Ecoparcovka.ru

ЭкоПарковка СТО
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Газогенераторный двигатель устройство принцип работы

Делаем газогенератор для автомобиля своими силами

Стремление человека сохранить окружающую среду заставляет его задумываться над возможностью создания оборудования, работа которого не будет влиять на экологию. На современном этапе большой ущерб природе наносится автомобильным транспортом, а именно выхлопными газами. Это привело к созданию электромобилей, которые сегодня уже начинают выпускаться на серийном уровне. Но есть и другая возможность сократить вредность выбросов и сэкономить на топливе – установив автомобильный газогенератор.

  1. Немного о генераторах
  2. Устройство силового оборудования
  3. Принцип работы системы
  4. Этапы работ по изготовлению
  5. Советы специалиста

Устройство

Основной корпус газогенератора (рис.1) представляет собой вертикальную металлическую колонну, имеющую цилиндрическую или прямоугольную форму. В нижней части, в районе топки, колонна сужается. В этой области генератора расположены патрубки забора наружного воздуха, ниже располагается зольное отделение, оборудованное лючком для удаления золы, либо специальным механизмом золоудаления. Также имеется лючок для осуществления розжига генератора.

Верхняя часть колонны оборудована крышкой, через которую осуществляется загрузка дров или деревянных отходов. Чуть ниже находится патрубок для отвода продукта пиролиза — горючего газа. Проходя через фильтр грубой очистки, где происходит осаждение крупных частиц сажи и дегтя, газ попадает в охладитель, который обычно выполняется в форме змеевика или радиатора.

Фильтр грубой очистки представляет собой стальную емкость, имеющую овальное сечение (показано на рисунке). Внутри емкость оборудована специальными перегородками для более надежного улавливания крупных частиц сажи. Содержащийся в газе водяной пар конденсируется, образовавшаяся при этом влага скапливается на дне фильтра. После охлаждения в радиаторе, газ поступает в фильтр тонкой очистки, где осуществляется отделение мелких механических примесей.

После тонкой очистки установлено устройство для подготовки топливной смеси и ее подачи в цилиндры двигателя внутреннего сгорания. На этом этапе происходит дозированное смешивание газа с атмосферным воздухом.

На этапе розжига и выхода генератора на рабочий режим, желательно использовать принудительную подачу воздуха. После запуска двигателя внутреннего сгорания, дутье следует отключить, так как разрежение в цилиндрах двигателя обеспечит необходимое движение воздуха.

Независимо от назначения, газогенераторы в процессе работы достаточно сильно нагреваются. Чтобы нагрев не оказывал негативного влияния на оборудование, используется система охлаждения. Она бывает двух типов:

  • Воздушное охлаждение. В промышленных установках практически не встречается, так как не может обеспечить должного охлаждения установки. Можно встретить в генераторах с мощностью до 15 кВт.
  • Водяное охлаждение. Отличный вариант для охлаждения промышленных газогенераторов, мощность которых начинается от 20 кВт. Такое оборудование эффективно и не издает много шума при работе.

Можно купить газогенераторы для выработки электроэнергии с одной либо тремя фазами – это еще одна важная классификация газогенераторов для производства электрической энергии. Все промышленные газогенераторные установки способны выдавать трехфазное напряжение от 220 до 380 Вольт. Именно такой электрический ток потребляет промышленное оборудование, работающее преимущественно от трех фаз.

Рабочие узлы самодельного агрегата

Чтобы разобраться, как можно сделать твердотопливный газогенератор своими руками, необходимо четко себе представлять его конструкцию. У каждого из элементов свое предназначение, даже отсутствие одного из них недопустимо.

Внутри корпуса самодельного газового генератора должен присутствовать:

  • бункер для твердого топлива вверху агрегата;
  • камера пиролиза, где происходит процесс тления;
  • воздухораспределительное устройство с обратным клапаном;
  • колосники с зольником;
  • выводной патрубок для производимого газа;
  • фильтры очистки.

В самодельном генераторе на дровах образуется достаточно высокая температура, поэтому к каждому его элементу предъявляются жесткие требования. Для корпуса используется прочная листовая сталь, а все детали внутрь подбираются максимально жаропрочные.

