Какой газ используется в автомобилях в качестве топлива

Последнее обновление — 22 мая 2020 в 10:30

Основной альтернативой традиционному бензину или дизелю, является газомоторное топливо (ГМТ). Каким газом заправляют автомобили с ГБО, а также в чём отличие между ними вы узнаете из этой статьи.

Виды газового топлива

Условно ГМТ можно разделить по способу производства, агрегатному состоянию при использовании, хранении и транспортировке.

• CNG (compressed natural gas) – компримированный (сжатый) природный газ (КПГ)
• LPG (liquefied petroleum gas) – сжиженный нефтяной газ (СНГ)

Менее распространённые варианты:

• LNG (liquefied natural gas) – сжиженный природный газ (СПГ)
• CBG (compressed biogas) или LBG (liquefied biogas) – биотопливо.

Природный газ

Природным газом принято считать метан. Добывается он из недр земли через подземные или подводные (морские) скважины. В первоначальном варианте топливо содержит 75-98% метана (CH4), а также множество различных примесей:

1. механические (грунт)
2. водяной пар
3. этан C2H6
4. пропан C3H8
5. бутан C4H10
6. азот N2
7. этан C2H6
8. пентан C5H12 и другие (зависит от места рождения).

После добычи, сырье подвергается очистке от загрязнений, воды (осушка). Затем методом сепарации происходит отделение сероводорода и других компонентов.

Так как метан не имеет запаха, почувствовать его утечку не возможно. Для безопасности в газ добавляют специальную жидкость одорант (этантиол, этилмеркаптан C2H5SH) из расчета 16 грамм на 1000 м3.

Чистый метан по магистралям, с помощью компрессорных станций создающих давление в трубе, направляется к автомобильным газонаполнительным компрессорным станциям. На АГНКС голубое топливо компримируют (сжимают) до давления 200-220 атм. Таким образом, получается готовый к использованию CNG газ для автотранспорта (характеристики и требования к КПГ регулируются ГОСТом 27577-2000).

Существует ещё один более выгодный метод транспортировки метана. Очищенный природный газ пропускают через систему эжекторов, где при расширении его температура поэтапно понижается до температуры кипения -163°C, после чего метан переходит в сжиженное состояние. Основным преимуществом такого способа является уменьшение объёма газа в 600 раз.

Перевозку и хранение жидкого топлива осуществляют в специальных криогенных ёмкостях, которые, по сути, являются термосами. Цистерна объёмом 25 кубометров вмещает 10 тонн СПГ/LNG.

Затем у сжиженного природного газа может быть два пути:

1. обратный перевод в газообразное состояние при помощи испарителей
2. использование СПГ как топливо

Последний пункт является очень перспективным для автомобильного транспорта преимущественно коммерческого направления, из-за скопления в жидком метане огромного количества тепловой энергии при относительно низком давлении в криоёмкости (от 5-16 атм.).

Основные преимущества сжатого метана, как и СПГ – это их экономические и экологические показатели. К тому же природный газ легче воздуха, в этом смысле он менее опасен при утечке чем, например пропан. Однако газы метана являются токсичными (4 класс опасности).

Главным фактором медленного распространения CNG, является отсутствие достаточного количества автозаправочных станций. В настоящее время на территории России насчитывается, порядка 330 АГНКС не считая передвижных заправщиков (ПАГЗ), которые в основном применяются для нужд предприятий.

Техника и инфраструктура под LNG только начинают появляться, поэтому более широкое применение на авто пока имеет КПГ.

Сжиженный нефтяной газ

Ввиду доступности и пониженных требований к конструкции баллонов, ещё большее распространение в качестве газомоторного топлива получил состав пропана (C3H8) с бутаном (C4H10).

Пропан-бутановую смесь выделяют из добытого газоконденсата, а также при извлечении и глубокой переработке нефти. При нефтеперегонке образуется так называемый попутный нефтяной газ (ПНГ), из него отделяют сжиженный углеводородный. Затем происходит разделение СУГ на составляющие компоненты, один из которых — это сжиженный нефтяной газ. Для разных сфер применения СНГ бывает:

• СПБА — смесь пропана-бутана автомобильная
• ПА — пропан автомобильный
• ПТ – пропан технический
• ПБТ – пропан-бутан технический.

