Автомобиль на дровах или газогенераторные автомобили, можно ли сделать своими руками

Содержание

1. Как работает газогенератор
2. Конструктивные особенности оборудования
3. Что представляют собой такие агрегаты
4. Мифы о газогенераторных установках
5. Автомобильный газогенератор
6. Доработка автомобилей под дрова
7. Газогенератор на дровах для автомобиля – устройство и принцип работы
8. Автомобиль на дровах своими руками
9. Типы газогенераторов
10. Газогенераторы прямого процесса газификации
11. Газогенераторы обращенного (опрокинутого) процесса газификации.
12. Газогенераторы поперечного (горизонтального) процесса газификации.
13. Принцип работы автомобильной газогенераторной установки
14. Схема газогенератора и принцип работы
15. Конструкция установки
16. Изготовление газгена для автомобиля
17. Подключение и запуск ДВС
18. Как работает силовая установка
19. Газоагрегат для автомобиля своими руками
20. Эффективность применения газового генератора для авто
21. Рекомендации по установке
22. Изготовление своими руками

Как работает газогенератор

Чтобы понять, какая может быть польза от газогенератора в домашнем хозяйстве, надо разобраться в его принципе работы, а потом и устройстве. Тогда можно будет оценить затраты на его изготовление, а главное, какой удастся получить результат.

Итак, пиролизный газогенератор – это комплекс узлов и агрегатов, предназначенный для выделения смеси горючих газов из твердого топлива с целью его использования в двигателях внутреннего сгорания.

Для справки. Конструкции генераторов отличаются друг от друга в зависимости от вида сжигаемого твердого топлива, мы рассмотрим самую актуальную из них – на дровах.

Если древесину сжигать в закрытом пространстве, ограничивая подачу кислорода, то на выходе можно получить смесь горючих газов. Вот их перечень:

• угарный газ (оксид углерода СО);
• водород (Н2);
• метан (СН4);
• прочие непредельные углеводороды (CnHm).

Примечание. В  смеси присутствуют также негорючие балластные газы: двуокись углерода (углекислый газ), кислород, азот и водяные пары.

Эффективный дровяной газогенератор должен не просто вырабатывать горючую смесь, но и сделать ее пригодной к использованию. Поэтому весь цикл получения топлива для ДВС можно смело назвать технологическим процессом, состоящим из таких этапов:

• газификация: древесина даже не горит, а тлеет при подаваемом количестве кислорода в размере 33—35% от необходимого для полноценного сжигания;
• первичная грубая очистка: летучие частицы продуктов горения, что вырабатывают древесные газогенераторы после первого этапа, отделяются с помощью сухого вихревого фильтра – циклона;
• вторичная грубая очистка: производится в скруббере – очистителе, где поток горючего пропускается через воду;
• охлаждение: продукты сгорания с температурой до 700 ºС проходят его в воздушном либо водяном теплообменнике;
• тонкая очистка;
• отправка потребителю: это может быть закачка горючего компрессором в бак-распределитель либо подача в смеситель, а затем — сразу в ДВС.

Рассмотреть устройство и принцип работы газогенератора в промышленном исполнении можно на технологической схеме, представленной ниже:

Полный цикл получения газа достаточно сложен, поскольку включает в себя несколько различных установок. Самая основная – это газогенератор, представляющий собой металлическую колонну цилиндрической либо прямоугольной формы, имеющую сужение книзу. В колонне имеются патрубки для воздуха и выхода газа, а также лючок доступа в зольник. Сверху агрегат оборудован крышкой для загрузки топлива, дымоход к корпусу не присоединяется, он просто отсутствует. Процесс горения и пиролиза, проходящий внутри колонны, хорошо отражает схема газогенератора:

Не вдаваясь в тонкости химических реакций, проходящих внутри колонны, отметим, что на выходе из нее получается смесь газов, описанная выше. Только она загрязнена частицами и побочными продуктами горения и обладает высокой температурой. Изучив чертежи газогенераторов любой конструкции, можно заметить, что все остальное оборудование предназначено для приведения газа в норму. Воздух в зону горения подается принудительно тяговой или дутьевой машиной (простыми словами — вентилятором).

Надо сказать, что самодельный газогенератор на дровах делается домашними мастерами-умельцами не такой сложной конструкции и технология выделения газа в нем несколько упрощена, о чем будет рассказано ниже.

Конструктивные особенности оборудования

Что же входит в комплектацию автомобильного газогенератора? В первую очередь – это устройство в котором происходит процесс преобразования древесины или другого топлива в горючий газ. Но поскольку полученная смесь нуждается в очистке, то ни один генератор для автомобиля не обходится без очистителей.

Причем они представлены в виде трех горизонтальных конструкций и одной вертикальной. В первых происходит предварительная очистка от механических примесей с одновременным охлаждением. Вертикальный очиститель предназначен для более тонкой очистки.

Схема агрегата на дровах

Кроме этого в состав автомобильного газогенератора на дровах входят:

• Отстойник конденсата;
• Смеситель;
• Вентилятор;
• Трубопроводы.

Что касается устройства газогенератора для автомобиля и его основного блока, то он заключен в корпусе и состоит из бункера и отдела для топлива. Крепится этот узел к раме автомобиля.

Вверху располагается фланец, соединяющий все детали в одно целое. Загрузочный люк оборудован крышкой, которая прижимается запорной рукояткой. Отбор газа осуществляется из патрубка. Загрузка топлива осуществляется через специальный люк. Выходя из агрегата, газ проходит очистку последовательно в каждом цилиндре и оттуда поступает в двигатель.

