Контрольные вопросы:

1. Какие показатели характеризуют качество ПД?

2. В каких условиях эксплуатации ПД работает с частым изменением суточного и нагрузочного режима?

3. Каковы основные эксплуатационные требования к двигателю транспортной машины?

4. Что понимается под надежностью ПД?

5. Какие требования предъявляются к системам охлаждения, смазки, топливоподачи?

Лекция 13 Модернизация двс для применения альтернативных видов топлива.

                                                                      Введение

Современные мероприятия по уменьшению содержания вредных веществ в отработавших газах автомобилей связаны со значительными затратами, что является дополнительным стимулом поиска новых решений этой проблемы.

Основой автотранспортной энергетики в ближайшем будущем останутся поршневые двигатели внутреннего сгорания (ПДВС), которые после почти столетнего развития достигли высокого совершенства. Факторами, влияющими на конструкцию ПДВС, являются необходимость увеличения удельной мощности, повышение надежности и возможность использования двигателя в различных условиях эксплуатации при минимальных расходах топлива, стоимости и затратах материалов. В дополнение к этим факторам конструкция и рабочий процесс будут определяться также требованиями нормативных ограничений и технологическими требованиями. Правильным является положение о том, что двигатель и потребляемое им топливо дают максимальный эффект в том случае, когда двигатель создан в расчете именно на потребляемое им топливо. В ближайшем будущем виды топлива нефтяного происхождения останутся основными энергоносителями для ПДВС. Однако следует предположить, что спрос на энергию в ближайшее десятилетие будет расти. Это справедливо потому, что повышение благосостояния и уровень жизни прямо пропорционально зависят от потребления энергии на душу населения. Это обстоятельство заставит если не в настоящее время, то в ближайшем будущем сделать выбор между альтернативными видами топлива.

 

1. Возможные заменители нефтяных топлив на автомобильном транспорте.

2. Эффективность мероприятий по переводу ДВС на газовое топливо.

3. Применение генераторов конверсии.

4. Использование синтетических топлив в ДВС.

 

1. Возможные заменители нефтяных топлив на автомобильном транспорте.

 

     Наиболее полноценными  заменителями    нефтяных  топлив могут быть бензин и дизельное топливо, получаемые из каменного угля или горючих сланцев. Применение их не требует никаких изменений в конструкции существующих автомобильных двигателей. В этом главное их преимущество. Но технология получения таких топлив достаточно сложна, требует больших, энергозатрат, в связи с чем массового промышленного их производства пока нет.

     Топлива из каменного угля и сланцев, несомненно, перспек­тивны, но появление их в ощутимых масштабах можно ожидать в достаточно отдаленном будущем. Одним из современных заме­нителей нефтяных автомобильных топлив являются углеводо­родные газы, точнее, два их вида. Первый вид — это сжижае­мые газы, т. е. такие, которые при обычных температурах и небольшом давлении (выше 0,75 МПа) могут находиться в жид­ком состоянии. Второй вид — несжимаемые в обычных услови­ях. Из газов первого вида интерес представляет пропан в смеси с бутаном, а второго — природные газы, метан, этан и др.

     Сжижаемые газы получили  небольшое применение. Промышленностью выпускаются газобаллонные автомобили на сжиженных газах: ЗИЛ-138, ГАЗ-53-07. Но ресурсы пропана ограничены и поставка его для транспорта не будет значительной.

      Применение газов второго вида начиналось в Москве в 1938 г. Но в послевоенные годы не возобновлялось вследствие чрезмерно большой массы баллонов высокого давления (20,0МПа). Однако этот недостаток может быть частично уст­ранен использованием облегченных высокопрочных баллонов из легированной стали, а также применением газа в охлажденном виде в изотермических баллонах. Автомобили с двигателями, работающими на природном газе, требуют создания сети соот­ветствующих газонаполнительных станций с компрессорами и ресиверами высокого давления (до 35,0 МПа), тем не менее расширение их использования является вполне перспективным, учитывая практически    неограниченные    запасы таких газов.

     Возможными заменителями нефтяных топлив на автомобилях могут также стать: метанол (метиловый спирт), этанол (этило­вый спирт), аммиак, водород и др. Все они обладают физико-химическими свойствами, существенно отличными от бензина и дизельного топлива. Спирты имеют значительно более низкую теплоту сгорания, гигроскопичны и применение их требует специальных мер по облегчению пуска двигателя; водород труднотранспорта­белен на автомобиле; стоимость заменителей относительно вы­сока. Тем не менее в зарубежных странах ведутся исследования возможностей применения для автомоби­лей заменителей всех видов как в чистом виде, так и в виде добавок к нефтяным топливам. Имеются сведения об уже прак­тическом  применении  этилового  спирта  в  качестве добавки  к бензину в Бразилии, США, Канаде, Австралии и других стра­нах. Метиловый спирт получил применение в ФРГ в качествё добавки к бензину  в количестве до 15 %.

     Особого внимания заслуживает проблема применения водорода. Его запасы в природе практически неограниченны. Он имеет наиболее высокую теплоту сгорания, хорошо воспламеняется, быстро и полностью сгорает, а продукты горения даже при использовании в  качестве окислителя  атмосферного воздуха,  содержащего  азот,  могут  быть  практически  безвредными в экологическом отношении.

     Водород может использоваться в качестве топлива в поршневых двигателях при сравнительно небольшом конструктивном их изменении, а также путем прямого преобразования его энер­гии в электрическую в электрохимическом топливном элементе.

     Для развития практического применения энергии водорода на транспорте требуется решение ряда проблем и проведение большого объема исследований. Одной из этих проблем являет­ся хранение водорода на автомобиле. В газообразном сжатом состоянии требуется чрезмерно большая масса баллонов высо­кого давления, около 116 кг на 1 кг водорода. В жидком состоя­нии при температуре —253^ºС масса криогенного топливного бака, хотя и будет вполне приемлемой (7—12 кг на 1 кг водо­рода), но стоимость сжиженного водорода и всей системы пита­ния двигателя существенно возрастет (в 5—7 раз), заправка водородом и эксплуатация усложнятся. Наиболее перспективной формой хранения водорода на транспортных средствах может быть использование металлогидридов. Стоит проблема изыска­ния такого широкодоступного металлогидрида, в котором содер­жание водорода по массе было бы как можно большим. Пока что наиболее доступным является железо-титановый металлогидрид, но содержание водорода в нем меньше -2%. Сущест­вующие металлогидриды с высоким содержанием водорода  лантановый (до 12 %) и магниевый (7,7%) —для широкого использования недоступны.