Как мы делали газогенератор автомобильный — день 1.
Если вы хотите узнать когда выйдет очень подробный видеокурс как самому сделать чтобы автомобиль ехал на дровах (древесине) который я сейчас готовлю — оставляйте в комментариях емаилы — я вас оповещу. Или напишите мне сюда info@lagunof.com (Лагунов Сергей газогенератор автомобильный)
Итак был сделан чертеж — выложу его попозже и мы приступили к созданию автомобильного газогенератора для автомобилей ваз. Мы стараемся делать его так, чтобы он подошел на четверку и вторую модель, т.к. большинство кто купил эти модели использует машину как рабочую лошадку — поэтому вопрос расхода бензина стоит остро.
Создаваемый нами газогенератор подойдет и для других моделей жигули, копейке шестерке, семерке, 99 и другим. Разница лишь в том, как крепить аппарат, т.к. в четверке и второй модели жигули багажник открывается назад, его крышка делает большую амплитуду и аппарат нужно размещать дальше чем для той же шестерки, где багажник открывается вверх, а не в сторону-вверх как в четверке.
Как я и сказал весь процесс снят на видео и я готовлю очень подробный видеокурс с очень подробными расчетами, так, чтобы даже школьник понял как просто все сделать.
Также есть мысли продавать франшнизу на изготовление таких вот автомобильных газогенераторов для сто. Еще будем наверное продавать запчасти для создания газогенератора, как конструктор сделай сам — хочешь купи видеокурс и сам все делай, хочешь — купи набор запчастей и не трать время на их создание и поиск. Вобщем с вступлением закончил, теперь ближе к делу.
В каждом автомобильном газогенераторе есть емкость для загрузки дров. Например можно все сделать из нержавейки — у нее более высокая температура плавления, поэтому стенки конструкций из нержавейки в два раза, а может и больше чем в два раза будут тоньше и конструкция будет легче и красивей (красить не надо), но это дорого и ее трудно найти, а мы хотели, чтобы наш газогенератор мог создать любой из материалов которые очень просто найти.
Можно было бы сварить железный ящик для зоны загрузки дров (и горения), или купить 375 или 325 трубу чтобы из нее создать место для загрузки дров, но как сказал наш главный конструктор — в зоне горения будут высокие температуры и если делать его квадратным и какой-либо сварщик плохо проварит швы или же швы прохудятся (то ли от старости, то ли от горения) будет плохо, может быть хлопок газов. Поэтому лучше взять трубообразный материал где было бы как можно меньше швов (исключить ошибки человеческого фактора и меньше работы по провариванию металла).
Варианты с 325 и 375 трубой откинули — ее продают с заводов только по 10-11 метров (метр трубы они вам не продадут, только кусок) — нахрена столько надо и цена ее за 11 метров составляет около 12 000 грн. за тонну (для россиян чтобы понять — делим на 8 получается в долларах = 1500$). Как увезешь 11 метров трубы одним куском и зачем ее столько?
Они ее конечно попилят за 100 грн за тонну (я узнавал) это где то 12.5$. Но все равно зачем нам столько?
Затем я нашел продавцов бу труб через тот же сландо — они брали за бу трубу ту же уже в два раза меньшую стоимость и могли ее порезать — т.е. отрезать всего лишь метр. У них цена была уже 5000-6000 грн. за тонну. НО! по гостам труба идет от 5-6-8-10-12 мм толщина стенки. Но в наличие у них я нашел только 8 — ку. Т.е. Толщина стенки 8 мм — при такой толщине стенки вес трубы составляет около 80 кг. Где то у меня были таблицы — вес трубы в зависимости от толщины стенки, долго искать, кто хочет может погуглить. Представляете — себе вес только трубы (а будут еще и другие элементы которые утяжелят конструкцию) = 80 кг. примерно.
А еще цена — 80 кг х 5000 грн. (за тонну) = 400 грн кусок метровый трубы (50 долларов).
Так как конструкция будет крепиться за багажником то нужно как можно меньше утяжелять ее вес, а тут 80 кг. только секция для загрузки дров 375 диаметра.
А вот трубы с толщиной стенки 5 мм у них не было и я не нашел — поэтому я отказался от такого варианта. Ведь тот кто будет потом создавать автомобильный газогенератор по нашему видеокурсу должен легко находить материал, а не мучатся с его поисками.
Мы максимально упростили конструкцию — и создали ее из материалов — которые легко найти каждому. И чтобы они были дешевыми, а 50 долларов за метр трубы — не тот колинкор.
Поэтому мы решили использовать в качестве зоны горения обыкновенные бытовые газовые баллоны на 40 литров (толщина стенки 3-4 мм):
Был вариант взять еще бушные резиверы от зила, камаза, урала — у них тоже толщина стенки около 4 мм как и у газового баллона, и стоили они по 100-200 грн (12-24$) но их надо было заказывать, вести (траты на перевозку), а газовые баллоны у нас уже были. И я думаю что газовые баллоны бушные легче найти, поэтому считаю их самым лучшим и доступным вариантом в использовании.