Пропан тяжелее воздуха, поэтому при утечке может скапливаться в нишах и закрытых помещениях (смотровая яма, гараж). Взрывоопасность паров ПБ в воздухе 2,3-9,5 % при нормальном давлении и температуре 20°C, метана 5-15%. СНГ малотоксичен.

LPG топливо имеет температуру кипения -43 градуса по Цельсию, при её превышении и атмосферном давлении горючее переходит в парообразное состояние. Избыточное давление паров составляет 16 атм (при температуре 45°C). В сжиженном состоянии объём СПБ уменьшается до 250-300 раз, концентрируя большое количество энергии.

Согласно ГОСТу 52087-2003 ПА должен содержать 85% пропана (±10%), СПБА 50% (±10%). Топливо, как и метан, подвергается одоризации (за исключением правил указанных ГОСТом).

Применение технического пропана и смеси ПТ, допустимо в качестве моторного топлива автомобиля, во всех климатических зонах с температурой окружающей среды до -20°C.

Октановое число пропана 105, у метана 110. По сравнению с бензином после сгорания СНГ и КПГ топлива, вредные выбросы снижаются до 10 раз.

Биотопливо

Биогаз — по сути тот же метан, полученный из растительного, животного сырья, а также различных органических отходов. CBG/LBG обладает схожими характеристиками.

Основное преимущество биометана заключается в том, что его производство никак не связано с добычей природных ископаемых. Генерируют его искусственным путём в специальных реакторах. Процесс происходит за счёт естественной жизнедеятельности бактерий . После очистки газа от сероводорода получается топливо с содержанием метана до 98%.

Применение биогаза как ГМТ актуально для сельскохозяйственных предприятий и перерабатывающих отходы организаций.

Устройство и схема работы ГБО

Описание и назначение основных элементов. Принцип работы устройства и схема газобаллонной установки.

Схема газобаллонного оборудования наиболее распостраненного четвертого поколения

Основные элементы

Редуктор-испаритель. Элемент системы, предназначенный для подогрева пропанобутановой смеси. Он контролирует испарение, уменьшает давление до атмосферного. Конструкционно газовый редуктор представляет собой механизм, состоящий из нескольких последовательно соединенных камер. Друг от друга они разделены клапанами.

Клапан электромагнитный для газа. Механизм предназначен для блокировки топливного трубопровода. Это нужно в период простоя двигателя, после его переключения на автомобильный бензин. Клапан дополнительно оснащен фильтром очистки топлива.

Клапан электромагнитный для бензина. Этот механизм прекращает подачу автомобильного бензина в карбюраторных моторах, когда они функционируют на газовой смеси. Газовый блок управления исполняет аналогичную задачу в инжекторах.

Переключатель автомобильного топлива. Этот механизм обустраивают в салоне транспортного средства. Переключатели могут отличаться конструктивно. Некоторые варианты имеют подсветку, индикаторную шкалу, которая показывает, сколько в баллоне осталось газовой смеси.

Мультиклапан. Механизм располагается на горловине баллона. В его конструкции предусмотрены следующие клапана: скоростной, расходный, заправочный. Дополнительно мультиклапан оснащен заборной трубкой, измерителем уровня топливной смеси. Клапан скоростной при поломке трубопровода предупреждает газовую течь.

Венткамера. Этот компонент системы также расположен на горловине баллона. В коробку помещают мультиклапан. Основная функция этого элемента – отвод наружу газовых паров при возникновении в багажнике газовой течи.

Газовый баллон (специальная емкость для содержания сжиженного газа). Он может иметь торроидальную или цилиндрическую форму. Первый вариант предоставляет возможность размещать емкость с газом в нише, предназначенной для хранения запасного колеса. Согласно правилам техники безопасности при эксплуатации баллонов с газом емкость заполняется газовой смесью всего на 80% от ее максимальной вместимости.

Разбор деталей комплекта газобаллонного оборудования четвертого поколения: как выглядят детали устройства, зачем они нужны и как все работает

Принцип работы

Необходимо отметить, питание газовой смесью, исполнение всей газобаллонной системы предыдущих поколений значительно проще, чем конструкция бензиновой системы подачи топливной смеси.

