Автомобильные двигатели могут работать на сжатом и сжиженном газе. Компоновочная схема системы питания при работе на сжатом газе: баллон -> подогреватель -> редуктор высокого давления -> редуктор низкого давления -> смеситель-карбюратор.

При работе на сжиженном газе компоновочная схема такая: баллон -> испаритель -> редуктор низкого давления -> смеситель -> карбюратор. Каждый двигатель, работающий на газе, имеет дополнительно обычную бензиновую систему как резервный вариант.

Система питания двигателей, работающих на сжатом газе. Баллоны выполнены из стали и рассчитаны на давление 19,6 МПа. Вместимость их 50 л, масса 93 кг. Вентили используют для перекрытия магистралей при неработающем двигателе. Подогреватель газа служит для предотвращения возможного замерзания влаги, находящейся в газе. Он выполнен в виде нескольких витков газопровода высокого давления на выпускном коллекторе.

Газовый редуктор высокого давления (ГРВД) служит для снижения давления до 1,2 МПа. Газ из баллона поступает в полость Л редуктора через штуцер с накидной гайкой 14 (рис. 7.6, а) и керамический фильтр 13 к клапану 12. На клапан давит сверху через толкатель 3 и мембрану пружина редуктора. При давлении газа в полости Б меньше заданного толкатель опускает клапан 12, пропуская через образовавшуюся щель газ в полость Б. Газ при этом дополнительно проходит через фильтр 11. При достижении заданного давления в полости Б сила его на мембрану уравновешивает пружину и клапан 12 закрывает проход газа. Выходное давление регулируют рукояткой с винтом 4. Работу редуктора контролируют по манометру, принимающему сигнал от датчика высокого давления 1 и сигнализатора выходного давления 6 (аварийного датчика).

Газовый редуктор низкого давления (ГРНД) снижает давление до рабочего значения, необходимого для подачи в смеситель (0,085 МПа).

К ГРНД газ поступает через электромагнитный клапан-фильтр, который при выключении зажигания перекрывает подачу газа. Если

Рис. 7.6.

а - высокого давления: 7 - датчик давления; 2 - мембрана; 3 - толкатель; 4 - регулировочный винт; 5 - колпак; 6 - аварийный датчик; 7 - штуцер; 8 - выходной штуцер; 9 - предохранительный клапан; 10 - седло клапана; 11 - фильтр; 12 -редукционный клапан; 13 - входной фильтр; 74-накидная гайка; б - низкого давления: 7 - вход экономайзера; 2 - диафрагма; 3 - пружина диафрагмы; 4 - шток; 5 - пружина диафрагмы второй ступени; 6 - диафрагма разгрузочного устройства; 7 - входной клапан первой ступени; 8 - входной штуцер; 9 - пружина диафрагмы первой ступени; 10 - рычаг клапана; 7 7 - диафрагма первой ступени; 72- клапан второй ступени; 13 - клапан экономайзера; 74- рычаг

газ не поступает, то атмосферное давление в полости Д (она соединена с атмосферой) прогибает диафрагму 11 (рис. 7.6, б) вниз и через рычаг 10 открывает клапан 7 первой ступени редуктора. В полости Б также атмосферное давление, поэтому диафрагма 2 через пружину 5 и шток 4 перемещает рычаг 14 вверх и открывает клапан 12 второй ступени регулятора. Давление во всем редукторе атмосферное.

При включении зажигания и открытом магистральном вентиле газ через вход I, клапан 7 поступает в полости Г и В и давит на диафрагмы 11 и 2. Если двигатель не работает и потребления газа нет, то эти диафрагмы закрывают соответственно клапаны 12 и 7.

При пуске двигателя через выход II разрежение передается в полость В , открывая клапан 12, а затем в полость Г, открывая клапан 7. При малых нагрузках эта система поддерживает в полости Сдавление 50-100 кПа. По мере увеличения открытия дросселя разрежение увеличивается, клапан 12 открывается больше и газа поступает больше. При полном открытии дросселя срабатывает клапан экономайзера

13. Разрежение передается на его диафрагму, пружина клапана прогибает диафрагму вниз, открывая клапан и пропуская дополнительное количество газа на выход II.

Газовый смеситель-карбюратор служит для приготовления горючей смеси при работе на газе и на бензине. Для ЗИЛ-431510 применяют смеситель-карбюратор К-91, для ГАЗ-53-27 - К-126БГ.

Смеситель-карбюратор выполнен на базе основного карбюратора. На основном режиме средних нагрузок газ поступает от редуктора через открытый под действием разрежения в диффузорах обратный клапан в газовые форсунки и далее в двигатель. При полной нагрузке экономайзер подает дополнительное количество газа.

При работе на холостом ходу газ поступает за дроссель. Общее количество газа, подаваемое в систему холостого хода, регулируется винтом.

Система питания двигателей, работающих на сжиженном газе. Баллоны 20 (рис. 7.7) рассчитаны на давление 1,6 МПа. Они имеют расходные вентили 21 и 22 для парообразной и жидкой фаз газа, предохранительный клапан, манометры 16,17. Магистральный вентиль 18 служит для отключения баллона.

Испаритель 8 обеспечивает перевод газа из жидкого состояния в газообразное. По шлангам 7 и 9 подходит вода для подогрева из системы охлаждения. Фильтр 14 улавливает смолистые вещества и серу. Он может быть установлен в газовом редукторе или отдельно. Газовый редуктор 13 снижает давление до 0,1 МПа. Устройство его аналогично ГРНД системы для сжатого газа. Дозатор и смеситель 5

Рис. 7.7.

7 - проставка; 2 - фильтр-отстойник; 3 - топливный насос; 4,5 - смесители; 6,10, 11 - газопроводы; 7,9 - шланги от системы охлаждения; 8 - испаритель; 12 - экономайзер; 13 - редуктор; 14 - фильтр с электромагнитным клапаном; 15 -входной штуцер; 16, 17 -манометры; 18 - магистральный вентиль; 19 - резервный бак; 20 -баллон; 21 - газовый вентиль; 22 - жидкостный вентиль

образуют горючую смесь, которая поступает в двигатель. Резервный бак 19 предусмотрен для запаса бензина. Манометры 16 и 17 позволяют контролировать давление в баллоне и редукторе.

Возможные неисправности газовой аппаратуры связаны с утечками газа, которые происходят из-за негерметичности соединений, повреждения диафрагм, неплотной посадки клапанов редукторов и ослабления пружин. Утечки газа в подкапотное пространство и багажник могут привести к образованию взрывоопасной смеси. Пускать газовый двигатель при утечках газа запрещается.

При пуске двигателя проверяют по манометру давление в баллонах (оно должно быть больше 1,2 МПа), открывают расходные вентили. Устанавливают переключатель вида топлива в положение «Газ», приоткрывают дроссельные заслонки, включают стартер. При начале работы двигателя устанавливают частоту вращения 800- 1000 мин -1 до его прогрева. Если двигатель работал на бензине, то при переводе его на работу на газе открывают вентили, устанавливают переключатель вида топлива в положение «О» до полной выработки бензина из поплавковой камеры (двигатель начнет работать с перебоями). После этого переключатель устанавливают в положение «Газ». Перевод с газа на бензин проводят в обратном порядке.

Техническое обслуживание. При ЕТО осматривают и проверяют все соединения, баллоны и вентили, сливают отстой из редуктора низкого давления, проверяют отсутствие подтеканий бензина.

При ТО-1 дополнительно проверяют действие предохранительного клапана, снимают и очищают фильтрующие элементы. Азотом или сжатым воздухом проводят опрессовку (нагнетают до определенного давления и засекают время падения давления) всей системы. Проверяют работу двигателя на холостом ходу при использовании как бензина, так и газа.

При ТО-2 дополнительно регулируют редукторы и предохранительный клапан на требуемое давление, поверяют манометры. Проверяют и регулируют аппаратуру на токсичность работы двигателя.

При сезонном обслуживании помимо операций ТО-2 сливают отстой и промывают бензобак. Один раз в три года проходят освидетельствование (проверку в Гостехнадзоре) газовых баллонов.

Все работы проводят после перекрытия расходных вентилей баллонов, израсходовав или выпустив газ из системы питания. Запрещается подтягивать крепления, соединения и проводить ремонт аппаратуры, если в системе имеется газ под давлением.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

• 1. Перечислите марки бензинов и дизельных топлив. Что определяет марка бензина для применения его в конкретном двигателе?
• 2. Что такое карбюрация топлива?
• 3. Что такое а, какой состав смеси необходим на основных режимах работы двигателя?
• 4. Перечислите основные части простейшего карбюратора.
• 5. Чем различаются действительная и желаемая характеристики простейшего карбюратора?
• 6. Зачем нужны компенсационные колодцы и воздушные жиклеры в карбюраторе?
• 7. Что такое экономайзер, эконостат?
• 8. Для чего предназначены поплавковая камера и игольчатый клапан?
• 9. Объясните работу карбюратора на основных режимах двигателя.
• 10. Перечислите составные части системы питания на газе (сжатом или сжиженном).
• 11. Для чего предназначены редукторы высокого и низкого давления?
• 12. Повторите правила безопасности при работе с газовой аппаратурой.

Выпускаемые ранее автомобили с га­зобаллонными установками имели уни­версальные двигатели, работающие на газе и бензине. Такая универсальность
двигателей не позволяла полностью ис­пользовать преимущества газообразно­го топлива. В настоящее время неко­торые заводы страны вновь вернулись
к производству и испытанию газобал­лонных автомобилей, при использова­нии которых значительно снижается по­требность автомобильного транспорта
в жидком топливе. Двигатели газобал­лонных автомобилей оснащены как га­зовой, так и бензиновой аппаратурой;
последняя является аварийной (резерв­
ной). В настоящее время для работы на
сжиженном газе выпускаются газобал­лонные автомобили ГАЗ-52-07, ГАЗ-52-09, ГАЗ-53-07, ГАЗ-24-07
и ЗИЛ-138, на сжатом газе ГАЗ-52-27,
ГАЗ-53-27 и ЗИЛ-138А.

