CC BY
6УДК 621.433.2
ЭКСПЛУАТАЦИИ ГАЗОБАЛЛОННЫХ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ ПРИ АНОМАЛЬНО НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ В УЗБЕКИСТАНЕ
Бойдадаев Муротбек Бойдада угли НамИСИ, доцент, murotboy@,mail.ru + 998945087899
Нумонжонов Бунёд Бахтиёр угли НамИСИ, студент, bunyod. nomonj onov@bk. ru + 998945033502
Аннотация. При оценке особенностей эксплуатации автотранспортных средств на газовых топливах должны быть учтены несколько факторов, таких как: климатические условия региона, условия хранения автотранспорта. Рассмотрены способы конвертации двигателей для работы на газовом топливе, типы систем питания, описаны условия безопасного хранения автотранспортных средств и предложены способы стимулирования перевода автотранспортных средств на газомоторные топлива.
Аннотация. Двигателларни газ ёкилгиси билан ишлашга утказиш усуллари, таъминлаш тизимларининг турлари, транспорт воситаларини хавфсиз саклаш шартлари ва транспорт воситаларини двигателларини газ ёкилгисига утказишни рагбатлантириш таклифлари куриб чикилди.
Annotation. When evaluating the features of the operation of vehicles running on gas fuels, several factors should be taken into account, such as: the climatic conditions of the region, the conditions for storing vehicles. Methods for converting engines to run on gas fuel, types of power systems are considered, conditions for the safe storage of vehicles are described, and ways to stimulate the transfer of vehicles to gas motor fuels are proposed.
Ключевые слова: газобаллонные автотранспортные средства, конвертация двигателей, безопасность хранения газобаллонных автотранспортных средств, СНГ, СПГ.
Калит сузлар: газ баллонли транспорт воситалари, двигател конвертацияси, газ баллонли транспорт воситаларини саклаш хавфсизлиги, СНГ, СТГ.
Key words: gas-balloon vehicles, engine conversion, storage safety of gas-balloon vehicles, CNG, LPG.
Под газовыми топливами принято понимать углеводородные газы естественного и искусственного происхождения. К газам естественного происхождения относятся сжиженные углеводородные (или сжиженные нефтяные) газы и природный газ. На сегодняшний день для использования в качестве моторных топлив доступны следующие газовые топлива - сжиженный углеводородный газ - СУГ (пропан-бутан); сжатый (компримированный) природный газ (КПГ) и сжиженный природный газ (СПГ). В таблице 1 приведены свойства газовых топлив, а в таблице 2 приведены действующие стандарты на газовые топлива.
Таблица 1
Состав и основные теплофизические свойства газовых топлив и бензина
Параметры Метан Пропан Бензин
Кажущаяся молекулярная масса 16,0 44,0 114,3
Плотность газовой фазы при н.у., кг/м3 0,714 1,964 5,103
Теплота сгорания, низшая, кДж/кг 51258 46555 44333
Теоретически необходимое для сгорания кол-во воздуха, кг/кг (м3/м3) 17,24 (9,52) 15,68 (23,81) 14,94 (58,93)
Расчетная теплота сгорания кДж/м3 36 613 91 447 226 215
Теплота сгорания 1 моля стехиометрической смеси(кДж/моль) 3402 3667 3775
Октановое число (ОЧИ) 115 110 92
Таблица 2
Стандарты на газовые топлива_
ГОСТ 27577-2000 Газ природный, топливный, компримированный для двигателей внутреннего сгорания. Технические условия
ГОСТ Р 52087-2003 Газ углеводородный, сжиженный, топливный. Технические условия.
ГОСТ 20448-90 Газы углеводородные, сжиженные, топливные для коммунально-бытового потребления. Технические условия
ГОСТ Р 56021-2014 Газ горючий природный сжиженный топливо для двигателей внутреннего сгорания и энергетических установок. Технические условия
При выборе вида газового топлива для автотранспорта, эксплуатируемого в условиях аномально низких температур следует учитывать следующие факторы:
- возможность надежного запуска двигателя при низких температурах;
- агрегатное состояние газового топлива в широком диапазоне температур окружающей среды (давление насыщенных паров);
- наличие сети заправочных станций;
- наличие инфраструктуры технического обслуживания и ремонта;
- возможность получения наибольшего экономического эффекта в части снижения эксплуатационных расходов и главным образом за счёт более низкой рыночной стоимости газового топлива;
- минимальное ухудшение потребительских качеств автотранспортного средства (АТС) (из-за увеличения массы и объёма системы хранения).
В таблице 3 представлены основные сравнительные характеристики газового моторного топлива.
