modülüne takılan yüksek sıcaklık sensörü, motor yönetim sistemine silindirdeki mevcut gaz rezervi hakkında veri sağlar ve ayrıca teşhis yapılırken de kullanılır. Gaz rayına monte edilen birleşik basınç ve sıcaklık sensörü, motor yönetim sisteminin gaz enjeksiyonunun zamanlamasını ve süresini ayarlamasına olanak tanır, böylece emme manifoldundaki karışım, gaz yoğunluğundaki dalgalanmalara rağmen stokiyometrik kalır. Motor kontrol sistemi ayrıca gaz özelliklerindeki değişikliklere uyum sağlayacak bir mekanizma içerir.
Motor yönetim sisteminin geri kalan sensörleri ve aktüatörleri esasen benzinli motorda kullanılanlarla aynıdır.
Sıkıştırılmış doğal gaz motorlarında karışım oluşumu
Çoğu motorda, doğal gazla çalışırken, tıpkı benzinle çalışırken olduğu gibi, emme manifolduna gaz verilir. "Düşük basınçlı ortak yakıt dağıtım borusundan" gaz, doğal gazı emme manifolduna gönderen enjektörlere beslenir. Aynı zamanda, tamamen gaz halindeki yakıtın sağlanması, emme borusunun duvarlarında yoğunlaşma olasılığını ve üzerinde çalışırken olabileceği gibi üzerlerinde bir yakıt filmi birikmesi olasılığını ortadan kaldırdığı için karışım oluşumu koşulları iyileştirilir. benzin. Sıkıştırılmış doğal gaz kullanıldığında egzoz gazlarından kaynaklanan toksik bileşenlerin emisyonu, özellikle motor ısınma modunda çalışırken azalır.
Şu anda piyasada çift yakıtlı araçlar ve "Monovalent plus" çeşitleri sunulmaktadır. Çift yakıtlı araçlar doğalgaz veya benzinle çalışabilir ancak doğalgazla çalışırken efektif motor gücü yaklaşık %10-15 oranında azalır. Bunun nedeni, doğal gazın zorladığı emme havasının yer değiştirmesi ile açıklanabilecek olan, motorun birim yer değiştirmesi başına daha düşük güçtür.
Araba motorları özellikle doğal gazla çalışacak şekilde optimize edilebilir. Doğal gazın patlamaya karşı son derece yüksek direnci (araştırma oktan sayısı (RON) 130'a kadar) daha yüksek sıkıştırma oranlarına izin verir ve doğal gazı süperşarjlı motorlar için ideal bir yakıt haline getirir. Silindir hacminin eş zamanlı olarak azaltılması verimliliği artırır. Direnç ve sürtünme kayıplarındaki ilave azalma sayesinde motor.
Egzoz emisyonları
Motor doğal gazla çalıştığında, CO 2 emisyonu miktarı benzinle çalışmaya kıyasla yaklaşık %25 oranında azalır. Bunun nedeni daha uygun hidrojen/karbon oranıdır (H/C oranı) - neredeyse 4:1 (benzin için yaklaşık 2:1). Bu, doğal gazın yanması sırasında daha fazla su ve daha az CO 2 oluşmasına neden olur.
Doğal gazlı motor, üç yollu katalitik konvertörle birlikte neredeyse hiç partikül emisyonu oluşturmamasına ek olarak çok küçük miktarlarda toksik madde (NOx, CO ve HC) üretir. Doğal gaz motorunun katalitik konvertörü, öncelikle kimyasal olarak kararlı metandan oluşan hidrokarbonların dönüşümünü iyileştirmek ve doğal gaz için daha yüksek "ateşleme" sıcaklığını (minimum sıcaklık) telafi etmek için gerekli olan daha yüksek miktarda asil metal içerir. toksik maddelerin dönüşümünün başladığı katalitik konvertör). Avrupa'dan farklı olarak Amerika Birleşik Devletleri'nde metanın toksik olmayan bir madde olarak sınıflandırıldığına ve bu nedenle Amerikan emisyon kontrol mevzuatına göre kirletici olarak değerlendirilmediğine dikkat edilmelidir.
