Автомобиль на дровах
Еще сто лет назад, в момент появления первых двигателей внутреннего сгорания, была доказана возможность их работы на газообразном топливе, получаемом из дров, торфа или угля так называемой газогенераторной установке. Однако двигатели, работающие на газе, не получили тогда большого распространения. Конструкция газогенераторов была несовершенна; кроме того, не было острого недостатка в (жидком топливе — нефти и продуктах ее переработки. В результате основная часть мирового парка автомобилей, тракторов и других машин, приводимых в движение двигателем внутреннего сгорания, почти полстолетия работала и в значительной степени работает теперь на бензине, керосине или соляровом масле.
В последние годы количество автомобилей, тракторов, танков, самолетов и других потребителей жидкого топлива резко возросло, а мировые запасы нефти не только не увеличились, но, наоборот, уменьшились. Это привело к тому, что во всех странах развернулась работа по созданию простых и портативных газогенераторных установок для автомобилей, тракторов, и других машин. Сейчас такие установки созданы и уже широко применяются в автомобильном транспорте.
Перевод автомобилей с жидкого топлива на твердое имеет большое экономическое значение. Огромное количество бензина и керосина освобождается для нужд армии, для самолетов и танков, которые по условиям их работы целесообразнее питать именно жидким топливом. Автомобили и тракторы, снабженные газогенераторными установками, уже не зависят от дальнепривозного жидкого горючего. Железнодорожный транспорт разгружается от перевозки жидкого топлива в районы, удаленные от источников нефти.
Преимущества машин, оборудованных генераторами, огромны. Вот почему еще в 1938 году советское правительство вынесло решение о переводе части автомобильного и тракторного парков на твердое топливо. Десятки тысяч, автомобилей и тракторов тогда работали на дешевом генераторном газе, не потребляя ни одной капли ценного бензина.
Как же получается этот замечательный горючий газ?
При известных условиях генераторный газ может получаться даже в обычной печи. Это происходит в тех случаях, когда вытяжная труба печи закрывается слишком рано. Хотя печь уже протопилась, но в ней остались еще тлеющие угли. Воздух поступает в печь в небольшом количестве, и горение угля происходит при недостатке кислорода. В результате получается продукт неполного сгорания угля или угарный газ. Этот газ и является основной составляющей генераторного газа.
Генераторный газ может образоваться даже при открытой печной трубе, если слой угля на колосниковой решетке будет больше 150 миллиметров и дверца печи будет плотно закрыта. В этом случае также имеет место неполное сгорание топлива. Что же следует понимать под выражением “неполное сгорание топлива”?
Когда печь действует нормально, воздух поступает в топку в большем количестве, а углерод топлива сгорает целиком. Полное сгорание химики выражают реакцией. Это значит, что углерод (С), вступая в химическую реакцию с кислородом воздуха, образует продукт полного сгорания — негорючий углекислый газ. Образовавшийся при этом конечный продукт (СО) получил название окиси углерода, или угарного газа. Он-то и является основной частью генераторного газа.
При неполном сгорании углерода выделяется значительно меньше тепла, чем при полном. Зато продукт неполного горения окись углерода может гореть как горят пары бензина или керосина. Это ценное свойство генераторного газа и используется в газогенераторном двигателе.
Газогенераторная установка, оборудованная на современном автомобиле или тракторе, состоит из следующих основных частей: газогенератора, грубых очистителей, тонкого очистителя и смесителя. Все агрегаты газогенераторной установки соединены между собою трубопроводами. Последний агрегат – смеситель – укреплен на двигателе.
Когда двигатель работает, в его всасывающей трубе получается разрежение. В газогенератор засасывается воздух. Через особые отверстия – фурмы – воздух поступает в камеру газификации, где происходит неполное сгорание топлива, то есть образуется генераторный газ. По мере расходования топлива (примерно через каждые 60—80 километров пробега автомобиля) водитель загружает в бункер новые порции топлива.
Генераторный газ, образовавшийся в камере, имеет очень высокую температуру – 700 – 800 градусов. Тепло только что полученного газа используется для подсушки топлива, загруженного в бункер. Зола, которая остается после сгорания топлива, собирается в зольнике и периодически, через каждые 900 – 1 000 километров пробега автомобиля, удаляется через люк.