Что представляют собой такие агрегаты

В качество топливо дрова

Обычно газогенераторными установками оснащают большегрузные автомобили с мощным двигателем, хотя при желании таким устройством может быть оборудован и легковой транспорт.

При этом агрегат имеет относительно компактные размеры, но они все равно не будут пропорциональные габаритам авто. Например, сконструированный для мотоцикла газогенератор на дровах и собранный своими руками будет сопоставим с коляской для транспортного средства. Поэтому назвать его небольшим можно с большой натяжкой. Кроме того, использование газогенераторов с маломощными двигателями приводит к нехватке мощности.

Мифы о газогенераторных установках

На просторах интернета часто встречается множество необоснованных утверждений о работе подобных агрегатов и дается противоречивая информация об использовании газогенераторов. Попытаемся все эти мифы развеять.

Миф первый звучит так: КПД газогенераторной установки достигает 95%, что несоизмеримо больше, нежели у твердотопливных котлов с эффективностью 60—70%. Поэтому отапливать дом с ее помощью куда выгоднее. Информация некорректна изначально, нельзя сравнивать бытовой газогенератор для дома и твердотопливный котел, эти агрегаты выполняют разные функции. Задача первого – вырабатывать горючий газ, второго – нагревать воду.

Когда говорят о генерирующем оборудовании, то его КПД – это отношение количества полученного продукта к объему газа, что возможно выделить из древесины теоретически, помноженное на 100%. Эффективность котла – это отношение вырабатываемой тепловой энергии дров к теоретической теплоте сгорания, также умноженное на 100%. Кроме того, извлечь из органики 95% горючего топлива может далеко не каждая биогазовая установка, не то что газогенератор.

Вывод. Суть мифа в том, что массу либо объем пытаются через КПД сопоставить с единицами энергии, а это недопустимо.

Обогревать дом проще и эффективнее обычным пиролизным котлом, что таким же способом выделяет горючие газы из древесины и тут же их сжигает, используя подачу вторичного воздуха в дополнительную камеру сгорания.

Миф второй – в бункер можно закладывать топливо любой влажности. Загружать-то его можно, да только количество выделяемого газа падает на 10—25%, а то и более. В этом отношении идеальный вариант — газогенератор, работающий на древесном угле, что почти не содержит влаги. А так тепловая энергия пиролиза уходит на испарение воды, температура в топке падает, процесс замедляется.

Миф третий – затраты на обогрев здания снижаются. Это нетрудно проверить, достаточно сравнить стоимость газогенератора на дровах и обычного твердотопливного котла, тоже сделанного своими руками. Плюс нужно водогрейное устройство, сжигающее древесные газы, например, конвектор. Наконец, эксплуатация всей этой системы отнимет немало времени и сил.

Вывод. Самодельный газогенератор на дровах, сделанный своими руками, лучше всего использовать совместно с двигателем внутреннего сгорания. Именно поэтому домашние умельцы приспосабливают его для генерации электроэнергии в домашних условиях, а то и прилаживают установку на автомобиль.

Автомобильный газогенератор

Надо понимать, что газогенератор для автомобиля должен быть достаточно компактным, не слишком тяжелым и в то же время эффективным. Заграничные коллеги, чьи доходы не в пример выше наших, делают корпус генератора, циклон и фильтр охлаждения из нержавеющей стали. Это позволяет брать толщину металла вдвое меньше, а значит, и агрегат выйдет намного легче. В наших реалиях для сборки газогенератора применяют трубы, старые баллоны от пропана, огнетушители и прочие подручные материалы.

Ниже показан чертеж газогенератора, устанавливаемого на старые грузовики УралЗИС-352, по нему и надо ориентироваться при сборке агрегата:

Наружную емкость наши мастера чаще всего делают из баллонов для сжиженного пропана, внутреннюю можно сделать из ресивера грузового автомобиля ЗИЛ или КаМАЗ. Колосниковая решетка выполняется из толстого металла, патрубки – из соответствующего диаметра труб. Крышку с фиксаторами можно изготовить из отрезанного верха баллона либо из листовой стали. Уплотнение крышки – шнур из асбеста с графитной пропиткой.

Грубый фильтр – циклон для авто делают из старого огнетушителя либо простого отрезка трубы. Снизу трубы выполняется конусная насадка со штуцером для выгрузки золы, сверху торец закрывается наглухо привариваемой крышкой. В нее врезается выходной патрубок для очищенных газов, а сбоку – второй штуцер, куда будет осуществляться подача продуктов горения. Функциональная схема циклона в разрезе показана на рисунке:

Поскольку автомобильный газогенератор выдает газы с высокой температурой, их требуется охлаждать. Причины две:

• раскаленное газообразное топливо имеет слишком малую плотность и поджечь его в цилиндрах ДВС будет непросто;
• существует опасность самопроизвольной вспышки при контакте с горячими поверхностями мотора.

Движение газов по всему тракту во время розжига обеспечивает вентилятор, а после пуска мотора в системе появляется необходимое разрежение, вентилятор отключается.