Таблица 3
Сравнительные характеристики газового топлива_
Показатели СУГ КПГ СПГ
Отношение расхода топлива, к эквиваленту 1 л бензина 1,18 л 0,9 м3 1,52 л
Пробег без дозаправки (на 50 л), км 450 210-330 450
Весогабаритные характеристики оборудования Баллоны стальные Р=1,6 МПа. Объем 50-65л. Вес 21-27 кг. Баллоны стальные Р=19,6 МПа. Объем 250-350 л. Вес 200-245 кг Криогенный бак Объем50-260л Вес 45-145 кг.
Сеть автозаправок Сеть АГНС способна удовлетворить имеющийся спрос Недостаточно развита (имеющиеся 213 АГНКС загружены на 10-15%) Сеть способна удовлетворить имеющийся спрос
После выбора типа используемого топлива необходимо определиться с методом конвертации АТС для работы с газовым топливом. Существует несколько способов конвертации бензиновых и дизельных двигателей для работы на газовом топливе. В зависимости от типа АТС и условий его эксплуатации, в настоящее время нашли применение четыре способа конвертации, а именно:
Конвертация в однотопливные АТС - данный способ характеризуется наличием системы питания, которая обеспечивает работу двигателя только на газе. На АТС устанавливаются специальные модификации двигателей с конструктивными элементами, обеспечивающими наиболее эффективное использование газовых топлив.
Конвертация в однотопливные АТС с резервной системой питания - данные АТС оснащаются дополнительной (резервной) системой питания, допускающей кратковременную работу двигателя на бензине (например, при запуске холодного двигателя, на холостом ходу и малых нагрузках, в случае израсходования запаса основного топлива или в особых условиях эксплуатации).
Конвертация в двухтопливные АТС с независимым питанием двигателя одним из топлив - при этом способе на АТС имеются две системы питания, допускающие полноценную работу двигателя, как на газе, так и на бензине. Перевод двигателя с одного топлива на другое осуществляется переключением выбора вида топлива.
Конвертация в двухтопливные АТС с одновременной подачей двух топлив. На сегодняшний день практическое применение такие системы получилидля АТС с дизельными двигателями, и интерес к ним до сих пор достаточно стабилен. Особенностью данной системы питания является система раздельного хранения топлив, а также возможность отключения подачи газа и полноценная работа на дизельном топливе.
Далее рассмотрим подробней особенности конвертации бензиновых и дизельных двигателей для использования газовых топлив.
Автомобили с бензиновыми двигателями. При конвертации бензиновых двигателей определились два варианта.
Первый - двухтопливный двигатель. В этом случае конвертация сводится практически только к установке на базовый двигатель дополнительной газовой системы питания.
Второй вариант - однотопливная модификация с резервной системой питания на бензине. В этом случае двигатель и его системы оптимизированы для достижения наилучших показателей на газе. Бензиновая система питания позволяет передвигаться в аварийном режиме.
В связи с отсутствием широко развитой инфраструктуры заправки и сервисного обслуживания перевод бензиновых двигателей легковых и легких коммерческих автомобилей, находящихся в частном владении, на газовые топлива еще достаточно длительное время будет происходить по двухтопливной схеме. Такие двигатели должны полноценно работать как на бензине, так и на газе. Поэтому, ни каких доработок двигателя здесь проводиться не будет. Перевод на газовое топливо будет осуществляться путем установки дополнительной газовой системы питания с системой управления, обеспечивающей коррекцию программного обеспечения для конкретного автомобиля в процессе установки оборудования. Это в равной степени относится и к выпуску
газобаллонных автомобилей с заводского конвейера, так и в случае их переоборудования в эксплуатации. Такие системы обеспечивают выполнение современных требований по экологии как при работе на бензине, так и на газе.
Автомобили с дизельными двигателями.
В мировой и отечественной практике существуют два способа конвертации дизельных двигателей в газовые [ 1].
Первый способ - это конвертация дизельного двигателя в газовый однотопливный двигатель с принудительным (искровым) зажиганием. Такой способ конвертации предполагает снижение степени сжатия и регулирование мощности дросселированием. В связи с этим основная категория АТС, переводимых на газовое топливо таким способом -это городской общественный транспорт и коммунальная техника, работающая на небольшом удалении от газозаправочных станций. Эта концепция получила на сегодняшний день наибольшее распространение в мире при замене, выработавшей свой ресурс техники с дизельными двигателями, на новую технику с однотопливными газовыми двигателями. В газовых двигателях, конвертируемых таким способом из дизелей может быть реализован и цикл Миллера в сочетании с высоким турбонаддувом, обеспечивающий возможность повышения геометрической степени сжатия и соответствующее увеличение КПД. Для исключения детонационного сгорания цикл Миллера предполагает раннее (или позднее) закрытие впускного клапана для уменьшения эффективной (действительной) степени сжатия.
