Alternatif test drive: PART 2 - Mobil
Yen sampeyan duwe kesempatan mabur liwat Siberia Kulon ing wayah wengi, liwat jendhela sampeyan bakal weruh pemandangan sing nggegirisi, ngelingake saka ara-ara samun Kuwait sawise mundur saka pasukan Saddam nalika perang kaping pisanan ing Irak. Lansekap kasebut dipenuhi "obor" sing kobong gedhe, sing dadi bukti sing jelas manawa akeh produsen minyak Rusia isih nganggep gas alam minangka produk sampingan lan produk sing ora perlu nalika proses golek sawah ...
Para ahli percaya manawa sampah iki bakal mandheg ing wektu cedhak. Wis pirang-pirang taun, gas alam dianggep minangka produk sing berlebihan lan dibakar utawa mung diluncurake menyang atmosfer. Diperkirakan nganti saiki Arab Saudi wae wis mbuwang utawa ngobong luwih saka 450 yuta meter kubik gas alam sajrone produksi minyak ...
Ing wektu sing padha, proses kasebut dibalik - umume perusahaan minyak modern wis ngonsumsi gas alam kanggo wektu sing suwe, nyadari nilai produk iki lan pentinge, sing mung bisa nambah ing mangsa ngarep. Pandangan iki utamané khas ing Amerika Serikat, ing ngendi, ing kontras karo cadangan lenga wis entek, isih ana celengan gas gedhe. Kahanan pungkasan kanthi otomatis dibayangke ing infrastruktur industri saka negara ageng, karya kang unthinkable tanpa mobil, lan malah luwih tanpa Truk gedhe lan bis. Ana akeh perusahaan transportasi ing luar negeri sing nganyarke mesin diesel saka armada truk supaya bisa digunakake karo sistem gas-diesel gabungan lan mung bahan bakar biru. Luwih akeh kapal sing pindhah menyang gas alam.
Ing latar mburi rega bahan bakar cair, rega metana katon apik banget, lan akeh sing mulai mangu-mangu yen ana sing nyekel ing kene - lan kanthi alasan sing apik. Ngelingi yen isi energi saka kilogram metana luwih dhuwur tinimbang kilogram bensin, lan siji liter (yaiku, siji decimeter kubik) bensin bobote kurang saka kilogram, sapa wae bisa nyimpulake yen kilogram metana ngandhut luwih akeh. energi tinimbang liter bensin. Cetha yen sanajan ora ana jumlah sing ora jelas lan ora jelas, mobil sing nganggo gas alam utawa metana bakal luwih murah tinimbang mobil sing nganggo bensin.
Nanging ing kene ana "TAPI" klasik sing gedhe… Yagene, amarga "scam" gedhe banget, meh ora ana wong ing negara kita nggunakake gas alam minangka bahan bakar mobil, lan mobil sing diadaptasi kanggo panggunaan ing Bulgaria luwih langka. kedadean saka kangguru kanggo pinus Rhodope gunung? Jawaban kanggo pitakonan iki normal sampurna ora diwenehi dening kasunyatan sing industri gas ing saindhenging donya berkembang ing jangkah frantic lan saiki dianggep minangka alternatif paling aman kanggo bahan bakar petroleum Cairan. Teknologi mesin hidrogen isih duwe masa depan sing durung mesthi, manajemen mesin hidrogen ing silinder angel banget, lan cara sing ekonomis kanggo ngekstrak hidrogen murni durung jelas. Ing latar mburi iki, masa depan metana, kanthi gampang, sarwa - utamane amarga ana celengan gas alam sing akeh banget ing negara sing aman sacara politik, teknologi anyar kasebut (kasebut ing masalah pencairan kriogenik lan konversi kimia saka gas alam dadi sadurunge. Cairan) dadi luwih murah, nalika rega produk hidrokarbon klasik saya mundhak. Ora kanggo sebutno kasunyatan sing metana duwe kesempatan kanggo dadi sumber utama hidrogen kanggo sel bahan bakar ing mangsa ngarep.