Для охлаждения мастера-умельцы применяют обычные ребристые радиаторы отопления, располагая их на автомобиле таким образом, чтобы они максимально обдувались воздухом во время движения. Иногда даже используются современные биметаллические радиаторы. Перед попаданием в газогенераторный двигатель топливо требует тонкой очистки, для этого используют разного рода фильтры на свое усмотрение. Все узлы объединяются в одну установку в соответствии со схемой:

И последняя деталь – смеситель, нужен для регулирования пропорций газовоздушной смеси. Дело в том, что древесный газ имеет теплоту сгорания всего 4.5 МДж/м3, в то время как используемый в автомобилях природный газ — целых 34 МДж/м3. Следовательно, пропорции топлива и воздуха должны быть другими, их потребуется настроить заслонкой.

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.

ЗИС-13

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.

Газогенератор на дровах для автомобиля – устройство и принцип работы

В состав автомобильной газогенераторной установки входят следующие элементы:

• грубые очистители;
• сам газогенератор;
• тонкие очистители;
• смеситель и вентилятор розжига.

Простая схема выглядит так.

Во время движения воздух засасывается в газогенератор с помощью тяги работающего мотора.

Эта же тяга способствует «выкачиванию» горючего газа из газогенератора, а также его подачу к грубым очистителям, а после к фильтру тонкой очистки.

После перемешивания с воздухом в смесителе готовая газовоздушная смесь засасывается в цилиндры мотора.

После выхода из газогенератора раскаленный и загрязненный газ требует дополнительной обработки (охлаждения и очистки).

Для этого он пропускается через специальный трубопровод, объединяющий газогенератор с фильтром тонкой очистки.

В некоторых конструкциях газ проходил через специальный охладитель, смонтированный перед водяным радиатором.

Советуем к прочтению:   Схемы отопления одноэтажного дома с принудительной и естественной циркуляциями, проекты, монтаж своими руками, инструкция, фото- и видео-уроки, цена

Чаще всего для охлаждения и очистки применялась комбинированная система.

Ее принцип действия заключался в изменении скорости и направлении движения потока газа. Одновременно с этим производилось охлаждение и очистка последнего.

Следующий этап — тонкая очистка, для которой использовались специальные «кольцевые» очистители, выполненные в форме цилиндров.

Принцип работы большинства фильтров тонкой очистки строился на водяном принципе, когда очистка газа осуществлялась посредством воды.

В процессе розжига газогенератора применялся специальный центробежный вентилятор, оборудованный электрическим приводом.

Из-за того, что вентилятору необходимо прокачивать воздух через всю очистную систему, монтаж устройства производился в максимальном приближении к смесителю.

Формирование горючей смеси производится в смесителе автомобиля.

Наиболее простой тип устройства представляет собой специальный тройник, в котором пересекаются потоки воздуха и газа.

Объем поступающего в мотор состава контролируется с помощью заслонки дросселя.

Качество газо-воздушной смеси регулируется посредством воздушной заслонки.

Принцип работы.

Основным топливом для газогенераторной установки являются угольные брикеты, торф или дрова.

Принцип действия системы построен на частичном сгорании углерода. Последний во время сгорания может подсоединять один или пару атомов кислорода с последующим образованием двух элементов — углекислого газа (диоксида) и угарного газа (монооксида).

Если же углерод сгорает не полностью, то можно получить почти 30% от общей энергии при полном сгорании материала.

Как следствие, образованный газ имеет более низкую теплоотдачу чем первоначальное твердое топливо.

Стоит отметить, что в газогенераторе в период преобразовании дерева или угля в газ происходит экзотермическая реакция, возникающая место между водой и монооксидом углерода.

Благодаря такой реакции, температура полученного газа падает, КПД возрастает до 80 процентов.

Если газ не требует охлаждения перед применением, то КПД может достигать 100%. Как следствие, происходит 2-х стадийное сжигание топлива.

Полученный газ имеет минимальную калорийность, благодаря его смешиванию с азотом.

Из-за того, что для сжигания топлива необходимы меньшие объемы воздуха, то подобное снижение калорийности несущественно.

Что касается снижения мощности мотора при работе на газу, то причиной является снижение заряда топливного состава, вызванного сложностью охлаждения.

Автомобиль на дровах своими руками

При желании автомобиль на дровах можно сделать и своими руками.

В упрощенном варианте алгоритм выглядит следующим образом:

1. Оборудуется бункер загрузки.

В качестве основы можно использовать обычный газовый баллон емкость около 40-50 литров. Благодаря такой вместительности, в баллон можно будет поместить большие объемы угля.

Можно использовать и другие материалы.

Проследите, чтобы толщина стенок была не менее трех миллиметров.

Как только подходящий баллон подобран, вырезайте в нем днище и прорезайте горловину для загрузки топлива. Отверстие для крышки должно быть широким, чтобы упростить процесс загрузки горючего.

2. Изготавливается колосниковая решетка, которая берет на себя наибольшую нагрузку.

3. Создается специальная крышка для бункера.

Через нее будет производиться загрузка топлива (угля). При желании крышку можно сделать из алюминия, но теоретически допускается использование любого другого вида металла.

В процессе монтажа уделите внимание выбору шнура — он должен быть асбестовым с обязательной пропиткой графитом.

Это необходимо для защиты шнура от пригорания и случайного повреждения в случае закрытия или открытия.

Достать качественный шнур можно на рынке или в котельной. Оптимальный диаметр подходящего шнура — 13 и 8 миллиметров.

4. Делается фурма.

Задача данного устройства — взять на себя основную температурную нагрузку. В процессе монтажа все делается таким образом, чтобы было проще произвести замену.

5. Изготавливается фильтр циклон.

