Битопливные автомобили – это автомобили с многотопливными двигателями, способными работать на двух видах топлива. Два вида топлива хранятся в отдельных баках, и двигатель может работать на одном топливе одновременно. В двигателях внутреннего сгорания двухтопливный двигатель обычно сжигает бензин и летучее альтернативное топливо , такое как природный газ (СПГ) , сжиженный нефтяной газ или водород . [1] Двухтопливные автомобили имеют возможность переключаться с бензина на другое топливо вручную или автоматически. [2] [3] [4] [5] Связанная с этим концепция — это транспортное средство , работающее на двух видах топлива , которое должно сжигать оба вида топлива одновременно. Дизельные двигатели , переоборудованные для использования газообразного топлива, попадают в этот класс из-за другой системы зажигания.
Наиболее распространенной технологией и альтернативным топливом, доступным на рынке двухтопливных бензиновых автомобилей, является автогаз (СНГ) , за которым следует природный газ (СПГ) [6] , и он используется в основном в Европе. В Польше, Нидерландах и странах Балтии много автомобилей, работающих на сжиженном нефтяном газе. В настоящее время Италия имеет наибольшее количество автомобилей, работающих на КПГ, за ней следует Швеция. Они также используются в Южной Америке , где эти автомобили в основном используются в качестве такси в крупных городах Бразилии и Аргентины . Обычно стандартные бензиновые автомобили дооснащаются в специализированных магазинах, включая установку газового баллона в багажник, системы впрыска LPG или CNG и электроники. Преобразование возможно, поскольку газы могут использовать искровое зажигание бензинового двигателя. [7]
Дизельный двигатель представляет собой двигатель с воспламенением от сжатия и не имеет свечи зажигания. Для работы дизельного двигателя с альтернативным источником горючего топлива, например природным газом , используется двухтопливная система, в которой природный газ является основным топливом, а дизельное топливо используется для воспламенения газовоздушной смеси внутри цилиндра. Другими словами, часть дизельного топлива впрыскивается в конце такта сжатия, тем самым сохраняя первоначальный принцип работы дизеля. (Возможна работа только на газе, но требуется более обширная модификация.) [8] [9]
Двухтопливная работа в этом случае означает, что двигатель использует два топлива (газ и дизельное топливо) одновременно, в отличие от двухтопливного режима, который означает, что двигатель может иметь возможность использовать любое топливо отдельно.
Обычно существует два типа преобразования – низкоскоростное (ниже 1000 об/мин ) и высокоскоростное (между 1200 и 1800 об/мин).
Впрыск газа во впускной коллектор цилиндров осуществляется отдельными газовыми электромагнитными клапанами, установленными как можно ближе к впускным клапанам. Клапаны имеют отдельные таймеры и управляются блоком управления впрыском. Эта система прерывает подачу газа в цилиндр при длительном перекрытии впускных и выпускных клапанов (как раз характерно для тихоходных и среднеоборотных двигателей – в пределах перекрытия клапанов осуществляется продувка цилиндра). Это позволяет избежать значительных потерь газа и предотвратить опасный поток газа в выпускной коллектор.
Газ смешивается с воздухом в общем смесителе, установленном перед турбокомпрессором(ами). Поток газа контролируется дроссельной заслонкой, которая управляется электроникой специальной системы управления в зависимости от требуемой мощности и частоты вращения двигателя. Во избежание детонации двигателя установлен детектор/контроллер детонации, что позволяет двигателю работать с наиболее эффективным соотношением бензин/дизель. [10]
Преимущества, связанные с переходом на двухтопливные транспортные средства, включают экономию эксплуатационных расходов, практически полное отсутствие модификации двигателя существующего транспортного средства и неснижение выходной мощности. Другие преимущества также включают сокращение выбросов (благодаря разному соотношению атомов C/H) и гибкость использования топлива.
Для двухтопливных операций обычно используется КПГ (сжатый природный газ) или СПГ (сжиженный природный газ) . Оба также в основном используются для переоборудования генераторных установок , поскольку двигатель не теряет выходную мощность.
В последние годы используется биогаз . Состав биогаза и его теплотворная способность должны быть известны, чтобы оценить, подходит ли конкретный тип биогаза. Теплотворная способность может быть проблемой, поскольку биогаз получают из разных источников, и во многих случаях теплотворная способность имеет низкую теплотворную способность. Вы можете себе представить, что вам нужно впрыснуть в цилиндр достаточный объем газа, чтобы заменить дизельное топливо (или, лучше сказать, заменить энергию, поставляемую дизельным топливом). Если бы теплотворная способность (энергия) биогаза была очень низкой, возникает необходимость впрыскивания в баллон действительно большого объема биогаза, что может быть технически невозможно. Кроме того, состав биогаза должен быть ориентирован на воспламеняющиеся газы и быть максимально отфильтрован от негорючих соединений, таких как диоксид углерода.
Попутный газ — это последний тип газа, который обычно используется для перевода генераторных установок на двухтопливный вариант. Попутный газ – это природный газ, обнаруженный в сочетании с нефтью, либо растворенный в нефти, либо в виде шапки свободного газа над нефтью. Это означает, что он имеет почти такое же качество, как КПГ или СПГ. [11]
Это зависит от технического состояния двигателя, особенно системы впрыска. Типичное соотношение дизельного топлива и газа составляет 40/60% для высокооборотных двигателей. Если рабочая мощность двигателя постоянна и находится в пределах 70–80% от номинальной мощности, можно достичь соотношения до 30/70%. [12] Если рабочая мощность ниже (например, 50 % от номинальной мощности) или имеются отклонения, коэффициент составляет примерно 45/55 % (используется больше дизельного топлива). Для низкоскоростных преобразований можно достичь соотношения дизель/газ до 10/90%. Как правило, невозможно гарантировать точное соотношение дизельного топлива и газа без проведения испытаний после переоборудования.
Также доступны модификации для вторичного рынка , работающие на двух видах топлива и даже на трех видах топлива.