Перевод транспортного средства для работы на газобаллонном оборудовании, его соответствующее переустройство выглядит таким образом. Предварительно в багажном, грузовом отделении, под днищем машины, на раме монтируют специальную емкость, предназначенную для заполнения газом. В двигательном отсеке (подкапотное пространство) устанавливают редуктор-испаритель, дополнительные устройства, функции которых связаны с подачей в мотор газовой смеси, и механизмы регулировки топлива.

Баллоны заправляются жидкой смесью пропана-бутана. Если давление соответствует атмосферному, топливо имеет газообразное состояние. Если давление выше атмосферного, газ преобразуется в жидкое топливо, которое при бытовых температурах может испаряться. Поэтому под сжиженный газ используются только герметичные емкости. Давление в них может составлять 2-16 атмосфер.

Газовые пары формируют давление, благодаря которому они подаются в газовый трубопровод повышенного давления. Заправка газового баллона и подача из него топлива в магистраль производится через мультиклапан. Для выполнения заправки дополнительно применяется специальное выносное приспособление.

Сжиженная газовая смесь направляется по трубопроводу и проходит через газовый клапан с фильтровальным элементом. Такая дополнительная фильтрация позволяет эффективнее очищать топливо от смолистых соединений, прочих примесей. Это устройство также предназначено для блокировки подачи газовой смеси при отключении зажигания, переключении рабочего режима двигателя на автомобильный бензин.

После фильтрации топливная смесь направляется в редуктор. Здесь давление газовой смеси падает до показателя, составляющего примерно 1 атмосферу. Снижение давления способствует испарению жидкой газовой смеси. При прохождении данного процесса редуктор активно охлаждается. Именно по данной причине его соединяют с системой охлаждения автомобильного двигателя. Подогретая охлаждающая жидкость в результате циркуляции по системе не дает редуктору обмерзать. В холодный период года рекомендуется производить запуск автомобильным бензином, а уже после предварительного прогрева двигателя стоит переводить его рабочий режим на газобаллонное оборудование. Данное требование предполагает выход мотора на рабочий температурный режим, а также подогрев охлаждающей жидкости до необходимой температуры.

После редуктора уже парообразный газ направляется в цилиндры мотора. В ГБ системе отсутствует деталь, схожая функционально с бензонасосом. Газовая смесь содержится в баллоне под определенным давлением, и поступает в редуктор автономно, дополнительная подкачка для этого не требуется. Благодаря этому система ГБО по конструкции значительно проще. А способность газа преобразовываться из жидкости в пар при изменении показателей температуры, давления еще больше сокращает количество элементов конструкции ГБО установок.

Специальный переключатель, установленный в автомобильном салоне, позволяет переключаться с бензина на газ и обратно. После выключения зажигания переключатель занимает нейтральное положение. Газобаллонное оборудование может быть наделено дополнительно функцией отключения подачи газовой смеси, если в автомобильном двигателе отсутствует искра.

Схема установки

1. Емкость с газом (баллон)
2. Мультиклапан
3. Топливный трубопровод высокого давления
4. Заправочное выносное приспособление
5. Клапан для газа
6. Редуктор-испаритель
7. Дозатор топливной смеси
8. Клапан для бензина
9. Топливный переключатель

По схеме подачи топлива ГБ оборудование условно подразделяется на поколения. Например, рассмотрим ранние системы, проанализируем их рабочий алгоритм. Пропанобутановая смесь в сжиженном состоянии, содержащаяся под определенным давлением в специализированной емкости, подается в трубопровод повышенного давления через специальный мультиклапан, фиксирующий расход топлива. С помощью этого клапана и выносного заправочного приспособления производится заправка. Далее сжиженный газ по трубопроводу проходит через газовый клапан, дополнительно оснащенный фильтрующим элементом, где осуществляется его очистка от различных примесей, смолистых соединений. Этот механизм системы при выключенном зажигании, переключении рабочего режима двигателя на автобензин перекрывает подачу газовой смеси.

Далее по трубопроводу чистый газ перемещается на редуктор, где его давление уменьшается до атмосферного. В результате этой процедуры газовая смесь начинает интенсивно испаряться. В коллекторе работающего мотора образуется разряжение, что предоставляет возможность газовой смеси пройти по рукаву пониженного давления. Дальше газ направляется через дозатор в топливный смеситель, который размещен между дросселем, воздушным фильтром. На карбюраторных моторах может использоваться газовый штуцер.