Чтобы обеспечить герметичность люка загрузки топлива в закрытом состоянии, крышке понадобится уплотнитель. Самый дешевый материал для этого – асбест. Однако он не отличается безвредностью для здоровья людей, лучше подыскать в магазине специальные жаропрочные прокладки на основе силиконов или силикатов.

Корпус может быть как цилиндрической формы, так и прямоугольной. Нередко для упрощения работ берется пара баллонов для природного газа или железных бочек. Один из колосников внизу топки приваривают “намертво”, а второй встраивают таким образом, чтобы его можно было пошевелить. Это необходимо для очистки их от шлака и золы.

Воздухораспределительный узел находится снаружи корпуса. Он обеспечивает поступление в топку необходимых объемов кислорода, но при этом благодаря обратному клапану не выпускает из нее горючие газы.

Автомобиль на дровах: как он работает?

Оговоримся сразу: если автомобиль ездит на дровах, это не значит, что он — паровоз без рельсов. Низкий КПД паровой машины с ее отдельной топкой, котлом и цилиндрами двойного-тройного расширения оставил паровые автомобили в числе забытой экзотики. А сегодня мы поговорим о «дровяном» транспорте с привычными нам ДВС, моторами, сжигающими топливо внутри себя.

Читать еще:  2az двигатель большой расход масла

Разумеется, затолкать дрова (или нечто подобное) в карбюратор вместо бензина пока еще никому не удавалось, а вот идея прямо на борту авто получать из древесины горючий газ и подавать его в цилиндры как топливо прижилась на долгие годы. Речь идет о газогенераторных автомобилях, машинах, чей классический ДВС работает на генераторном газе, который получают из древесины, органических брикетов, или угля. От привычного жидкого топлива, кстати, такие машины тоже не отказываются — они способны работать и на бензине.

Автомобиль с газогенераторной установкой. Фото wikipedia.org

Святая простота

Генераторный газ — это смесь газов, состоящая в основном из окиси углерода СО и водорода Н2. Получить такой газ можно, сжигая размещенную толстым слоем древесину в условиях ограниченного количества воздуха. На этом несложном принципе работает и автомобильный газогенератор, простой по сути агрегат, но громоздкий и конструктивно осложненный дополнительными системами.

Также, помимо собственно производства генераторного газа, автомобильная газогенераторная установка охлаждает его, очищает и смешивает с воздухом. Соответственно, конструктивно классическая установка включает в себя сам газогенератор, фильтры грубой и тонкой очистки, охладители, электровентилятор для ускорения процесса розжига и трубопроводы.

НПЗ вожу с собой

Простейший газогенератор имеет вид вертикального цилиндра, в который почти доверху загружается топливо — дрова, уголь, торф, прессованные пеллеты и т.п. Зона горения расположена внизу, именно здесь, в нижнем слое горящего топлива создается высокая температура (до 1 500 градусов по Цельсию), необходимая для выделения из более верхних слоев будущих компонентов топливной смеси — окиси углерода СО и водорода Н2. Далее горячая смесь этих газов поступает в охладитель, который снижает температуру, повышая таким образом удельную калорийность газа. Этот довольно крупный узел обычно приходилось помещать под кузовом машины. Расположенный следом по ходу газа фильтр-очиститель избавляет будущую топливную смесь от примесей и золы. Далее газ направляется в смеситель, где соединяется с воздухом, и окончательно приготовленная смесь направляется в камеру сгорания двигателя автомобиля.

Схема автомобиля ЗИС-21 с газогенератором

Как видите, система производства топлива прямо на борту грузовика или легковушки занимала довольно много места и немало весила. Но игра стоила свеч. Благодаря собственному — и к тому же дармовому — топливу свой автономный транспорт могли себе позволить предприятия, расположенные за сотни и тысячи километров от баз снабжения ГСМ. Это достоинство долго не могло затмить все недостатки газогенераторных автомобилей, а их было немало:

— существенное сокращение пробега на одной заправке;
— снижение грузоподъемности автомобиля на 150-400 кг;
— уменьшение полезного объема кузова;
— хлопотный процесс «дозаправки» газового генератора;
— дополнительный комплекс регламентных сервисных работ;
— запуск генератора занимает от 10-15 минут;
— существенное снижение мощности двигателя.

