Сжиженный нефтяной газ, LPG

Сжиженный газ (LPG) является зрелым, но довольно нишевым альтернативным топливом, которое может использоваться в специальных двигателях с искровым зажиганием или в качестве дополнительного топлива в двигателях с двойным топливом с бензином. LPG представляет собой смесь пропана и бутана, и он является побочным продуктом газовой и нефтяной промышленности. Использование LPG в транспорте сосредоточено в нескольких странах (Корея, Турция, Россия и Польша) и в основном применяется в двухтопливных легковых автомобилях.

поставщиком заводов по производству фитингов для LPG. Мы — ваш универсальный магазин для всех ваших потребностей. Наши сотрудники высококвалифицированны и помогут вам найти необходимый продукт.

Лимиты зажигания, топливо в воздухе, об.%

Стехиометрическое соотношение воздуха и топлива

15.4

Общие диены, %(м/м)

0.5

1,3-Бутадиен, %(м/м)

0.09

Содержания пропана, %(м/м)

>20

Сероводород

отрицательный

Общее содержание серы, мг/кг

30

Коррозия медной полоски (1 ч при 40 °C)

Класс 1

Остаток после испарения, мг/кг

60

Давление паров при 40 °C

Содержание воды

проходит

Запах

Неприятный и характерный при 20% LFL

a Меняющийся коэффициент бутана/пропана, например, 70% пропана и 30% бутана до 100% пропана [IEA 2018].
Для некоторых параметров были найдены только отдельные данные для 100% пропана и 100% бутана.

b Кроме того, мин. 150 кПа для нескольких классов при различных температурах.

Совместимость

Двигатели

Подобно природному газу, LPG легко образует однородную смесь с воздухом. Это, в сочетании с относительно простой химической структурой LPG, позволяет ему гореть чисто и быть хорошо подходящим для двигателей с искровым зажиганием. Для двигателей с воспламенением от сжатия (дизельных) LPG не подходит как единственное топливо.

Автомобили на LPG доступны как OEM, так и в виде переоборудованных автомобилей. Обычно OEM-автомобили работают лучше, чем переоборудованные. LPG чаще всего используется в двухтопливных автомобилях, которые запускаются на бензине. Двигатели с искровым зажиганием, использующие бензин, могут быть достаточно легко преобразованы в LPG или двухтопливные двигатели путем изменения топливной системы или добавления параллельной топливной системы для LPG. Жидкий или газообразный LPG последовательно впрыскивается в впускные порты двигателя. LPG-установку можно реализовать практически в любых бензиновых автомобилях. Современные LPG-автомобили имеют лямбда-контроль, который обеспечивает хорошую работу катализатора (Verbeek et al.).

В двигателях с искровым зажиганием обычно используются сопоставимые коэффициенты сжатия с LPG, как и с бензином, хотя октановое число LPG (112 для пропана, 94 для бутана) выше, чем у бензина. Это связано с тем, что температура сгорания выше при использовании LPG, и это снижает предел детонации, особенно при высоких нагрузках двигателя. Исключения составляют двигатели, в которых LPG впрыскивается в жидкой форме. В двухтопливных автомобилях верхний предел коэффициента сжатия ограничен бензином. Эффективность LPG-двигателей сопоставима с бензиновыми двигателями.

Когда дизельные двигатели, обычно используемые в автобусах и грузовиках, переоборудуются для использования LPG, необходимо добавить искровое зажигание. Кроме того, коэффициент сжатия должен быть уменьшен, камера сгорания должна быть изменена, и, конечно, вся топливная система должна быть заменена. Однако также возможно использовать LPG в дизельных двигателях в качестве вспомогательного топлива, аналогично метану. В так называемых газовых дизелях дизель необходим в качестве топлива для воспламенения, а газ может быть основным топливом. Газовые дизельные двигатели работают по дизельному процессу, и их энергетическая эффективность хороша. Двигатели с двойным топливом более сложны и сложнее управляются в условиях переходного режима, чем газовые двигатели с искровым зажиганием.