Второй способ предполагает конвертацию дизельного двигателя в двухтопливный двигатель (газодизель) с воспламенением от сжатия с одновременной работой на двух топливах. При этом сохраняется возможность работы только на дизельном топливе без ухудшения эксплуатационных качеств. При конвертации дизельного двигателя в газодизельный сохраняется высокая степень сжатия и качественное регулирование мощности, что благоприятно сказывается на его экономических и мощностных характеристиках. К числу достоинств второй концепции конвертации дизельных двигателей в газовые можно отнести и возможность перевода на газовое топливо автотранспорта, уже находящегося в эксплуатации. Это достоинство позволит в более короткий срок перевести на газовое топливо больший парк АТС, не дожидаясь замены дизельной автотехники по мере выработки ими ресурса, на технику с газовыми двигателями.
При конвертации дизельного двигателя в газовый используя современные системы нейтрализации достигаются более высокие экологические показатели, по сравнению с базовым дизельным двигателем.
По конструктивному исполнению газовые системы питания можно разбить на два крупных подкласса:
- газовая аппаратура эжекторного типа.
- впрысковая (инжекторная) газовая аппаратура с микропроцессорной системой управления.
Так как газовая аппаратура эжекторного типа практически не используется, в связи выводом из эксплуатации карбюраторных двигателей, то наибольшее распространение в газовых двигателях с искровым зажиганием получила впрысковая (инжекторная) газовая аппаратура с микропроцессорной системой управления, которая начала активно внедряться с появлением впрысковых бензиновых систем. Поскольку выяснилось, что впрысковые бензиновые системы позволяют прогрессировать с точки зрения выполнения действующих и перспективных требований по экологии. Благодаря развитию конструкций газовых форсунок (быстродействие, стабильность и ресурс) в совокупности с стало
возможным достижение возрастающих требований по экологии [2].
При использовании газобаллонных АТС в условиях низких температур необходимо учитывать особенности их безопасной эксплуатации.
Хранение газобаллонных автомобилей может осуществляться как на площадках открытого типа, так и в закрытых помещениях (гаражах), соответствующих требованиям, предъявляемым к автомобильным стоянкам. Категории помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности должны соответствовать требованиям действующих норм пожарной безопасности. В многоэтажных зданиях и сооружениях, предназначенных для хранения автомобилей, работающих на нефтяном и газовом топливе, газобаллонные автомобили следует располагать на верхних уровнях.
Автостоянки и гаражи для газобаллонных автомобилей, работающих на КПГ не допускается встраивать в здания иного назначения или располагать ниже уровня земли. Открытые площадки для хранения газобаллонных автомобилей должны иметь твердое покрытие и уклоны - в продольном направлении не более 1%, в поперечном - не более 4%, их допускается оборудовать средствами беспламенного подогрева, в том числе с помощью низкотемпературных (беспламенных) газовых горелок, для облегчения запуска двигателей в холодное время (при температуре окружающего воздуха ниже минус 5°С) при условии исключения нагрева газовых баллонов, установленных на газобаллонных автомобилях. При хранении автомобиля на открытой площадке останавливать двигатель следует выключением зажигания. Запуск двигателя на КПГ после длительной стоянки должен производиться при открытом капоте.
При хранении автомобиля в закрытом помещении необходимо соблюдать следующий порядок въезда и выезда:
- перед въездом в гараж перекрыть расходный вентиль, выработать газ из системы до остановки двигателя, запустить двигатель на бензине (на дизтопливе) и все перемещения внутри гаража осуществлять только на бензине (на дизтопливе);
- при выезде из гаража двигаться только на бензине (на дизтопливе) и переводить двигатель на газ только после выезда из помещения, открыв предварительно расходный вентиль. Открывать вентиль допускается только вне помещения.
Шаги по расширению масштабов применение газовых топлив сдерживаются комплексом взаимосвязанных факторов.
Одним из сдерживающих факторов в настоящее время является отсутствие законодательства, стимулирующее производство и использование газомоторных топлив. Практически устарела нормативная база по требованиям к условиям безопасной эксплуатации газобаллонных АТС. Еще одним сдерживающим фактором являются большие капитальные затраты на переоборудование АТС и автотранспортных предприятий.