Doğal gazlı araçlar, özellikle daha katı EEV (Gelişmiş Çevresel Araç) gerekliliklerini karşılaması gereken otobüsler için yüksek emisyon limitlerini karşılamaktadır. Doğal gaz kullanımı, düzenlemeye tabi olmayan kirletici emisyonları açısından da benzinli ve dizel motorlara göre önemli avantajlar sunmaktadır. Bazıları kanserojendir ve aynı zamanda sis ve asit yağmuru oluşumuna da katkıda bulunur.
Sıkıştırılmış Doğal Gaz Motor Bileşenleri
İçten yanmalı bir motora gazlı yakıt sağlamak için, gaz enjektörleri aracılığıyla, geleneksel bir benzinli motordaki benzin hacimlerinden önemli ölçüde daha büyük hacimlerde gazın dozlanması gerekir. Bu durum, akış alanlarını artırarak bu yüksek gaz hacmi akış hızlarına uyarlanması gereken gaz enjektörünün tasarımına özel talepler getirmektedir. Ayrıca yüksek gaz akış hızları, nozuldaki basınç kayıplarını azaltmak için özel şekillendirilmiş kanallar gerektirir.
Ağır kompresörlü motorlarda emme manifoldundaki basınç 2,5 bar'a (mutlak basınç) yükselebilir. Giriş manifoldu basıncının kütle akışı üzerindeki etkisini azaltmak için, en dar noktada (kısma noktası) nozülün yukarı akışındaki basınç, maksimum giriş manifoldu basıncının (nozulun akış aşağısındaki basınç) en az iki katı olmalıdır. Bu durumda memeden sonraki mutlak basınca bakılmaksızın gaz akış hızı ses hızına eşittir. Buradan emme manifoldundaki değişken basıncın kütle akışı üzerinde hiçbir etkisinin olmadığı anlaşılmaktadır. Kısma noktası öncesi olası basınç kayıpları dikkate alınarak minimum çalışma basıncı (mutlak) 7 bar olmalıdır.
Gaz enjektörünün tasarımı ve çalışma prensibi
Elektromıknatıslı armatür (şekle bakın), kılavuz görevi gören bir manşon içinde bulunur. Yakıt, armatürün içindeki bir kanaldan akar. Bu kanalın çıkış ucunda elastomer conta bulunmaktadır. Bu conta, valf yuvasına karşı sızdırmazlık sağlar ve yakıt beslemesini emme manifoldundan izole eder. Güç uygulandığında solenoid bobin, solenoid armatürü kaldırmak ve ölçüm bölümünü (valf yuvasındaki gaz kelebeği noktası) açmak için gerekli manyetik kuvveti oluşturur. Bobinin enerjisi kesildiğinde valf yayı enjektörü kapalı konumda tutar.
Optimize edilmiş gaz enjektör geometrisi
Optimize edilmiş akış yolu sayesinde, kısma noktasının yukarısındaki basınç kayıpları minimumda tutularak mümkün olan en yüksek kütle akışı sağlanır. Ayrıca en dar kesit ve dolayısıyla kısma noktası, contadan sonraki akış aşağı uçtadır. Burada akış hızı ses hızına yakındır, dolayısıyla vana fiziksel anlamda neredeyse ideal bir nozüldür.
Doğal gaz enjektör contalarının geometrisi
Gaz enjektörü bir elastomer contayla monte edilmiştir ve yatak contası geometrisi açısından pnömatik sistemlerdeki kesme vanalarına benzer. Elastomerik malzeme metal iğneli valflerin sızdırmazlık sıkılığını artırır.
Elastomerik malzeme aynı zamanda sönümleme özelliklerine de sahiptir ve "sıçramayı" önler; Kapanma sırasında elektromıknatıslı armatürün tekrarlanan istenmeyen salınımları dozlama doğruluğunu artırır.
Petrol ürünleri fiyatlarındaki küresel artışın arka planında, çok sayıda sürücünün yakıt tüketimini mümkün olan her şekilde azaltmaya çalışması şaşırtıcı değil. Gelişmiş ülkelerde sorunun çözüldüğünü ancak “bütçe” yoluyla çözülmediğini hemen belirtelim.
Basit bir deyişle, daha ekonomik olan modern olanın yerini güvenle alıyor. Bunun için uygun fiyatlı kredi verme, dizel motorlu araçlarda vergi indirimi vb. şeklinde koşullar yaratılmıştır.
Bununla birlikte, BDT'de, bariz nedenlerden dolayı, herkes yeni veya "taze" iki veya üç yıllık kullanılmış bir dizel arabayı nakit olarak veya hatta krediyle karşılayamaz. Mevcut ana alternatifin mevcut bir benzinli arabayı gaza dönüştürmek, yani LPG takmak olduğu ortaya çıktı.