Alesan nyata kanggo ngilangi gas hidrokarbon dadi bahan bakar otomotif isih murah rega minyak sajrone pirang-pirang dekade, sing nyebabake pangembangan teknologi otomotif lan prasarana transportasi dalan sing gegandhengan karo penyediaan energi kanggo mesin bensin lan solar. Kanthi latar mburi tren umum iki, upaya nggunakake bahan bakar gas rada sporadis lan ora pati penting.
Sanajan pungkasan Perang Dunia II, kekurangan bahan bakar cair ing Jerman nyebabake munculé mobil sing dilengkapi sistem paling gampang kanggo nggunakake gas alam, sing, sanajan luwih primitif, ora ana bedane karo sistem sing digunakake taksi Bulgaria saiki. saka tabung gas lan reduksi. Bahan bakar gas dadi luwih penting sajrone rong krisis minyak ing taun 1973 lan 1979-80, nanging sanajan semana kita mung bisa ngobrol babagan flashing cendhak sing meh ora dingerteni lan ora nyebabake pangembangan sing signifikan ing wilayah iki. Luwih saka rong dekade wiwit krisis akut paling anyar iki, rega bahan bakar cair tetep murah, nganti rega murah ing taun 1986 lan 1998 dadi $ 10 barel. Cetha yen kahanan kaya ngono ora bisa menehi efek stimulasi tumrap jinis bahan bakar gas alternatif ...
Ing wiwitan abad kaping 11, kahanan pasar kanthi mboko sithik nanging mesthi beda arah. Wiwit serangan teroris 2001 September XNUMX, ana tren kenaikan harga minyak sing terus-terusan nanging tetep, sing terus meningkat amarga tambah akeh konsumsi China lan India lan angel golek setor anyar. Nanging, perusahaan mobil luwih kikuk ing arah produksi massal mobil sing diadaptasi kanggo mbukak bahan bakar gas. Alasan kepekaan iki bisa ditemokake ing inertia mikir mayoritas konsumen, sing wis biasa bahan bakar cair tradisional (kanggo wong Eropa, kayata bahan bakar solar minangka alternatif sing paling realistis kanggo bensin), lan butuh investasi gedhe ing infrastruktur pipa. lan stasiun kompresor. Nalika iki ditambahake ing sistem panyimpenan sing rumit lan larang kanggo bahan bakar (utamane gas alam sing dikompres) ing mobil dhewe, gambar amba mula bakal padhang.
Ing sisih liya, pembangkit listrik bahan bakar gas dadi luwih maneka warna lan ngetutake teknologi saka mitra bensin. Feeder gas wis nggunakake komponen elektronik canggih sing padha kanggo nyuntikake bahan bakar menyang cairan (isih langka) utawa fase gas. Ana uga luwih akeh model kendaraan produksi sing disetel saka pabrik kanggo pasokan gas monovalen utawa kanthi kemungkinan pasokan gas / bensin ganda. Tambah akeh, kauntungan liyane saka bahan bakar gas wis temen maujud - amarga struktur kimia sawijining, gas luwih oxidized, lan tingkat emisi mbebayani ing gas exhaust saka mobil sing digunakake luwih murah.
Wiwitan anyar
Nanging, terobosan menyang pasar mbutuhake insentif finansial sing ditarget lan langsung kanggo pangguna akhir gas alam minangka bahan bakar kendaraan. Kanggo narik kawigaten para pelanggan, para penjual metana ing Jerman wis menehi bonus khusus kanggo para panuku kendaraan gas alam, sing kadhangkala katon ora bisa dipercaya - contone, perusahaan distribusi gas Hamburg mbayar maneh individu kanggo tuku gas. mobil saka dealer tartamtu kanggo periode setahun. Siji-sijine syarat kanggo pangguna yaiku nempel stiker iklan sponsor ing mobil ...