Вот информация по размерам воздушных ресиверов от грузовиков:
(как мне объяснили владельцы разборок грузовиков — ресиверы бывают подгнившие в местах крепления). Информацию по размерами и толщинам стенок мне сообщали по телефону на месте меря ресиверы (в интернете сколько искал я не нашел информацию по размерам) поэтому возможны неточности.
Маз: 280 диаметр — 2 мм. толщина стенки.
Зил: 220 диаметр — толщина стенки 2 мм.
Краз: 220 диаметр (вроде тоже такой диаметр есть)
Краз: диаметр 280 мм. длинна 650, толщина около 3-3.5мм
Камаз: 280 диаметр на 605 длина металл толщина 2 мм. рассчетное давление 16 атмосфер
И кстати, если будете брать все же ресивер, то лучше всего брать их от военных зилов там их делают прочнее т.к. машины делались под войну — как мне объясняли владельцы разборок грузовиков (по Украине у меня есть их прямые мобильные — кому надо дам, пишите). Толщина стенки что то около 3-4 мм. как и у нашего газового баллона который мы взяли в работу.
У баллона газового диаметр 300 мм. (понимаем для себя чем больше диаметр тем больше зона горения). Т.к. все чертежи и расчеты мы делали для бу газового баллона — дальше использоваться будет он и все размеры других элементов в связки с ним. Так что если вы будете брать другие варианты материала для зоны загрузки и горения дров должны понимать, что размеры нашего чертежа вам не подойдут, все надо перечерчивать вам самостоятельно.
Поэтому было решено либо продуть его сжатым воздухом, либо залить водой и начать резать с накачаной под завязку водой внутри.
Но чтобы залить туда воду нужно было сперва открутить оголовок (вентиль). Там есть два места крепления вентиля.
Под самый низ его очень сложно отвинтить, а вот повыше можно, см. видео как мы это делали
Не откручивается, не закреплен баллон:
Удалось открутить верх чтобы выпустить остатки газа, я баллон 2 дня возил в четверке — вонь от конденсата старого была сильной.
В этом видео проговариваю что мы будем делать с баллоном, как будем его откручивать, показываю на чертеже
Привариваем баллон к основанию, нужно усилие чтобы открутить
Пытаемся крутить, ломаем ключ, боремся
Наконец открутили оголовок
Автомобиль на дровах: как он работает?
Это похоже на анекдот. Но тем, кто работал на лесоповале в тайге в 30-х, было не до смеха. Нет бензина — ехали на дровах. Да и по сей день эта технология до сих пор используется. Как устроены такие авто? Разбираем в деталях.
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.
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.
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»).
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.
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.
Как сделать газогенератор для автомобиля своими руками
Эта статья – для мастеровитых энтузиастов, не жалеющих времени и сил для достижения результата. Зачем такая преамбула? Потому что здесь пойдет речь о том, как сделать газогенератор своими руками. Это довольно сложный агрегат, вырабатывающий из дров и угля горючее, способное заменить традиционные виды топлива – бензин в автомобиле и природный газ в доме. Мы познакомим вас с устройством газгена и трудностями, связанными с его изготовлением, установкой и эксплуатацией.
Схема газогенератора и принцип работы
В первой половине 20-го века дровяными агрегатами оснащались легковые и грузовые авто
Суть идеи в том, чтобы путем пиролиза получать из дерева газообразную горючую смесь, состоящую из нескольких соединений на основе углерода:
Примечание. Основным горючим компонентом смеси является окись углерода СО, доля остальных веществ из приведенного перечня невелика. Присутствуют в ней и другие газы, называемые балластными, – азот, углекислый газ (СО2) и водяной пар. Данные о процентном соотношении веществ в конечном продукте и его теплотворной способности представлены в таблице:
Для выделения газообразного топлива служит пиролизный газогенератор на дровах (иначе – газген), чье устройство показано на схеме. Это закрытая емкость с колосниками, заполняемая твердым топливом через верхний бункер, вместо дымохода – патрубок выхода газовой смеси. Принцип работы газгена следующий:
Для справки. Восстановление углекислоты (преобразование в СО) протекает с поглощением тепла, выделяемого в процессе горения. Кстати, между зонами нет четких границ и на чертеже они показаны условно.
Для ясности мы описали генерацию горючего путем прямого процесса газификации, когда массив топлива движется навстречу воздушному потоку. Существуют и другие способы – обращенный процесс (воздух продувается сверху вниз) и горизонтальный метод, показанный выше на схеме газогенератора. Если вы хотите подробно разобраться в теоретических моментах, предлагаем посмотреть следующее видео:
Конструкция установки
Чтобы успешно эксплуатировать авто на дровах или сжигать полученное топливо в котле, одного газогенератора недостаточно. Дело в том, что помимо балластных газов, самодельное горючее содержит летучие примеси и смолы, проще говоря, — дым и сажу. Ни автомобильный мотор, ни горелочное устройство котла не рассчитано на такое топливо и быстро выйдет из строя. Поэтому была придумана система фильтрования, входящая в состав газогенераторной установки и включающая 3 дополнительных агрегата:
Очередность размещения этих элементов показана на технологической схеме:
Циклон для газогенератора представляет собой вертикальный цилиндр с двумя патрубками и конусом на конце, как показано на чертеже. Загрязненная газовая смесь, попадая внутрь него, движется по кругу на высокой скорости, за счет чего крупные и средние частицы золы отбрасываются на стенки центробежной силой и выводятся через отверстие в конусе.
Схема работы циклона, который очищает силовой газ от примесей
Чем выше температура газа, тем меньше его плотность. Это значит, что горючее на выходе из газгена нельзя использовать в ДВС без предварительного охлаждения, иначе оно просто не воспламенится в цилиндрах. Поэтому в промышленных газогенераторных установках сразу после циклона ставится воздушный либо водяной теплообменник, а следом – компрессор, нагнетающий охлажденную газовую смесь в распределительную емкость.
В конце технологической цепочки стоит фильтр тонкой очистки, удаляющий из полученного топлива мелкие частицы сажи и золы. Пример такого агрегата – так называемый скруббер, в котором газы очищаются за счет продувания через воду. Теперь, когда мы разобрались с технологией производства горючего, можно сделать собственную недорогую установку, способную обеспечить работу двигателя внутреннего сгорания на дровах.
Самодельный газген, изготовленный заграничными коллегами
Изготовление газгена для автомобиля
Перед тем как сделать работоспособный газогенератор для автомобиля, предлагаем ознакомиться с некоторыми рекомендациями:
Важный момент. Не стоит увеличивать диаметр камеры газификации (на чертеже он равен 340 мм) с целью добиться большей производительности. Прирост получится мизерный, а качество переработки древесины ухудшится. А вот высоту 183 см выдерживать не обязательно, разве что вы поставите агрегат на прицеп или на раму грузовика. Топливный бункер и зольник можно укоротить.
Для сборки внутренней части автомобильного газогенератора (бункера) сгодится старый пропановый баллон, ресивер от грузовика КаМАЗ или толстостенная труба. Учитывая, что диаметр стального сосуда равен 300 мм, остальные размеры нужно пропорционально уменьшить. Исключение – камера газификации, ее минимальный диаметр составляет 140 мм. На кожух и крышку генератора пойдет металл толщиной 1.5 мм. Последняя уплотняется графитно-асбестовым шнуром.
Варианты охладителей горючей смеси из автомобильного радиатора и батареи отопления
Сопутствующие агрегаты – фильтры и охладители – делаются так:
Более детальную информацию о сборке газогенератора своими силами вы получите, посмотрев видео:
Для розжига и запуска газгена вам потребуется вентилятор в виде улитки, устанавливаемый в моторном отсеке (для испытаний сойдет и бытовой пылесос). К нему требование простое: детали, соприкасающиеся с газовой смесью, должны быть металлическими. Топливная магистраль, ведущая к карбюратору, прокладывается под днищем авто и выполняется из стальной трубы.
Для справки. Если вместо дров использовать древесный уголь, то примесей на выходе газогенератора будет значительно меньше, что хорошо для двигателя. Такое топливо выжигается из дерева по простой технологии – в закрытой бочке или яме.
Подключение и запуск ДВС
Поскольку теплотворная способность генерируемого из дров топлива гораздо ниже, чем у бензина, то для нормальной работы мотора соотношение воздух/горючее нужно изменить. Для этого придется смастерить смеситель и поставить его на впускном тракте. Простейший вид смесителя – воздушная заслонка, управляемая тягой из салона.
Завести холодный мотор на дровах – та еще задачка. Поэтому не стоит полностью отказываться от бензина, а подавать его только во время запуска, а потом переходить на горючее, вырабатываемое газгеном. Чтобы реализовать переключение на разные виды топлива, изготовьте смеситель по схеме, предложенной в книге И. С. Мезина «Транспортные газогенераторы»:
Примечание. В этой же книге вы найдете массу полезной информации касательно получения газообразного топлива из различных видов древесины и угля.
Теперь про особенности пуска и работы ДВС на древесине и угле:
Примечательно, что после кратковременных стоянок машина спокойно заводится от газгена, без перехода на бензин. После длительного простоя потребуется 5—10 минут на повторный розжиг установки. Как происходит запуск двигателя авто от самодельного газогенератора на дровах, смотрите в следующем видеоматериале:
Заключение
Дровяные газогенераторы, сделанные своими руками, можно не только ставить на автомобили, но и применять для домашних нужд. Про отопительные котлы мы уже говорили. Также многие домовладельцы пользуются бытовыми электрогенераторами, работающими от дизельных или бензиновых двигателей. Если их перевести на дрова, то получаемая от электростанции энергия станет гораздо дешевле.