ЗиС 150УМ, опытная модель с газогенераторной установкой НАМИ 015УМ

В тайге заправок нет

Древесина всегда являлась основным топливом для газогенераторных автомобилей. В первую очередь, конечно, там, где дров в избытке, — на лесозаготовках, в мебельном и строительном производстве. Традиционные технологии лесопереработки при промышленном использовании древесины в эпоху расцвета «газгенов» около 30% от массы леса отпускали в отходы. Их и использовали как автомобильное топливо. Интересно, что правилами эксплуатации отечественных «газгенов» строжайше запрещалось использование деловой древесины, так как и отходов лесной промышленности было с избытком. Для газогенераторов годились как мягкие, так и твердые породы дерева.

Единственное требование — отсутствие на чурках гнили. Как показали многочисленные исследования, проведенные в 30-е годы в Научном автотракторном институте СССР, лучше всего в качестве топлива подходят дуб, бук, ясень и береза. Чурки, которыми заправлялись котлы газогенераторов, чаще всего имели прямоугольную форму со стороной 5-6 сантиметров. Сельскохозяйственные отходы (солома, лузга, опилки, кора, шишки и пр.) прессовали в специальные брикеты и также «заправляли» ими газогенераторы.

Главным недостатком «газгенов», как мы уже говорили, можно считать малый пробег на одной заправке. Так, одной загрузки древесными чурками советским грузовикам (см. ниже) хватало не более чем на 80-85 км пробега. Учитывая, что «заправляться» руководство по эксплуатации рекомендует при опустошении бака на 50-60%, то и вовсе пробег между заправками сокращается до 40-50 км. Во-вторых, сама установка, вырабатывающая генераторный газ, весит несколько сотен килограммов. К тому же двигатели, работающие на таком газе, выдают на 30-35% меньше мощности, чем их бензиновые аналоги.

Читать еще:  Вибрирует двигатель в чем причина

Доработка автомобилей под дрова

Для работы на генератором газе автомобили приходилось приспосабливать, но изменения не были серьезными и порой были доступны даже вне заводских условий. Во-первых, в моторах повышали степень сжатия, чтобы не так существенна была потеря мощности. В некоторых случаях для улучшения наполнения цилиндров двигателя применялся даже турбонаддув. На многие «газифицированные» авто устанавливался генератор электрооборудования с повышенной отдачей, поскольку для вдувания воздуха в топку использовался достаточно мощный электровентилятор.

Для сохранения тяговых характеристик, в особенности это касалось грузовиков, при снизившейся мощности двигателя передаточные числа трансмиссии делали более высокими. Скорость движения падала, но для автомобилей, использующихся в лесной глуши и прочих пустынных и отдаленных районах это не имело решающего значения. Чтобы компенсировать изменившуюся из-за тяжелого газогенератора развесовку, в некоторых машинах усиливали подвеску.

Помимо того, из-за громоздкости «газового» оборудования отчасти приходилось перекомпоновывать автомобиль: менять, сдвигать грузовую платформу или урезать кабину грузовика, отказываться от багажника, переносить выхлопную систему.

Золотая эра «газгена» в СССР и за границей

Эра расцвета газогенераторных автомобилей пришлась на 30-40-е года прошлого века. Одновременно в нескольких странах с большими потребностями в автомобилях и малыми разведанными запасами нефти (СССР, Германия, Швеция) инженеры крупных предприятий и научных институтов взялись за разработку автотранспорта на дровах. Советские специалисты больше преуспели в создании грузовых автомобилей.