Применение древесного или бурого угля, торфа, соломы или прочих веществ для поездок на автомобиле имеет характерную особенность — наличие пыли.

Если не сделать качественный фильтрующий элемент, то пыль может попасть в карбюратор, поршни, свечи и прочие узлы (в том числе и в салон).

Можно найти сразу готовое решение.

6. Изготовление радиатора (охладителя).

Здесь может применяться любой материал. Как вариант, допускается применение стандартного радиатора отопления, выполненного из алюминия.

Можно сконструировать устройство из водопроводных труб. При этом учтите, что сечение радиатора, как правило, немного больше сечения подключенных к нему труб.

Но все же некоторые идут простым путем.

7. Изготовление фильтра тонкой очистки.

Во времена первых газогенераторов фильтры тонкой очистки имели огромные размеры и занимали существенную часть авто. При этом эффективность была минимальной.

Сегодня в распоряжении есть современные материалы, благодаря которым можно сделать качественный и компактный фильтр с минимальными затратами.

При этом срок службы будет исчисляться 10-20 тысячами километров.

8. Крепление газогенератора в багажнике.

Здесь, как правило, для установки нового устройства от крышки багажного отсека придется избавиться.

Некоторые кулибины подвешивают устройство сзади за багажником. Так конечно практичней, но выглядит не очень эстетично.

9. Подключение газогенератора к мотору.

Коммутирующие трубки, через которые подается газ, подводятся к двигателю.

При этом основные элементы конструкцию должны оставаться нетронутыми.

Далее организуется система регулировки калорийности с панели управления авто.

Типы газогенераторов

Для разных видов топлива были разработаны газогенераторы соответствующих типов:

— газогенераторы прямого процесса газификации;

— газогенераторы обращенного (обратного, или «опрокинутого») процесса газификации;

— газогенераторы поперечного (горизонтального) процесса газификации.

Газогенераторы прямого процесса газификации

Основным преимуществом газогенераторов прямого процесса являлась возможность газифицировать небитуминозные многозольные сорта твердого топлива – полукокс и антрацит.

В газогенераторах прямого процесса подача воздуха обычно осуществлялась через колосниковую решетку снизу, а газ отбирался сверху. Непосредственно над решеткой располагалась зона горения. За счет выделяемого при горении тепла температура в зоне достигала 1300 – 1700 С.

Над зоной горения, занимавшей лишь 30 – 50 мм высоты слоя топлива, находилась зона восстановления. Так как восстановительные реакции протекают с поглощением тепла, то температура в зоне восстановления снижалась до 700 – 900 С.

Выше активное зоны находились зона сухой перегонки и зона подсушки топлива. Эти зоны обогревались теплом, выделяемым в активной зоне, а также теплом проходящих газов в том случае, если газоотборный патрубок располагался в верхней части генератора. Обычно газоотборный патрубок располагали на высоте, позволяющей отвести газ непосредственно на его выходе из активной зоны. Температура в зоне сухой перегонки составляла 150 – 450 С, а в зоне подсушки 100 – 150 С.

В газогенераторах прямого процесса влага топлива не попадала в зону горения, поэтому воду в эту зону подводили специально, путем предварительного испарения и смешивания с поступающим в газогенератор воздухом. Водяные пары, реагируя с углеродом топлива, обогащали генераторный газ образующимся водородом, что повышало мощность двигателя.

Газогенераторы обращенного (опрокинутого) процесса газификации.

Газогенераторы обращенного процесса были предназначены для газификации битуминозных (смолистых) сортов твердого топлива – древесных чурок и древесного угля.
В генераторах этого типа воздух подавался в среднюю по их высоте часть, в которой и происходил процесс горения. Отбор образовавшихся газов осуществлялся ниже подвода воздуха. Активная зона занимала часть газогенератора от места подвода воздуха до колосниковой решетки, ниже которой был расположен зольник с газоотборным патрубком.

Зоны сухой перегонки и подсушки располагались выше активной зоны, поэтому влага топлива и смолы не могли выйти из газогенератора, минуя активную зону. Проходя через зону с высокой температурой, продукты сухой перегонки подвергались разложению, в результате чего количество смол в выходящем из генератора газе было незначительным. Как правило, в газогенераторах обращенного процесса газификации горячий генераторный газ использовался для подогрева топлива в бункере. Благодаря этому улучшалась осадка топлива, так как устранялось прилипание покрытых смолой чурок к стенкам бункера и тем самым повышалась устойчивость работы генератора.

Газогенераторы поперечного (горизонтального) процесса газификации.

В газогенераторах поперечного процесса воздух с высокой скоростью дутья подводился через фурму, расположенную сбоку в нижней части. Отбор газа осуществлялся через газоотборную решетку, расположенную напротив фурмы, со стороны газоотборного патрубка. Активная зона была сосредоточена на небольшом пространстве между концом формы и газоотборной решеткой. Над ней располагалась зона сухой перегонки и выше – зона подсушки топлива.

Отличительной особенностью газогенератора этого типа являлась локализация очага горения в небольшом объеме и ведение процесса газификации при высокой температуре. Это обеспечивало газогенератору поперечного процесса хорошую приспособляемость к изменению режимов и снижает время пуска.

Этот газогенератор, так же как и газогенератор прямого процесса, был непригоден для газификации топлив с большим содержанием смол. Эти установки применяли для древесного угля, древесноугольных брикетов, торфяного кокса.

