Объемная теплота сгорания, а следовательно, энергетические качества газо-воздушной смеси лишь незначительно уступают бензо-воздушной смеси, поэтому при переводе двигателя с бензина на газ его мощность снижается не более чем на 3—4%. Но этого снижения можно было избежать, если бы газо-воздушная смесь не подогревалась во впускном трубопровода (необходимом для бензино-воздушной смеси), использовалась более высокая детонационная стойкость газо-воздушной смеси, чем бензо-воздушной, путем увеличения степени сжатия двигателя. Практически использовать более высокую детонационную стойкость газо-воздушной смеси на газобаллонных автомобилях с универсальным двигателем можно путем увеличения угла опережения зажигания двигателя.

Высокие технико-экономические качества сжиженного газа делают его наиболее удобной разновидностью баллонных газов для автомобилей.

Технические пропан и бутан отличаются давлением насыщенных паров. Для того чтобы газовые баллоны и газовая аппаратура газобаллонного автомобиля имели небольшую массу, давление насыщенных паров газа должно быть минимальным. Но так как подача сжиженного газа из баллонов в карбюратор двигателя осуществляется под действием давления паров газа, находящихся в баллоне в виде паровой подушки над сжиженным газом, то давление насыщенных паров должно быть достаточным для надежной подачи топлива (не менее 1 кгс/см2).

Давление насыщенных паров углеводородов, входящих в состав сжиженного газа, различно.

Метан, этан и этилен имеют высокое давление насыщенных паров, поэтому для применения их потребовались бы прочная и тяжелая аппаратуру и баллоны. Добавление же этих углеводородов в небольшом количестве (4—6%) в газовую смесь повышает давление насыщенных паров смеси, что обеспечивает бесперебойную работу автомобиля.

С учетом сказанного зимой применяют смесь пропана и бутана технических зимнюю (СПБТЗ), содержащую не менее 75% пропана и пропилена и не более 20% бутана и бутилена, и летом смесь пропана и бутана технических летнюю (СПБТЛ), содержащую бутана и бутилена не более 60% и не менее 34% пропана п пропилена.

Для создания давления баллоны заполняют сжиженным газом не более чем на 90%, а остальные 10% занимает паровая подушка. Парообразное топливо используется также для пуска холодного двигателя путем подключения питания из верхней части баллона. После прогрева двигателя питание переключается на жидкую фазу, так как интенсивность испарения газа в баллоне оказывается недостаточной (вследствие понижения температуры при испарении), чтобы восполнить отбираемый газ, и поэтому давление в баллоне могло бы понизиться до уровня, не обеспечивающего подачу газа в карбюратор-смеситель.

При работе на сжиженных газах необходимо соблюдать меры предосторожности во избежание пожара, так как пары сжиженных газов могут сгорать в различных соотношениях в смеси с воздухом. При недостаточной герметичности они могут легко скапливаться под капотом двигателя, снизу автомобиля, а также в закрытых помещениях.

При появлении в этих местах открытого огня или искры может произойти взрыв.

Попадание сжиженного газа на кожу человека может вызвать обмораживание.

—

На автомобильном транспорте в настоящее время широко используются сжиженные пропан-бутановые газы. Сжиженные газы находятся в баллонах (объем до 250 л), рассчитанные на рабочее давление 1,6 МПа. Основными компонентами в сжиженных газах являются бутан и пропан, в небольших количествах могут быть метан, этан, этилен, пропилен и бутилен.

Для использования на газобаллонных автомобилях предусматривается выпуск сжиженных газов марок СПБТЗ Таблица 31. Основные требования к сжиженным газам(смесь пропапа и бутана техническая зимняя) и СПБТ7 (смесь пропана и бутана техническая летняя) по ГОСТ 20448—80. В табл. 1 указаны основные требования к маркам сжиженных газов.

Оптимальное давление насыщенных паров обеспечивав я в газовых баллонах, в основном, пропаном и пропиленом. Давление насыщенных паров влияет на работу газовой установки автомобиля.

По плотности жидкой фазы можно судить о концентрации энергии в единице объема сжиженных газов, которые являются легкими жидкостями. Их плотность составляет, примерно 0,50—0,55 кг/л. Особенностью сжиженных газов является более высокий коэффициент объемного расширения, чем у жидких нефтепродуктов. На рис. 14 показано изменение плотности сжиженных газов в зависимости от температуры. Например, плотность пропана в сжиженном виде при —10 °C равна 0,54, а при + 30 °C уменьшается до 0,48 кг/л, удельный объем при этом увеличивается на 11%. Это свойство учитывают при заполнении баллона газом. Баллон заполняют не более чем на 90%, т. е. около 10% объема отводят на паровую подушку. Если баллон будет полностью заполнен, то даже незначительное повышение температуры сжиженного газа приведет к увеличению давления в баллоне. Приращение давления в баллоне составляет примерно 0,7 МПа на 1 °C повышения температуры сжиженного газа.