Нужный вид топлива для работы двигателя включается топливным переключателем из автомобильного салона, который размещен на панели. При включении режима «газ» переключатель активизирует открытие газового клапана, одновременно перекрывается бензиновый клапан. При переключении рабочего режима автомобильного двигателя на бензин, соответственно перекрывается газовый клапан. Благодаря предусмотренной для переключателя подсветке всегда можно посмотреть, на каком топливе работает мотор.

Сертифицированный мультибрендовый центр по установке, обслуживанию и ремонту газового оборудования:

Пропан или метан: аргументы и факты для вашего авто

С появлением двигателей внутреннего сгорания поиск экономных и экологичных видов топлива не прекращается. Углеводородные газы уверенно, постепенно занимают нишу в этой области.

Несколько десятилетий владельцев транспортных средств волнует вопрос: какой вид газа оптимально решает проблемы экономичности топлива, пропан-бутан или метан?

Для чего нужно знать особенности пропана и метана?

Когда-то наиболее экономичным топливом было дизельное. Водители выбирали автомобили с соответствующим двигателем либо выполняли переоборудование. Со временем стоимость дизельного горючего намного увеличилась, самым дешёвым современным способом экономии топлива стало использование газа.

Сегодня газовые автомобильные системы активно внедряются в автопарках коммерческих, производственных предприятий, бюджетных учреждений. Переводят на ГБО свои автомобили многие владельцы частных транспортных средств.

Подключился и автопром. Появляются модели марок машин отечественного и зарубежного производства, которые на конвейере оборудованы газобаллонной системой. Причины понятны — газ позволяет существенно экономить средства на заправках. Если для кого-то не важен финансовый вопрос, экологичность применения газового топлива не оставляет сомнений.

Какой газ лучше для авто — пропан-бутановая смесь или метан? У каждого претендента на замену бензина есть положительные и отрицательные стороны. Автовладельцы делают выбор, исходя из условий использования альтернативного топлива. Разобраться в эксплуатационных характеристиках пропана и метана, значит сделать осознанный, просчитанный во всех отношениях выбор для своего автомобиля.

Если принято решение об установке газовой системы, следует учесть ряд особенностей. Нужно знать, как правильно заправлять автомобиль, определиться, ГБО какого поколения и производителя приобретать, куда обращаться за установкой, какой вид газового топлива для авто выбрать. Для начала нужно разобраться: чем отличается пропан от бутана и метана?

Метан, пропан и бутан

Пропан-бутановое топливо — сжиженная газовая смесь, метановое горючее — сжатая субстанция. Два вида газового горючего имеют различия по составу, особенностям и специфике применения.

Углеводородный газ пропан имеет органическое происхождение. Является продуктом переработки нефтепродуктов либо выделенным компонентом природного газа.

Каким газом заправляют автомобили? Существуют две марки газовых смесей:

1. Пропан бутан автомобильный, используется как транспортное топливо;
2. Техническая пропан-бутановая смесь, для расхода в быту.

Потребительские свойства пропановому горючему придают следующим образом:

• газ подвергается процедуре тщательной очистки;
• пропан соединяют с этаном и бутаном, в сжиженном состоянии нагнетают в ёмкости с давлением 10-15 атм.

Таким образом, в состав горючего входят пропан и бутан разница у которых заключается в том, что первый — зимний газ, второй — летний.

Сжиженный бутан не работает на морозе. Чистому «зимнему» пропану противопоказано лето, высокая температура повысит давление в газовом баллоне.

По госту содержание бутана в топливной газовой смеси не должно быть более 60%, для северных регионов и зимой доля пропана не должна быть ниже 75%. Такая газообразная субстанция хорошо ведёт себя в цилиндрах двигателя автомобиля.

C₃H₈ тяжелее воздуха, становится взрывоопасным, вредным для человека, если концентрация превышает 2,1%.

Сжиженный нефтяной газ сохраняет газообразные свойства при нормальном температурном режиме, любом давлении. Тот факт, что пропан-бутан может сжижаться, позволяет загружать в автомобиль большие объёмы топлива, значительно увеличивая запас хода. Пропан авто не повредит, если будет высокого качества.