§ 40. Топливо для газобаллонных автомобилей

Горючие газы, используемые в газо­баллонных " автомобилях, могут быть естественными и искусственными. Есте­ственные (природные) газы добывают из подземных газовых или нефтяных скважин. Искусственные газы являются побочными продуктами, получаемыми на химических или металлургических заводах.

Установлены (ГОСТ 20448-80) сле­дующие марки газов: СПБТЗ - смесь пропана и бутана техническая зимняя; СПБТЛ - смесь пропана и бутана тех­ническая летняя; БТ - бутан техниче­ский. Сжиженный пропан - бутановый газ согласно стандарту должен содер­жать пропана зимой не менее 90 %, а ле­том - не менее 70 %. Газ не должен со­держать механических примесей, воды, водорастворимых кислот, щелочей, смол и других загрязняющих веществ.

Газообразное топливо по сравнению с жидким обеспечивает следующие пре­имущества:

более высокое октановое число, что позволяет значительно повысить сте­пень сжатия, увеличить мощность и эко­номичность двигателя;

меньшее количество токсических веществ в отработавших газах в результа­те лучшего сгорания газообразного топлива;

большой срок службы двигателей из-за отсутствия конденсации топлива и смыва масла со стенок цилиндров;

повышенный срок службы масла в двигателе, так как оно не разжижается топливом и меньше загрязняется меха­ническими примесями;

большой срок службы свечей зажига­ния и глушителя шума системы выпуска вследствие незначительного нагарообразования.

Сжиженные газы, обладая плот­ностью, большей плотности воздуха, могут при негерметичности цистерн, баллонов и других сосудов скапливать­ся в пониженных и заглубленных местах и создавать взрывную и пожарную опасность. Поэтому нужно тщательно контролировать все соединения и поло­сти, чтобы избежать утечки газа (сжи­женного или сжатого).

Сжатыми (сжимаемыми) называют газы, которые при обычной температу­ре окружающей среды и высоком давле­нии до 20 МПа сохраняют газообраз­ное состояние. Природный газ, приме­няемый для газобаллонных автомоби­лей, работающих на сжатых газах, состоит в основном из метана. Можно использовать и промышленные газы: светильный, коксовый и синтез-газ, но нужно помнить, что они содержат окись углерода (СО) и поэтому ядовиты.

Сжиженными (сжижаемыми) газами называют такие, которые переходят из газообразного состояния в жидкое при нормальной температуре и небольшом давлении до 1,6 МПа. К ним относят смеси углеводородов, получаемых при переработке нефти. Для газобаллонных автомобилей использование сжиженных газов предпочтительнее, чем сжатых.

Газобаллонные автомобили, рабо­тающие на сжиженных газах, по сравне­нию с автомобилями, работающими на сжатых газах, имеют следующие пре­имущества:

больше грузоподъемность автомоби­ля, так как баллоны легче и их число меньше;

меньше рабочее давление в газобал­лонной установке, а следовательно, на­дежнее и безопаснее работа на таком автомобиле;

выше теплотворная способность газо-воздушной смеси, что способствует уве­личению мощности двигателя;

больше концентрация тепловой энер­гии в единице объема, что позволяет увеличить радиус действия автомобиля;

проще заправочные станции;

проще перевозка сжиженных газов на большие расстояния и различными ви­дами транспорта. Для всех газобал­лонных автомобилей (независимо от то­го, на каком газе они работают) харак­терно: бездетонационная работа двига­теля, значительно меньший износ дета­лей и более полное сгорание топлива. Однако сложнее обслуживание и экс­плуатация таких автомобилей, так как требуется тщательное соблюдение пра­вил техники безопасности.

Газобаллонные автомобили имеют также и недостатки:

уменьшается мощность двигателя, ес­ли он не переделан для работы на газе;

снижается полезная грузоподъемность автомобиля вследствие наличия балло­нов;

более трудоемко техническое обслу­живание автомобиля из-за некоторых ограничений.

Гарантийный срок хранения сжижен­ного газа три месяца со дня изготовле­ния. По истечении гарантийного срока хранения сжиженный газ должен быть проверен на соответствие требованиям действующего стандарта.

§ 41. Газобаллонные установки

Рабочий цикл у двигателя, работаю­щего на газе, такой же, как и у карбю­раторного, но устройство и работа при­боров системы питания существенно от­личаются.

Установка для сжатого газа. В уста­новку (рис. 83) входят стальные бал­лоны 1 для сжатого газа; наполни­тельный 6, расходный 8 и маги­стральный 20 вентили; подогреватель

Схема автомобильной газобаллонной установки для сжатого газа:

/ - баллон; 2 - угольник баллона; 3 - газопровод высокого давления; 4 - тройник баллона;

5- крестовина наполнительного вентиля;

6 - наполнительный вентиль; 7 - угольник вентиля; Я - расходный вентиль; 9 - топливный бак; 10 и 11 - манометры соответственно высокого

и низкого давления; 12 - газовый фильтр;

13 - двухступенчатый газовый редуктор;

14 - дозирующее устройство газового редуктора;

15 - газопровод низкого давления;

16 - карбюратор-смеситель; 17 - топливопровод; 18 - топливный насос; 19 - подогреватель сжатого таза; 20 - магистральный вентиль; 21 - двигатель; 22 - трубка I 4, - Г $ 1

Схема газобаллонной установки для сжиженного газа:

/ - магистральный вентиль; 2 - манометр баллона; 3 - паровой вентиль; 4 - предохранительный клапан; 5 - баллон для сжиженного газа; 6 - контрольный вентиль; 7 - наполнительный вентиль баллона; # - указатель уровня сжиженного газа; 9 - жидкостный вентиль; 10 - манометр редуктора; 11 - двигатель; 12 - карбюратор; /5 -смеситель газа; 14 - бак для бензина; 15 - газовый редуктор; 16 - испаритель сжиженного газа; 17 - штуцер для подвода горячей воды; 18- штуцер для отвода воды; 19 - кран для слива воды

19 сжатого газа; манометры 10 н 11 со­ответственно высокого и низкого давле­ния; редуктор 13 с фильтром 12 и дози­рующим устройством 14; газопроводы 3 и 75 соответственно высокого и низко­го давления; карбюратор-смеситель 16; трубка 22, соединяющая разгрузочное устройство редуктора с впускным тру­бопроводом двигателя.

Баллоны объемом по 50 дм 3 располо­жены под грузовой плач формой. И горловины направлены в разные сто­роны, благодаря чему увеличивается длина и упругость газопровода 3, что снижает вероятность его поломки при перекосах рамы. Во время работы дви­гателя вентили 8 и 20 открыты. Сжатый газ под большим давлением проходит в подогреватель 19 и через фильтр 12 поступает в двухступенчатый газовый редуктор 13. По пути к редуктору сжатый газ должен быть подогрет, так как иначе может замерзнуть вода, выде­ляющаяся при снижении давления газа. В редукторе давление газа снижается примерно до 100 кПа. Затем газ, пройдя дозирующее устройство 14, по газопро­воду 15 поступает к карбюратору-смеси­телю 16, где образуется газовоздушная смесь. Разрежение, создаваемое в ци­линдре при такте впуска, передается к карбюратору-смесителю, и горючая смесь поступает в цилиндры двигателя. Работу газобаллонной установки кон­тролируют следующим образом. По

манометру 10 определяют давление и количество газа, находящегося в бал­лонах. Только при высоком давлении, равном 20 МПа, обеспечивается доста­точное количество сжатого газа в бал­лоне. Затем по манометру 11 опреде­ляют давление газа в первой ступени редуктора.

Наполнение газобаллонной установки газом происходит через вентиль б, уста­новленный в крестовине 5 баллона. Для работы на жидком топливе (бензине) га­зобаллонный автомобиль имеет топ­ливный бак 9, фильтр-отстойник, топ­ливный насос 18 и топливопроводы 17.

Установка для сжиженного газа. В установку автомобиля ГАЗ-53-07 вхо­дят баллон 5 (рис. 84), магистральный вентиль 1, испаритель 16, газовый ре­дуктор 15, смеситель 13, контрольные манометры 2 и 10 и другие детали. Бал­лон расположен под платформой с ле­вой стороны автомобиля и укреплен на кронштейнах двумя стяжными лентами. Испаритель и редуктор установлены под капотом двигателя. Сжиженный газ перед использованием испаряют, т. е. переводят в газообразное состояние. Для этого из баллона 5 жидкость при открытом вентиле 9 поступает через ма­гистральный вентиль 1 к испарителю 16, подогреваемому горячей водой из системы охлаждения двигателя. Сжи­женный газ испаряется и в парообраз­ном состоянии поступает в фильтр, а затем в двухступенчатый редуктор 75, где давление газа снижается до 100 кПа. Далее газ проходит через дозирующее экономайзерное устройство, смеситель 13 газа и при такте впуска поступает в цилиндры двигателя. На автомобиле установлен газовый двигатель, имею­щий повышенную (8,5) степень сжатия. Работу газобаллонной установки кон­тролируют по манометрам 2 и 10: первый показывает давление газа в бал­лоне, а второй - в редукторе.

Для заправки баллона служат напол­нительный 7 и контрольный 6 вентили. Баллон нельзя наполнять сжиженным газом полностью, так как с увеличением температуры окружающего воздуха газ расширяется и давление в баллоне повышается. Поэтому баллон наполняют сжиженным газом только на 90% объе­ма, а 10% объема оставляют для паров. Давление в баллоне зависит не от коли­чества находящегося в нем сжиженного газа, а лишь от давления его паров, на которое оказывают влияние температу­ра окружающей среды и состав газа.

Приборы и арматура

" Баллоны. Резервуарами для сжатого
или сжиженного газа являются бал­лоны. Для сжатого газа баллоны изго­товляют из бесшовных труб (материал
труб - легированная сталь) и подвер­гают термической обработке (закалке
и отпуску) для повышения прочности
и обеспечения безосколочности при раз-
рушении] На переднем днище баллона
5 (рис. 84) расположены необходимые
вентили и приборы; на баллоне выбиты
клейма с указанием завода-изготовите­ля, массы, объема, даты (месяц и год)
изготовления, давлений - рабочего

и при испытании, года следующего ис­пытания, а также клеймо контролера ОТК (отдела технического контроля) завода.