Bu durumda, gaz tüketimi benzine göre daha yüksek olabilir, ancak bu tür yakıtın maliyeti ortalama olarak %50 daha azdır. Ayrıca gazın bir özelliği de küçük bir kayıptır (% 5-10), ki bu çoğu kişi için pek fark edilmemektedir. Öyle ya da böyle, arabasını aktif olarak kullananlar için faydaları ortadadır.
Aynı zamanda sorumlu sürücüler genellikle gazın arabanın motoruna zararlı olup olmadığını merak ediyor. Bu yazıda gazın motoru nasıl etkilediğinden bahsedeceğiz ve ayrıca benzinli içten yanmalı motorun gaz-hava karışımı kullanarak çalışmasının temel özelliklerini ele alacağız.
Bu makalede okuyun
Gazın motor ve servis ömrü üzerindeki etkisi
Gaz ekipmanına olan büyük popülerlik ve talep göz önüne alındığında, bu çözümün hem destekçileri hem de rakipleri olduğu iyi bilinmektedir. Bu yazıda gaz ekipmanının tüm artılarını ve eksilerini, ayrıca çalışma özelliklerini, ekipmanın kurulumunu vb. ayrıntılı olarak ele almayacağımızı hemen belirtelim. Dikkatimizi yalnızca güç ünitesine odaklayalım.
Peki, gaz yakıtı bir benzinli motorun servis ömrünü ve servis verilebilirliğini etkiler mi ve eğer öyleyse, o zaman gaz neden motora zararlıdır? Gazın motoru bozmadığını ve üzerinde pratik olarak hiçbir etkisi olmadığını hemen belirtelim, ancak pratikte her şey o kadar basit değil. Üstelik bu konu çok sayıda efsane ve yanlış anlamayla çevrilidir.
- Her şeyden önce, motorun gazla normal çalışması için hem gaz sisteminin hem de motorun kendisinin doğru şekilde yapılandırılması gerekir. Başka bir deyişle kurulum ve konfigürasyon yalnızca kalifiye bir uzman tarafından yapılmalıdır. Araç sahibine gelince, onun da gaz ekipmanlarının çalıştırılması ve bakımı ile ilgili tüm düzenleme ve tavsiyelere tam olarak uyması gerekmektedir.
Bu kuralların göz ardı edilmesi, gazın motoru bozduğu yönünde yaygın bir inanışın oluşmasına yol açmıştır. Tartışmalardan biri, gazın benzine göre daha yüksek oktan sayısına sahip olmasıdır (benzin için 92-98, gazın ise yaklaşık 110 veya daha fazlası). Birçok sürücü, daha yüksek oktan sayısının motorun anormal modlarda çalışmasına neden olduğunu, gazın motoru "kuruttuğunu" vs. iddia ediyor.
Aslında, gazın oktan sayısında bir fark vardır ve yanma özellikleri açısından benzinden biraz farklıdır, ancak uygun ayarlarla içten yanmalı motorun, valflerin ve diğer elemanların durumu üzerinde önemli bir etkisi olamaz. Bir kez daha bunun gerçekleşebilmesi için kurulumun doğru yapılması gerekmektedir.
Önemli olan, motora uygun şekilde hazırlanmış bir gaz-hava karışımı sağlanması gerektiğidir. Böyle bir karışımın çok fazla veya aşırı zengin olduğu ortaya çıkarsa, bunun sonuçları ortaya çıkacaktır. Bu arada benzinde de aynı sonuçlar ortaya çıkıyor.
Zengin karışım katalizörlere zarar verir, egzoz sisteminde yanma meydana gelebilir, motor muhtemelen aralıklı çalışabilir. Yağsız bir karışıma gelince, bileşimdeki yakıtın (benzin veya gaz) kütle oranı havadan daha az olduğunda, sürüşün motor açısından sonuçları çok daha ciddi olacaktır.
Yalıtma, karışımın yanma odasında daha uzun süre yanmasına neden olur ve yanma sıcaklığı da artar. Sonuç olarak, valfler ve valf yuvaları yanar, hava basıncı önemli ölçüde azalır ve yerel aşırı ısınma meydana gelir.