Наибольшее распространение получили газогенераторные установки обращенного процесса газификации, работавшие на древесных чурках.
Примером такого газогененератора может служить газогенератор устанавливавшийся на ГАЗ-42

Газогенератор ГАЗ-42 состоял из цилиндрического корпуса 1, изготовленного из 2-миллиметровой листовой стали, загрузочного люка 2 и внутреннего бункера 3, к нижней части которого была приварена стальная цельнолитая камера газификации 8 с периферийным подводом воздуха (через фурмы).
Нижняя часть газогенератора служила зольником, который периодически очищался через зольниковый люк 7.

Воздух под действием разрежения, создаваемого двигателем, открывал обратный клапан 5 и через клапанную коробку 4, футорку 6, воздушный пояс и фурмы поступал в камеру газификации 8. Образующийся газ выходил из-под юбки камеры 8, поднимался вверх, проходил через кольцевое пространство между корпусом и внутренним бункером и отсасывался через газоотборный патрубок 10, расположенный в верхней части газогенератора.

Равномерный отбор газа по всей окружной поверхности газогенератора обеспечивался отражателем 9, приваренным к внутренней стенке корпуса 1 со стороны газоотборного патрубка 10.
Для более полного разложения смол, особенно при малых нагрузках газогенератора, в камере газификации было предусмотрено сужение – горловина. Помимо уменьшения смолы в газе, применение горловины одновременно приводило к обеднению газа горючими компонентами сухой перегонки.

На величину получаемой мощности влияла согласованность таких параметров конструкции газогенератора, как диаметр камеры газификации по фурменному поясу, проходное сечение фурм, диаметр горловины и высота активной зоны.

Газогенераторы обращенного процесса применяли и для газификации древесного угля. Вследствие большого количества углерода в древесном угле процесс протекал при высокой температуре, которая разрушительно действовала на детали камеры газификации.
Для повышения долговечности камер газогенераторов, работающих на древесном угле, применяли центральный подвод воздуха, снижавший воздействие высокой температуры на стенки камеры газификации.

Принцип работы автомобильной газогенераторной установки

Чтобы нормально эксплуатировать автомобиль на дровах, одного газогенератора недостаточно. Полученный газ необходимо очистить от вредных для двигателя примесей: смол и сажи. Поэтому была придумана система фильтрации, включающая три дополнительных ступени: фильтр грубой очистки – циклон; радиатор – охладитель; фильтр тонкой очистки.
В качестве простейшего фильтра грубой очистки использовался циклон.

Загрязненный газ попадая внутрь, 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.

Как пример — промышленный циклон использовавшийся на НАТИ-Г-78

Газ поступал в очиститель через патрубок 1, располагавшийся касательно к корпусу циклона. Вследствие этого газ получал вращательное движение и наиболее тяжелые частицы, содержащиеся в нем, отбрасывались центробежной силой к стенкам корпуса 3.

Ударившись о стенки, частицы падали в пылесборник 6.

Отражатель 4 препятствовал возвращению частиц в газовый поток.

Очищенный газ выходил из циклона через газоотборный патрубок 2.

Удаление осадка осуществлялось через люк 5.

Советуем к прочтению:   Короба для вытяжки: виды, как выбрать и установить правильно

На выходе из газогенератора газ имел высокую температуру.
Чтобы улучшить наполнение цилиндров «зарядом» топлива, газ требовалось охладить. Для этого газ пропускался через длинный трубопровод, соединявший газогенератор с фильтром тонкой очистки, или через охладитель радиаторного типа, который устанавливался перед водяным радиатором автомобиля.

Охладитель радиаторного типа газогенераторной установки УралЗИС-2Г имел 16 трубок, расположенных вертикально в один ряд.

Для слива воды при промывке охладителя служили пробки в нижнем резервуаре.

Конденсат вытекал наружу через отверстия в пробках.

Два кронштейна, приваренные к нижнему резервуару, служили для крепления охладителя на поперечине рамы автомобиля.

Чаще всего в автомобильных газогенераторных установках применяли комбинированную систему инерционной очистки и охлаждения газа в грубых очистителях – охладителях. Осаждение крупных и средних частиц в таких очистителях осуществлялось путем изменения направления и скорости движения газа. При этом одновременно происходило охлаждение газа вследствие передачи тепла стенкам очистителя.

Фильтр тонкой очистки
Для тонкой очистки газа чаще всего применяли очистители с кольцами.

Очистители этого типа представляли собой цилиндрический резервуар, корпус 3 которого был разделен на три части двумя горизонтальными металлическими сетками 5, на которых ровным слоем лежали кольца 4, изготовленные из листовой стали.

Процесс охлаждения газа, начавшись в грубых очистителях – охладителях, продолжался и в фильтре тонкой очистки. Влага конденсировалась на поверхности колец и способствовала осаживанию на кольцах мелких частиц.

Газ входил в очиститель через нижнюю трубу 6, и пройдя два слоя колец, отсасывался через газоотборную трубу 1, соединенную со смесителем двигателя.
Для загрузки, выгрузки и промывки колец использовали люки на боковой поверхности корпуса.

Применялись конструкции, в которых в качестве фильтрующего материала использовалась вода или масло. Принцип работы водяных (барботажных) очистителей заключался в том, что газ в виде маленьких пузырьков проходил через слой воды и таким образом избавлялся от мелких частиц.