д Все баллоны соединяют газопровода­ми высокого давления. Газопроводы от баллона до редуктора изготовлены из медных или стальных трубок. От редук­тора до смесителя газопроводом слу­жит шланг из бензомаслостойкой резины.

Наполнительный и контрольный венти­ли. Первый вентиль (рис. 85, а) служит для заправки баллона, а второй (рис. 85, б) - для контроля за макси­мальным наполнением баллона жид­костью. Наполнительный вентиль мем­бранного типа состоит из корпуса /, крышки 4 и штока 5. Один конец штока соединен с зажимом мембраны и клапа­ном 2; на другом конце есть маховик 6. В корпусе вентиля установлен обратный клапан 8 с пружиной 9 и ввернута пробка 7.

Для наполнения баллона сжиженным газом отвертывают пробку 7 и в корпус ввертывают наконечник заправочного шланга. Вращая маховик 6, открывают наполнительный вентиль и заправляют баллон. Затем отвертывают маховик 14 контрольного вентиля. Появление из контрольного отверстия 11 жидкого топлива означает, что баллон заправлен на 90% своего объема. Обратный кла­пан 8, установленный в корпусе 1 на­полнительного вентиля, предотвращает выход газа из баллона при отсоедине­нии заправочного шланга. После окон­чания заправки баллона закрывают на­полнительный вентиль, отсоединяют га­зонаполнительный шланг, ввертывают в корпус пробку 7 и закрывают кон­трольный вентиль после прекращения выхода из него жидкого топлива. ^ Предохранительный клапан и рас­ходный вентиль. Предохранительный клапан, предотвращающий увеличение

давления газа в баллоне выше 1,6 МПа, состоит из корпуса 3 (рис. 86), клапана 5, штока 2, пружины 4 и регулиро­вочных прокладок. Если в паровом про­странстве баллона давление превысит 1,6 МПа, то газ, преодолевая усилие пружины 4, откроет клапан 5 и по отвер­стию 6 выйдет в атмосферу.расходный вентиль мембранного типа используют для подачи газа, находящегося в жидкост­ной или паровой фазах. На баллоне (см. рис. 84) установлено два расходных вен­тиля: паровой 3 и жидкостный 9.

Расходный вентиль состоит из корпу­са 8 (рис. 86), крышки 13, клапана И, мембраны 12 и штока 75. Клапан опи­рается на седло 9, ввернутое в корпус. Одной стороной шток соединен с зажи­мом 14 мембраны 12; на другом конце штока установлен маховик 16. При ввертывании крышки 13 в корпус она плотно прижимает к нему через про­кладку мембрану. При отвертывании маховика вместе с клапаном переме­щается зажим мембраны, в результате чего открывается путь газу (см. стрел­ки), находящемуся в жидкостной или паровой фазах.

а - наполнительный; б - контрольный; 1 и 12-

корпуса; 2 - клапан; 3 - мембрана; 4 - крышка;

5 - шток; 6 и 14 - маховики; 7 - пробка;

8 - обратный клапан; 9 -пружина;

10 - уплотнитель; 11 - контрольное отверстие;

13 - штифт

Предохранительный клапан и расходный вентиль: / - регулировочные прокладки; 2 и 15 - штоки;

3 и 8 - корпуса соответственно клапана и вентиля;

4- пружина предохранительного клапана; 5 и // - клапаны; 6 - отверстие для выхода газа;

7 и 10 - уплотнители клапанов; 9 - седло клапана; 12- -мембрана; 13 - крышка вентиля; 14 - зажим мембраны;-16 - маховик расходного вентиля

Датчик уровня сжиженного газа. На баллоне установлен (см. рис. 84) датчик уровня сжиженного газа, выполненный по типу указателя уровня жидкого топ­лива (бензина)Г[ При снижении уровня жидкости в баллоне поплавок опускает­ся и перемещается ползунок реостата, изменяющего сопротивление в цепи. На шкале прибора будет указан уровень сжиженного газа в баллоне. А Магистральный вентиль. Являющийся расходным, магистральный вентиль гер­метично перекрывает газопровод при неработающем двигателе и не допускает утечки газа в окружающую среду]. Магистральный вентиль 3 мембранного типа расположен в кабине (рис. 87). Вентиль ввернут в переходный штуцер (см. рис. 84), имеющий два отверстия: к одному подсоединяют газопровод от баллона, ко второму - манометр высо­кого давления. Жиклер, имеющийся в штуцере, предохраняет манометр 2 от резкого увеличения давления. Корпус вентиля имеет также штуцер для при­соединения газопровода к испарителю 16. Магистральный вентиль необходимо открывать полностью во избежание торможения газа при его проходе.

Газовый редуктор. При открытом ма­гистральном вентиле газ поступает в ре­дуктор, который уменьшает его давле­ние, автоматически изменяет количество газа, поступающего к смесителю (в за­висимости от режима работы двигате­ля), и быстро выключает подачу газа при любой остановке двигателя. В кор­пус редуктора ввернут сетчатый фильтр, очищающий газ и предохраняющий га­зовую аппаратуру и двигатель от про­никновения в них пыли, окалины и дру­гих механических и иных примесей/]

Редуктор (рис. 88,а) состоит из двух ступеней, клапанов 8, 12 и 13, трех мем­бран 2, //, 75 и других деталей. Редук-

Рис. 87.

Расположение магистрального вентиля и манометров в кабине водителя: / - манометр низкого давления; 2 - манометр высокого давления; 3 -магистральный вентиль; 4 - переключатель датчика указателя уровня сжиженного газа

тор имеет шесть полостей А - Е. Если двигатель не работает и магистральный вентиль закрыт, то клапан 8 первой ступени открыт, а клапан 12 второй ступени закрыт. В этом случае во всех полостях редуктора давление равно ат­мосферному. Клапан 8 открыт, так как пружина 9 выгибает мембрану 77 вверх и повертывает рычаг 10, освобождая клапан первой ступени. Клапан 12 за­крыт под действием конической 5 и ци­линдрической 3 пружин. Пружина 5 че­рез три упора 18 действует на мембрану

2, соединенную со штоком 4. Пружина 3 перемешает вверх шток 4, вследствие чего мембрана 2 выгибается. Шток, свя­занный с рычагом 77, прижимает кла­пан 12 к седлу.

При открытом магистральном венти­ле газ через фильтр и клапан 8 первой ступени проходит в полость Г, давление в которой возрастает от 100 до 200 кПа. Заполняя полость первой ступени, газ начинает давить на мембрану 77. Она прогибается вниз, преодолевая сопроти­вление пружины 9, и через коленчатый

Элементы газобаллонной установки: а - двухступенчатый редуктор; б - газовый смеситель; / - дозатор; 2 - мембрана второй ступени; 3 - цилиндрическая пружина разгрузочного устройства; 4 - шток;

5 - коническая пружина разгрузочного устройства;

6 - мембрана разгрузочного устройства;

7 - предохранительный клапан; 8 - клапан первой ступени; 9 - пружина первой ступени; 10 - рычаг клапана первой ступени; 11 - мембрана первой ступени; 12 - клапан второй ступени; 13 - клапан экономайзера; 14 - пружина мембраны;

15 - мембрана дозирующего экономайзерного устройства; 16 и 19 - каналы; 17 - рычаг клапана второй ступени; 18 - упор; 20 - выходной патрубок; 21 - ограничитель частоты вращения

коленчатого вала двигателя; 22 - газовый смеситель; 23 - рычаг дроссельных заслонок; 24 - газоподводящий патрубок; 25 - обратный клапан; 26 - корпус смесителя; 27 - дроссельная заслонка; 28 - регулировочный винт минимальной частоты вращения" холостого хода; 29 - регулировочный винт общей подачи газа в систему холостого хода; 30 - штуцер для подвода газа в систему холостого хода; 31 -диффузор; 32 - газовая форсунка; 33 - воздушная заслонка; А - полость разгрузочного устройства; Б - полость атмосферного давления; В - полость второй ступени (низкого давления газа); Г - полость первой ступени (высокого давления газа); Д -полость атмосферного давления первой ступени; Е - полость дозирующего экономайзерного устройства

рычаг 10 закрывает клапан 8. Положе­ние клапана 8 определяется соотноше­нием действующих на него сил: с одной стороны, давления, поступающего из магистрали газа, который стремится от­крыть клапан, а с другой - разности давления газа в полости Г и силы пру­жины 9 (эта разность сил стремится за­крыть клапан). Для периодического за­крытия и открытия клапана 8 давление газа в полости Г должно быть то боль­ше, то меньше силы сопротивления пру­жины 9. Таким образом, при нерабо­тающем двигателе первая ступень ре­дуктора автоматически перекрывает га­зовую магистраль, т. е. выполняет функцию клапана.

Во время пуска двигателя и его ра­боты разрежение из впускного трубо­провода через патрубок 20 и канал 16 передается в полость В второй ступени и в полость А разгрузочного устрой­ства. Кольцевая мембрана 6, преодоле­вая сопротивление конической пружины 5, прогибается вниз и отводит упоры 75 от мембраны 2, в результате чего раз­гружаются мембрана 2 и клапан 12. Ра­бота разгрузочного устройства и разре­жение, создаваемое в полости В, приво­дят к тому, что мембрана 2 прогибается вниз, преодолевая сопротивление пру­жины 3. Клапан 12 открывается под действием опускающегося вниз штока 4 и давления газа в полости Г.

При открытии клапана 12 газ перете­кает из полости Г в полость В, создавая в ней избыточное давление 50 - 100 Па при малых нагрузках двигателя. С уве­личением нагрузки расход газа возра­стает и в полости В создается разреже­ние 200 - 300 Па. Мембрана 2 сильнее прогибается вниз, и открытие клапана 12 увеличивается. Этой мембраной регу­лируют подачу газа к выходному па­трубку 20 в зависимости от разрежения в газовом смесителе. У исправного ре­дуктора клапаны первой и второй сту­пеней автоматически закрываются при каждой остановке двигателя.