Alesan kenapa gas alam ing Jerman lan Bulgaria (ing negara loro-lorone mayoritas gas alam asalé saka Rusia liwat pipa) luwih murah tinimbang bahan bakar liyane, kudu digoleki ing sawetara papan sing sah. Rega pasar gas sacara logis digandhengake karo rega minyak: amarga rega lenga mundhak, uga rega gas alam, nanging bedane rega bensin lan gas kanggo konsumen pungkasan utamane amarga pajak alam sing luwih murah. gas. Ing Jerman, umpamane, rega gas tetep sah nganti 2020, lan skema "fiksasi" iki kaya ing ngisor iki: sajrone periode kasebut, rega gas alam bisa tuwuh bebarengan karo rega minyak, nanging kauntungan proporsional. liwat sumber energi liyane kudu maintained ing tingkat pancet. Cetha yen kanthi kerangka hukum sing diatur, rega murah lan ora ana masalah ing pambangunan "mesin gas", mung masalah kanggo tuwuhing pasar iki tetep dadi jaringan stasiun bensin sing durung dikembangake - ing Jerman ageng, kanggo contone, ana mung 300 TCTerms kuwi, lan ing Bulgaria ana akeh kurang.
Prospek kanggo ngisi defisit infrastruktur iki katon apik banget ing wektu iki - ing Jerman, asosiasi Erdgasmobil lan raksasa minyak Prancis TotalFinaElf arep nandur modal akeh ing pambangunan sawetara ewu stasiun gas anyar, lan ing Bulgaria sawetara perusahaan wis njupuk sing padha. tugas. Bisa uga kabeh Eropa bakal nggunakake jaringan stasiun pangisi sing padha kanggo gas petroleum alam lan cair kaya konsumen ing Italia lan Walanda - negara-negara sing pangembangan ing wilayah iki wis dakcritakake ing masalah sadurunge.
Honda Civic GX Kab
Ing Frankfurt Motor Show 1997, Honda ngenalaken Civic GX, ngaku mobil paling ramah lingkungan ing donya. Ternyata statement ambisi Jepang ora mung taktik marketing liyane, nanging bebener murni, sing tetep relevan nganti saiki, lan bisa dideleng ing praktik ing edisi paling anyar saka Civic GX. Mobil iki dirancang kanggo mbukak mung ing gas alam, lan mesin dirancang kanggo njupuk kauntungan saka rating octane dhuwur saka bahan bakar gas. Ora nggumunake, kendaraan jinis iki saiki bisa menehi tingkat emisi knalpot sing luwih murah tinimbang sing dibutuhake ing ekonomi Eropa Euro 5 ing mangsa ngarep, utawa 90% luwih murah tinimbang ULEV AS (Kendaraan Emisi Ultra Rendah). . Mesin Honda mlaku banget lancar, lan rasio kompresi dhuwur 12,5: 1 ngimbangi regane energi volumetrik gas alam sing luwih murah tinimbang bensin. Tank 120 liter digawe saka bahan komposit, lan konsumsi gas sing padha yaiku 6,9 liter. Sistem timing katup variabel VTEC Honda sing misuwur bisa dianggo kanthi apik kanthi sifat khusus bahan bakar lan nambah daya mesin. Amarga tingkat kobong gas alam sing luwih murah lan kasunyatan manawa bahan bakar "garing" lan ora nduweni sifat pelumas, kursi tutup digawe saka wesi tahan panas khusus. Piston uga digawe saka bahan sing luwih kuwat, amarga gas ora bisa kelangan silinder nalika nguap kaya bensin.
Selang Honda GX ing fase gas disuntikake karo gas alam, sing 770 kaping luwih gedhe tinimbang jumlah bensin sing padha. Tantangan teknologi paling gedhe kanggo insinyur Honda yaiku nggawe injektor sing cocog kanggo bisa digunakake ing kahanan lan prasyarat kasebut - kanggo entuk daya sing optimal, injektor kudu ngrampungake tugas sing angel kanggo nyedhiyakake jumlah gas sing dibutuhake, sing, ing asas, bensin cair disuntikake. Iki minangka masalah kanggo kabeh mesin saka jinis iki, amarga gas ngenggoni volume luwih gedhe, displaces sawetara udhara lan mbutuhake injeksi langsung menyang kamar pangobongan.
