Газогенераторні двигуни мають один незаперечний плюс – поновлюване паливо, яке не проходить попередньої обробки. Історія використання машин з таким обладнанням досить тривала. Зараз вони не так популярні, як раніше, але потроху повертаються в стрій.
Основні особливості
Газогенераторний двигун має декілька незаперечних позитивних особливостей. По-перше, паливо для пристрою дуже дешеве. По-друге, під час експлуатації приладу з’являється зола, яку можна використовувати в якості добрива, наприклад. По-третє, автомобілю не буде потрібно установка потужних хімічних акумуляторів.
Газогенераторні двигуни довели своє право на існування вже дуже давно. На сьогоднішній день їх показники, звичайно ж, сильно поступаються новим моделям, які працюють на бензині. Однак для більшості пересічних автолюбителів цілком можуть підійти. Газогенераторна установка дозволить розвинути швидкість до 100 км/год, приблизний максимальний пробіг складе близько 100 км. Щоб підвищити цей параметр, доведеться возити на задньому сидінні додаткові мішки з дровами і періодично вручну додавати “паливо” в бак.
Як працює пристрій
Принцип роботи газогенератора – синтез газу. Це процес, в ході якого, горючий газ буде утворюватися при згорянні органічного матеріалу. Для того щоб запустити такий процес, необхідно досягти потрібної температури. Синтез газу починається при досягненні показника в 1400 градусів за Цельсієм. В якості палива для газогенераторного двигуна можуть використовуватися торф, брикети з вугіллям і деякі інші матеріали. Однак, як показала практика, найбільш поширеним і зручним матеріалом в якості палива виступає деревина. Хоча тут варто зазначити, що дрова володіють одним недоліком – зменшення заряду робочої суміші. Внаслідок цього дещо знижується і потужність установки.
Можна додати, що двигун на дровах такого типу зазвичай використовується з уже встановленим ДВС.
Технічні показники
Якщо стоїть вибір, наприклад, між купівлею автомобіля з традиційним двигуном або з газогенератором, то потрібно детально зупинитися на розгляді технічних даних другого варіанту.
Маса двигуна на дровах досить велика, з-за чого втрачається деяка частина маневреності. Цей недолік стає небезпечним, якщо розвивати велику швидкість. З цієї причини доводити автомобіль навіть до 100 км/год не занадто розумне рішення – доведеться їздити повільніше. Є ще кілька важливих технічних даних такого обладнання.
Газовий двигун, що працює на дровах, володіє більшою ступенем стиснення, ніж вантажні бензинові двигуни. Що стосується потужності, то газогенератор, звісно, програє бензиновому мотору.
Остання відмінність не в користь газової моделі – це вантажопідйомність, в якій він також програє автомобіля з бензиновим двигуном.
Тут ще важливо відзначити, що деревний газ характеризується низькою енергетичною цінністю, якщо порівнювати його з природним. Авто на дровах буде неминуче втрачати в динамічних властивостях, що також слід враховувати водієві такого транспортного засобу.
Деякі воліють установку об’ємного газогенератора здійснювати на причіп, а не на сам автомобіль. В такому випадку і швидко розігнатися не вийде, і маневрувати особливо не вийде. Причіп буде своєрідним обмежувачем.
Плюси газогенераторів
Якщо говорити про плюси автомобілів з газогенераторными двигунами, то на перший план відразу ж висувається можливість використання поновлюваного палива без попередньої обробки. Наприклад, щоб перетворити біомасу у придатний паливо, припустимо в етанол або біодизель, витрачається енергія, у тому числі і енергія СО2. Причому в деяких випадках для перетворення витрачається більше енергії, ніж містить початкове речовина. Що ж стосується газогенераторного двигуна на дровах, то він не вимагає витрат енергії для виробництва свого палива. Хіба що потрібно порізати і нарубати саму деревину для зручності завантаження.
Якщо порівнювати авто з генератором газу і електромобілем, то можна виділити таку перевагу: відсутність необхідності у потужному хімічному джерелі енергії – акумуляторі. Недолік таких хімічних акумуляторів в тому, що у них є властивість саморозрядження, а тому перед експлуатацією такого авто його потрібно не забувати заряджати. Якщо говорити про пристроях, що генерують газ, то вони самі по собі є “натуральними” акумуляторами.
При правильній збірці генератора газу та його роботі в автомобілі, він буде значно менше забруднювати навколишнє середовище, чим будь-який бензиновий або дизельний двигун. Звичайно, якщо порівнювати з електромобілем, який зовсім не створює викидів в атмосферу, газогенератор програє. Однак для зарядки електричних авто потрібно багато енергії, а вона все ще видобувається традиційними способами, сильно забруднюючими повітря.
