Спросить
Войти
стория развития газового двигателя
^оц»»»^
Двигатель внутреннего сгорания на светильном газе
В.Л. Стативко,
исполнительный директор НП «Национальная газомоторная
ассоциация», к.т.н.
В статье приведены исторические материалы об использовании светильного и других искусственных углеводородных газов в двигателях внутреннего сгорания на различных видах транспорта за весь период использования этих газов.
Lighting Gas Internal Combustion Engine
V.L. Stativko
The article features historical overview of the use of lighting and other types of artificial hydrocarbon gases in internal combustion engines used for various transportation means, throughout the whole period of utilization of these types of gases.
Процесс сухой перегонки древесины для получения углеводородного газа, основу которого составлял метан, был разработан в 1799 г. французским инженером Филиппом Лебо-ном, и уже в начале XIX в. во Франции и Англии было начато его промышленное производство.
Газ получил название «светильный», так как использовался в то время преимущественно для освещения улиц больших городов и фабрично-заводских зданий.
В 1801 г. Филипп Лебон предложил использовать светильный газ в качестве топлива для только что изобретенного двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Однако в связи со смертью в 1804 г. он не смог реализовать свое предложение.
И только в 1858 г. французский изобретатель Этьен Ленуар предложил конструкцию двигателя внутреннего сгорания, работавшего на светильном газе. Газ подавался по обе стороны поршня, двигавшегося в цилиндре, и поджигался от свечи зажигания. Моторы Ленуара мощностью 4 л.с. начали производить французские и немецкие фирмы.
В 1861 г. на светильном газе уже работали две стационарные установки с ДВС. А в 1862 г. машина Этьена Ленуара - трехколесный восьмиместный экипаж - с успехом демонстрировалась на Всемирной Парижской выставке.
Техническая мысль не стояла на месте, и в 1872 г. австриец Пауль Хенлейн установил четырехцилиндровый двигатель Ленуара мощностью 5 л.с. на дирижабль. Оболочка дирижабля объемом 2400 м3 была заполнена светильным газом. Двигатель работал на газе, забираемом из оболочки, расход топлива составлял 7 м3/ч. Дирижабль развил скорость 19 км/ч.
В 1864 г. немецкие инженеры Ни-колаус Отто и Эйген Ланген усовершенствовали конструкцию двухтактного ДВС, работавшего на газе, а в 1876 г. Н.Отто создал четырехтактный газовый двигатель, получивший впоследствии широкое распространение.
История развития газового двигат
Двигатель Отто, с КПД 16%, быстро вытеснил из практического применения двигатель Ленуара с 5% КПД, который остался в истории как первый двигатель, применивший газ в качестве моторного топлива.
Всего было построено порядка 500 двигателей Ленуара, нашедших свое применение в различных отраслях.
Не отставали от авиаторов в применении светильного газа в ДВС и железнодорожники. В 1894 г. в немецком городе Дасау, а через год во французском Сен-Дени под Парижем были проведены испытания газомоторных трамваев. Во французском эксперименте светильный газ, производимый
фирмой «Ланди», закачивался под давлением 10 атм в стальной баллон, находящийся на трамвае. Заправка баллона производилась на конечной станции у завода Ланди.
И все же вся эта техника не могла получить широкого применения, так как из-за ограниченности объема перевозимого газа она территориально была привязана к производителю газового топлива. И только с разработкой в конце 80-х гг. XIX в. малогабаритных газогенераторов это препятствие было устранено. Установка этих агрегатов на транспортное средство придала им автономность и расширила расстояния их использования.
Однако, создание в 1885 г. молодым американским механиком Генри Фордом бензинового двигателя внутреннего сгорания и организация массового производства бензина отодвинули на многие годы работы по применению газа в качестве моторного топлива.
Прошли годы, и только во время Первой мировой войны воюющие страны были вынуждены вернуться к
газу. Это в первую очередь было обусловлено нехваткой нефтяных топлив.
Положительный опыт использования газомоторных автомобилей в военные годы дал толчок к переводу автотранспорта на газовое топливо в послевоенный период. Массовые работы по переводу автомобилей на газ развернулись во многих странах мира, а также и в России уже в 20-е гг. прошлого столетия. Началось серийное производство газомоторных автомобилей, стальных баллонов, строительство газонаполнительных станций.
К промышленно производимому светильному газу добавились колошниковый (доменный) газ металлургических заводов, коксовый газ, выделяющийся в процессе коксования угля, и биогаз городских стоков.
Как правило, газ на станциях сжимался до 200 атм. Для хранения газа на автомобиле устанавливались специальные баллоны.