Ayrıca bujilerin yanlış çalışması ve diğer faktörler sebep olduğu için sorunlar daha da ilerlemektedir. Kısaca silindirlerde yanma sürecinde ciddi bir bozulma söz konusudur. Buna, birçok zanaatkarın çeşitli el sanatları hizmetlerinde gaz ekipmanı kurulumundaki beceriksizliğini ve araç sahiplerinin mümkün olduğunca tasarruf etme arzusunu da eklememiz gerekiyor. Gaz ekipmanı takıldıktan sonra motorda ortaya çıkan birçok sorunun nedeninin açık olduğu açıktır.
Örneğin ilk nesillere (GBO-1 ve GBO-2) ait gaz ekipmanlarında karışım kalitesi ayarları, yalnızca gaz beslemesini artırabilen veya azaltabilen basit bir vidadır. Yani bir cıvata kullanarak karışımı zenginleştirebilir veya zayıflatabilirsiniz. Kural olarak, motor istikrarlı bir şekilde çalıştığı sürece çoğu kişi bunu basitçe "gözle" yaptı.
Aynı zamanda, o zamanki tüm sürücüler, doğru ayarlamalar için servisin en ucuz olmayan özel bir cihaza (çok bileşenli gaz analizörü) sahip olması gerektiğini bilmiyordu. Dahası, gazdan tasarruf etmek için, sahipleri sık sık ayarlamalar yaptılar, ayar vidasını sıktılar ve böylece karışımı büyük ölçüde zayıflattılar.
Araba normal çalıştı, gaz tüketimi düştü ve içten yanmalı motorun gücü de biraz azaldı. Ancak kısa bir süre sonra her şey en azından yanmış vanalarla sona erdi. Böylece motorun gazla çalışması nedeniyle valflerin yanmadığı anlaşılıyor.
- Karışımı ele aldıktan sonra, gaz ekipmanının yaygın sorunları listesinde öne çıkan patlamalardan da bahsedelim. Gaz donanımına sahip araçlardaki geri tepme patlamaları, aslında bir araçtaki benzin-hava veya gaz-hava karışımının kontrolsüz kendiliğinden yanmasıdır.
Kural olarak, ejektör tipi kurulumlar olan aynı eski 1-3 nesil gaz ekipmanıyla donatılmış araçlarda bu tür patlamalar duyulabilir. Belirtilen patlama patlaması, yanlış veya yanmış valflerdeki sorunların bir sonucu olarak ve bir dizi başka nedenden dolayı meydana gelir.
Motora yönelik ana tehdit, çırpma sırasında emme manifoldunda aşırı basınç oluşmasıdır. Basınçtaki bir artış, hava akış sensörünün hasar görmesine veya yanlış çalışmasına neden olabilir, hava kanalına veya hava filtresi gövdesine zarar verebilir. Sık görülen durumlar, özellikle eleman plastikten yapılmışsa, emme manifoldunun kendisinin tahrip olmasıdır.
Manifolddaki patlamaların ortaya çıkmasının gaza geçiş nedeniyle değil, içten yanmalı motorun kendisinin ve sistemlerinin arızalanması sonucu meydana geldiğini unutmayın. Yani gaz tesisatı olmayan bir araçta emme manifoldunda bel fıtığı meydana gelebilir.
Ejektör tipi değil enjeksiyon tipi ekipman olan HBO-4'ün çıkışıyla bu tür patlamaların neredeyse tamamen bulunmadığını da ekleyelim. Gerçek şu ki, bu tür tesislerde yakıt her silindire küçük miktarlarda verilmektedir. Motorda arızalar olsa bile manifolddaki gazdan dolayı patlama sayısında bir artış olmaz.
Gaz motorları için motor yağı
Uzmanların gaza geçtikten sonra LPG'li araçlar için ek kullanım önerdiğini de belirtmek gerekiyor. Gerçek şu ki, bir gaz ve hava karışımı üzerinde çalışırken yanma odasındaki sıcaklık daha yüksektir.
Benzinli ve dizel motorlar için tasarlanmış yağlayıcılar değişen koşullara uygun olmayabilir. Basitçe söylemek gerekirse, benzin ve "gaz" yağı için hesaplanan çalışma sıcaklıkları arasındaki fark yaklaşık 200 santigrat derecedir.