Ing taun 1997 sing padha, Fiat uga nampilake model Honda GX sing padha. Versi "bivalent" Marea bisa nggunakake rong jinis bahan bakar - bensin lan gas alam, lan gas dipompa dening sistem bahan bakar sing kapindho, kanthi mandiri. Mesin tansah diwiwiti kanthi bahan bakar cair lan kanthi otomatis ngalih menyang gas. Mesin 1,6 liter nduweni daya 93 hp. kanthi bahan bakar gas lan 103 hp. karo. nalika nggunakake bensin. Ing asas, engine mlaku utamané ing gas, kajaba sing terakhir metu utawa driver wis kepinginan cetha kanggo nggunakake bensin. Sayange, "alam ganda" saka energi bivalent ora ngidini nggunakake lengkap saka kaluwihan saka dhuwur-octane gas alam. Fiat saiki ngasilake versi Mulipla kanthi jinis PSU iki.
Suwe-suwe, model sing padha muncul ing sawetara Opel (Astra lan Zafira Bi Fuel kanggo versi LPG lan CNG), PSA (Peugeot 406 LPG lan Citroen Xantia LPG) lan VW (Golf Bifuel). Volvo dianggep klasik ing wilayah iki, ngasilake varian S60, V70 lan S80, sing bisa mlaku nganggo gas alam uga biogas lan LPG. Kabeh kendharaan kasebut dilengkapi sistem injeksi gas nggunakake nozel khusus, proses teknologi sing dikontrol kanthi elektronik lan komponen mekanik sing kompatibel karo bahan bakar kayata katup lan piston. Tangki bahan bakar CNG dirancang kanggo nahan tekanan 700 bar, sanajan gas kasebut disimpen ing kana kanthi tekanan ora luwih saka 200 bar.
BMW
BMW minangka panyengkuyung bahan bakar lestari sing kondhang lan wis ngembangake macem-macem powertrain kanggo kendaraan kanthi sumber alternatif sajrone pirang-pirang taun. Mbalik ing awal 90s, perusahaan Bavarian nggawe model seri 316g lan 518g, sing nggunakake gas alam minangka bahan bakar. Ing perkembangan paling anyar, perusahaan mutusake kanggo eksprimen karo teknologi anyar sing dhasar lan, bebarengan karo klompok kulkas Jerman Linde, perusahaan minyak Aral lan perusahaan energi E.ON Energy, ngembangake proyek kanggo nggunakake gas cair. Proyèk iki berkembang ing rong arah: sing pisanan yaiku pangembangan pasokan hidrogen cair, lan sing kapindho yaiku nggunakake gas alam cair. Panggunaan hidrogen cair isih dianggep minangka teknologi sing njanjeni, sing bakal kita bahas mengko, nanging sistem kanggo nyimpen lan nggunakake gas alam cair cukup nyata lan bisa ditindakake ing industri otomotif ing sawetara taun sabanjure.
Sanalika, gas alam digawe adhem nganti suhu -161 derajat lan kondensasi kanthi tekanan 6-10 bar, nalika mlebu fase cair. Tangki iki luwih kompak lan luwih entheng yen dibandhingake karo silinder gas sing dikompres lan prakteke termos kriogenik digawe saka bahan super-insulasi. Thanks kanggo teknologi Linde modern, sanajan ana tembok tank sing lancip lan ringan, metana cair bisa disimpen ing negara iki suwene rong minggu tanpa ana masalah, sanajan ing cuaca panas lan tanpa prabawa. Stasiun pengisi LNG pertama, ing konstruksi sing diinvestasikan 400 €, wis dioperasikake ing Munich.
Proses pembakaran ing mesin bahan bakar gas
Kaya sing wis kasebut, gas alam utamane ngemot metana, lan gas petroleum cair - propana lan butana kanthi proporsi sing gumantung ing musim. Nalika bobot molekul mundhak, resistensi ketukan senyawa hidrokarbon parafin (rantai lurus) kayata metana, etana, lan propana mudhun, molekul kasebut luwih gampang pecah, lan luwih akeh peroksida sing akumulasi. Mangkono, mesin diesel nggunakake bahan bakar diesel tinimbang bensin, amarga suhu autoignition luwih murah ing kasus sadurunge.
Metana duwe rasio hidrogen / karbon paling dhuwur ing kabeh hidrokarbon, sing ing praktike tegese kanggo bobot sing padha, metana duwe nilai energi paling dhuwur ing antarane hidrokarbon. Penjelasan kasunyatan iki rumit lan mbutuhake sawetara ilmu babagan kimia lan energi sesambetan, mula kita ora bakal ngatasi iki. Cekapipun bilih molekul metana stabil nyedhiyakake jumlah oktan sekitar 130.
