Двухтопливные транспортные средства — это транспортные средства с многотопливными двигателями, способными работать на двух видах топлива. Два вида топлива хранятся в отдельных баках, и двигатель работает на одном виде топлива за раз. 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 транспортные средства переключаются между бензином и другим видом топлива вручную или автоматически. [2] [3] [4] [5] Связанной концепцией является двухтопливное транспортное средство, которое должно сжигать оба вида топлива в сочетании. Дизельные двигатели, переделанные для использования газообразного топлива, попадают в этот класс из-за другой системы зажигания.
Наиболее распространенной технологией и альтернативным топливом, доступным на рынке для двухтопливных бензиновых автомобилей, является автогаз (LPG) , за которым следует природный газ (CNG) , [6] , и он используется в основном в Европе. В Польше, Нидерландах и странах Балтии много автомобилей, работающих на LPG. В настоящее время наибольшее количество автомобилей на CNG находится в Италии , за ней следует Швеция. Они также используются в Южной Америке , где эти автомобили в основном используются в качестве такси в главных городах Бразилии и Аргентины . Обычно стандартные бензиновые автомобили модернизируются в специализированных мастерских, где в багажнике устанавливается газовый баллон , а также система впрыска LPG или CNG и электроника. Преобразование возможно, поскольку газы могут использовать искровое зажигание бензинового двигателя. [7]
Дизельный двигатель — это двигатель с воспламенением от сжатия, не имеющий свечи зажигания. Для работы дизельного двигателя с альтернативным источником горючего топлива, таким как природный газ , используется двухтопливная система, в которой природный газ используется в качестве основного топлива, а дизельное топливо используется для воспламенения смеси газа и воздуха внутри цилиндра. Другими словами, часть дизельного топлива впрыскивается в конце такта сжатия, тем самым сохраняя первоначальный принцип работы дизельного двигателя. (Работа только на газе возможна, но требует более обширной модификации.) [8] [9]
В данном случае двухтопливная работа означает, что двигатель использует два вида топлива (бензин и дизельное топливо) одновременно, в отличие от двухтопливной системы, которая подразумевает, что двигатель может использовать любое из видов топлива по отдельности.
Обычно существует два типа преобразований — низкоскоростные (ниже 1000 об/мин ) и высокоскоростные (от 1200 до 1800 об/мин).
Газ впрыскивается во впускной коллектор цилиндра отдельными газовыми электромагнитными клапанами, установленными максимально близко к впускным клапанам. Клапаны имеют раздельную синхронизацию и управляются блоком управления впрыском. Эта система прерывает подачу газа в цилиндр во время длительного перекрытия впускных и выпускных клапанов (как раз характерно для тихоходных и среднеоборотных двигателей – в период перекрытия клапанов происходит продувка цилиндра). Это позволяет избежать существенных потерь газа и предотвращает опасный поток газа в выпускной коллектор.
Газ смешивается с воздухом с помощью общего смесителя, установленного перед турбокомпрессором(ами). Поток газа регулируется дроссельной заслонкой, которая управляется электроникой специальной системой управления в соответствии с требуемой мощностью двигателя и скоростью. Для того чтобы избежать детонации двигателя, установлен детектор/контроллер детонации, что позволяет двигателю работать при наиболее эффективном соотношении газ/дизель. [10]
Преимущества, связанные с переходом на двухтопливные транспортные средства, включают экономию на эксплуатационных расходах, незначительную или нулевую модификацию двигателя существующего транспортного средства и неснижаемую выходную мощность. Другие преимущества также включают сокращение выбросов (благодаря разному соотношению атомов C/H) и гибкость топлива.
Предпочтительным методом преобразования дизельных генераторов в двухтопливный режим будет использование трубопроводного природного газа из-за объема газа, необходимого в зависимости от рабочего цикла двигателя. [11] Менее распространено использование КПГ (сжатого природного газа) или СПГ (жидкого природного газа) для двухтопливных операций из-за логистики частоты подачи топлива и количества топлива, необходимого для поддержания работы. Природный газ предпочтительнее для преобразования генераторных установок , поскольку двигатель не теряет выходную мощность. [12]
В последние годы используется биогаз . [13] Состав биогаза и 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 низкая. Вы можете себе представить, что вам нужно ввести достаточный объем газа в цилиндр, чтобы заменить дизельное топливо (или, лучше сказать, заменить энергию, поставляемую дизельным топливом). Если теплотворная способность (энергия) биогаза очень низкая, необходимо ввести действительно большой объем биогаза в цилиндр, что может быть технически невозможно. Кроме того, состав биогаза должен склоняться к воспламеняющимся газам и быть максимально отфильтрованным от негорючих соединений, таких как диоксид углерода.
Попутный газ — это последний тип газа, который обычно используется для двухтопливных преобразований генераторных установок. Попутный газ — это природный газ, находящийся в сочетании с нефтью, либо растворенный в нефти, либо в виде слоя свободного газа над нефтью. Это означает, что он имеет почти такое же качество, как КПГ или СПГ. [14]
Это зависит от технического состояния двигателя, особенно системы впрыска. Типичное соотношение дизель/газ составляет 40/60% для высокоскоростных двигателей. Если рабочая мощность двигателя постоянна и составляет 70–80% от номинальной мощности, то можно достичь соотношения до 30/70%. [15] Если рабочая мощность ниже (например, 50% от номинальной мощности) или если есть изменения, соотношение составляет около 45/55% (используется больше дизельного топлива). Для преобразований на низкой скорости можно достичь соотношения дизель/газ до 10/90%. Как правило, невозможно гарантировать точное соотношение дизель/газ без проведения испытания после преобразования.
Также доступны модификации на вторичном рынке с возможностью работы на двух видах топлива и даже на трех видах топлива.