Подача газа должна быть такой, чтобы двигатель работал с наибольшей экономичностью. Для получения макси­мальной мощности газовоздушную смесь несколько обогащают, для чего служит экономайзер, имеющийся в ре­дукторе, три средней нагрузке двигате­ля дроссельная заслонка смесителя от­крыта примерно наполовину, и разреже­ние, создающееся во впускном трубо­проводе, по каналу 16 передается в полость Е экономайзера. Мембрана 15 дозирующего экономайзерного устройства, преодолевая сопротивление пружины 14, удерживает клапан 13 в за­крытом положении. Для получения мак­симальной мощности дроссельную за­слонку открывают полностью. Количе­ство газовоздушной смеси, поступаю­щей в цилиндры, увеличивается, но разрежение в полости Е снижается. Пружина 14 выгибает мембрану вверх и открывает клапан 13 экономайзера. Дополнительная порция газа поступает по каналу 19 в выходной патрубок 20, и газовоздушная смесь обогащается.

Если в полости Г давление газа поче­му-либо возрастет до 450 кПа, то от­кроется предохранительный клапан 7 и газ выйдет в атмосферу. При увеличе­нии давления в полости В мембрана 2 выгибается вверх и через систему ры­чагов закрывает клапан 12.

Газовый смеситель. Двигатель имеет двухкамерный газовый смеситель (рис. 88,6), который работает только на газообразном топливе. Подача газа на режиме холостого хода осуществляется через два регулируемых отверстия кру­глого сечения, расположенных ниже дроссельных заслонок. При переходе на повышенную частоту вращения газ по­дается еще из двух отверстий прямоу­гольного сечения (нерегулируемых), рас­положенных на уровне дроссельных за­слонок газового смесителя. Основная подача газа происходит через газоподводящий патрубок 24 и две форсунки 32. В канале газоподводящего патрубка установлен обратный клапан 25.

Карбюратор. Параллельно с газовым смесителем на двигателе установлен однокамерный карбюратор. В систему питания топливом (на бензине А-76) входят также топливный бак, фильтр-отстойник, топливный насос и фильтр тонкой очистки. Это позволяет автомобилю передвигаться в случае транспор­тирования его по железной дороге, от­сутствия газа или неисправности газо­баллонной аппаратуры, неустранимой в дорожных условиях. Полностью на­груженный автомобиль может развивать скорость до 30 - 40 км/ч. Однако пере­движение автомобиля ГАЗ-53-07 при работе на бензине на расстояние более 30 км не рекомендуется.

§ 43. Пуск и работа двигателя на газе

Пуск автомобильного двигателя, ра­ботающего на газе, так же как и на бен­зине, происходит при помощи стартера. Перед пуском двигателя выполняют следующее: проверяют наличие воды, масла и бензина в соответствующих си­стемах; осматривают газовую аппара­туру с арматурой и убеждаются в пол­ной ее исправности и герметичности; проверяют наличие газа в баллоне; от­крывают паровой вентиль баллона при пуске холодного двигателя или жид­костный вентиль при пуске прогретого двигателя; открывают магистральный вентиль и по показаниям манометров проверяют наличие газа в баллоне и в первой ступени редуктора. Пуск про­гретого двигателя, находящегося в ис­правном состоянии, обычно происходит с первых же попыток. Для этого по­вертывают ключ включения зажигания и стартера в положение пуска и держат до тех пор, пока двигатель не пустится (но не более 5 с). Затем ключ переводят в первое положение (включено зажига­ние).

Пуск холодного двигателя при умерен­ной температуре. Открывают маги­стральный и расходный (паровой) вен­тили. Для ускорения пуска заполняют газом газопровод от редуктора до сме­сителя принудительным открытием кла­пана второй ступени, кратковременно нажимая на стержень штока мембраны второй ступени. Вытягивают ручку управления дроссельными заслонками на половину длины хода, т. е. при­открывают заслонки. Выключают сце­пление и пускают двигатель поворотом ключа включения зажигания. Стартер включают не более чем на 5 с с интер­валами не менее 10-15 с. После пуска двигателя его прогревают на малой ча­стоте вращения. Как только температу­ра охлаждающей жидкости достигнет 60 °С, открывают расходный вентиль жидкостной фазы и закрывают рас­ходный вентиль паровой фазы. Недопу­стима длительная работа двигателя на паровой фазе, так как происходит ин­тенсивное испарение легких фракций сжиженного газа. При этом снижается температура жидкости в баллоне, он по­крывается инеем, ухудшается теплооб­мен с окружающей средой и т. д.

После прогрева двигателя кнопку руч­ного управления дроссельными заслон­ками вдавливают в щиток. Не рекомен­дуется при пуске двигателя прикрывать воздушную заслонку, так как это приво­дит к переобогащение газовоздушной смеси, а следовательно, и к затрудне­нию пуска двигателя.

Остановка двигателя. Останавливают двигатель выключением зажигания. При непродолжительной остановке двигате­ля магистральный вентиль можно не за­крывать. При длительной остановке его закрывают и вырабатывают газ из си­стемы, находящейся между маги­стральным вентилем и смесителем. Перед длительной стоянкой автомобиля закрывают расходные вентили жидкост­ной и паровой фаз и продолжают рабо­ту двигателя до остановки. Затем за­крывают магистральный вентиль.

Двигатель кратковременно может ра­ботать на бензине, но нельзя перехо­дить с одного топлива на другое при работающем двигателе. Для перевода двигателя с газа на бензин выполняют следующее: закрывают вентили и про­должают работу на газе до остановки двигателя; открывают бензиновый кра­ник, расположенный на фильтре тонкой очистки топлива; при помощи рычага ручной подкачки топливного насоса за­полняют поплавковую камеру карбюра­тора; открывают отверстие (выходное) карбюратора, для чего повертывают за­глушку и закрепляют ее гайкой-бараш­ком; соединяют тягу с рычагом дроссельной заслонки карбюратора; закры­вают воздушную заслонку смесителя; обычным способом пускают двигатель. При переводе двигателя с работы на бензине на работу на газе эти операции выполняют в обратной последователь­ности.

Основные требования техники безопас­ности. При эксплуатации автомобиля на сжиженном газе обязательна регуляр­ная, тщательная проверка герметично­сти газовой установки и немедленное устранение причин, вызывающих утечки газа. Значительные утечки обнаружи­вают на слух или по обмерзанию соеди­нения, пропускающего газ. Небольшие утечки определяют при помощи мыль­ного раствора или машинного масла. Бутано-пропановые газы, выходя на воз­дух в виде жидкости, интенсивно испа­ряются и отбирают теплоту из окру­жающей среды. Попадание струи сжи­женного газа на тело человека может вызвать обмораживание, поэтому такая возможность должна быть обязательно исключена.

План занятия

1. Организационный момент – 3 мин.

2. Опрос студентов по предыдущему материалу – 10 мин.

3. Изложение нового материала – 55 мин.

4. Закрепление нового материала -12 мин.

5. Подведение итогов – 7 мин.

6. Задание на дом – 3 мин.

Итого: 90 мин.

Оборудование занятия:

– Мультимедиа, компьютер, DVD – диски;

– Слайды, плакаты;

– Учебные элементы;

Опрос (фронтальный)

Вопросы:

Ø Каково устройство и работа ограничителя максимальной частоты вращения коленчатого вала?

Ø Каков принцип работы системы рециркуляции отработавших газов?

Ø Назначение системы выпуска отработавших газов.

Ø Принципы нейтрализации отработавших газов.

Изложение нового материала

Лекция № 8

Закрепление нового материала :

(проводится фронтальный опрос по изложенной теме)

Ø Разбираем правильность ответов.

Ø Выставляем оценки, комментарий;

Задание на дом:

Ø Заполнить тетрадь для лабораторных работ по пройденной теме.

Ø Повторить пройденный материал.

Ø Не забываем про конструкторские разработки.

(Конспект лекции № 8)

Газовыми называются карбюраторные двигатели, работающие на газообразном топливе - сжатых и сжиженных газах. Особенно­стью газовых двигателей является их способность работать также и на бензине. Система питания газовых двигателей имеет специаль­ное газовое оборудование. Имеется также дополнительная резерв­ная система, обеспечивающая при необходимости работу газово­го двигателя на бензине.

По сравнению с карбюраторными газовые двигатели более эко­номичны, менее токсичны, работают без детонаций, имеют бо­лее полное сгорание топлива и меньший износ деталей, срок их службы больше в 1,5-2 раза. Однако их мощность меньше на 10… 20 %, так как в смеси с воздухом газ занимает больший объем, чем бензин. У них более сложная система питания и сложное обслуживание в эксплуатации, требующее высокой техники

безопасности.

Топливо для газовых двигателей

Сжиженными называются газы, которые превращаются в жидкость при нормальной температуре и давлении до 1,6 МПа (16 кгс/см 2).

Сжатыми называются газы, которые сохраняют газообразное состояние при обычных температурах окружающего воздуха и при сжатии их до любого высокого давления. Как правило, давление сжатия достигает 20 МПа (200 кгс/см 2).

Сжатые газы . Такие газы разделяются на природные (естествен­ные), нефтяные и канализационные.

Природные (естественные) газы добывают из буровых газовых скважин. Природные газы однородны по составу, в большинстве случаев не содержат загрязняющих и вредных примесей, обладают высокими антидетонационными свойствами и дешевы.

Нефтяные газы получают в качестве побочного продукта при добыче нефти, переработке нефти на нефтеперегонных и крекин­говых заводах, а также при производстве бензина из нефтяного газа на газолиновых заводах. Нефтяные газы менее однородны по составу и более загрязнены примесями, чем природные газы. Их теплотворность выше теплотворности природных газов, так как они содержат больше тяжелых газов.