Amarga alasan iki, tingkat pembakaran metana luwih murah tinimbang bensin, molekul cilik ngidini metana bisa ngobong luwih lengkap, lan kahanan gas nyebabake kurang lenga minyak saka tembok silinder ing mesin adhem dibandhingake campuran bensin. ... Propane, uga duwe rating oktan 112, sing isih luwih dhuwur tinimbang umume bensin. Campuran udara propana-hawa sing kurang dibakar ing suhu sing luwih murah tinimbang bensin, nanging sing akeh bisa nyebabake kakebalan termal mesin, amarga propane ora duwe sifat adhem bensin amarga mlebu ing silinder kanthi bentuk gas.
Masalah iki wis ditanggulangi kanthi nggunakake sistem kanthi injeksi langsung propana cair. Amarga propana liquefies gampang, iku gampang kanggo mbangun sistem kanggo nyimpen ing mobil, lan ana ora perlu kanggo panas intake manifolds amarga propana ora condense kaya bensin. Iki ing siji mbenakake efficiency termodinamika saka engine, ngendi iku aman kanggo nggunakake thermostats sing njaga suhu coolant ngisor. Kerugian utama bahan bakar gas yaiku metana utawa propana ora duwe efek pelumas ing katup knalpot, mula para ahli ujar manawa "bahan bakar garing" sing apik kanggo ring piston nanging ora apik kanggo katup. Sampeyan ora bisa gumantung ing gas kanggo ngirim paling aditif kanggo silinder engine, nanging mesin mlaku ing bahan bakar iki ora perlu minangka akeh aditif minangka mesin bensin. Kontrol campuran minangka faktor sing penting banget ing mesin gas, amarga campuran sing sugih nyebabake suhu gas buang sing luwih dhuwur lan kakehan katup, dene campuran sing ora apik nggawe masalah kanthi nyuda tingkat pembakaran sing wis sithik, sing maneh dadi prasyarat kanggo kakehan katup termal. . Rasio komprèsi ing mesin propana bisa gampang tambah loro utawa telung unit, lan ing metana - malah luwih. Tambah asil ing oksida nitrogen diimbangi dening emisi sing luwih murah sakabèhé. Campuran propana optimal rada "miskin" - 15,5: 1 (udara kanggo bahan bakar) versus 14,7: 1 kanggo bensin, lan iki dianggep nalika ngrancang evaporator, piranti pangukuran utawa sistem injeksi. Amarga propana lan metana iku gas, mesin ora perlu kanggo sugih campuran nalika kadhemen wiwitan utawa akselerasi.
Sudut overtake ignition diwilang ing kurva sing beda tinimbang mesin bensin - ing rpm kurang, overtake kontak kudu luwih dhuwur amarga pembakaran metana lan propana sing luwih alon, nanging ing kecepatan dhuwur, mesin bensin kudu nambah. dicampur (tingkat pangobongan bensin suda amarga wektu cendhak reaksi pra-api - yaiku, pembentukan peroksida). Mulane sistem kontrol kontak elektronik mesin gas duwe algoritma temen beda.
Metana lan propana uga nambah syarat kanggo elektroda busi voltase dhuwur - campuran "garing" luwih angel ditembus tinimbang spark amarga iku elektrolit sing kurang konduktif. Mulane, jarak antarane elektroda busi sing cocok kanggo mesin kasebut biasane beda, voltase luwih dhuwur, lan umume masalah busi luwih rumit lan subtle tinimbang mesin bensin. Probe Lambda digunakake ing mesin gas paling modern kanggo dosis optimal saka campuran ing syarat-syarat kualitas. Nduwe sistem ignition ing rong kurva sing kapisah penting banget kanggo kendaraan sing dilengkapi sistem bivalent (kanggo gas alam lan bensin), amarga jaringan jarang titik ngisi gas alam asring mbutuhake panggunaan bensin.
