В двигателях внутреннего сгорания (ДВС) используются различные виды газообразного топлива. К ним относятся сжиженные нефтяные газы (СУГ, или LPG), представляющие собой пропан-бутановую смесь (C3-C4), и сжатые углеводородные газы (КПГ), такие как метан и этан (C1-C2). Для последних в современной терминологии всё чаще применяется обобщающий термин «газомоторное топливо». Применение этих видов топлива требует строгого соблюдения правил безопасности и учёта их специфических свойств.
Особенности и безопасность сжиженных газов
Сжиженные нефтяные газы тяжелее воздуха в 1,5–2,1 раза. Эта физическая особенность означает, что при утечках газ скапливается в нижних частях помещений или в углублениях, создавая взрывоопасную концентрацию. Для воспламенения достаточно открытого пламени или электрической искры. Статистика показывает, что около 40% крупных аварий с горючими веществами связано именно с лёгкими углеводородными фракциями, причём пропан, например, в десятки раз опаснее бензина. Высокая текучесть газов и давление в баллонах (до 1,6 МПа) способствуют потенциальным утечкам, а низкие пределы воспламеняемости в воздухе лишь увеличивают риски. Поэтому помещения, где используются такие газы, должны быть оборудованы эффективной приточно-вытяжной вентиляцией с определённой кратностью воздухообмена.
Экономические и экологические преимущества
Несмотря на риски, использование сжиженных углеводородных газов вместо бензина даёт значительные преимущества. Экономия энергии может достигать 10–20%, а стоимость топлива снижается почти вдвое. Важнейшим фактором является экологичность: выбросы вредных веществ в атмосферу сокращаются на 40–75%. Для дизельных двигателей наиболее рациональным считается смешанное питание — комбинация дизельного топлива и сжиженного газа с добавлением специальных присадок, улучшающих процесс горения. Однако, несмотря на плюсы, в развитых странах на газ переведено не более 4% автомобильного парка, и многие машины сохраняют резервную бензиновую систему питания. Основные физико-химические показатели сжиженных газов для транспорта регламентированы ГОСТ 27578-87.
Сжатые газы: плюсы и минусы
Использование сжатых горючих газов в качестве моторного топлива известно с 1930-х годов. К их достоинствам можно отнести увеличение ресурса двигателя на 50–70% и снижение выброса токсичных веществ на 30–75%. Кроме того, такие газы, как правило, дешевле нефтяных топлив. Однако недостатки также существенны. Баллоны для хранения газа под высоким давлением (до 20 МПа) имеют большой вес и габариты, что снижает полезную нагрузку автомобиля на 14–20%. Запас хода на одной заправке сокращается на 30–40%, редко превышая 250–500 км. Топливная система становится сложнее, дороже в обслуживании и ремонте (на 7–10%), а требования к пожарной безопасности для автомобилей, заправок и гаражей резко возрастают. Всё это приводит к удорожанию производства автомобиля на 20–26%.
Перспективы и ограничения
Газовое топливо испытывалось даже в авиации. Ярким примером стал экспериментальный самолёт Ту-155 с двигателем НК-88, работавшим на сжатом природном газе и установившим 10 мировых рекордов. Для массового внедрения промышленностью освоен выпуск газовых двигателей и газодизелей различной мощности. Физико-химические показатели сжатого природного газа для транспорта определены ГОСТ 27577-87. Ещё в 2001 году Европейская экономическая комиссия ООН приняла резолюцию о переводе 10% европейского автопарка на природный газ к 2020 году. Несмотря на дешевизну и экологичность, широкое применение СУГ и КПГ всё ещё ограничено. Многие эксперты считают, что углеводородные газы C1-C2 и C3-C4 эффективнее использовать в качестве ценного сырья для современной нефтехимической промышленности.