Рис. 1. Зависимость давления насыщенных паров пропано-бутановых смесей от температуры:
1 — пропан; 2— 80% пропана 4-20% бутана; 3 — 60% пропана 4- 40% бутана; 4 — 40% пропана 4- 60% бутана; 5 — 20% пропана 4- 80% бутана; 6 — бутан.

Рис. 2. Изменение плотности сжиженных газов в зависимости от температуры;
1 — пентан; 2 — изопентан; 3 —» бутилен и изобутилен; 4 — бутан; 5 — изобутан; 6 — пропилен и пропан.

Все компоненты сжиженного газа, кроме метана и этилена, тяжелее воздуха. Поэтому при утечках они скапливаются в низких местах (на полу, в канавах, приямках), образуя взрывоопасную смесь. Сжиженные газы менее пожаре- и взрывоопасны, чем пары бензина. Нижний предел воспламеняемости, характеризующий минимальное содержание газа в воздухе, при котором возможно воспламенение, составляет 1,8—2,2%. Сжиженные газы обладают высокой детонационной стойкостью. Некоторые компоненты газа имеют сравнительно невысокие октановые числа. Так, октановое число бутилена равно 80, пропилена — 85 (по моторному методу), поэтому их содержание в сжижен^ ном газе ограничивается.

На организм человека токсичность компонентов сжиженного газа проявляется косвенно. .Эти газы не вызывают непосредственного отравления, однако, смешиваясь с воздухом, уменьшают содержание в нем кислорода и тем самым-вызывают кислородное голодание. Санитарными нормами предельно допустимыми концентрациями пропана- в рабочей зоне являются 1800 мг/м2 1 2, или 0,09% по объему. Для того чтобы можно было ощущать присутствие газа в окружающем воздухе, ему придают специфический запах. С этой целью к газу добавляют резко пахнущие вещества, так называемые одоранты. Наиболее часто с этой целью применяется этилмеркаптан. Его добавляют примерно 2,5 г на 100 л сжиженного газа. При такой степени одоризации по запаху можно определить 0,4—0,5% газа в воздухе. Такая концентрация газа в воздухе не взрывоопасна, поскольку составляет всего 20% нижнего предела воспламеняемости.

Перед заполнением баллонов сжиженным газом следует сливать из баллонов жидкий остаток, так как при этом Уменьшается степень заполнения баллона газовым топливом. Сливаемый жидкий остаток можно использовать как компонент бензина.

Сжатые газы получают из природа них, попутных нефтяных газов, коксовых газов и т. п. Очевидно, что применение сжатых газов, особенно природных, наиболее выгодно в районах их добычи, переработки; вблизи газовых магистралей, а также в газифицированный городах. Перевод этих газов в жидкое состояние в условиях эксплуатации автомобилей требует очень высоких давлений и низких температур.

Наиболее часто на автомобилях устанавливают баллон вместимостью 50 л, рассчитанные на рабочее давление 20 МПа. На автомобиле находится от 5 до 8 баллонов из сжатым газом. Батарея из 8 баллонов весит более 500 кг, поэтому на эту величину уменьшается грузоподъемность автомобиля. Пробег такого автомобиля примерно в 2 раз; меньше по сравнению с пробегом автомобилей, работающие на бензине или на сжиженном газе. Это не позволяет широко внедрять сжатый газ при эксплуатации газобаллонных автомобилей.

Сжатые газы обладают повышенной испаряемостью поэтому наблюдаются повышенные потери газа. Кроме того они имеют повышенную пожароопасность. Тем не менее; природный газ перспективно использовать в жидком со стоянии. Природный газ является самым дешевым топливом. Использование его целесообразно в автомобилях изотермическими кузовами (рефрижераторах).

При использовании сжатых газЬв особое внимание еле дует уделять, содержанию влаги, так -как она вызывает серьезные неполадки в работе системы питания.

Газобаллонные автомобили экономичнее, чем базовые-модели, работающие на жидком топливе, главным образом вследствие снижения расходов на моторное масло, увеличения межремонтного пробега двигателя и меньшей стоимости топлива. Увеличение срока службы моторного масла в газовых двигателях достигается благодаря отсутствию конденсации паров топлива на стенках цилиндра и в связи с этим отсутствию разжижения картерного масла несгоревшим топливом. Поэтому срок службы масла при работе двигателя на газе увеличивается в 2—4 раза по сравнению со сроком службы масла при работе двигателя на жидком топливе.

Срок службы двигателя до ремонта при работе на газе возрастает в 1,5—2 раза. У газовых двигателей не происходит смывания масляной пленки со стенок цилиндра и поршня, количество нагара и различных отложений на стенках камеры сгорания и поршневой группы невелико. Тем самым улучшаются условия работы двигателя, снижаются износы шатунно-поршневой группы. Стоимость, одной тонны сжиженного газа примерно в 2 раза ниже стоимости бензина.

Газообразные топлива обладают высокой детонационной стойкостью, поэтому их целесообразно использовать только в двигателях с высокими степенями сжатия, а следовательно, и хорошими технико-экономическими показателями.