Bir yağlayıcı için bu fark oldukça önemlidir; bazı benzinli olanlar bu kadar yüksek bir sıcaklıkla baş edemez. Sonuç olarak motor parçalarının ve bileşenlerinin koruması bozulur. Ayrıca, gazla çalışırken, sıradan yağ, motorda daha fazla koklaşmaya neden olabilir, çünkü yağlayıcı ısınma nedeniyle "yanır" ve ardından çok fazla kurum ve tortu oluşur.
Bunun sonucunda motor koklaşır, atıklardan dolayı yağ tüketimi artar vb. Yakıt türünü değiştirdikten sonra, yağ seçimi konusuna ayrı ayrı yaklaşmanız gerektiği ortaya çıktı. Toleranslar açısından içten yanmalı motor üreticisinin gereksinimlerini ve tavsiyelerini karşılayan yağların kullanılması en uygunudur, ancak bunların gaz motorlarında kullanılması da mümkündür.
Günümüzde bu tür ürünlerin seçimi oldukça fazladır, bu nedenle bir gaz motoru için motor yağı seçiminde özel bir sorun bulunmamaktadır. Bu tür yağlayıcılar lider markalar Shell, Motul, yerli Lukoil ve diğer tanınmış üreticiler tarafından sunulmaktadır.
Sonuç nedir?
Gördüğünüz gibi, motorla ilgili herhangi bir sorun (hem gazda hem de gaz ekipmanı olmadan), bunları çözmek için entegre bir yaklaşım gerektirir. HBO'nun ayrıntılı teşhisinin yanı sıra ayarlarının kontrol edilmesinden de bahsediyoruz.
Motorun gazla, yani benzinle çalışmaya benzer şekilde sessiz ve sorunsuz çalışması gerektiğini anlamak önemlidir. İçten yanmalı motorun sıcaklığında bir artış, emme ve egzozda lumbago görünümü, patlama vb. olmamalıdır. Motor gücünde yalnızca hafif bir kayba izin verilir.
Gazın kendisi başlangıçta benzinden daha temizdir (özellikle BDT'de benzin birçok yabancı madde ve katkı maddesi içerir). Gazla çalışırken motorda daha az kir, karbon birikintisi ve birikinti biriktiği ortaya çıktı. Sonuç olarak böyle bir motorun içi daha temizdir.
Gaz ayrıca, özellikle yıpranmış, kullanılmış motorlar için önemli olan içten yanmalı motor karterine girme kabiliyetine sahip olmaması bakımından da farklılık gösterir. Bu, yağlayıcının çok sık değiştirilmemesini mümkün kılar ve atık vb. nedeniyle seyreltilmiş yağ kaybını azaltır.
Ayrıca okuyun
Gaz ekipmanı kullanmanın avantajları ve dezavantajları. Gaz ekipmanlarının bakımı ve çalıştırılması, gazın motora yararları ve zararları ve standart sistemler.
LPG'li arabalar
Gaz motorları – gazlı yakıtlarla çalışan motorlar, modern karayolu taşımacılığında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu, sıvılaştırılmış petrol gazı kullanır ( BDT), esas olarak propan ve bütanın yanı sıra sıkıştırılmış doğal gazdan oluşan ( LNG) metan veya sıkıştırılmış doğal gaz. Sıkıştırılmış veya sıvılaştırılmış gazın temini özel silindirlerde depolanır, bu nedenle gazla çalışan arabalara gaz silindirli arabalar denir.
Gaz yakıtla çalışan motorlar, çalışma karışımının zorla ateşlendiği ısı motorlarıdır, yani. benzinli motorlar gibi kıvılcım ateşlemesi kullanırlar, bu nedenle gazlı yakıtın avantajlarını ve dezavantajlarını benzinle karşılaştırıldığında değerlendirmek daha objektiftir.
Dizel motorlarda, gazın fiziksel olarak normal sıkıştırma oranına sahip dizel silindirlerdeki basınçlı hava ile aynı sıcaklıkta tutuşamaması nedeniyle gaz yakıtı yaygın olarak kullanılmamaktadır. Sadece yanma odalarına gaz sağlamak yeterli değildir. Kendiliğinden yanma sıcaklığı () olduğundan, gaz sıkıştırma altında kendi başına tutuşmaz. 460...480˚С) dizel yakıttan yaklaşık bir buçuk kat daha yüksektir ( 300...320˚С). Bu nedenle dizeli gaza dönüştürürken, gaz yakıtı ateşlenmeye zorlamadan tek başına kullanmak teorik olarak bile imkansızdır.