Инфраструктура

Основное отличие между традиционными топливами и LPG заключается в способах хранения, так как LPG находится в газообразном состоянии при комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении. Таким образом, для заправочных станций и автомобилей необходимы pressurized storage tanks.
В сравнении с природным газом, распределение LPG проще, и заправочные станции значительно дешевле благодаря тому, что LPG уже находится в жидком состоянии при умеренных давлениях. Для заправочных станций LPG обычно транспортируется танкерами, которые имеют давление менее 25 бар. В автомобилях используются стационарные резервуары с давлением обычно в диапазоне 5-15 бар (с предохранительным клапаном, установленным на 25 бар). Из-за своей прочной конструкции, резервуары LPG несколько более дорогие, тяжелые и требуют больше места, чем бензиновые или дизельные резервуары.

Тем не менее, необходимое давление составляет только примерно одну десятую от необходимого для сжатого природного газа. Объемная энергия LPG ниже, чем у бензина или дизеля (около 70% от дизельного). Кроме того, дизельный процесс также более эффективен, чем цикл Отто. Следовательно, объем LPG резервуаров в автомобилях должен быть примерно в два раза больше, чем у дизельных автомобилей для покрытия того же расстояния.

Выбросы

Сертификационные и эмиссионные требования к автомобилям на LPG различаются (Verbeek). Потребление топлива и выбросы CO2 обычно одинаковы или немного ниже при использовании LPG, чем при использовании бензина. По сравнению с дизельными двигателями, LPG-двигатель на 10–15% менее эффективен, когда он работает в своем оптимальном диапазоне. На практике доля частичной нагрузки преобладает, поэтому “реальное” различие по сравнению с дизелем может быть выше.

В исследовании Тасича и др. () выбросы с бензином и LPG были сравнены с использованием современного Opel Zafira с четырехцилиндровым двигателем 1.8 Ecotec в качестве проверяемого автомобиля. Он был переоборудован с помощью набора Landi Renzo, чтобы работать также с LPG. Результаты показали, что выбросы были явно ниже для LPG, чем для бензина. Согласно измерениям NAPO (Голландская организация прикладных научных исследований), регулируемые выбросы автомобилей LPG, оборудованных OEM, в целом эквивалентны или ниже, чем у автомобилей, работающих на бензине (Рисунок 2, Таблица 2, Verbeek et al.). Дизельные автомобили выделяли меньшие выбросы CO, HC, NH3 и CO2 по сравнению с LPG, в то время как другие выбросы со стороны LPG автомобилей были ниже, чем у дизеля. Выбросы твердых частиц дизельных автомобилей были высокими по сравнению с LPG автомобилями. Verbeek et al. () также исследовали нераспределенные выбросы от автомобилей LPG (полиароматические углеводороды, альдегиды и отдельные углеводороды). В общем, эффект на здоровье человека был очень низким для LPG с горячим двигателем. Двухтопливные автомобили LPG, как правило, начинают на бензине. Поэтому в течение холодного запуска и прогрева поведение выбросов автомобилей LPG напоминает таковые бензиновых автомобилей (Хендриксен, Вербек).

Рисунок 2. Выбросы у автомобиля LPG по сравнению с автомобилем на бензине. Бензин = 100%. (Хендриксен).

Таблица 2. Пример выбросов у автомобилей на бензине, дизельном и LPG топливе.

Переоборудованные автомобили LPG выделяли больше выбросов, чем автомобили LPG с OEM-оснащением, хотя эффективность переоборудованных комплектов уже улучшилась в 2019 году (Хендриксен, Вербек).

Аакко и Нилунд () изучили различные альтернативные топлива при нормальных температурах, +5 и -7 °C. Автомобиль на LPG в этом исследовании был прототипом. Автомобиль, работающий на LPG, производил более высокие выбросы CO, HC и NOx, чем автомобили на бензине (Рисунок 3). По сравнению с автомобилем на дизельном топливе, LPG показал более низкие выбросы NOx и твердых частиц. Выбросы формальдегида были выше для автомобиля на LPG, чем для автомобиля на бензине, но на уровне, аналогичной автомобилям на дизельном топливе. Выбросы CO, HC и индивидуальных углеводородов значительно увеличивались при низких температурах по сравнению с нормальной температурой, аналогично автомобилям на бензине. В исследовании Нилунда и др. () Автомобиль на LPG продемонстрировал низкие выбросы во всех условиях по сравнению с бензиновыми и дизельными автомобилями в тот период.

Рисунок 3. Регулируемые выбросы с дизелем (TDI, IDI), бензином (MPI, G-DI), E85, CNG и LPG. (Аакко и Нилунд).