Метан газ — это углеводород, легче воздуха, практически не растворим в воде. Добывают газ из недр земли.

Чтобы попасть к потребителю, CH₄ проходит несколько технологических этапов:

1. Газ фильтруют.
2. Дополняют одорантами.
3. Метан сжимают компрессором до 200-250 атм.
4. Автомобильную топливную смесь помещают в тяжёлые толстостенные резервуары повышенной прочности.

Взрывоопасным газ становится при концентрации в окружающей среде более 4,4%. Метан топливо имеет способность к накоплению в закрытых пространствах, быстро рассеивается. Стоит дешевле пропана, относится к самому чистому газовому топливу, в отличие от пропана, примесей в нём ничтожно мало, не требуется глубокая очистка.

На заметку! Влияние на человеческий организм метана минимально на открытых площадях из-за низкого веса.

В качественном компримированном метане не менее 90% природного газа.

Какое газовое горючее принесёт больше экономии автовладельцу?

Сравнительные характеристики метана и пропан-бутана:

1. Установка пропанового газобаллонного оборудования обойдётся более чем в два раза ниже по цене.
2. По стоимости топлива — метан гораздо дешевле пропан-бутана.
3. Суг снижает показатели мощности автомобиля по сравнению с бензином до 3-5%, что проявляется на скорости от 140 км в час. Метан способен «ослабить» двигатель автомобиля до 20%. Современные поколения ГБО этот показатель нивелируют.
4. По степени экологичности — у сжиженного газа больше примесей, пропан-бутан не относится к полностью безопасным веществам. Метановый газ отличается тем, что на данный момент это самый чистый топливный ресурс наряду со спиртовым, превосходит по безопасности электродвигатели.
5. По весу газовых баллонов и объему горючего, у пропана-бутана, сжатого под невысоким давлением, явное преимущество, его объёма хватит на путь в три раза длиннее.
6. Уровень взрывоопасности метана, который моментально рассеивается на открытом воздухе, в два раза ниже. Прочные метановые резервуары при аварии меньше подвержены деформации.
7. По доступности заправочных азс — пропановые искать не нужно, они почти на одном уровне с бензиновыми. Метановые автозаправки — в крупных городах.
8. Октановое число у пропан-бутановой смеси 100, у метановой 110.

Итоговая разница следующая: газ метан дешевле и безопасней, но дороже по монтажу и обслуживанию. Чтобы заправляться пропан-бутаном, не обязательно жить в большом городе. ГБО доступное по цене, баллоны более лёгкие, но газ более вредный и опасный.

Поэтому понятно, почему владельцы частных и коммерческих грузовых автомобилей останавливают выбор на метане. Машины не чувствуют веса баллонного оборудования, потеря мощности не чувствительна. Экономия на горючем существенная.

Почему выгодно заправлять авто газом

При всех достоинствах и недостатках, у разновидностей газового горючего есть общие «бонусы», привлекательные для автовладельцев:

• автогаз имеет более низкую стоимость относительно бензина;
• высокая экологическая составляющая, газ оказывает меньшее негативное воздействие на человека, токсичность газовых выхлопов незначительна;
• установка ГБО увеличивает запас гсм в автомобиле, если залить полный бак бензина и наполнить газовый баллон;
• использование газа в комплексе с бензиновым горючим замедляет износ деталей машины (эффективнее, если двигатель приспособлен к газу с завода).

Эти качества позволяют автовладельцам использовать газ вместо бензина, сеть агзс год от года расширяется.

Мнение о том, что газобаллонное оборудование способно выводить из строя верхнюю часть блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания, справедливо, когда ГБО на автомобиль установлено кустарным способом.

Газовая система будет иметь статус отличной надёжности, полную безопасность, высокий кпд, если устанавливать её у профессионалов, заправлять автомобиль качественным газом, не игнорировать регулярное прохождение технического осмотра. Правильно выполненный монтаж газового баллона поможет избежать повреждения оборудования в ДТП.

На заметку! Что касается утечек газа, то добавленные в газ меркаптаны с характерным запахом позволят сразу заметить дефекты в системе.

Метановое ГБО: когда прощаешь все минусы

Какое отличие метана от пропана?

Какое давление в газовом баллоне?

Газовое оборудование на дизель: насколько реально?