Вентилятор розжига

В автомобильных установках розжиг газогенератора осуществляется центробежным вентилятором с электрическим приводом. При работе вентилятор розжига продувал газ из газогенератора через всю систему очистки и охлаждения, поэтому вентилятор старались разместить ближе к смесителю двигателя, чтобы процессе розжига заполнить горючим газом весь газопровод.

Вентилятор розжига газогенераторной установки состоял из кожуха 1 и 2, в котором вращалась соединенная с валом электродвигателя крыльчатка 3. Кожух, отштампованный из листовой стали, одной из половин крепился к фланцу электродвигателя. К торцу другой половины был подведен газоприемный патрубок 4.

Смеситель

Образование горючей смеси из генераторного газа и воздуха происходило в смесителе.

Простейший двухструйный смеситель а представлял собой тройник с пересекающимися потоками газа и воздуха.
Количество засасываемой в двигатель смеси регулировалось дроссельной заслонкой 1, а качество смеси – воздушной заслонкой 2, которая изменяла количество поступающего в смеситель воздуха.

Эжекционные смесители б) и в) различались по принципу подвода воздуха и газа. В первом случае газ в корпус смесителя 3 подводился через сопло 4, а воздух засасывался через кольцевой зазор вокруг сопла. Во втором случае в центр смесителя подавался воздух, а по периферии – газ.

Воздушная заслонка обычно была связана с рычагом, установленном на рулевой колонке автомобиля и регулировалась водителем вручную. Дроссельной заслонкой водитель управлял с помощью педали.

Схема газогенератора и принцип работы

Углерод – это основа всей биомассы нашей планеты, в том числе древесины и различных углей, в который превратились спрессованные растения за миллионы лет. В отопительных котлах и двигателях внутреннего сгорания (ДВС) мы сжигаем углеводороды, добываемые из недр земли: метан, пропан и бензин. Они дорожают с каждым годом, заставляя домашних умельцев искать новые пути с помощью старых изобретений. Одно из них – автомобили с газогенераторами на дровах, появившиеся в начале прошлого столетия.

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:

• угарный газ (СО);
• водород в свободном виде (Н2);
• всем известный метан (СН4);
• другие углеводородные соединения (общая формула — CnHm).

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:

1. Розжиг и горение массива дров происходит снизу, над колосниками. В камеру через фурмы вдувается воздух в ограниченном количестве (35% от нужного для полного сжигания объема).
2. В зоне горения выделяется большое количество тепла и в результате реакции кислорода с углеродом образуется углекислота СО2. Содержание угарного газа и других воспламеняющихся веществ здесь невелико.
3. В зоне восстановления (газификации) под воздействием высокой температуры углекислый газ насыщается углеродом из древесины и превращается в горючее соединение – СО. Здесь же происходит разложение водяного пара и образование свободного водорода.
4. Раскаленные газы, проходя через верхние слои топлива, подсушивают дерево и заставляют его превращаться в полукокс (сухая перегонка), благодаря чему выделяется больше углерода.
5. Газовая смесь покидает корпус газгена и отправляется на последующую очистку для подачи в двигатель внутреннего сгорания или котел.

Функциональная схема газогенератора прямого процесса

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.

Принцип горизонтальной газификации – смесь горючих газов выходит через боковой патрубок генератора

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:

Watch this video on YouTube

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:

• фильтр грубой очистки – циклон;
• радиатор – охладитель;
• фильтр тонкой очистки.

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:

1. Организовать подачу силового газа в современном авто с инжектором – задача непростая. Придется менять настройки контроллера (прошивку), иначе мотор на древесном топливе работать не будет. Нужна машина со старой системой топливоподачи – карбюратором.
2. Чем больше мощность и рабочий объем двигателя, тем выше производительность должна быть у газогенератора. Соответственно, он вырастет в размерах.
3. Чтобы уместить установку в багажник легкового авто, потребуется вырезать часть днища. Если вы не хотите затрагивать кузов, то сразу планируйте ставить дровяной генератор с фильтрами и охладителем на прицеп.
4. Для изготовления камеры газификации, где температура превышает 1000 °С, применяйте низкоуглеродистую толстую сталь (4—5 мм).
5. Чтобы уменьшить содержание смол в газовой смеси, делайте камеру с горловиной, как это показано на чертеже.

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:

1. Циклон сварите из отработавшего огнетушителя или отрезка трубы диаметром 10 см, как это изображено на чертеже. Входной патрубок приделайте сбоку, выпускной – сверху.
2. Охладитель силового газа лучше сделать из стальных труб в виде змеевика. Есть и другие варианты: использование старых конвекторов, батарей отопления и радиаторов.
3. Фильтр тонкой очистки изготовьте из любой цилиндрической емкости (например, бочки), наполненной базальтовым волокном.

Более детальную информацию о сборке газогенератора своими силами вы получите, посмотрев видео:

Watch this video on YouTube

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.

Бункер для древесного угля помещается в багажник «Жигулей»

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»:

Советуем к прочтению:   Встраиваемый в пол конвектор отопления водяного типа

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:

• размер дров, загружаемых в бункер, не должен превышать 6 см;
• сырую древесину применять нельзя, поскольку вся выделяемая теплота уйдет на испарение воды и процесс пиролиза будет крайне вялым;
• розжиг производится через специальное отверстие с обратным клапаном при включенном вентиляторе не позже чем за 20 минут до поездки;
• мощность мотора снижается примерно на 50% по сравнению с ездой на бензине;
• из предыдущего пункта вытекает, что ресурс работы двигателя на самодельном горючем тоже уменьшается.

