Πού διαφέρει ο κινητήρας φυσικού αερίου & τι κάνουν οι δεξαμενές;

Θέλεις οικονομία στην κατανάλωση; Παίρνεις diesel και υγραέριο. Αυτή είναι η βασική άποψη που επικρατεί στην χώρα μας και πράγματι δεν διαφωνούμε. Ναι, αλλά είναι τα δύο συγκεκριμένα καύσιμα οι μοναδικές επιλογές; Τι «παίζει» με το φυσικό αέριο (CNG) και πόσο διαφορετικός είναι ο δικός τους κινητήρας και τι πρέπει να ξέρω για τις δεξαμενές τους;

Ξέρεις τι είναι το φυσικό αέριο;

Ας αρχίσουμε με τις βασικές γνώσεις, δηλαδή του τι είναι φυσικό αέριο. Πρόκειται για ορυκτό αέριο που βρίσκεται σε υπόγειους βραχώδεις σχηματισμούς. Το κύριο συστατικό του φυσικού αερίου είναι το μεθάνιο, ενώ υπάρχουν και χαμηλότερες συγκεντρώσεις αιθανίου, προπανίου και βουτανίου. Το φυσικό αέριο χωρίζεται σε 2 κατηγορίες. Υπάρχει το High (υψηλής θερμιδικής αξίας) με ποσοστό μεθανίου άνω του 87% και το Low (χαμηλής θερμιδικής αξίας) με ποσοστό μεθανίου κάτω του 87%.
 
Το φυσικό αέριο, για να έχει νόημα στην αυτοκίνηση, πρέπει να βρίσκεται σε δεξαμενές επί του αυτοκινήτου υπό πίεση, με μια τυπική πίεση να είναι στα 200 bar. Στα 200 bar το φυσικό αέριο έχει 155 γρ./λίτρο πυκνότητα, ενώ η βενζίνη έχει 750 γρ./λίτρο. Αυτό πρακτικά σημαίνει ότι 1 λίτρο βενζίνη αντιστοιχεί σε 620 γραμμάρια φυσικού αερίου. Επίσης το φυσικό αέριο μπορεί υπό προϋποθέσεις να είναι εκρηκτικό σε συγκέντρωση στην ατμόσφαιρα από 4-17% κατ όγκο.

Δεξαμενές φυσικού αερίου και ασφάλεια

Όπως είπαμε, οι δεξαμενές φυσικού αερίου αποθηκεύουν το καύσιμο σε πίεση περίπου 200 bar (εξαρτάται από την τρέχουσα πίεση στο βενζινάδικο). Στην αυτοκίνηση χρησιμοποιούνται 2 τύπου δεξαμενές. Ο πρώτος είναι οι ατσάλινες και ο δεύτερος είναι από σάντουιτς εξωτικών συνθετικών υλικών. Τυπικά υλικά που χρησιμοποιούνται σε αυτήν την περίπτωση είναι, πολυαμίδιο, πλαστικό ενισχυμένο με ίνες άνθρακα και υαλονήματα.
 
Τα πλεονεκτήματα των συνθετικών δεξαμενών έχουν να κάνουν με το βάρος που μπορεί να είναι και 3 φορές χαμηλότερο σε σχέση με τις ατσάλινες, με κύριο μειονέκτημα το κόστος. Επίσης οι δεξαμενές είναι μέσα σε ατσάλινο πλαίσιο και σε επιπλέον πλαστικό για λόγους ασφαλείας και για να μην τραυματίζονται από πετραδάκια κ.τ.λ. κατά την κίνηση του οχήματος. Επίσης σχετικά με την ασφάλεια, δοκιμάζονται σε ακραίες συνθήκες για την αντοχή τους πριν τοποθετηθούν σε ένα αυτοκίνητο. Τέλος, η τυπική διάρκεια ζωής τους είναι 20 χρόνια.

Ο 1.500άρης TGI κινητήρας του VW Group λειτουργεί σε κύκλο Miller.

Κινητήρας φυσικού αερίου = ένας κινητήρας βενζίνης αρκετά τροποποιημένος

Πάμε να δούμε, τώρα, πώς λειτουργούν μηχανικά τα αυτοκίνητα που «καίνε» φυσικό αέριο. Κάτω από το καπό τους υπάρχει ένας κινητήρας βενζίνης, ο οποίος είναι σημαντικά τροποποιημένος. Οι ανάγκες για αυτές τις ευρείας κλίμακας μετατροπές οφείλονται ασφαλώς στο πολύ διαφορετικό καύσιμο. Δηλαδή, επειδή το φυσικό αέριο έχει τυπικά 130 οκτάνια, έχει εξαιρετική αντοχή σε αυθόρμητη προανάφλεξη και για αυτό το λόγο έχει εξαιρετική συνεργασία με κινητήρες υψηλής συμπίεσης. Συνεπώς ένα πολύ καλός συνδυασμός, είναι ένας κινητήρας τύπου Miller ή Atkinson.
 
Όμως οι βασικές αλλαγές που απαιτούντα σχετίζονται με την θερμοκρασία έναρξης της καύσης η οποία στο φυσικό αέριο είναι 600 βαθμοί Κελσίου και στην βενζίνη είναι από 200-300 και αυτό έχει και άμεση επίπτωση στην πίεση εντός του κυλίνδρου, που είναι πολύ υψηλότερη στην λειτουργία φυσικού αερίου. Επίσης το φυσικό αέριο δεν έχει τις λιπαντικές ικανότητες της βενζίνης που προστατεύουν τον κινητήρα από υπερβολικό μηχανικό φορτίο, ιδιαίτερα στις υψηλές στροφές.
 
Εξαιτίας των παραπάνω, ένας κινητήρας φυσικού αερίου έχει επίστρωση αζώτου στις βαλβίδες για αύξηση της αντοχής του, διαφορετικές έδρες βαλβίδων και διαφορετικά ελατήρια εμβόλου και έμβολα. 'Αλλες περιφερειακές αλλαγές έχουν να κάνουν με το διαφορετικό turbo, το οποίο αναγκαστικά στους κινητήρες φυσικού αερίου είναι μικρότερο λόγω του ότι ο κινητήρας φυσικού αερίου έχει καλύτερο βαθμό απόδοσης και άρα χαμηλότερο ενεργειακό περιεχόμενο στα καυσαέρια. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα την ελαφρά μειωμένη συγκέντρωση ισχύος.