Газ, выходящий из газогенератора, имеет все еще высокую температуру (350 – 400 градусов) и, кроме того, содержит большое количество механических примесей – мелких угольков, сажи, частичек: золы и шлака. В таком состоянии газ пускать в двигатель нельзя. Горячий газ имеет небольшой удельный вес; поэтому его весового количества, поступившего в цилиндр двигателя, будет недостаточно, чтобы обеспечить достаточно высокую мощность двигателя. Газ, загрязненный разными механическими примесями, вызовет сильный износ деталей двигателя. Следовательно, перед поступлением в двигатель газ необходимо охладить и очистить.
Очистка от крупных частичек угля и сажи и частичное охлаждение газа производятся в грубых очистителях. Проходя последовательно через отверстия нескольких дисков, газ резко меняет направление движения и скорость. При этом из него выпадают частички пыли, которые собираются в нижней части резервуаров очистителей. Периодически, через каждые 900 – 1000 километров пробега автомобиля, водитель производит через люки очистку грубых очистителей от пыли.
Затем газ поступает в тонкий очиститель, где происходит окончательная его очистка и охлаждение. Тонкий очиститель заполнен так называемыми «кольцами Рашига». Эти кольца, имеющие диаметр, и высоту по 15 миллиметров, образуют очень большую поверхность. При охлаждении газа находящийся в нем водяной пар конденсируется, и потому поверхность колец всегда влажная. Пыль, содержащаяся в газе, соприкасаясь с мокрой поверхностью колец, осаждается на ней. Через каждые 2 500 – 3 000 километров пробега водитель, пользуясь брандспойтом, промывает кольца через специальные люки.
Охлаждение газа при (прохождении его через рубашку бункера, через грубые и тонкий очистители усиливается вследствие отмывания внешних поверхностей газогенератора и очистителей потоком воздуха при движении автомобиля.
Окончательно очищенный и охлажденный генераторный газ подходит к смесителю, где к нему добавляется определенное количество воздуха. При этом образуется рабочая смесь. Она засасывается рабочими цилиндрами двигателя, где и происходит ее сгорание, подобно тому, как сгорает рабочая смесь паров бензина и воздуха в моторах обычных бензиновых автомобилей.
С помощью специальной заслонки, связанной системой рычагов и тяг с ножном педалью, водитель регулирует количество рабочей смеси, поступающей в цилиндры.
Уход за газогенераторным автомобилем несколько сложнее, чем за бензиновым, в дополнение к обычному уходу за автомобилем здесь добавляется уход за газогенераторной установкой. Этот уход сводится главным образом к систематической очистке элементов установки от пыли.
Управление газогенераторным автомобилем не отличается от управления, обычным. Имеется лишь дополнительный орган управления двигателем – рычаг воздушной заслонки смесителя. Так как химический состав газа не остается постоянным, а изменяется в зависимости от влажности топлива, размера деревянный брусков и т. д., то водитель вынужден периодически переставлять воздушную заслонку смесителя, чтобы получить наилучшую смесь, которая сгорала бы с наибольшей скоростью и тем самым обеспечивала максимальную мощность двигателя.
Зимой на тонкий очиститель надевают утеплительный чехол так как вследствие очень сильного охлаждения выделяющаяся из генераторного газа влага может замерзнуть и закрыть для него проход.
В качестве топлива для газогенераторов могут служить: дрова, древесный уголь, торф, бурый уголь, различные отбросы промышленных и сельских предприятий (опилки, солома), антрацит и т. д. В Советском Союзе эксплуатировались главным образом газогенераторные автомобили, работающие на дровах. Это машины ГАЗ-42 горьковского автозавода и ЗИС-21 московского автозавода.
Дрова для газогенераторов должны быть предварительно подготовлены: разделаны на чурки размером 60 кубических сантиметров и высушены до такого состояния, когда влаги. останется лишь 15 процентов от веса сухой чурки.
Кроме газогенераторных установок, работающих на дровах, уже запроектированы и строятся установки для торфа, бурого и древесного углей. Наличие в автомобильном парке газогенераторных машин для различного топлива очень важно, так как в некоторых районах дров мало, но есть торф, бурый уголь и другие виды топлива.
Эксплуатационные качества газогенераторных автомобилей несколько ниже, чем обычных. Их полезная нагрузка меньше вследствие наличия добавочного веса самой газогенераторной установки. Газогенераторные автомобили обладают меньшей скоростью и менее мощным двигателем, чем машины, работающие на бензине. Это объясняется тем, что теплотворная способность генераторного газа ниже, чем теплотворная способность паров бензина. Однако эти недостатки о избытке докрываются основным преимуществом газогенераторных автомобилей – возможностью их работы на дешевом местном топливе.