Ancak bu sorunun aşılabilir olduğu ortaya çıktı ve Sovyet zamanlarında teknik bir çözüm bulundu: yanma odasına gaz ve dizel yakıt birlikte enjekte ediliyordu. Özellikle KAMAZ araçlarının bazı modellerinde bu çözüm kullanıldı.
Gaz-dizel motorun çalışma prensibi, silindirlere pilot dozda dizel yakıt sağlanmasına dayanıyordu ( 20%-30%
) ve yakıtın kalan kısmı ( 70%-80%
) doğal gaz temini ile değiştirildi.
Bu durumda, önce silindirlere gaz vererek havayla iyice karışmasını sağlamak ve ardından dizel yakıtın pilot kısmını enjekte etmek daha karlı olur.
Teknik olarak, herhangi bir dizel motor, dizel yakıtın pilot kısmı kullanılmadan hem yağ propan-bütan karışımı hem de doğal metan üzerinde gaz tüpü ekipmanıyla çalışacak şekilde dönüştürülebilir.
Bununla birlikte, benzinli motorların gaza dönüştürülmesinden farklı olarak, bir dizel motorun yalnızca gaz yakıtla çalışacak şekilde yükseltilmesi, standart dizel güç sisteminde ve ateşleme sisteminin kullanımında radikal değişiklikler gerektirecektir.
Yakıt ekipmanının sökülmesi ve yerine ateşleme sisteminin takılması gerekir. Enjektörler bujilerle değiştirilir ve ardından gaz ekipmanı takılır. Gaz, bir dağıtıcı kullanılarak emme manifolduna girer ve motor, gaz yakıtıyla çalışır.
Elbette bu tür değişikliklerden sonra dizel motorun birçok avantajı kayboluyor.
Gaz yakıtlar için gereklilikler
Gaz yakıtlarına ilişkin gereksinimler, motorlar için diğer yakıt türlerine ilişkin gereksinimlerden çok az farklılık gösterir:
- iyi karışım oluşumunun sağlanması;
- yanıcı karışımın yüksek kalorili içeriği;
- korozyon ve aşındırıcı aşınmanın olmaması;
- emme ve egzoz yollarında minimum tortu oluşumu;
- depolama ve nakliye sırasında kalitenin korunması;
- düşük üretim ve nakliye maliyeti.
Gazlı yakıt kullanmanın faydaları
Gaz yakıtının oktan sayısı benzinden daha yüksektir (ortalama oktan sayısı 105
), bu nedenle sıvılaştırılmış gazın patlama direnci, en yüksek kalitede bile benzininkinden daha yüksektir. 
Bu, daha yüksek sıkıştırma oranına sahip bir motorda daha fazla yakıt verimliliği sağlar. Aynı zamanda gazın yanma hızı benzine göre biraz daha düşüktür. Sonuç olarak silindir duvarlarına, piston grubuna ve krank miline binen yük azalır, bu da motorun sorunsuz ve sessiz çalışmasını sağlar.
Gaz, havayla kolayca karışarak silindirleri homojen bir karışımla daha eşit bir şekilde doldurur, böylece motor daha düzgün ve sessiz çalışır.
Gaz karışımı tamamen yanar, böylece pistonlarda, valflerde ve bujilerde karbon birikintisi oluşmaz.
Gaz yakıtı, yağ filmini silindir duvarlarından temizlemez ve ayrıca karterdeki yağla karışmaz, böylece yağın yağlama özellikleri kötüleşmez. Sonuç olarak silindirler ve pistonlar daha az aşınır ve motor yağı değişim sıklığı artar.
Benzinle karşılaştırıldığında sıvılaştırılmış gazın aşağıdaki avantajları vardır:
- bir buçuk ila iki kat daha az maliyet;
- daha yüksek patlama direnci (oktan sayısı 105 );
- gaz motoru daha düzgün çalışır ve servis ömrü yaklaşık bir buçuk kat artar;
- yaşlanma süresi azaldığı için motor yağı değişim sıklığı bir buçuk ila iki kat artar;
- kadar artar 40% buji servis ömrü;
- gaz neredeyse hiç kükürt içermez, bu da metallerin korozyonuna ve aşınmasına neden olur;
- egzoz gazı toksisitesi azalır ( CO iki kere, CH Açık 50…100% , NOx Açık 20…30 % );
- benzinin aksine gaz karışımının bileşimi daha homojendir;
- Petrol gazı bunları çözdüğü için güç kaynağı sisteminin parçalarında ve cihazlarında reçineli tortular birikmez;
- Motor parçalarında karbon oluşumu önemli ölçüde azalır.