Ссылки

Аакко, П. и Нилунд, Н-О. () Выбросы частиц при умеренных и холодных температурах с использованием различных видов топлива. IEA/AMF Задача 32. Отчет проекта PRO3/P/03. EN 589:+A1:, JRC () Анализ «Продукт-по-колесу» будущих автомобильных топлив и силовых установок в европейском контексте, Отчет WELL-to-WHEELS Версия 2c, Март 2021.

JRC () Анализ «Продукт-по-колесу» будущих автомобильных топлив и силовых установок в европейском контексте, Отчет TANK-to-WHEELS версия 3, Октябрь 2021.

Хендриксен, П., Вермюлен, Р., Рейкебоер, Р., Бреммерс, Д., Смоекерс, Р. и Винкель, Р. () Оценка экологической эффективности современных легковых автомобилей, работающих на бензине, дизеле, автомобильном LPG и CNG, TNO-отчет 03.OR.VM.055.1/PHE.

Нилунд, Н-О., Иконе, М., Лаппи, М., Кюто, М., Вестергольм, М. и Лаурикко, Ж. () Оценка производительности концепций альтернативных топлив/двигателей -. Финальный отчет с приложением об автомобилях на дизельном топливе. VTT Публикации 271. ISBN951-38--5.

Ренлунд, Б. () IEA/AMF Перспективы по стандартизации альтернативных автомобильных топлив на мировом, региональном и национальном уровнях. Задача 28 Отчет по подпроекту, Октябрь 2021.

Тасич, Т., Погорец, П. и Брайлих, Т. () Сравнение выбросов бензина и LPG, Advancements in production engineering & management, 6 (2021) 2, 87-94, ISSN 1854-6250.

Вербек, Р., Смоекерс, Г., Кадейк, А., Хенсем, Г.Л.М., Пассиер, Е., Рабе, Б., Кампман, И.Й. и Римерсма, И. () Воздействие биотоплив на выбросы загрязняющих веществ от дорожного транспорта, отчет TNO, MONRPT- 033-DTS--, Июнь 2020.

WLPGA, Всемирная ассоциация сжиженного газа, веб-сайт https://ru.abydaglobal.com/p>

Ранние годы

В Германии была запущена программа по повышению независимости от импорта нефти. В следующем году на международной автомобильной выставке в Берлине были представлены несколько автомобилей на альтернативном топливе (три дизельных, один на метане, один на СПГ и метаноле, а также два паровых). К тому времени системы автогаза стали очень популярны из-за нехватки традиционных топлив. Поставки сжиженного природного газа (СПГ) были обильными: в процессе синтеза авиационного топлива и других жидких видов топлива из бурого угля, были синтезированы значительные объемы СПГ. В отличие от других рынков, потребление автогаза в Германии было около 50 раз выше, чем то, что поставлялось в домохозяйства для приготовления пищи.

Эти системы первого поколения были разработаны для двигателей с искровым зажиганием и тяжелых дизельных двигателей (двухтопливных). Сжиженное топливо хранится в цилиндрах или стационарных резервуарах и подается в жидкой фазе в преобразователь, который испаряет топливо и регулирует давление до заданного значения. Газ затем подается в смесительную камеру, расположенную перед дроссельной заслонкой в начале впускной системы. Смесительная камера ограничивает диаметр впуска, ускоряя поток воздуха в самой узкой части и тем самым локально снижая давление. Состав смеси регулируется взаимодействием между заданным давлением и количеством воздуха, проходящего через вентури. Можно вносить ручные корректировки, чтобы обеспечить удовлетворительную работу на всем диапазоне скоростей и нагрузок. Система полностью механически управляется и имеет очень мало подвижных частей. В США были разработаны слегка более сложные системы, полагающиеся на диафрагму для регулирования потока газа в зависимости от давления в коллекторе.

Технические решения, разработанные в те годы, стали эталоном на десятилетия вперед. Простая технология распространилась и в другие страны, и использовалась на юге Франции и в Италии (как с СПГ, так и с природным газом). Ее основные принципы до сих пор используются на карбюраторных двигателях, таких как двигатели мотоскутеров или генераторов. Даже появление электронных карбюраторов и ранних систем впрыска топлива не изменило эту надежную и прочную технологию.

Вы хотите узнать больше о фабрике регуляторов LPG? Свяжитесь с нами сегодня, чтобы получить консультацию эксперта!