Канализационные газы выделяются при переработке сточных вод канализации на специальных станциях, имеющихся в круп­ных, городах. Эти газы состоят главным образом из метана и угле­кислого газа. Выход канализационного газа со станции переработки сточных вод, обслуживающей население в 100 000 чел., достигает 2500 м 3 в сутки, что заменяет 2000 л бензина. Применение вместо бензина сжатого природного газа благодаря его огромным запасам и небольшой стоимости целесообразно, особенно на внутригородских и пригородных перевозках. Однако невысокое значение объемной теплоты сгорания сжатого газа по сравнению с сжиженным газом не позволяет обеспечить хранение на автомобиле достаточного количества газа даже при высоком давлении. Вследствие этого запас хода газобаллонных автомобилей, работающих на сжатом природном газе, примерно вдвое меньше, чем у автомобилей, работающих на сжиженном газе, баллоны которого к тому же имеют значительно меньшую массу. Поэтому для газобаллонных автомобилей использование сжижен­ных газов предпочтительнее, чем сжатого.

Сжиженные газы . В состав сжиженных, или жидких, газов, при­меняемых для автомобильных двигателей, входят бутан и пропан с добавлением бутилена, пропилена, этана и этилена. Величина давления сжиженного газа имеет важное практическое значение. С од­ной стороны, давление в баллоне желательно иметь низким, так как при этом можно применять более тонкостенные, а, следова­тельно, и более легкие баллоны. С другой стороны, давление сжижен-­
ного газа в баллоне при любой температуре должно быть достаточным для обеспечения подачи топлива к двигателю и работы газовой аппаратуры.

Пропан (а также пропилен) обеспечивает удовлетворительную величину давления в баллоне при любых климатических условиях. Бутан в чистом виде пригоден лишь для районов с жарким климатом, так как при температуре воздуха ниже 0 0 С он уже не обеспечивает избыточного давления в баллоне.

Этан применяется в сжиженных газах в виде незначительных примесей для повышения давления.

Основными производителями сжиженных газов являются:

· газолиновые заводы, вырабатывающие бензин из нефтяных газов; выход сжиженного газа составляет до 50% от производства бензина;

· крекинг-заводы, на которых сжиженные газы получают в качестве побочного продукта в количестве до3% по весу от исходного сырья;

· заводы, вырабатывающие бензин из каменного угля; выход сжиженного газа доходит до 10 – 12% от веса основной продукции.

Основные требования предъявляемые к сжиженным газам:

· соответствие их состава климатическим условиям;

· строго ограниченное содержание загрязняющих и вредных примесей.

При самых низких температурах воздуха давление в баллоне со сжиженным газом не должно быть ниже 0,2 МПа (2 кгс/см 2), при самых высоких – не более 1,6 МПа (16 кгс/см 2). Предельное содержание сернистых соединений составляет 0,15 %. Газ не должен содержать воды, механических примесей, водорастворимых кислот, щелочей и смолистых веществ.

Сравнение сжиженных и сжатых газов. Как высококалорийные сжатые газы, так и сжиженные бутано-пропановые газы являются высококачественным топливом для автомобильных двигателей. Однако сжиженные газы обладают существенными преимуще­ствами перед сжатыми газами:

· значительно более низкое рабочее давление (до 1,6 МПа против 20 МПа), что позволяет применять более легкие и дешевые баллоны и газопроводы;

· возможность перевозки в железнодорожных и автомобильных цистернах на любые расстояния; перевозка сжатых газов практически не осуществляется;

· более дешевые и простые газозаправочные устройства, не тре­бующие сложного оборудования; заправка баллонов сжатым газом возможна лишь на газонаполнительных станциях, снабженных компрессорами высокого давления;

· увеличенная дальность поездок и большая полезная грузоподъемность газобаллонных автомобилей, работающих на сжиженных газах.

Сжатые газы, в свою очередь, имеют преимущества перед сжи­женными:

· это дешевый, часто малоиспользуемый вид местного топлива; сжиженные газы, наоборот, являются более дорогим продуктом, применяемым при производстве ряда ценных химических веществ, высокосортных бензинов, в бытовых целях и др.;

· источники природных и промышленных газов расположены в самых различных районах страны, что позволяет значительно со­кратить доставку жидкого топлива в эти регионы; станции заправки сжиженными газами менее распространены.

Для автомобильного транспорта целесообразно использование как сжиженных, так и сжатых газов, в зависимости от наличия местных источников газа и от возможности организации газоснабжения.

Преимущества газового топлива по сравнению с бензином.

К числу преимуществ горючих газов перед бензином следует отнести:

· более лёгкое и полное перемешивание топлива с воздухом;

· более равномерное распределение топлива по отдельным ци­линдрам двигателя;

· полное отсутствие разжижения картерного масла топливом и смывания масляной пленки со стенок цилиндров;

· уменьшение нагара на поршнях, клапанах и стенках камеры сгорания;

· меньшая ядовитость отработавших газов вследствие более полного сгорания топлива, чем при работе на бензине;

· значительное уменьшение износа деталей цилиндропоршневой группы двигателя;

· высокие антидетонационные свойства газообразного топлива и связанная с этим возможность значительно повысить степень сжатия в двигателе, что повышает мощность и снижает расход топлива.

Недостатки горючих газов как топлива для автомобильных двигателей.

В качестве топлива для автомобильных двигателей горючие газы имеют следующие недостатки:

· усложнение и удорожание системы топливоподачи, так как газовые баллоны с их арматурой, газопроводы и газовая аппарату­ра сложнее по конструкции, дороже и тяжелее, чем бензобак, бензопроводы и бензонасос;

· снижение мощности при переводе бензинового двигателя на таз без всяких переделок. Это обусловлено более низкой теплопроводностью газовоздушной смеси по сравнению с бензиновоздушной смесью и ухудшением наполнения цилиндров двигателя вследствие более высокой температуры горючей смеси во впуск­ном трубопроводе.

Температура горючей смеси при работе на газе на 15..20 0 С выше, чем при работе, на бензине, так как на испарение бензина в карбюраторе и впускном трубопроводе затрачивается некоторое количество теплоты.

При одинаковом составе горючей смеси теплотворность газовоздушной смеси для всех видов газов, за исключением окиси уг­лерода, ниже теплотворности бензиновоздушной смеси: для при­родного газа на 9 %, для коксового газа на 10 %, для сжиженных газов на 2…3 %.

Подогрев впускного трубопровода, необходимый при работе набензине, вреден при работе на всех видах газов, так как вызывает снижение мощности на 4… 6 %.

По пусковым качествам при температуре окружающего возду­ха не ниже – 5 °С газовые двигатели не отличаются от бензиновых. При более низких температурах пуск холодного двигателя вызы­вает затруднения. Кроме того, к недостаткам применения газово­го топлива по сравнению с бензиномотносится худшеемассовое наполнение цилиндров, снижение скорости горения смеси и мень­шее выделение теплоты при ее сгорании. В результате этого мощность двигателя в зависимости от вида применяемого газа умень­шается на 7… 10 % при такой же степени сжатия, как у карбюра­торных двигателей. Поэтомуувеличение мощности газовых двига­телей достигается обычно путем повышения их степени сжатия. Так, если у бензинового двигателя ЗИЛ-508 степень сжатия 7,1, то у его газовой модификации – 8,2; у бензинового двигателя ЗМЗ-511 – 7,6, а у его газовой модификации – 8,7.

Газобаллонные установки для работы на сжиженных и сжатых газах.

Для работы на сжиженных и сжатых газах обычно используют серийные автомобили, на которых устанавливают газобаллонные установки для работы на СНГ или СПГ. Основными моделями \ автомобилей, работающих на сжиженном нефтяном газе, являются грузовые автомобили ГАЗ-33075, ГАЗель-320210, – 320211, ЗИЛ-431810, – 441610, переоборудованные легковые автомобили ГАЗ-3102; – 31105, автобусы ЛиАЗ-677Г, а на сжатом природном газе – автомобили ГАЗ-33076, – 53-27, ЗИЛ-431610, – 431710, ЗИЛ – ММЗ-45054, автобусы ЛиАЗ-677МГ. Рабочий цикл двигателей этих автомобилей такой же, как и у карбюраторных, но их системы питания имеют принципиальное различие, так как процесс сме­сеобразования осуществляется с помощью специальной газоподающей аппаратуры. Для грузовых автомобилей и легковых авто­мобилей-такси типа ГАЗ-3102 «Волга» газовые приборы и армату­ру выпускает Рязанский завод автомобильной аппаратуры, а для легковых автомобилей семейств ВАЗ, «ГАЗель» – Новогрудский завод газовой аппаратуры (НЗГА).

В газобаллонных автомобилях, работающих на сжиженном газе, имеются газовая и бензиновая системы питания. Газовая система питания является основной и предназначена для выполнения транспортной работы. Она обеспечивает запас хода газобаллон­ных автомобилей в пределах 375… 420 км. В закрепленных на рамах этих автомобилей баллонах газ находится одновременно в двух агрегатных состояниях: в жидкой и газообразной фазах. Баллоны для СНГ рассчитаны на избыточное давление 1,6 МПа, а мини­мальное давление газа в них, при котором сохраняется работо­способность газовой аппаратуры и двигателя, должно быть в пре­делах 0,06… 0,08 МПа. Особенность газовой аппаратуры, работаю­щей на СНГ, заключается в том, что рабочее давление зависит не от объема газа в баллоне, а от его компонентного состава и тем­пературы наружного воздуха.

Бензиновая система питания является резервной и предназна­чена для пуска двигателя в холодное время и передвижения авто­мобиля на небольшие расстояния (15…25 км) в случаях полного расходования газа или отказа газового оборудования. При работе двигателя на резервной системе питания его мощность значитель­но ниже мощности, получаемой при работе на газовом топливе.

Газобаллонные автомобили, работающие на СПГ, выполнены по универсальной схеме, т.е. эффективно могут работать как, на сжатом газе, так и на бензине. Использование двух систем пита­ния позволяет увеличить запас хода автомобилей и расширить сферы их применения.

В отличие от газобаллонных установок, работающих на СНГ, в установках СПГ рабочее давление газа в баллоне изменяется по мере его расходования от максимального (20 МПа) до давления, близкого к атмосферному.

Газобаллонные установки для работы на СНГ грузовых автомо­билей. Установки для работы на сжиженном газе грузовых автомо­билей семейств ЗИЛ и ГАЗ (рис.35) включают в себя баллон 11 для хранения газа с двумя расходными вентилями (вентиль 12 предназначен для отбора жидкой фазы газа, а вентиль 10 - паро­вой фазы), магистральный вентиль 8, испаритель 23, двухступен­чатый редуктор 2 с фильтром 4, магистральный фильтр 3, смеси­тель 14 с воздушным фильтром 19 и проставкой 15.