Пионером в те годы выступала Франция. После 1926 г. были построены газонаполнительные станции в Париже, Лионе, Камбре и ряде других городов (15 станций). Парижская станция мощностью 300 м3/ч с пятью заправочными колонками была самой крупной в Европе. Для удаленной заправки начали использоваться газовозы. На грузовике размещалось пять баллонов по 0,7 м3, в которые закачивалось 850 м3 газа под давлением 250 атм. В 1936 г. газовозами было перевезено 700 тыс. м3 сжатого светильного газа.
В Германии производство сжатого газа в качестве топлива для автомобилей получило развитие после организации производства синтетического аммиака, которому нужен был водород. Этот химический элемент выделялся из коксового газа, в котором оставалось до 40% метана. Первая установка на этом газе была построена в 1934 г. в г. Оберхаузен, в 1935 г. установка для сжатия светильного газа была введена в эксплуатацию в г. Ганновер. Она обслуживала 67 автомобилей. Затем такие станции появились в Берлине и других городах. В 1940 г. в Германии на газе уже работало более 40 тыс. грузовиков и автобусов. Газовозы для заправки автомобилей перевозили газ под давлением 350 атм.
Некоторые заправочные станции (Штутгарт и др.) работали на биогазе, выделяемом из городских стоков. Этот газ дополнительно очищался от нежелательных примесей, комприми-ровался и был готов для заполнения баллонов автомобилей.
Газовые автомобили тогда появились также в Дании, Румынии, Югославии, Норвегии, Швеции, Финляндии, Италии.
Не отставала от европейских стран и Россия. Удачная конструкция газогенератора для автомобилей была разработана в 1923 г. инженером Наумовым в Ленинградской лаборатории тепловых двигателей. Этот газогенератор послужил основой для разработки автомобилей и речных судов, работавших на вырабатываемом генератором светильном газе.
В 1938 г. институтом НАТИ были созданы автомобили «ЗиС-5» и «ГАЗ-АА», работавшие на сжатом светильном газе, а в 1939 г. институтом НАМИ газогенераторные автомобили «ЗиС-21» и «ГАЗ-42».
Инженеры Московской судостроительной верфи в Лужниках совместно с учеными Центрального научно-исследовательского института водного транспорта в 1934 г. перевели на газ тракторный двигатель ЧТЗ<-60 для речных катеров. Серийные образцы деревянных катеров с гребными костория развития газового двигателя
лесами выпускались с одним или двумя двигателями. Примечательно, что катер МСВ-33 по мощности газовой силовой установки (88 кВт) не уступал аналогичным речным буксирам, работавшим на угле или жидких нефтяных топливах.
В 1936 г. буксиры-газоходы с металлическим корпусом начали выпускать в Новосибирске. В качестве двигателя использовался стандартный мотор для трактора «Сталинец-60». Топливным баком на этом буксире служил бункер для хранения сосновых чурок, объемом 27 м3, что обеспечивало трехсуточный запас хода. В сравнении с другими аналогичными судами силовая установка этих газоходов оказалась значительно легче и в два раза экономичней.
В 1938 г. горьковские инженеры разработали конструкцию более крупного буксира с силовой установкой 176 кВт, широко применявшегося в последующие годы на реках страны. На начало 1941 г. в речном флоте находилось 469 газоходов различной мощности, которые во время войны сберегли для фронта десятки тысяч тонн нефтяных моторных топлив и обеспечили на «дровах» перевозку различных грузов.
В послевоенный период в стране к газовому топливу оставалось повышенное внимание. В 1946 г. по предложению руководителя автомобильной лаборатории АН СССР академика Е.А. Чудакова был проведен автопробег 18 газомоторных автомобилей по маршруту Берлин - Киев - Москва. В пробеге приняли участие автомобили различных типов и марок, начиная от малолитражки с двигателем объемом 0,5 л и кончая большим автобусом с двигателем более 7 л, а также пять автомобилей ЗиС и ГАЗ-АА. На автомобилях были установлены дополнительные баллоны для хранения газа. Маршрут протяженностью 2603 км был пройден за 11 ходовых дней.
Техника на светильном газе в нашей стране использовалась практически до начала 50-х гг. прошлого столетия в различных отраслях народного хозяйства. К сожалению, открытие крупных нефтяных месторождений и массовое производство бензина и дизельного топлива, которые более удобны как моторное топливо ДВС, привели к прекращению использования газовых автомобилей и речных судов, работавших на светильном газе.
Так закончилась эпоха светильного газа на транспорте, продолжавшаяся почти 100 лет. Ему на смену пришел природный газ, но это уже совсем другая история.
- С. 11-16.
- моторное топливо XXI века. Природный газ в моторе? Вопросы и ответы. М., ООО «ИРЦ Газпром», 2006. - С. 2831.
