Одной из крупномасштабных задач является расширение использования в народном хозяйстве сжатого (компрессированного) природного газа (КПГ) в качестве моторного топлива, что помимо экономических соображений (нефтесберегающий фактор) диктуется потребностью оздоровления воздушной среды, особенно в крупных городах, так как газ является среди углеводородных топлив более экологически чистым видом горючего.
К газообразным углеводородным топливам, которые достаточно широко применяются в настоящее время и имеют перспективы расширения их использования, относятся:
• компримированный (сжатый) природный газ (КПГ) (метан);
• газ сжиженный нефтяной (ГСН) (пропан-бутановая смесь).
Другие виды газообразных топлив — сжиженный природный газ (метан), биогаз (метан и другие составляющие), диметилэфир, водород — пока не нашли коммерческого применения.
К сжатым относятся газы, которые при нормальной температуре сохраняют газообразное состояние даже при высоком давлении. Для газобаллонных автомобилей, работающих на сжатом газе, используется главным образом природный газ, очищенный от сероводорода, кислорода, цианистых соединений, смолы, пыли.
Природный газ (в том числе сопутствующий нефти) содержит-70—98% (по объему) метана и 1—10% этана и других углеводородов.
Основными компонентами газообразных углеводородных топлив являются углеводородные газы — метан, пропан, бутан и ряд других. Эти газы могут храниться на автомобиле в сжиженном или газообразном агрегатном состоянии. Агрегатное состояние газа зависит от физико-химических свойств его компонентов, температуры и давления в баллоне.
Чтобы иметь необходимый запас топлива на автомобиле и чтобы для его размещения не требовалось резервуаров больших размеров, сжатый газ находится под давлением до 200 кгс/см2. С этой же целью для газобаллонных автомобилей применяют только высоко - и среднекалорийные газы. Однако и при этом условии запас хода газобаллонных авто¬мобилей, работающих на сжатом газе, ниже запаса хода ав¬томобилей, работающих на бензине и сжиженном газе, в 1,5—2 раза.
Содержание газа под большим давлением требует при¬менения высокопрочных баллонов, имеющих значительную массу и изготовленных из высококачественных сталей. Так, масса одного баллона объемом 50 л (10 м3 при нормальных условиях) составляет около 70 кг.
В связи с этим полезная грузоподъемность газобаллонных автомобилей снижается на 20-12% по сравнению с грузоподъемностью базовых автомобилей.
Теплотворная способность (теплота сгорания) газо-воздушной смеси ниже теплотворной способности бензо- и дизельно-воздушной смеси, из-за чего мощность двигателя при переводе на сжатый газ без конструктивных изменений снижается на 15—20%. И все же благодаря указанным выше положительным качествам сжатые газы применяют в виде топлива для автомобилей и тракторов.
Опыт эксплуатации современных отечественных автомобилей, работающих на сжатом газе, выявил ряд положительных факторов его использования: срок службы двигателя увеличивается на 50... 70 %, срок службы свечей — на 30...40 %, расход масла снижается благодаря увеличению периодичности его замены в 2...3 раза.
При прочих одинаковых условиях для автомобилей, работающих на газовом топливе, себестоимость топлива снижается на 15—20% на каждый тонно-километр по сравнению с автомобилями, работающими на бензине.
Экономическая эффективность работы газобаллонных автомобилей подтверждена опытом работы многих автотранспортных предприятий. По полученным данным, на некоторых московских автотранспортных предприятиях себестоимость перевозок при работе на газовом топливе в целом на 2—3 % ниже по сравнению с работой на бензине. Эта эффективность будет большей при увеличении масштабов применения газобаллонных автомобилей, снижении отпускной цены на газ и усовершенствовании конструкции газобаллонной аппаратуры. Работая на газе, можно в максимально широком диапазоне нагрузок осуществлять качественное регулирование мощности, изменяя количество подаваемого топлива.
Вместе с тем ухудшаются некоторые эксплуатационные показатели автомобилей: мощность двигателя снижается. Из-за большой массы металлических баллонов, требуемых для хранения сжатого под высоким давлением газа, полезная нагрузка автомобиля снижается на 14... 20 %. Возможная дальность на одной заправке газа составляет 200...250 км, т.е. запас хода снижается на 30...40%. Из-за необходимости сохранения до-полнительной топливной системы трудоемкость технического об¬служивания и ремонта газового автомобиля увеличивается на 7... 8 %.
Установка газовой аппаратуры повышает затраты на изготовление автомобилей на 20...26 %, также газ предъявляет очень высокие требования к обеспечению пожаро- и взрывобезопасности.