Рис. 36 Схема газобаллонной установки для работы на СНГ грузов автомобилей семейства ЗИЛ и ГАЗ

Газобаллон­ные установки СНГ грузовых автомобилей семейства ЗИЛ отли­чаются от установок СНГ грузовых автомобилей семейства ГАЗ в основном тем, что у первых газовый редуктор расположен на дви­гателе, а у вторых - на передней стенке кабины под капотом.

При пуске и прогреве двигателей газобаллонных автомобилей их питание осуществляется газом от паровой фазы, а после про­грева при переходе на нагрузочные режимы – от жидкостной. На нагрузочных режимах газ из баллона 11 через расходный вентиль 12 поступает к магистральному вентилю 8, а от него по трубопрово­ду 7 высокого давления - в испаритель 23. Проходя по каналам испарителя СНГ переходит в парообразное состояние под дей­ствием тепла нагретой жидкости, поступающей по шлангу 20 из системы охлаждения двигателя, которая затем отводится в комп­рессор 21 по шлангу 22. Из испарителя газ поступает в магистральный фильтр 3, где очищается от механических примесей и смолистых веществ. Затем газ через дополнительный фильтр 4 поступает в первую ступень редуктора 2, где давление понижается до 0,20 МПа. Далее газ noступает во вторую ступень редуктора, где давление снижается до давления, близкого к атмосферному. Под действием разрежения во впускном газопроводе двигателя газ из второй ступени редуктора поступает в дозирующее экономайзерное устройство 1 , встроенное в редуктор, а затем по трубопроводу 13 низкого давления в газовый смеситель 14, где смешивается с воздухом, образуя горючую смесь, которая поступает в цилиндры, обеспечивая работу двигателя.

Остановку двигателя на короткое время производят выключением зажигания, а при длительной остановке перекрывают также и магистральный вентиль 8.

Работу газовой установки контролируют с помощью манометра 5 и указателя 6 давления газа, расположенных в кабине водителя и соединенных соответственно с датчиком давления газов в первой ступени редуктора и датчиком уровня сжиженных газов в баллоне. В кабину также выведена рукоятка управления магистральным вентилем 8.

Резервная (бензиновая) система питания включает в себя бензиновый бак 9, бензопровод, фильтр-отстойник 16, бензиновый насос 17, карбюратор 18 с сетчатым пламегасителем. Однокамерный беспоплавковый карбюратор 18 горизонтального типа имеет проставку 15, которая является переходным узлом для присоеди­нения карбюратора к выпускному трубопроводу двигателя. Принцип работы резервной системы питания аналогичен принципу работы классической карбюраторной системы питания бензинового двигателя. Для предотвращения одновременной работы автомобиля на двух видах топлива в систему топливоподачи устанавливают электромагнитный запорный клапан, а для прекращения подачи бензина в резервную систему питания бак 9 снабжают краном.

Одновременная работа на двух видах топлива приводит к нару­шению состава горючей смеси, что сопровождается обратными вспышками и опасно в пожарном отношении.

Газобаллонные установки для работы на СНГ легковых автомо­билей . По принципу действия и расположению аппаратуры газо­баллонной установки сжиженного газа отечественные легковые автомобили не имеют существенных различий. В газовой установ­ке, смонтированной на автомобиле ГАЗ-3102 «Волга», баллон 5 (рис. 37) размещается в багажнике автомобиля. На нем монтиру­ется датчик 6 указателя уровня сжиженного газа и объединенные в один узел расходный вентиль 7 жидкостной фазы, расходный вентиль 9 паровой фазы, а также наполнительное устройство 8 с вентилями, обратными и предохранительными клапанами. Кон­структивно объединены также редуктор 1 с испарителем и газо­вый фильтр 12 с электромагнитным клапаном.

Рис. 37. Схема газобаллонной установки для работы на СНГ автомобиля ГАЗ-3102 «Волга»

Сжиженный газ под избыточным давлением из баллона 5 поступает через расходные вентили 7 или 9 по трубопроводу 11 в газовый фильтр 12. Из фильтра очищенный газ по трубопроводу 13 поступает в двухступенчатый редуктор 1 , в испарителе которого происходит одновременное испарение СНГ и понижение его дав­ления до 0,10 МПа. Для испарения газа используется нагретая жидкость системы охлаждения двигателя, которая поступает в испаритель из головки цилиндров через шланг 3 и сливается из него через шланг 14 в трубопровод отопителя кузова. Из редукто­ра 1 газ по шлангу через регулировочный винт 2 поступает в сме­сительное устройство 4 и через форсунки – в карбюратор-смеси­тель, где приготовляется горючая смесь, необходимая для данно­го режима работы двигателя.

Газобаллонная установка позволяет полноценно работать автомобилю ГАЗ-3102 «Волга» как на СНГ, так и на бензине, который поступает к двигателю по трубопроводу 10 из топливного бака. В кабине водителя под панелью приборов установлены: пере­ключатель вида топлива (СНГ - бензин), выключатель электромагнитного клапана газового фильтра и кнопочный выключатель пускового клапана. Пусковой электромагнитный клапан срабаты­-
вает после включения системы зажигания.

Газобаллонные установки для работы на СПГ.

Основные конст­руктивные параметры установок СПГ грузовых автомобилей ЗИЛ и ГАЗ практически полностью унифицированы, а их конструк­тивные схемы имеют в основном различие по количеству баллонов. Так, на автомобиле ЗИЛ-431710 установлено 10 баллонов, на автомобиле ЗИЛ-431610 – 8, на автомобиле ГАЗ-53-27– 7.
Полезная вместимость каждого баллона составляет 5О л., а тепловая энергия газа, содержащегося в одном баллоне, эквивалентна примерно 11,5 л. бензина. Запас хода автомобиля при работе на СПГ составляет 230…270км.

Газобаллонная установка автомобиля ЗИЛ-431610 (рис. 38) включает в себя редукторы 5 и 3 соответственно высокого и низ­кого давления, электромагнитный клапан 6 с газовым фильтром, пусковой клапан 4, газовый смеситель-переходник 2, карбюра­тор-смеситель 18, трубопроводы высокого и низкого давления, восемь баллонов 16 с арматурой (вентили, манометры и т.д.). Бал­лоны закреплены на продольных брусьях под грузовой платфор­мой автомобиля. Они последовательно соединены между собой трубопроводами 10 и разделены на две группы (по четыре балло­на в каждой). Трубопроводы снабжены компенсаторами в виде спиральных витков, которые предохраняют их от поломок при деформациях и перекосах рамы. Каждая группа баллонов имеет запорные вентили 8 и 11, соединенные трубопроводами с распре­делительной крестовиной 12, на которой размещены наполни­тельный 9 и расходный 13 вентили. Наполнительный вентиль служит для заполнения всех баллонов сжатым газом, а расходный обеспечивает поступление (отбор) или прекращение подачи газа от баллонов к аппаратам системы питания.

Рис. 38. Схема газобаллонной установки для работы на СПГ автомоби­лей семейства ЗИЛ

При работе газобаллонной установки газ из баллонов 16 посту­пает к крестовине 12 и, пройдя через расходный вентиль 13, на­правляется к одноступенчатому редуктору высокого давления 5, на входе которого установлен съемный газовый фильтр (такой же второй фильтр расположен внутри редуктора). Во избежание пе­реохлаждения газа в редукторе последний расположен в подка­потном пространстве автомобиля. В зимнее время он дополнительно обогревается горячей жидкостью, поступающей в кронштейн ре­дуктора из системы охлаждения двигателя.

В магистрали редуктора высокого давления происходит частич­ная очистка газа от механических примесей и снижение его дав­ления до 0,9 МПа. Затем газ поступает к электромагнитному кла­пану 6 с вмонтированным в него газовым фильтром. Электро­магнитный клапан обеспечивает автоматическое перекрытие газо­вой магистрали в аварийной ситуации. Газ, проходя через фильтр, установленный в этом клапане, очищается от смолистых веществ, ржавчины и пыли, поступает в первую ступень двухступенчатого редуктора 3 низкого давления, который по принципу работы и ус­тройству аналогичен редуктору, применяемому на установках СНГ.

Из первой ступени редуктора низкого давления газ поступает во вторую его ступень, где давление понижается до значения, близкого к атмосферному. Далее газ из второй ступени редуктора низкого давления поступает в дозирующее экономайзерное уст­ройство, обеспечивающее подачу необходимого количества газа в газовый смеситель-переходник 2, где газ смешивается с очищен­ным воздухом, поступающим из воздушного фильтра. Смешан­ный с воздухом газ под действием разрежения, создаваемого в работы на газе и на бензине.

При работе двигателя на газе необходимый состав горючей смеси в режиме холостого хода образуется в специальной приставке карбюратора-смесителя, куда газ поступает по шлангу 21 из патрубка газового смесителя-переходника 2.
Для повышения стабильности работы двигателя при переходе с режима холостого хода на нагрузочные режимы на входе в карбюра­тор-смеситель 18 установлен тарельчатый обратный клапан, кото­рый при частоте вращения коленчатого вала свыше 1000 об/мин открывается, тем самым, обогащая горючую смесь на переходных режимах. Пуск холодного двигателя при низких температурах воздуха обеспечивается пусковым устройством, состоящим из пускового электромагнитного клапана 4 с дозирующим жиклером, шланга 17, воздушной заслонки карбюратора-смесителя 18 и кнопочного пе­реключателя, расположенного в кабине водителя, В отличие от га­зобаллонных установок СПГ автомобилей ЗИЛ газобаллонные ус­тановки автомобилей ГАЗ не имеют устройства для облегчения пуска двигателей при низких температурах.

Работу газобаллонной установки СПГ контролируют по пока­заниям манометров высокого и низкого давления. Манометр 7 высокого давления (со шкалой с пределом измерений до 25 МПа) показывает давление газа в баллонах 16 и одновременно с этим является указателем запаса сжатого газа на автомобиле. Дополни­тельно к этому в редуктор высокого давления ввернут датчик кон­трольной лампы, установленной на панели приборов в кабине. Лампа загорается при снижении давления газа в редукторе ниже 0,45 МПа, сигнализируя о том, что газа в баллонах осталось на 10… 12 км пробега.

