ЭКСПЛУАТАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К
ГАЗОВОМУ АВТОМОБИЛЬНОМУ ТОПЛИВУ
Для обеспечения необходимых технико-эксплуатационных показателей
газобаллонных автомобилей, работающих на СНГ или СПГ, к газовому топливу
предъявляют специальные требования.
Газ должен хорошо смешиваться с воздухом для
образования однородной горючей смеси, обеспечивать высокую теплоту
сгорания горючей смеси, не детонировать при сгорании горючей смеси.
Содержание в газе веществ, способствующих нагарообра-зованию и
загрязняющих систему питания, а также вызывающих коррозию деталей,
должно быть минимальным. При сгорании горючей смеси вредных веществ
должно образовываться минимальное количество. Наиболее полно этим важным
требованиям отвечают СНГ и СП Г, применяемые в настоящее время на
автомобильном транспорте в качестве топлива для автомобильных
двигателей.
В состав СНГ входят преимущественно пропановые и бута-новые фракции, а
также этан, этилен и другие компоненты. Тяжелые углеводороды, сера и ее
соединения, различные механические примеси и влага относятся к
загрязняющим веществам, поэтому их содержание в СНГ крайне нежелательно.
Основные компоненты СНГ позволяют формировать физикохимические и
моторные свойства газового топлива. При применении пропана может быть
обеспечено оптимальное давление насыщенных паров в газовой смеси, что
особенно важно для эксплуатации газобаллонных автомобилей в различных
климатических условиях и в разное время года. По этой причине пропан
является желательным компонентом СНГ. Бутан относят к числу обладающих
высокой теплотой сгорания и легко сжижаемых компонентов СНГ. Однако
из-за низкого давления насыщенных паров бутан в нашей стране в чистом
виде в качестве моторного топлива не применяют.
Наиболее жесткие требования предъявляются к стабильности состава СНГ,
так как основные физико-химические свойства их составляющих существенно
различаются.
Наряду с указанными компонентами в состав СНГ входят другие предельные и
непредельные углеводороды: метан, этан, этилен, бутилен, пентаны и т. д.
Суммарное их количество в применяемых СНГ не превышает 5 ... 6 %.
СНГ тяжелее воздуха, что характеризует его способность скапливаться в
низких местах. Последнее необходимо обязательно учитывать в системе
мероприятий по обеспечению безопасной эксплуатации газобаллонных
автомобилей.
В настоящее время показателем качества СНГ и СПГ является октановое
число, с помощью которого оценивают детонационную стойкость
углеводородных газов. Чем выше октановое число газа, тем он более стоек
к детонации. Для большинства основных компонентов газов октановое число
составляет 90... ... 120, т. е. выше, чем у лучших сортов автомобильных
бензинов. Вместе с тем методы оценки детонационной стойкости жидких
моторных топлив по октановому числу малопригодны для газообразных видов
топлива. Это связано с тем, что детонаци-
онные характеристики пропана и бутана прямо
противоположны детонационным характеристикам жидких моторных топлив.
Детонационную стойкость газовых топлив можно определить по метановому
числу. В качестве одного из компонентов эталонной смеси используют
метан, обладающий самой высокой стойкостью к детонации из всех
применяемых на автомобильном транспорте углеводородов, в качестве легко
детонирующего компонента — водород. Метановое число испытуемого газа
соответствует объёмному содержанию (в процентах) метана в эталонной
смеси его с водородом, которая при работе специального газового
двигателя на выбранных режимах вызывает такую же детонацию, как и
испытуемое газовое топливо.
Выпускаемые по ГОСТ 20448—80 сжиженные газы для коммунально* бытовых
целей иногда применяют в качестве топлива для автомобильных двигателей.
Углеводородный состав данных газов изменяется в широких пределах.
Поэтому при их использовании на автотранспорте не обеспечивается
стабильность мощ-ностных, экономических показателей и показателей
токсичности двигателей, а наличие примесей затрудняет работу газовой
аппаратуры.