С 1935 года и до самого начала Великой Отечественной войны на разных предприятиях Министерства лесной промышленности и ГУЛАГа (Главное Управление ЛАГерей, увы, реалии той поры) «полуторки» ГАЗ-АА и «трехтонки» ЗИС-5, а также автобусы на их базе переделывались для работы на дровах. Также отдельными партиями газогенераторные версии грузовиков производились самими заводами-изготовителями машин. Например, советские автоисторики приводят цифру 33 840 — столько было выпущено газогенераторных «полуторок» ГАЗ-42. Газогенераторных ЗИСов моделей ЗИС-13 и ЗИС-21 в Москве выпущено более 16 тыс. единиц.

За довоенное время советскими инженерами было создано более 300 различных вариантов газогенераторных установок, из которых 10 дошли до серийного производства. Во время войны серийными заводами были подготовлены чертежи упрощенных установок, которые могли изготавливаться на местах в автомастерских без применения сложного оборудования. По воспоминаниям жителей северных и северо-восточных регионов СССР, грузовики на дровах можно было встретить в глубинке вплоть до 70-х годов ХХ века.

В Германии во время Второй Мировой войны наблюдался острый дефицит бензина. КБ двух компаний (Volkswagen и Mercedes-Benz) получили задание разработать газогенераторные версии своих популярных компактных машин. Обе фирмы в довольно сжатые сроки справились с поставленной задачей. На конвейер встали Volkswagen Beetle и Mercedes-Benz 230. Интересно, что у серийных авто дополнительное оборудование даже не выступало за стандартные габариты «легковушек». В Volkswagen пошли еще дальше и создали опытный образец «дровяного» армейского Volkswagen Тур 82 («кюбельваген»).

Volkswagen Тур 82

Дровяные машины сегодня

К счастью, главное достоинство газогенераторных автомобилей — независимость от сети АЗС, сегодня стало малоактуальным. Однако в свете современных экологических веяний на первый план вышло другое достоинство автомобилей на дровах — работа на возобновляемом топливе без какой-либо его химической подготовки, без дополнительной траты энергии на производство топлива. Как показывают теоретические расчеты и практические испытания, мотор на дровах меньше вредит атмосфере своими выбросами, чем аналогичных двигатель, но уже работающий на бензине или солярке. Содержание выхлопных газов очень схоже с выбросами ДВС, работающих на природном газе.

И тем не менее тема с автомобилями на дровах утратила свою былую популярность. Забыть о газогенераторах не дают в основном инженеры-энтузиасты, которые ради экономии на топливе или в качестве эксперимента переоборудуют свои личные машины для работы на генераторном газе. На постсоветском пространстве есть удачные примеры «газгенов» на базе легковушек АЗЛК-2141 и ГАЗ-24, грузовика ГАЗ-52, микроавтобуса РАФ-2203 и пр. По словам конструкторов, их творения могут проезжать на одной заправке до 120 км со скоростью 80-90 км/ч.

К примеру, переведенный житомирскими инженерами в 2009 году на дрова ГАЗ-52 расходует около 50 кг древесных чурок на 100 км пробега. По словам конструкторов, подкидывать дровишки нужно каждые 75-80 км. Газогенераторная установка традиционно для грузовиков расположилась между кабиной и кузовом. После розжига топки должно пройти около 20 минут, прежде чем ГАЗ-52 сможет начинать движение (в первые минуты работы генератора выработанный им газ не имеет нужных горючих свойств). По расчетам разработчиков, 1 км на дровах обходится в 3-4 раза дешевле, чем на дизельном топливе или бензине.

Читать еще:  105 лошадиных сил какой объем двигателя

Газогенераторная установка ГАЗ-52

Единственная на сегодняшний день страна, в которой массово используются автомобили на дровах, — это Северная Корея. В связи с тотальной мировой изоляцией там наблюдается определенный дефицит жидкого топлива. И дрова снова приходят на выручку тем, кто оказался в нелегком положении.

Работа автомобиля на газогенераторе

При эксплуатации такого газового двигателя не получится достичь скорости и ускорения, возможных при использовании бензинового аналога. Проблема заключается в составе древесного газа. Он на 50 % состоит из азота, на 20 % из окиси углерода; оставшиеся 18 % — водород, 8 % — двуокись углерода, 4 % — метан. Азот, который занимает половину удельной массы газа, вовсе не способен поддерживать горение, а соединения на основе углерода снижают эффективность горения. Большое количества азота уменьшает общую мощность такого генератора примерно на 30-50 процентов. Углерод снижает скорость горения газа, из-за чего не удается достичь высоких оборотов. Как следствие этого, понижаются динамические показатели автомобиля.