Манометр низкого давления (со шкалой с пределом измере­ний до 0,6 МПа) также установлен в кабине водителя и предназ­начен для контроля за работой и правильностью регулировки двух­ступенчатого редуктора низкого давления.

Бензиновая система питания автомобилей, работающих на СПГ, по принципу действия аналогична системам питания базовых мо­делей автомобилей и обеспечивает запас хода 450…525 км. Она включает в себя топливный бак 14

(рис. 39), фильтр грубой очистки бензина 15, топливопроводы, бензиновый насос 20, кар­бюратор-смеситель 18. Особенностью бензиновой системы пита­ния является наличие электромагнитного клапана для отключе­ния подачи бензина при работе на СПГ. На газобаллонных авто­мобилях ЗИЛ он устанавливается на фильтре 19 тонкой очистки бензина, а на автомобилях ГАЗ – на каркасе радиатора. Управле­ние клапаном производится из кабины водителя.

Газодизельные установки для работы на сжатых газах.

Газоподающая аппаратура СПГ и приборы подачи воздуха и жидкого топлива в дизелях составляют газодизельную систему питания, которая обеспечивает возможность работы дизеля как на смеси природного газа и небольшой дозы дизельного топлива, так и на чистом дизельном топливе.

Воспламенение одной только газовоздушной смеси от сжатия в дизелях практически невозможно из-за высокой температуры самовоспламенения газа (700… 750 °С), значительно превышающей температуру самовоспламенения дизельного топлива (320… 370 °С). Поэтому в цилиндры дизеля подают небольшую массовую дозу (12… 17%) запального дизельного топлива, очаги самовоспламе­нения которого в цилиндрах обеспечивают надежное сгорание даже сильно обедненного заряда газовоздушной горючей смеси. При увеличение дозы запального топлива повышается устойчивость процесса сгорания вследствие образования большого количества очагов самовоспла-менения.

Газодизельные установки для работы на СПГ применяются на автомобилях КамАЗ следующих моделей: –53208 (бортовой), –53219 (шасси), –54118 (седельный тягач), –55118 (самосвал). На этих автомобилях устанавливается дизель К-7409 с трехрежимным ре­гулятором частоты вращения коленчатого вала, газоподающей аппаратурой и устройством для подачи запального дизельного топлива.

В газодизельных установках сжатый газ содержится в зависимо­сти от модели автомобилей в восьми или десяти баллонах, разме­щенных поперек рамы автомобиля. На бортовых автомобилях бал­лоны 15 (рис. 39) размещают на продольных брусьях платфор­мы; на седельных тягачах и автомобилях-самосвалах - за каби­ной, в специальных держателях, закрепленных на раме; на авто­мобилях-шасси - на деревянных брусьях, установленных на лон­жеронах рамы. Горловины всех баллонов направлены в одну сто­рону. Сами баллоны последовательно соединены трубопроводами и разделены на две

Рис. 39. Схема газодизельной установки для работы на СПГ автомоби­лей КамАЗ:

Подача воздуха: А – из воздушного фильтра; Б – к индикатору засоренности; Поступление жидкости:

В – в систему охлаждения; Г – из системы охлаж­дения.

Сами баллоны последовательно соединены трубопроводами и разделены на две группы, каждая из которых имеет вентиль 10 и связана трубопроводом с крестовиной, имеющий наполнительный 9 и расходный 8 вентили.

С помощью наполнительного вентиля 9 производится заправка сжатым газом всех баллонов газодизельной установки. При откры­тии расходного вентиля 8 газ по трубопроводу направляется в подогреватель 7, а из него – в редуктор высокого давления 6, где происходит понижение давления до 0,95 МПа. Колебания рабочего давления газа поддерживаются автоматически в пределах 0,15 МПа. Еслидавление на выходе становится ниже допустимого, редуктор остается постоянно открытым, а при давлении большем 1,5 МПа срабатывает предохранительный клапан 11. Из редуктора высокого давления газ по гибкому шлангу подается к электромагнитно­му клапану 4, на входе в который встроен войлочный газовый фильтр. В режиме работы дизеля на жидком топливе электромаг­нитный клапан под действием пружины находится в закрытом положении и не пропускает газ в редуктор низкого давления. При переходе дизеля на работу в газодизельном режиме электромаг­нитный клапан 4 открывается и отфильтрованный от механичес­ких примесей газ поступает в двухступенчатый редуктор низкого давления 13. В первой ступени этого редуктора давление газа снижается до 0,20 МПа, а на выходе из второй ступени – до атмос­ферного.

Из двухступенчатого редуктора газ поступает в дозатор газа 17 со встроенным в него мембранным механизмом, обеспечиваю­щим подачу необходимого количества газа в смеситель 18, разме­щенный на впускном коллекторе после воздушного фильтра ди­зеля.

При такте впуска образовавшаяся в смесителе газовоздушная смесь поступает по впускному газопроводу в цилиндры дизеля 1 , затем в конце такта сжатия в них через штатные форсунки впрыс­кивается небольшое количество дизельного топлива.

Дозу запального жидкого топлива подают в цилиндры с необ­ходимым опережением, обеспечивающим сгорание основной мас­сы газовоздушной смеси при переходе поршня через ВМТ. Механизм 3 ограничителя дозы запального топлива, установленный на топливном насосе высокого давления 2, состоит из электромаг­нитного привода и передвижного упора 20 регулятора частоты вращения коленчатого вала. При переводе дизеля на газовое топ­ливо ограничитель 3 переключает насос высокого давления на режим подачи только дозы дизельного топлива для воспламене­ния газовоздушной смеси.

Для ограничения подачи газа при максимальной частоте вра­щения коленчатого вала предусмотрено устройство, состоящее из зубчатого венца 21, датчика 22 частоты вращения и связанного с ним посредством реле электромагнитного клапана 16, который соединяет полость диффузора смесителя с мембранным узлом, ограничивающим подачу газа и взаимодействующим с заслонкой дозатора газа 17, обеспечивая ее частичное прикрытие при часто­те вращения коленчатого вала около 2 600 об/мин.

В газодизельной системе питания имеется также блокировка, исключающая поступление в цилиндр дизеля одновременно газа и полной (цикловой) подачи топлива. Блокировка включает в себя подвижной упор 20, датчик 19 блокировки и ограничитель 3 дозы запального топлива. Блокировка происходит следующим образом.

При установке переключателя в положение, соответствующее работе дизеля в газодизельном режиме, подвижной упор 20 пере­мещается ограничителем 3 в положение, при котором подача за­пальной дозы жидкого топлива ограничивается. При этом под­вижной упор 20, воздействуя на датчик блокировки, замыкает цепь питания реле, управляющего включением электромагнитно­го клапана подачи газа. О переходе на газодизельный режим рабо­ты сигнализирует контрольная лампа с зеленым светофильтром, установленная в кабине.

При нахождении подвижного упора 20 в положении, соответ­ствующем работе дизеля на режиме жидкого топлива, он макси­мально отдален от ограничителя 3 и не воздействует на датчик 19 блокировки устройства, разъединяя посредством реле цепь пита­ния электромагнитного клапана 4 подачи газа. Следовательно, если топливный насос высокого давления работает на полную цикло­вую подачу дизельного топлива, газовый электромагнитный кла­пан закрывается, и подача газа автоматически прекращается. Это необходимо для предотвращения разрушения деталей механизмов дизеля из-за передозировки – одновременной подачи газа и ди­зельного топлива.

Для предотвращения аварийных ситуаций при работе газодизельных установок предусматривается автоматический переход с газодизельного режима на дизельный в случае внезапного пре­кращения подачи газа (при полном расходе газа, повреждениях гибких шлангов, трубопроводов и т.д.). С этой целью в магистра­ ли подвода газа установлен датчик 12 давления газа. При паде­нии давления ниже 0,45 МПа с помощью датчика отключается ограничитель 3 дозы запального топлива, а электромагнитный клапан 4 перекрывает подачу газа, обеспечивая тем самым переход газодизельной установки в режим работы только на дизельном топливе. Работу газодизельной установки контролируют с помощью манометра низкого давления (до 0,6 МПа), размещенного в кабине водителя, и манометра 14 высокого давления (до 25 МПа), установленного на первом баллоне. При снижении давления газа в баллонах ниже 1,05 МПа срабатывает установленный в газовой магистрали датчик 5, подавая сигнал водителю об аварийной выработке газа.

Список литературы:

1. Тур Е.Я., Серебряков К.Б., Жолобов А.А., «Устройство автомобиля», М., Машиностроение, 1991 г.

2. Пузанков А.Г., «Автомобили. Устройство и техническое обслуживание», М., Академия, 2007 г.

3. Тихомиров А.И., «Карбюраторы К-126, К- 135. Устройство, регулировка, ремонт», М., Колесо, 2004 г.

4. Пехальский А.П., Пехальский И.А., «Устройство автомобилей», М., Академия, 2005 г.

5. Ерохов В.И., «Система впрыска топлива легковых автомобилей», М., Транспорт, 2002 г.

Системы питания двигателей легковых автомобилей, работающих на сжиженном нефтяном газе, может работать как по принципу карбюрации, так и по принципу впрыска.

Система питания для сжиженного газа, работающая по принципу карбюрации

Система питания для сжиженного газа, работающая по принципу карбюрации, используется как на двигателях работающих на бензине, оборудованных карбюратором, так и на двигателях, оборудованных системой впрыска бензина. Система питания, работающая по принципу карбюрации при использовании ее на двигателях с электронным впрыском бензина, кроме основных элементов обычной системы впрыска содержит ресивер 2, редуктор-испаритель 6, серводвигатель для управления расходом газа 7, трубопровод для подачи газа в диффузор.