Опыт эксплуатации газобаллонных автомобилей показал, что наилучшие
показатели газобаллонных автомобилей и прежде всего экологические могут
быть получены только при строгой регламентации компонентного состава
СНГ, используемого в качестве моторного топлива.
ГОСТ 27578—87 «Газы углеводородные сжиженные для автомобильного
транспорта» предусматривает выпуск двух марок СНГ: ПА — пропан
автомобильный [применяют при температуре до— (20... 35) °С] и ПБА—пропан-бутан
автомобильный (применяют при температуре до —20 °С).
Физико-химические показатели углеводородных СНГ должны соответствовать
нормам и требованиям, приведенным ниже.
Марка.......................ПА ПБА
Массовая доля компонентов, %:
метан к этан................... Не нормируются
пропав.....................90±10 50±10
углеводороды С4 (н выше)............ Не нормируются
непредельные углеводороды, не более............6
Объемная доля жидкого остатка при +40°С .... Отсутствует Избыточное
давление насыщенных паров, МПа:
при +450С, не более..............................1,6
в том числе сероводорода, не более..............0,003
Содержание свободной воды и щелочи....... Отсутствуют
Пропилен и бутилен, входящие в состав СНГ, являются
представителями олефиновой группы, для которой характерна высокая
химическая активность, приводящая к смолообразованию в системе питания
автомобильного двигателя. Последнее вызывает разрушение
резино-технических элементов газовой аппаратуры. Кроме того, эти
компоненты имеют сравнительно невысокое октановое число. Уменьшение
непредельных углеводородов способствует увеличению октанового числа СНГ.
СНГ пожаро- и взрывоопасны. По степени воздействия на организм человека
относятся к классу 4.
Санитарными нормами и правилами предельно допустимая концентрация в
воздухе рабочей зоны (в пересчете на углерод) пропана установлена 300
мг/м3 и непредельных углеводородов, содержащихся в СНГ, 100 мг/м8.
Предельно допустимая концентрация углеводородов природного газа в
воздухе рабочей зоны в пересчете на углерод также не должна превышать
300 мг/м3.
СНГ не имеют цвета и запаха, поэтому для обеспечения безопасности при их
использовании на автомобилях им придают особый запах — одорируют.
Одоризация может быть осуществлена путем добавления пахучих веществ,
позволяющих определять даже незначительные утечки СНГ из системы
питания. В качестве одорантов для СНГ в СССР используют меркаптан (RHS)
или его соединения. При содержании в СНГ меркапта-новой серы менее 0,001
% по массе производят их одоризацию. К числу наиболее легких компонентов
меркаптана относят метил- и этилмеркаптан.
В определенных концентрациях меркаптаны безвредны для организма человека
и ие разрушают материалы, применяемые в системе питания. Запах одоранта,
например этилмеркаптана, ощущается даже при содержании 0,19 г в 1000 м3
воздуха. Вместе с тем следует отметить, что меркаптан имеет особенность
скапливаться в небольших количествах в моторном масле, системах питания
и выпуска.
В СНГ, поставляемом автомобильному транспорту, по технологическим
причинам содержится некоторое количество масла, это в дальнейшем
отрицательно сказывается на надежности работы газовой аппаратуры и
стабильности регулировок газового редуктора. Повышенное содержание масла
в СНГ связано с тем, что в процессе транспортирования СНГ от
завода-изготовителя до потребителя их несколько раз перекачивают. Для
исключения загрязнения газа маслом в компрессорах и насосах,
перекачивающих СНГ, применяют сухие гильзы, смазываемые графитовой
смазкой. Однако в ряде случаев устанавливают компрессоры, использующие
картерное масло, утечки которого загрязняют СНГ. Вода не должна
присутствовать в СНГ. Масса воды, растворенная в СНГ, зависит от его
компонентного состава, температуры и состояния — жидкого или
газообразного. Как в жидкой, так и газообразной фазе СНГ растворимость
воды в них заметно возрастает с ростом температуры.