Metanın doğal rezervleri çok büyük olduğundan ve bir araba motoru için daha ucuz yakıt bulmak zor olduğundan sıkıştırılmış gaz da yakıt olarak kullanılır.
Sıkıştırılmış doğal gazın sıvılaştırılmış petrol gazına kıyasla aşağıdaki avantajları vardır:
- havadan daha hafif olduğundan ve sızıntı sırasında buharlaştığından daha fazla güvenlik;
- daha ucuz;
- büyük doğal rezervler;
- egzoz gazları daha çevre dostudur.
Gaz yakıtın dezavantajları:
- Benzinle karşılaştırıldığında daha düşük yanma oranı, motor gücünün yaklaşık olarak azalmasına neden olur 7…12% (önce 20% );
- düşük sıcaklıklarda motorun zor çalıştırılması;
- taşıt metal tüketimindeki artış 25…30 kg sıvılaştırılmış gazla ve 700…800kg sıkıştırıldığında;
- Ek pahalı ekipmanların kullanılması, arabanın maliyetinin artmasına neden olur. 20..27% ;
- benzine kıyasla artan gaz tüketimi;
- test istasyonlarında gaz depolama silindirlerinin periyodik muayenesi ihtiyacı;
- motor bakımı ve onarımının karmaşıklığı artar 3...5% , (bu maliyetler, motorun bakım ömrünün arttırılmasından elde edilen tasarruflarla dengelenir);
- bir benzin istasyonundaki seyahat aralığı aşmıyor 200...250 kilometre;
- Gaz tüpü kurulumlarını kullanırken artan güvenlik gereksinimleri.
Sıvılaştırılmış gaz, binek araç motor güç sistemlerinde yaygın olarak kullanılır. Bir arabayı sıvılaştırılmış gazla çalışacak şekilde dönüştürmek, onu sıkıştırılmış gazla çalışacak şekilde dönüştürmekten daha kolay ve daha ucuzdur. Ek olarak, sıvılaştırılmış gaz silindirin içinde nispeten düşük basınç altındadır (yaklaşık olarak 1,6 MPa) ve sıkıştırılmış gazın yüksek derecede seyrekleşmesi, bu rakamın şu kadar artırılmasını gerektirir: 12-15 bir kere.
Bu nedenle, sıkıştırılmış gaz kullanmak için, aracın ağırlığını önemli ölçüde artıran, daha kalın duvarlara sahip, daha hacimli ve daha ağır yakıt ikmali silindirleri gerekir. Ve eğer kamyonlar ve otobüsler için bu hoş olmayan gerçek hala tolere edilebiliyorsa, o zaman her kilogram ağırlığın dikkate alındığı binek otomobiller için sıkıştırılmış gaz kullanımı daha az çekicidir. Ek olarak, sıvılaştırılmış gazla çalışan bir arabanın yakıt ikmali arasındaki mesafe, gazlı yakıtla çalışan bir arabaya göre iki kat daha uzundur.
Buna dayanarak, gaz yakıtlı güç sistemleri henüz yeterince geniş bir uygulama alanı bulmamış ve şehirler ve banliyölerde, yani kısa mesafelerde seyahat eden araçlarda kullanılmaktadır.
Gazlı otomobil yakıtı markaları
GOST20448-90 iki markanın sıvılaştırılmış gaz üretimini sağlar: SPBTZ(teknik kış propan-bütan karışımı) ve SPBTL(teknik yaz propan-bütan karışımı).
Eski standart ( GOST27578-87) ayrıca iki marka sıvılaştırılmış gaz için de sağlanmıştır: kış - PA(otomotiv propanı) ve yaz - PBA(otomobiller için propan-bütan karışımı).
Sıvılaştırılmış gaz yakıtın ana bileşenleri propandır ( C 3 H 8) ve bütan ( C 4 H 10). Teknik nedenlerden dolayı, karayolu taşımacılığı için tedarik edilen sıvılaştırılmış gazlar, kompresörlerden ve pompalardan gelen belirli miktarda yağ içerebilir.
