А вот более интересный и значимый параметр — теплота сгорания. Тут бесспорно бензин впереди, тогда как пропан явный аутсайдер. А что этот параметр значит для двигателя. Давайте вспомним, что двигатель внутреннего сгорания — это тепловая машина. Чем выше теплота, тем больше можно получить энергии, а значит мощности при одинаковых объемах сгораемой смеси.
По необходимому объему воздуха опять-таки лидер бензин — ему его надо меньше всех, а пропану больше всех. Почему это так важно? Потому что это предъявляет повышенные требования к пропускной способности воздушного тракта. Забегая вперед, скажу; что увеличение количества потребляемого воздуха вынуждает чаще менять воздухофильтры.
А вот со скоростью распространения фронта пламени не все так однозначно. Отмечу, что этот параметр зависим от октанового числа. Это можно пронаблюдать по приведенной выше таблице. И это достаточно просто понять из определения детонации.
Детонация — это режим работы двигателя, при котором процесс сгорания топлива носит взрывной характер.
А взрывной — это значит сверхбыстрый процесс горения. Это как раз и характеризуется максимальной скоростью распространения фронта пламени. У пропана эта скорость минимальна, у бензина — максимальна. Но в отличие от октанового числа этот параметр очень важен и влияет на процесс горения в каждом конкретном двигателе.
С одной стороны, чем медленней распространяется пламя, тем медленней нарастает давление в цилиндре и тем меньше ускорение поршней, а, следовательно, автомобиля. Но с другой стороны — меньше ударная нагрузка на кривошипно-шатунный механизм, следовательно, выше ресурс двигателя.
Так в чем тогда преимущества пропана, почему же именно его содержание регламентируется?
А дело тут в физике. Газ, испаряясь в закрытом пространстве (у нас это баллон), образует паровую подушку, при этом создается определенное давление, которое в свою очередь препятствует дальнейшему испарению газа. Точнее сказать, газ-то испаряется постоянно, но часть его конденсируется обратно. Когда-нибудь видели графин с горячей водой? Там есть пар над водой и капли конденсата. При испарении жидкой фазы газа повышается давление паровой фазы, образуется насыщенный пар, что при достижении определенного значения приводит к конденсации «лишнего» — давление падает. Вот так и происходит без всякой электроники поддержание постоянства давления в баллоне. Я думаю, не сложно догадаться, что этот процесс зависим от температуры. Выше температура — быстрей испаряется газ и повышается давление.
Так зачем же тогда городить огород с паровой подушкой? Давайте заполним баллон полностью, и некуда будет газу испаряться. Однако, как утверждает все та же физика, жидкость несжимаема. Т. е. при изменении температуры, а опасность возникает при ее увеличении, жидкость изменит свою плотность, а как следствие занимаемый ею объем. Плотность уменьшается — объем увеличивается. А ведь баллон не резиновый, он не может растягиваться.
К слову сказать, что бензобаки организованы аналогично, у них тоже имеется незаполняемый (ограниченный горловиной) объем под паровую подушку.
Казалось бы, золотая середина — это бутан. Но применять его в чистом виде можно только в районах с теплым климатом. Тогда как для более холодных районов используется смесь пропана и бутана — пропан-бутан. Причем зимняя смесь, в отличие от летней (где 50 %), имеет до 95 % пропана. А все почему? Есть так называемая температура кипения, которая показывает, когда жидкость начинает переходить в пар. Так вот пропан кипит уже при -42,1 °C, что практически гарантирует его испарение в любых районах за исключением Крайнего Севера. В этом случае в смесь добавляют этан, который кипит при -88,5 °C. А вот бутан изволит кипеть только при -0,5 °C, что делает его применение в холодных районах практически невозможным.
С бензином дела обстоят хуже, он кипит при температурах от +35 до +205 °C. Но не надо паники, в системах питания бензином он подается насосом (газ поступает под собственным давлением и насосы ему не нужны) и распыляется тем или иным методом в аэрозоль.
Приведем еще немного цифр. Немаловажным фактором в плане обеспечения безопасности является температура самовоспламенения топлива в атмосфере воздуха при нормальном давлении, °С:
- пропан: +510…+580;
- бутан: +475…+550;
- бензин: +470…+530.
Из чего можно сделать вывод, что самый безопасный — пропан, т. к. для его самовоспламенения требуется более высокая температура, которая в автомобиле, на открытых деталях (не в камере сгорания) недостижима, бутан и бензин в этом плане практически идентичны, но всё же различимы по другому фактору. При нормальных температурных условиях, газ переходит в пар и, будучи тяжелее воздуха, уходит вниз, тогда, как бензин остается жидким дольше, что повышает риск его воспламенения.