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:

Watch this video on YouTube

Как работает силовая установка

Автомобили, в которых установлено такое устройство, используют в виде топливной смеси газ, вырабатываемый при сжигании дров, угля или других компонентов. Принцип действия газогенератора на автомобиль, выполненного своими руками основан на неполном сгорании углерода. При этом выделяется третья часть энергии и, следовательно, полученный газ имеет меньшую теплоту сгорания, чем исходный материал.

Смотрим видео, о газогенераторах и принцип работы:

В процесс сжигания древесины или угля с добавлением пара происходит экзотермическая реакция между образующимся составом и водой, что в свою очередь приводит к разделению смеси на водород и углекислый газ. Это приводит к снижению температуры вырабатываемого вещества и в то же время повышает КПД до 80%.

Возможно использование газа без охлаждения, в случае полного сжигания твердого топлива. При этом КПД газификации может достигать 100%.

Но так как в процессе очистки происходит разбавление газа азотом, то его калорийность получается низкой. Но в то же время для его сгорания используется меньше воздуха, следовательно, он ненамного уступает традиционным топливовоздушным смесям.

Газоагрегат для автомобиля своими руками

Одним из самых простых агрегатов будет собранный на основе старого газового баллона. При этом все остальные комплектующие также легко найти и стоят они недорого. Итак, приступаем к сборке автомобильного газогенератора своими руками.

Простой и экологичный

Баллон выполняет функции корпуса. Внутри он разделен на две зоны:

• Загрузки;
• Горения.

И здесь же находится сердцевина газогенератора. Возможно в качестве корпуса использовать и металлический ящик, сваренный из стальных листов.

Но все же лучшим вариантом является баллон, поскольку места сварки со временем могут прохудиться, что приведет к аварийной ситуации. Важно учитывать и то, что при если внутри генератора будет скапливаться газ, то это может привести к взрыву, поэтому лучше собирать конструкцию таким образом, чтобы он сразу выходил в двигатель. Схему газогенератора для автомобиля вы сможете найти в сети.

Смотрим видео, этапы работ:

Но, выбрав за основу газовый баллон, необходимо учесть и то, что в нем может остаться смесь и при резке это способно вызвать небольшой взрыв. Чтобы избежать этого нужно или продуть его сжатым воздухом или разрезать, заполнив водой.

Далее вырезается дно и прорезается горловина под загрузку топлива. Крышка должна быть удобной для того чтобы засыпать древесные отходы. Затем выполняется колосниковая решетка. При этом нужно учитывать, что на нее будет приходиться термическая нагрузка.

Следующий этап – подготовка крышки для бункера. Она может быть выполнена из листа металла, но обязательно изолирована асбестовым шнуром. Чтобы он не пригорал нужно обработать его графитовой смазкой. Купить его можно на хозяйственном рынке.

Далее изготавливается фурма, на которую будет приходиться основная термическая нагрузка, а также фильтр. Если в качестве топлива предполагается использование дров или угля, то эта составляющая является обязательной, так как позволит избавиться от большого количества взвешенных частиц пыли, содержащихся в них. И для того чтобы избежать их попадания в карбюратор и используется фильтр.

Следующая деталь – радиатор. Он может быть выполнен из дюралевых батарей отопления или обычных водопроводных труб. Нужно учитывать, что проходное сечение радиатора должно превышать размер присоединенных к нему труб. Это поможет избежать сопротивление газу при прохождении по нему.

Продолжаем делать агрегат своими руками видео 2:

Последняя деталь – это фильтр очистки. Он может быть выполнен из современных и недорогих материалов, которые легко поддаются чистке и имеют большой срок службы. Чертеж газогенератора для авто легко найти в сети.

Далее остается зафиксировать газогенератор в багажнике и подключить его к двигателю. Для этого подводится трубка, по которой древесный газ будет поступать в мотор. Вместе с ним остается и основное горючее – бензин. И последний шаг – отрегулировать калорийность консистенции.

Эффективность применения газового генератора для авто

В чем же заключается преимущество использования таких агрегатов? В первую очередь в том, что в них применяется топливо, не требующее какой-либо обработки. При этом в таких автомобилях энергия не нужна.

Еще одним плюсом является способность устройств, производящих древесный газ, самозаряжаться. Поэтому нет необходимости устанавливать на автомобиль мощный химический аккумулятор, который к тому же достаточно сложно утилизировать при выходе из строя. В то же время отходами газогенератора является зола, а это как известно прекрасное удобрение.

Но все же самым главным достоинством таких автомобильных генераторов считается их экологическая безопасность. При правильно сконструированном газогенераторе в воздушное пространство попадает намного меньше вредных веществ, чем от работы дизельного или бензинового двигателя.

Однако и некоторые недостатки у самодельных газогенераторов для авто имеются. И одним из них является достаточно большой размер установки. Это связано с тем, что древесный газ обладает низкой удельной энергией.

Генератор для вашего авто

Еще один минус – невозможность достигнуть скорости как при работе на бензине. Это связано с тем, что в древесном газе находится до 50% азота, который не поддерживает горение. Поэтому двигателя достается мало топлива, чем и вызвано снижение его мощности.

К тому же процесс горения происходит достаточно медленно, что не позволяет использовать высокие обороты. Этот аспект приводит к снижению динамических характеристик транспорта.

Естественно, такие автомобили весьма неудобны в эксплуатации, потому что выйти на рабочую температуру генератор может только через 10 минут после запуска. Так что сесть за руль и уехать, как в обычном авто не получится.