Rasio kompresi gas alam sing paling luweh kira-kira 16: 1, lan rasio udara-bahan bakar sing becik yaiku 16,5: 1. bakal ilang udakara 15% saka daya potensial. Nalika nggunakake gas alam, jumlah karbon monoksida (CO) lan hidrokarbon (HC) ing gas buang dikurangi 90%, lan nitrogen oksida (NOx) kira-kira 70% dibandhingake karo emisi mesin bensin konvensional. Interval pangowahan lenga kanggo mesin gas biasane tikel kaping pindho.
Solar-gas
Ing sawetara taun kepungkur, sistem pangiriman bahan bakar dual-fuel dadi saya populer. Aku cepet-cepet ngelingi manawa kita ora ngomong babagan mesin "bivalent" sing bisa mlaku kanthi gas utawa bensin lan duwe busi, nanging babagan sistem gas diesel khusus ing bagean bahan bakar solar diganti karo gas alam sing disedhiyakake dening sistem tenaga sing kapisah. Teknologi iki adhedhasar mesin diesel standar.
Prinsip operasi adhedhasar kasunyatan manawa metana nduweni suhu nyala dhewe ing ndhuwur 600 derajat - i.e. ndhuwur suhu kira-kira 400-500 derajat ing mburi siklus komprèsi mesin diesel. Iki, ing siji, tegese campuran metana-udhara ora ignite dhewe nalika dikompres ing silinder, lan bahan bakar diesel nyuntikaken, kang ignite ing bab 350 derajat, digunakake minangka jenis busi. Sistem kasebut bisa mlaku kanthi metana, nanging ing kasus iki kudu nginstal sistem listrik lan busi. Biasane persentase metana mundhak kanthi beban, nalika nganggur mobil nganggo diesel, lan nalika beban dhuwur rasio metana/diesel tekan 9/1. Proporsi kasebut uga bisa diganti miturut program awal.
Sawetara perusahaan ngasilake mesin diesel kanthi sing diarani. Sistem tenaga "Micropilot", ing ngendi peran sistem diesel diwatesi mung kanggo injeksi bahan bakar cilik sing dibutuhake mung kanggo ngobong metana. Mulane, mesin iki ora bisa operate autonomously ing diesel lan biasane digunakake ing kendaraan industri, mobil, bus lan kapal, ngendi larang regane re-peralatan ekonomi sabdho - sawise nyandhang, iki ndadékaké kanggo tabungan pinunjul, urip engine. mundhak sacara signifikan, lan emisi gas mbebayani saya suda. Mesin micropilot bisa digunakake ing gas alam cair lan kompres.
Jinis sistem sing digunakake kanggo instalasi tambahan
Macem-macem sistem pasokan gas kanggo bahan bakar gas terus berkembang. Secara prinsip, spesies bisa dipérang dadi pirang-pirang jinis. Nalika digunakake propana lan metana, iki kalebu sistem tekanan atmosfer campuran, sistem injeksi fase gas, lan sistem injeksi fase cair. Saka sudut pandang teknis, sistem injeksi propana-butana bisa dipérang dadi pirang-pirang generasi:
Generasi pisanan yaiku sistem tanpa kontrol elektronik, ing ngendi gas dicampur ing mixer prasaja. Iki biasane dilengkapi mesin karburator lawas.
Generasi kapindho yaiku injeksi kanthi siji muncung, probe lambda analog lan katalis telung arah.
Generasi kaping telu yaiku injeksi karo siji utawa luwih muncung (siji saben silinder), kanthi kontrol mikroprosesor lan ana program sinau mandiri lan tabel kode diagnosis diri.
Generasi kaping papat yaiku injeksi sekuensial (silinder) gumantung saka posisi piston, kanthi jumlah nozzle sing padha karo jumlah silinder, lan kanthi umpan balik liwat probe lambda.
Generasi kaping lima - injeksi sekuensial multi-titik kanthi umpan balik lan komunikasi karo mikroprosesor kanggo ngontrol injeksi bensin.
Ing sistem sing paling modern, komputer "gas" nggunakake data saka mikroprosesor utama kanggo ngontrol paramèter mesin bensin, kalebu wektu injeksi. Transmisi lan kontrol data uga disambungake menyang program bensin utama, sing ngindhari kebutuhan kanggo nggawe peta injeksi gas XNUMXD kabeh kanggo saben model mobil - piranti pinter mung maca program saka prosesor bensin. lan adaptasi kanggo injeksi gas.