Kış karışımı, artan propan içeriği bakımından yaz karışımından farklıdır ve +'nın altındaki ortam sıcaklıklarında kullanılır. 5
˚ İLE. Yaz karışımı + sıcaklıklarda kullanılır. 5
˚ İLE Ve daha yüksek.
Propan aşağıdaki sıcaklıklarda sıvı halde kalır - 42
° İLE bütan için bu sıcaklık - 0,5
° İLE.
İlkbaharda SPBTZ markasının sıvılaştırılmış gaz rezervlerinin tamamen tükenmesi için + 10
° İLE.
Daha yüksek sıcaklıklar, gaz besleme sistemindeki basıncın istenmeyen bir şekilde artmasına ve basınçsızlaşmasına neden olabilir.
Sıkıştırılmış doğal gaz iki sınıfta üretilir: “ A" Ve " B" Metan ve nitrojen içeriği bakımından farklılık gösterirler. Sıkıştırılmış gazların ana yanıcı bileşenleri metandır ( 4. Bölüm), karbonmonoksit ( CO) ve hidrojen ( H2) çeşitli kökenlerden (doğal, ilişkili, petrol, kok vb.) yanıcı gazlardan elde edilir. İlgili gazlarda, petrol sahasına bağlı olarak metan içeriği şu aralıkta olabilir: 40-82% .
GAZ (Gorki Otomobil Fabrikası) tanınmış bir Rus otomobil üreticisidir. Volga, Gazelle, Chaika, Pobeda gibi arabaların ve geçmişte ve günümüzde ünlü olan diğer arabaların yaratılması nedeniyle popüler. Şu anda GAZ ticari araç üreticisidir; talepteki düşüş nedeniyle binek otomobillerin montajı durdurulmuştur. Bununla birlikte, şehrimizin sokaklarında hala bu arabalardan çok sayıda var ve bu yaygın olayın açıklanması oldukça kolaydır - ucuzluk. GAZ'ın yedek parçaları hiç de pahalı değil, arabalar her köşede tamir ediliyor ve arabanın fiyatı son derece düşük. Ayarlama severler için GAZ mükemmeldir, motorlar iyi bir deplasmana ve güce sahiptir, oldukça iyi turboşarjlanabilir ve tüm bunların fiyatı nezaket sınırları içinde kalır.
Binek araçlardaki GAZ motorları, çoğunlukla ZMZ ve UMP tarafından üretilen, çeşitli model ve modifikasyonlara sahip oldukça basit sıralı dört silindirli motorlardır. Üst düzey GAZ arabalarında 6 silindirli motorlar ve V8 kullanıldı. Ayrıca sıralı dört adet 3RZ ve V6 5VZ, Rover T16 ve Chrysler EDZ gibi yabancı yapım motorlar kullanıldı. GAZ'a benzinli motorların yanı sıra dizel motorlar da takıldı: sıralı 4 silindirli GAZ-560 Steyer ve YaMZ, MMZ, Cummins, Toyota 2L-T tarafından üretilenler.
Kamyonlardaki GAZ motorları benzinli V8 ZMZ, sıralı turboşarjlı 4 silindirli MMZ ve YaMZ'dir ve GAZ'ın eski versiyonlarında motorlar 6 silindirli sıralı konfigürasyondaydı.
WikiMotors, Gorki Otomobil Fabrikası'nın motorları hakkında bir bilgi tabanı topladı ve toplamaya devam ediyor; burada GAZ motorlarının tüm modellerini ve işaretlerini, hangilerinin kurulduğunu ve nerede olduğunu, hacimlerini, teknik özelliklerini, arızalarını (troitler, duraklar) bulacaksınız. , vb.) ve kendin yap onarımları. Ayrıca GAZ motorundaki kaynak, cihaz, ağırlık, yağ, değiştirme süresi, ne kadar döküleceği vb.
Aynı zamanda, GAZ ayarına özel önem verilmektedir: doğal emişli versiyonda motorun nasıl uygun şekilde değiştirileceği ve ayrıca bir kompresör ve türbinin nasıl kurulacağı.
Wikimotors hakkındaki bilgileri okuduktan sonra, hangi GAZ motorunun satın almaya değer olduğuna ve hangisinin baş ağrısına neden olacağına, standart bir güç ünitesini mi ayarlayacağınıza yoksa takas için başka bir motor mu seçeceğinize ve çok daha fazlasına karar vereceksiniz.