Между заправками нужно извлекать золу, что также не добавляет популярности газогенератору. Образование смол, при сжигании древесины, требует использования фильтров, которые нуждаются в регулярном обслуживании.

В общем хотя идея создать автомобиль, работающий на дровах и имеет ряд достоинств, все же она требует дальнейшего усовершенствования. Пока же такое транспортное средство далеко не идеально и нуждается в дополнительном обслуживании, если сравнивать с бензиновыми моделями.

Рекомендации по установке

Газогенераторный двигатель на дровах для автомобиля может быть различных форм и размеров. Для этих показателей не существует каких-либо определенных требований. Однако необходимо учитывать, что прибор должен обязательно быть создан из металла толщиной не менее 3 мм. Где именно установить конструкцию, каждый автолюбитель решает самостоятельно.

При выборе месторасположения важно продумать не только размеры всего агрегата, теплообменника и фильтров, а также длину патрубков. Важно, чтобы загрузка партии топлива происходила через крышку сверху. Во время работы двигателя дозаправка осуществляется с незначительным выделением газа. Если ДВС заглушен, а в устройстве продолжает гореть масса, загрузка новой партии сопровождается появлением обильного облака.

Поместить подобное устройство можно только снаружи автомобиля и обязательно сзади. Это обусловлено тем, что к конструкции должен быть свободный доступ. Чем длиннее планируемые дистанции без дозаправки, тем больше размеры изделия. Составляющие элементы аппарата должны быть сделаны в соответствии с размерами бункера.

Газогенератор на грузовой машине можно разместить между кабиной и бортом с водительской стороны. Трубы, теплообменник и фильтрующий элемент разрешается размещать за кабиной. Фильтр тонкой очистки следует расположить на противоположной части кабины (за дверью пассажира). Для удобного удаления конденсата патрубки и дренажные краны выводят ниже фильтрующего элемента тонкой очистки.

На легковой машине аппарат рекомендуется устанавливать на открытой части. Для этого можно модифицировать багажник, приварить прицеп и т. д. Все зависит от вкусовых предпочтений и фантазий владельца. Не рекомендуется устанавливать оборудование в багажнике под крышкой, так как во время его эксплуатации в салон автомобиля будут попадать дым и угольная пыль.

Газогенератор — агрегат, с помощью которого получается горючий газ. После прогона последнего через очистительные фильтры и охлаждающий радиатор получается чистая и холодная газовая смесь. Оксид углерода может заменить классический вариант топлива, обеспечивая двигателю бесперебойную работу. Бензиновые ДВС функционируют с газогенераторным устройством без существенных потерь производительности.

Изготовление своими руками

Производство любого устройства начинается с изготовления чертежа. После изучения подробной информации человек имеет представление о внешней конструкции агрегата. Затем остается воплотить свою идею в жизнь.

Чтобы устройство выглядело эстетично, следует правильно подобрать детали. Для его изготовления понадобятся:

• бочка на 100 л;
• бидон из стали с плотной крышкой на фиксаторах;
• труба с толстыми стенами диаметром 15—16 см и длиной 30 см;
• огнетушитель;
• лист стали толщиной 0,6—1 см;
• часть бытового отопительного радиатора.

Сначала нужно вверху трубы проделать 5—6 отверстий. Она станет верхней частью конструкции. К одному из полученных отверстий следует приварить трубку подачи кислорода. Через остальные будет выходить газ. В нижней части необходимо приварить перфорированное днище из нержавейки. Получится колосниковая часть, на которой разместятся угли. Пыль будет выходить через отверстия.

С внутренней части получившегося стакана приваривается конус из металла для подачи углей. Затем следует приварить металлический лист с отверстием, размер которого совпадает с внутренним диаметром трубы. Конструкция должна размещаться перпендикулярно в верхней части трубки. Лист станет дном бункера. Функции последнего будет выполнять бидон.

Полученную заготовку помещают в бочку и приваривают таким образом, чтобы внизу осталось место для золы, а горлышко бидона размещалось над бочкой. Затем одно из отверстий бидона нужно совместить с камерой сгорания и соединить трубкой подачи кислорода. Далее в верхней части приваривают металлический лист, который перекрывает разницу размеров горловины бидона и бочки. Конструкция готова.

Сделать авто на дровах своими руками не так просто, как может показаться на первый взгляд. Процедура требует больших затрат сил и времени. Однако для умелого мастера, который готов экспериментировать и не боится трудностей, это вполне реальная задача. Очень важно подробно изучить устройство и принцип работы изделия, а также правильно составить его чертеж.

Источники

• https://cotlix.com/kak-sdelat-gazogenerator-dlya-doma-ili-avtomobilya
• http://GeneratorVolt.ru/gazovyjj/delaem-gazogenerator-dlya-avtomobilya-svoimi-silami.html
• https://www.kolesa.ru/article/avtomobil-na-drovah-kak-on-rabotaet-2015-02-27
• https://AutoTopik.ru/vse-pro-avtomobili/908-na-drovah-ili-gazogeneratornye.html
• http://www.uazbuka.ru/engine/fuel/GazGen/index.html
• https://otivent.com/kak-sdelat-gazogenerator-dlya-avtomobilya-svoimi-rukami
• https://oventilyacii.ru/otoplenie/printsip-raboty-gazogeneratornyh-avtomobilej-na-drovah.html

Источник: akak7.ru