Современные сервисные автомобильные организации зачастую не имеют специализированного оборудования по регулировке и ремонту автомобилей и двигателей, работающих на газомоторном топливе, что в итоге приводит к отрицательному экономическому эффекту от применения газомоторных топлив. Поэтому необходима организация специализированных предприятий по сервису для конкретных категорий АТС. В случае, если для данной категории АТС, потенциально предполагаемой для перевода на газовые топлива в данном регионе доказана возможность получения экономического эффекта, то для преодоления указанных выше сдерживающих факторов возможно принятие специальных мер на региональном уровне.
Организационные меры стимулирования использования газовых топлив:
-запрет на использование дизельного топлива и бензина на муниципальных
автобусах и мусороуборочных автомобилях;
-запрет на строительство АЗС без блока заправки автомобилей газовым топливом (природным газом или СУГ). На первом этапе в крупных городах с населением более 1 млн. чел., на дорогах краевого и областного значения.
-нераспространение на автомобили, работающие на природном газе, запрета на въезд в природоохранные зоны и зоны массового отдыха трудящихся.
-обязательное приобретение бюджетными организациями автомобилей, работающих на природном газе при обновлении подвижного состава предприятий и организации (медицина, милиция и пр.);
-предоставление предприятиям, использующим природный газ, преимущественного права на получение государственного, муниципального заказа.
-предоставление предприятиям, использующим природный газ, преимущественного права на получение дотаций на компенсацию затрат на топливо (например, в сфере сельскохозяйственного производства).
Экономические меры стимулирования использования газовых топлив: -выделение дотаций на приобретение автомобилей, работающих на природном газе, оборудования для перевода транспорта на газовые топлива и строительство многотопливных АЗС с блоками заправки автомобилей газовым топливом.
-компенсация банковских процентов по кредиту на переоборудование техники для работы на природном газе;
-компенсация части затрат на переоборудование автомобилей для работы на природном газе.
ЛИТЕРАТУРА
1. Головко, А.Б. Формирование и статистическая оценка показателей качества услуг автосервиса: автореферат дисс. канд. техн. наук /А.Б. Головко. - Москва, 2010. - 15 с.
2. Калинин, М. А.Малярно-кузовное программирование / М.А. Калинин // Правильный автосервис. - 2015. - №127. - с. 39- 42
3. Соболевский, А. В. Кто виноват, и что делать / А.В. Соболевский // Кузов. -2016. - №54. - с. 15- 17
4. Толмачев, И.А., Пиасто и др. Ремонтная окраска автомобилей /И.А. Толмачев. -Спб.: Химия, 1992 г. - 124 с.
5. Akbarov, I. G., Negmatov, S. S., & Boydadaev, M. B. (2020). Issledovanie osobennostey i fizikokhimicheskix svoystv nemodifitsirovannyx neftyanyx bitumnyx materialov. Universum: Texnicheskie nauki: elektron. nauchn. jurn, 2, 71.
6. Negmatov, S. S., Munavvarkhanov, Z. T., Boydadaev, M. B., & Madraximov, A. M. (2021). Setting Time of Powder Composites and the Effect of Chemical Reagents. In Key Engineering Materials (Vol. 899, pp. 675-680). Trans Tech Publications Ltd.
7. Эргашев, М., Бойдадаев, М., & Шахобиддинов, Х. (2021). ОБЗОР ОСНОВНЫХ СИСТЕМ И СТРАТЕГИЙ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА И ИХ СОСТАВНЫХЧАСТЕЙ. Scientific progress, 2(2), 142-148.
8. Xolmirzaev, J. Z., Kuchkorov, S. K., & Eksanova, S. SH.(2020). Udarno-Vraщatelьnaya Dinamicheskaya Modeb Rabochego Organa Ochistitelya Xlopka. Kontseptsii I Modeli Ustoychivogo Innovatsionnogo Razvitiya, 137.
9. Мухамедов Жобирхон, Турдалиев Вохиджон Махсудович, Косимов Аьзамжон Адихамжонович, & Кучкоров Собиржон Каримович (2017). РАСЧЕТ МОЩНОСТИ
КОМБИНИРОВАННОГО АГРЕГАТА ДЛЯ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ И ПОСЕВА МЕЛЬКОСЕМЕННЫХ ОВОЩНЫХ КУЛЬТУР. Вестник Науки и Творчества, (3 (15)), 93-98.
10. Меликулов Нормат, Куч^оров Собиржон Каримжонович (2022). ОДНОВРЕМЕННОЕ ДЕЙСТВИЕ ИЗГИБА И СЖАТИЯ В ПЛАСТИНАХ, ПОДКРЕПЛЕННЫХ ПО КОНТУРУ УПРУГИМИ ТОНКОСТЕННЫМИ СТЕРЖНЯМИ. Механика и технология, 3 (8), 64-69.