Как сделать авто на дровах своими руками

Если вы хотите попробовать перевести свою машину на дрова, на вашем пути встанет множество препятствий. Конструируя газогенераторную установку, вам надо будет сделать ее одновременно небольшой, довольно легкой и в тоже время высокоэффективной. Если позволяют финансы, наилучшим решением будет пойти по пути умельцев из-за рубежа и использовать нержавеющую сталь для корпуса самого газогенератора, фильтра и охладителя.

Это даст вам заметный выигрыш в массе всей конструкции, причем без потери прочности. Однако нержавейка обойдется вам в копеечку, и поэтому отечественные мастера часто заменяют ее обычной сталью.

На изображении внизу приведена схема самой совершенной автомобильной газогенераторной установки, которой оснащались серийные автомобили (речь идет о грузовике «УралЗИС-352″, выпускавшимся в 1950-х гг.). Именно на ее конструкцию лучше всего ориентироваться при сборке своего газогенератора:

Для начала надо будет сделать наружную емкость – для этой цели прекрасно подойдет прочная железная бочка или завальцованный и заваренный лист металла толщиной не менее 1 мм, для внутренней же сгодится газовый баллон (для пропана) или ресивер от грузовика (КамАЗа, например). Не забудьте прорезать в корпусе дверцу для доступа к зольнику, иначе вы не сможете его чистить. Внизу камеры сгорания следует расположить горловину – там будут осаждаться смолы. Колосниковую решетку легко сделать из прочной арматуры, а для патрубков придется подыскать трубы подходящего размера и диаметра. Из листа металла толщиной 5 мм получатся отличная крышка и днище. В качестве уплотнителя используйте асбестовый шнур (не забудьте нанести на него пропитку в виде графитной смазки).

На фильтр грубой очистки можно пустить отслуживший свое огнетушитель. В нижней части он оснащается насадкой в форме конуса со штуцером, а сверху вваривается патрубок, через который будет выходить очищенный газ. Сбоку, в корпус, врезается еще один штуцер для подачи продуктов горения. Общая схема циклона приведена ниже:

Так как смесь газов обладает слишком высокой температурой, в ДВС ее использовать нельзя. Поэтому газы необходимо охладить. В качестве охладителя можно использовать как обыкновенную «гармошку», применяющуюся в системах отопления, так и более продвинутый биметаллический радиатор, разместив его так, чтобы он хорошо обдувался набегающим потоком воздуха.

После охладителя газы нужно очистить еще раз с помощью фильтра тонкой очистки. Тут тоже подойдет корпус от старого огнетушителя, а вот фильтрующий элемент выбирайте на свое усмотрение . Узлы и агрегаты следует объединить согласно данной схеме:

Кроме того, вам понадобится еще 2 детали. Первая из них – это смеситель, с помощью которого вы будете регулировать топливно-воздушную смесь для ДВС. Вторая – вентилятор с реле, необходимый для нагнетания газа во время розжига (после запуска мотора в системе появляется разряжение, и вентилятор на этом этапе должен отключаться). Кстати говоря, вентилятор устанавливается в воздухораспределительной коробке, оснащенной обратным клапаном. Коробка не является частью газогенератора, а устанавливается отдельно.

Выводы и рекомендации

Хотя идея перевести машину с бензина на дрова и кажется весьма привлекательной, равноценной замены не получится. При всех достоинствах газогенератора, двигатель, работающий на смеси горючих газов, просто неспособен развивать мощность, сравнимую с мотором на жидком топливе. Как следствие, динамика оставляет желать лучшего (даже 70-80 км/ч- скорость практически недостижимая). Другое дело, если газогенераторная установка создается с целью отопления жилья в негазифицированных населенных пунктах. В данном случае это весьма неплохой вариант, на который определенно стоит обратить внимание.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector