АВТОМОБИЛИ ЗИС-21 и ГАЗ-42 НА ГАЗОГЕНЕРАТОРНЫХ ДВИГАТЕЛЯХ В этой теме я опишу устройство и работу автомобильных газогенераторных установок, а именно автомобилей ГАЗ-42 и ЗИС-21. Так же в теме - расположение и монтаж частей установок на автомобилях ГАЗ и ЗИС, изменения в бензиновых автомобилях при переводе их на твердое топливо и особенности обслуживания, ухода, вождения и эксплуатации газогенераторных автомобилей. Кроме того, в этой теме я приведу указания по определению, предупреждению и устранению основных неисправностей, а так же по ремонту установок. Весь материал в теме будет изложен с расчетом на читателя, знающего устройство, работу и обслуживание обычных бензиновых автомобилей. Материал для темы взят из учебника по переквалификации шоферов бензиновых автомобилей на шоферов газогенераторных автомобилей, а так же дополнительного обучения газогенераторному делу вновь подготовляемых шоферов-новичков. Книга была написана в соответствии с программами, утвержденными Народным Комиссариатом Автомобильного Транспорта РСФСР в 1943 году. Иными словами тема о автомобилях которые ездили не на обычном бензине а как ни странно - на дровах. В заголовеке темы - часть обложки оригинального учебника за 1943 го. Тема будет пополнятся информацией. Кому интересно следите за обновлениями и дополнениями.
ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ ГАЗОГЕНЕРАТОРНЫХ АВТОМОБИЛЕЙ В СССР По решениям партии и правительства в СССР начиная с конца 1942 года началось массовое переоборудование бензиновых автомобилей на газогенераторные. Основным преимуществом газогенераторных автомобилей перед бензиновыми является то, что они работают на местных, дешевых видах твердого топлива. А именно – на древесине (дровах), на древесном угле, буром каменном угле, торфе и прочих, зачастую являющихся отбросами и отходами разных производств. Резервы этого топлива в СССР того времени были безграничны и неисчерпаемы. Широкое внедрение газогенераторных машин позволяло сэкономить миллионы тонн бензина, столь нужного в то время для фронта. В то время разработчики газогенераторных машин не считали что необходимость в газогенераторных машинах минует как только кончится война. Более того, на самом деле, наоборот, по окончании войны планировалось развернуть еще более широкую работу по переоборудованию для работы на твердом топливе машин, вернувшихся с фронта. Общее сокращение расходования нефти планировалось не только в военное но и в мирное время. Следует так же отметить, что доставка жидкого топлива от места его получения до места его потребления, зачастую в глубинные районы, были связаны, особенно в военное время с большими трудностями. На перевозках горючего было занято огромное количество транспорта и при больших потерях горючего, стоимость которого достигала весьма большой величины. Стоимость же твердого топлива, применяемого в газогенераторах, была значительно ниже стоимости бензина. Поэтому работа на твердом топливе, при правильно поставленной эксплуатации машин обходилась значительно дешевле, нежели работа на жидком топливе. Внедрение газогенераторов, использующих твердое топливо, позволяло вести эксплуатацию автотранспорта отдельных районов СССР почти совершенно независящей от районов добычи жидкого топлива. Заставить работать на твердом топливе можно было любой автомобиль. Для этого нужно было только переоборудовать его газогенераторной установкой и произвести некоторые изменения в двигателе и ряде других агрегатов и узлов автомобиля. Серийно выпускавшиеся автозаводами газогенераторные автомобили ГАЗ-42 и ЗИС-21 зарекомендовали себя, как хорошие и надежные машины. Практика показала, что они, при надлежащем уходе и обслуживании, могут бесперебойно работать в труднейших условиях не хуже бензиновых автомобилей. Начиная с 1943 года для полуторатонных автомобилей Горьковского автозавода им.Молотова стали выпускаться упрощенные газогенераторные установки ГАЗ-Г-59У, а для трехтонных автомобилей Московского автозавода им.Сталина – упрощенные установки ЗИС-Г-69. Эти установки были предназначены для работы на древесных чурках. Кроме того, рядом предприятий изготавливались так называемые универсальные газогенераторные установки, которые, при замене некоторых деталей, могли работать не только на древесных чурках но и на торфе и на буром каменном угле. Для работы на твердом топливе в то время переоборудовались как грузовые автомобили так и легковые, а так же автобусы.
УСТРОЙСТВО И РАБОТА ГАЗОГЕНЕРАТОРНЫХ АВТОМОБИЛЕЙ Автомобильный двигатель, работающий на жидком топливе (бензине, топливе и т.п.), требует однородной смеси, состоящей из паров жидкого топлива и воздуха. Эта смесь приготовляется вне цилиндров двигателя, в карбюраторе. Из карбюратора смесь засасывается в цилиндры двигателя, сжимается и затем воспламеняется электрической искрой. Образующееся в результате сгорания смеси давление и производит необходимую работу. Если вместо жидкого топлива берется твердое ( дрова, уголь и т.п.), то его можно использовать для питания двигателя, только предварительно превратив в газ. Для превращения топлива из твердого в газообразное состояние служит газогенератор. Газогенератор представляет из себя подобие вертикальной шахтной печи, заполняемой твердым топливом. Раскаленные нижние слои топлива, взаимодействуя с входящим в газогенератор воздухом, образуют газ, на котором может работать двигатель внутреннего сгорания. Полученный в газогенераторе газ сразу использовать в двигателе нельзя, так как он имеет высокую температуру и содержит мелкие твердые частицы (угольную пыль, сажу, золу и т.п.), которые могут загрязнить двигатель и стать причиной его быстрого износа. Следовательно, перед поступлением в двигатель газ должен быть охлажден и очищен от примесей. Очистка газа обычно производится в нескольких отдельных агрегатах. Для задержания крупных частиц применяются грубые очистители, для окончательной очистки от мелких частиц – тонкие очистители. Охлаждение газа в большинстве случаев происходит в этих же очистителях, но иногда на автомобиле устанавливают и специальные газоохладители. Части газогенераторной установки (газогенератор, охладители, очистители) соединяются между собой и двигателем газопроводами. Что бы газ мог полностью сгорать в двигателе, необходимо добавлять к нему воздух и возможно лучше перемешивать газ с воздухом. Смешивание газа с воздухом производится в специальном приборе – смесителе, соединенном с всасывающим коллектором двигателя. Газогенераторные установки серийных Советских газогенераторных автомобилей ГАЗ-42 и ЗИС-21 очень сходны между собой.
ГАЗОГЕНЕРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ГАЗ-42 Газогенераторная установка ГАЗ-42 состоит из газогенератора, батареи из двух последовательно соединенных грубых очистителей – охладителей, тонкого очистителя, раздувочного вентилятора и соединительных газопроводов. Воздух, необходимый для газификации топлива, поступает из атмосферы внутрь газогенератора через патрубок. Газ из газогенератора идет в грубые газоочистители-охладители; отсюда значительно охлажденный и очищенный от крупных частиц примесей он переходит в тонкий очиститель, в котором происходят окончательная очистка и дополнительное охлаждение газа. Из тонкого очистителя газ поступает в смеситель, в котором к нему добавляется необходимое количество воздуха. Полученая горючая смесь по всасывающему трубопроводу направляется в цилиндры двигателя. Засасывание воздуха в газогенератор и движение газа в установке происходят под влиянием всасывающего действия поршней двигателя. Раздувочный вентилятор служит для просасывания воздуха и газа при первоначальном розжиге газогенератора (при неработающем двигателе).
ГАЗОГЕНЕРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ЗИС-21 Газогенераторная установка ЗИС-21 состоит из газогенератора, батареи из трех последовательно соединенных грубых очистителей-охладителей, тонкого очистителя (из которого газ, далее, поступает в смеситель газа с воздухом), раздувочного вентилятора и газопроводов. В системе газопроводов имеется небольшой отстойник. Образование газа в газогенераторе происходит автоматически. Водителю необходимо только следить за своевременной загрузкой газогенератора топливом.
ТОПЛИВО ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ГАЗОГЕНЕРАТОРОВ Для получения генераторного газа можно применять почти все виды твердого топлива. Однако один и тот же газогенератор не может работать без переделок на любом топливе. Автомобильные газогенераторы того времени работали преимущественно на древесине и древесном угле. Существовали так же газогенераторы предназначенные для работы на антраците, буром угле, торфе, торфяном коксе, соломе и других видах топлива, как прессованного (брикеты), так и не обработанного. Для каждого из этих видов топлива имелась своя конструкция газогенераторов. Основные требования, предъявляемые к топливу заключались в следующем; 1.) Невысокая влажность. 2.) Небольшая зольность, с определенной температурой плавления золы. 3.) Малое содержание серы и кислот. 4.) Достаточная механическая прочность. 5.) Возможная большая плотность. 6.) Однообразие состава, формы и размеров кусков топлива. 7.) Достаточная активность для обеспечения быстроты розжига и приспособляемости к переменному режиму работы. Большое значение при выборе топлива имеют его распространенность в районе эксплуатации газогенераторных автомобилей, легкость заготовки, дешивизна и возможность бесперебойного снабжения им как в мирное, так и в военное время.
ПРОЦЕССЫ ОБРАЗОВАНИЯ ГАЗА В ГАЗОГЕНЕРАТОРЕ Основная горючая часть генераторного газа – окись углерода, известна под названием «угарного газа». Его легко получить в обыкновенной домашней печи, если при ее топке несколько прикрыть заслонкой отдушину и уменьшить тягу. При этом, в результате недостатка воздуха для горения, будет происходить неполное сгорание топлива и получится угарный газ. Этот газ и можно использовать в смеси с воздухом для питания двигателей, вместо применяемой в карбюраторных двигателях смеси паров жидкого топлива с воздухом. Процесс газификации твердого топлива заключается в следующем. Перед работой газогенератор заполняется твердым топливом. Верхняя часть газогенератора – бункер – содержит запас топлива для 2х часовой непрерывной работы двигателя. В нижнюю часть газогенератора – камеру газификации – с большой скоростью входит воздух. Топливо, находящееся в камере газификации, предварительно разжигается. Воздух, проходя через слой топлива, вызывает интенсивное его горение, в результате чего сначала получаются негорючие продукты (в основном азот и углекислый газ). Выделяющееся при горении топлива тепло сильно нагревает соседние с местом горения слои топлива. Полученный в результате горения топлива углекислый газ, проходя, далее через слой раскаленного угля, восстанавливается в окись углерода, т.е. горючий газ. Для восстановления используется часть выделенной при горении теплоты, так как реакция восстановления происходит с поглощением тепла. Газ полученный при газификации твердого топлива, имеет сложный состав и включает в себя как горючие, так и не горючие части.Процесс превращения твердого топлива в газообразное состояние – газогенераторный газ, происходящий в газогенераторе при участии воздуха (в отличии от сухой перегонки, происходящей без доступа воздуха), называется газификацией топлива.
ГАЗОГЕНЕРАТОРЫ ТРЕХ ТИПОВ Существовали газогенераторы трех типов, различавшиеся по месту отбора газа и подвода воздуха. 1.Газогенераторы с прямым, или нормальным, процессом газификации топлива. Воздух, необходимый для газификации топлива, в этих газогенераторах подводится с низу, а получаемый газ отводится сверху. Потоки воздуха и газа в газогенераторе идут снизу вверх, нормально, как в печи, костре и т.п. 2.Газогенераторы с горизонтальным процессом газификации. В них воздух подается с одной стороны газогенератора, а полученный газ отсасывается с другой (примерно напротив). Газ вынужден двигаться поперек опускающегося топлива – горизонтально или с небольшим уклоном. 3.Газогенераторы с опрокинутым, или обратным, процессом газификации. Полученный газ здесь отводится снизу. Потоки воздуха и газа в камере газификации (топливнике) идут сверху вниз, обратно тому, как в газогенераторах с прямым процессом. Газогенераторы с прямым и горизонтальным процессами могли применятся только для газификации бессмольного топлива (хорошо выжженного древесного угля, кокса, антрацита). Для топлив, содержащих смолы (дрова, торф, бурый уголь), необходимо применять опрокинутый процесс газификации.
Стоить заметить, что Германия данную тему тоже не обходила стороной: http://1q5.ru/car/11398-vermakht-na-drovakh-vostanovlenie-gazogeneratornogo-ford-g398ts.html
Как и все "мудренное-машиностроительное" эта установка была копией буржуазно-империалистического изделия. Газогенераторные установки применялись в СССР на грузовых машинах и до войны. Мой тесть рассказывал, что в Судаке была такая на базе "полуторки"... Потом румыны ее реквизировали. Беда в том, что у двигателей питающихся этим приготовленным газом очень невысокий КПД. В те времена мощность моторов советских грузовичков была не больше 40 л.с. Если он на бензине работает. А на дровишках и того хуже. И запас такого"горючего" возить с собой не удобно. И, типа, "оно под ногами валяется" не всегда-то и справедливо. Как вы заметили это направление не получило развития после ВМВ нигде. Как и синтетическое горючее, производимое в Третьем Рейхе, оказалось тупиковой ветвью.