Мінуси газогенераторів
Незважаючи на певні переваги таких установок, їх монтаж все ще залишається дуже індивідуальним рішенням і не самим оптимальним. Сама по собі установка, генеруюча газ, займає багато місця, а важить вона кілька сотень кілограмів. При цьому всю цю громіздку конструкцію доведеться перевозити з собою. Великі габарити газової установки, обумовлені тим, що деревний газ, що характеризується низьким коефіцієнтом питомої енергії. Для прикладу можна порівняти питому енергетичну цінність деревного газу, що становить 5,7 МДж/кг, з енергією, що виділяється при згорянні бензину – 44 МДж/кг, або 56 МДж/кг – результатом згоряння природного газу.
Робота автомобіля на газогенераторі
При експлуатації такого газового двигуна не вийде досягти швидкості і прискорення, можливих при використанні бензинового аналога. Проблема полягає в складі деревного газу. Він на 50 % складається з азоту, на 20 % окису вуглецю; решта 18 % – водень, 8 % – двоокис вуглецю, 4 % – метан. Азот, який займає половину питомої маси газу, зовсім не здатний підтримувати горіння, а сполуки на основі вуглецю знижують ефективність горіння. Велике кількості азоту зменшує загальну потужність такого генератора приблизно на 30-50 відсотків. Вуглець знижує швидкість горіння газу, з-за чого не вдається досягти високих оборотів. Як наслідок цього, знижуються динамічні показники автомобіля.
Застосування генератора газу
Слід відзначити ще одну невелику проблему газогенераторних автомобілів, яка пов’язана конкретно з їх застосуванням. Вона пов’язана з тим, що встановлення необхідно вийти на робочу температуру, і тільки потім можна їхати. Час, необхідний для виходу на таку температуру, приблизно 10 хвилин. Крім цього, перед наступним завантаженням дров необхідно кожен раз лопаткою вичищати золу. Ще одна проблема в обслуговуванні – освіта смол. Зараз вона коштує вже не так гостро, як раніше, але все одно доводиться очищати фільтри від забруднень. Все це призводить до необхідності частого обслуговування генератора.
Якщо говорити в загальному про догляд за таким пристроєм, то можна сказати так: з’являється багато клопотів з обслуговуванням, які повністю відсутні у бензинових двигунів.
Генераторна установка для ЗІС-21
Як вже говорилося, основний принцип роботи генератора – перетворення твердого палива на газ, що поступає в циліндри. Газогенераторний ЗІС-21 в основному працював на такому паливі, як дуб і береза. Іноді використовувався бурий вид вугілля, так як він був найменш гігроскопічним і давав найбільше газу на виході.
Що стосується конструкції типового генератора газу для ЗІС-21, то він складався з наступних елементів: безпосередньо самого газогенератора, охолоджувача-очисника, тонкого очисника, змішувача і електричного вентилятора.
Робота установки на ЗІС
У верхній частині генератора розташовувався бункер, в який завантажувалося тверде паливо. Безпосередньо під самим бункером розташовувався топливник. Тут здійснювалося спалювання деревини. По мірі того як згорало старе паливо, здійснювалася “автоматична подача” нової деревини. Насправді ж вона просто падала з бункера у топливник під власною вагою, коли звільнялося місце. Сама газогенерирующая установка розташовувався з лівого борту автомобіля.
В цьому ж топливнике відбувалося і утворення окису вуглецю з-за протягування повітря крізь паливо, що горить. Просмоктування кисню відбувалося або за рахунок розрідження в циліндрах, або за рахунок роботи електричного вентилятора. Ці методи були примусовими, але були установки і з природною тягою повітря. Однак у такому разі на підготовку до запуску могло піти до години часу.
Під топливником розташовувався зольник, як у будь-якої звичайної печі. Тут накопичувалися продукти згоряння. Кожні 80-100 км було необхідно очищати його від золи. Однак тут справедливо буде відзначити, що цей факт доставляв проблеми лише водієві транспортного засобу.
Шлях газу в установці і очищення
Весь отриманий у процесі згоряння дров газ надходив у сорочку, яка оточувала бункер. Таким чином досягався підігрів цього відсіку. Це було необхідно, щоб попередньо просушити всю деревину, підготовлену для спалювання. Далі варто відзначити, що після виходу з генератора газ мав температуру приблизно 110-140 градусів. Тому він повинен був проходити через секції радіатора. Там він не тільки знижував свою температуру, але і попутно очищався від важких хімічних домішок.
Що стосується очищення, то вона відбувалася таким чином. Секції очисника-теплообмінника являли собою внутрішні перфоровані труби. Ця конструкція була схожа з нинішніми вихлопними системами. Гарячий газ сильно розширювався, з-за чого втрачав швидкість течії. Проходячи через лабіринти труб, він ще сильніше сповільнювався. Домішки відсівалися від нього і залишалися на внутрішніх стінках зовнішніх труб обмінників тепла. Після цього слідував тонкий очищувач.
Висновок
В кінці можна підвести наступний підсумок. Характеристики газогенераторних двигунів досить слабкі, якщо порівнювати їх з бензиновими. Установка має деякі переваги, проте вона досить незручна в експлуатації, потребує постійного і ретельного догляду. Крім того, вона не дозволяє розвивати більшу швидкість і знижує маневреність. З цих причин автомобілі з такими газовими генераторами не користуються практично великою популярністю.