Рис. Система питания для сжиженного газа, работающая по принципу карбюрации, установленная на бензиновом двигателе с электронной системой впрыска:
1 – вентиляционная трубка для газового ресивера; 2 – ресивер с сжиженным газом; 3 – арматура газового ресивера; 4 – наполнительный клапан; 5 – клапан перекрытия газа; 6 – редуктор-испаритель; 7 – серводвигатель для управления расходом газа; 8 – электронный блок управления; 9 – переключатель вида используемого топлива «газ-бензин»; 10 – диффузор-смеситель; 11 – лямда-зонд; 12 – датчик разряжения; 13 – аккумуляторная батарея; 14 – выключатель зажигания; 15 – реле

При переключении на использование газа в качестве топлива, газ поступает из ресивера 2 в редуктор-испаритель, где происходит снижение давление газа и его испарение. В зависимости от сигналов, поступаемых от датчиков, блок управления выдает определенный сигнал на серводвигатель 7, определяющий расход газа на определенном режиме работы двигателя. Газ по трубопроводу поступает в диффузор, где смешивается с воздухом и проходит к впускному клапану, а затем в цилиндр двигателя. Для управления работой двигателя, предусматриваются отдельные блоки управления для работы двигателя на бензине и газе. Между обоими блоками управления идет обмен информацией.

Система питания для сжиженного газа, работающая по принципу впрыска

Система питания для сжиженного газа, работающая по принципу впрыска используется на двигателях, оборудованных системой впрыска бензина. Система питания для подачи сжиженного газа во впускной трубопровод содержит ресивер с газом, редуктор-испаритель 6, распределитель с шаговым электродвигателем, форсунок-смесителей 11.

Рис. Система впрыска сжиженного нефтяного газа (оборудование для работы на бензине не показано):
1 – электронный блок управления; 2 – диагностический разъем; 3 – переключатель для выбора типа используемого топлива; 4 – реле; 5 – датчик давления воздуха; 6 – редуктор-испаритель; 7 – клапан перекрытия подачи газа; 8 – распределитель с шаговым электродвигателем; 9 – прерыватель-распределитель или индуктивный датчик для определения частоты вращения коленчатого вала; 10 – лямбда-зонд; 11 – форсунки для впрыскивания газа

Газ из ресивера поступает в редуктор 6, где происходит испарение газа и снижение его давления. Ресиверы оборудуются наружным на­полнительным (впускным) клапаном (с приспособлением, отсекающим подачу газа при заполнении ресивера на 80% его объема) и соленоидным выпускным клапаном. Емкости ресиверов для легковых автомобилей составляют от 40 до 128 л.

После выбора типа используемого топлива, с помощью переключателя 3 и включении зажигания, при использовании газа, срабатывает клапан 7 на подачу газа, который выключается после отключения зажигания.

В электронный блок управления 1 от датчика 5 поступает информация о разряжении во впускном трубопроводе, зависящего от степени открытия дроссельной заслонки, информация о частоте вращения коленчатого вала от датчика или прерывателя-распределителя 9, информация о составе топливовоздушной смеси от лямбда-зонда 9. На основании полученной информации блок управления определяет поворот угол поворота шагового распределителя, регулирующего расход газа, поступающего через форсунки 11 во впускной трубопровод.

Поиск Лекций

Система питания газобаллонных двигателей при использовании сжиженного газа состоит из баллона 1 со сжиженным газом (под давлением 1,6 МПа), испарителя, фильтра, газового редуктора, смесителя, вентиля. В качестве резерва применяют дополнительную систему, состоящую из бензобака, фильтра, насоса, карбюратора, имеющего главное дозирующее устройство и устройство холостого хода. Кроме того, как и в любой системе питания есть воздушный фильтр, впускной коллектор, выпускной коллектор, выхлопная труба, глушитель. Работа двигателя с одновременным использованием обеих систем запрещена.

Испаритель в автомобиле, обогреваемый жидкостью системы охлаждения, служит для перевода сжиженного газа в газообразное состояние.

Газовый редуктор обеспечивает снижение давления газа до значения, близкого к атмосферному. Смеситель приготавливает газовоздушную смесь, состав которой изменяется в зависимости от режима работы двигателя, для чего имеются дополнительные устройства, как у карбюратора карбюраторного двигателя.

С помощью контрольно-измерительных приборов на щитке приборов контролируется уровень (количество) - сжиженного газа в баллоне и давление газа в газовом редукторе. Система питания газобаллонных двигателей при использовании сжатого природного газа имеет вместо баллона несколько баллонов высокого давления (20 МПа), газовые редукторы высокого и низкого давления. Испарителя нет. Для контроля количества газа используют манометр, причем на щитке приборов может быть контрольная лампа, сигнализирующая о недопустимом падении давления в баллонах автомобиля.

Кроме однотопливных систем питания, применяют двухтопливные системы с равноценными системами питания на газовом и жидком топливах, а также газожидкостные системы, у которых часть жидкого топлива используется как запальная доза для воспламенения газовоздушной смеси (газодизели).

Сжимаемые и сжижаемые газы для автомобильных двигателей. Двигатели газобаллонных автомобилей работают на различных природных и промышленных газах, которые хранятся в сжатом или сжиженном состоянии в баллонах.

В качестве сжимаемых используют газы, выделяющиеся из буровых газовых и нефтяных скважин или получающиеся при обработке нефти на крекинговых заводах. Основой сжимаемых газов служит метан. Давление сжатых газов в баллонах достигает 20 МПа и снижается по мере расхода газа.

Сжижаемые газы - пропан, бутан и др.-получают на заводах нефтеперерабатывающей промышленности. В заряженном баллоне сжиженный газ заполняет около 90% его объема. В остальной части баллона газ находится в парообразном состоянии. Наличие паровой подушки предохраняет баллон от разрушения при повышении температуры, так как давление в нем определяется давлением насыщенных паром топлива для условий окружающей среды и при любом количестве сжиженного газа не превышает 1,6 - 2,0 МПа.

Сжатые и сжиженные газы, применяемые для двигателей газобаллонных автомобилей, обладают высокой детонационной стойкостью. Теплота сгорания газовоздушной смеси позволяет получить при использовании серийных карбюраторных двигателей несколько меньшую мощность, чем при работе их на бензовоздушной смеси. Повышение степени сжатия на этих двигателях создает возможность компенсировать потерю мощности. Существенное достоинство двигателей газобаллонных автомобилей заключается в снижении токсичности отработавших газов, что в значительной мере предопределяет перспективность таких автомобилей.

Для работы на сжатых и сжиженных газах используют серийные автомобили с бензиновыми двигателями. Некоторые бензиновые двигатели специально приспосабливают для работы только на газе. Изменения их конструкции состоят главным образом в том, что повышается степень сжатия. Другие двигатели газобаллонных автомобилей не претерпевают значительных конструктивных изменений и допускают работу как на сжиженном газе, так и на бензине. Изменения в шасси состоят в том, что на них устанавливают газовые баллоны. Масса баллонов со сжатым газом в несколько раз больше массы заправленного бензобака, обеспечивающего такой же запас хода автомобиля. Масса баллонов со сжиженным газом незначительно отличается от массы бензобака.

Сжиженные газы перед их использованием в двигателе преобразуются и специальном устройстве - испарителе из жидкой фазы в газообразную. Сжатые газы поступают из баллонов к двигателю в парообразном состоянии. В обоих случаях газы подводятся к двигателю под давлением, близким к атмосферному. Для снижения давления газов в системах питания газовых двигателей применяются редукторы.

Топливоподаюшая аппаратура газобалоиных автомобилей.

Схема топливоподающей аппаратуры двигателя ЗИЛ-138, работающего на сжиженном газе, показана на рисунке. Из баллона 8 сжиженный газ под давлением поступает через расходный 9 и магистральный 7 вентили в испаритель 1. В обогреваемом горячей жидкостью из системы охлаждения испарителе сжиженный газ переходит в газообразное состояние. Фильтрация газа происходит в фильтре 2.

Для снижения давления газа применен двухступенчатый газовый редуктор 6, представляющий собой мембранно-рычажный регулятор давления, выходя из которого газ по шлангу низкого давления поступает в смеситель 10. Газовый смеситель служит для приготовления газовоздушной смеси, состав которой изменяется в зависимости от нагрузки двигателя. Пуск и прогрев холодного двигателя осуществляется с использованием паровой фазы топлива в баллоне. Для этого открывают вентиль, заборная трубка которого выведена в верхнюю часть баллона.

Но двум указателям 4 и 5 контролируют давление газов в первой ступени редуктора и уровень топлива в баллоне. Баллон 8 снабжен также вентилем для наполнения сжиженным газом при заправке, предохранительным клапаном и другой арматурой.

В качестве резервной системы используют питание двигателей бензовоздушной смесью. Для этого имеется бензобак 12, топливный насос 14 и карбюратор 11, состоящий из главной дозирующей системы и системы холостого хода. Работа двигателя с одновременным использованием обеих систем запрещена.

Газовый смеситель двухкамерный с нисходящим потоком горючей смеси и параллельным открытием двух дроссельных заслонок. В корпусе 4 (рис.) на общих валиках обеих камер смонтированы воздушная 3 и дроссельная 12 заслонки, диффузор б, в узкую часть которого выведена форсунка 5. К корпусу через прокладку крепится патрубок 13 подвода газа, закрытый крышкой 2. В нем установлен обратный клапан 1. В другом патрубке 7, через который смесь поступает в каналы 10 и 11, имеются винты 8 и 9 регулировки работы двигателя на режиме холостого хода. Соединение газового редуктора осуществляется двумя трубопроводами через экономайзерное устройство 3 (см. рис.), от которой газ подводится к патрубкам 13 и 7 (см, рис.).

При работе двигателя на холостом ходу образование горючей смеси происходит в полостях за дроссельными заслонками. По мере открытия дроссельных заслонок и увеличения нагрузки газ начинает поступать в форсунку 5, через открывающийся вследствие перепада давлений обратный клапан 1. Наконец, при максимальных нагрузках и открытии дроссельных заслонок, близком к полному, через специальный клапан экономайзера газового редуктора в патрубок 13 поступает дополнительное количество газа, обогащающего газовоздушную смесь до мощностного состава. Так изменяется состав горючей смеси, приготовляемой газовым смесителем в зависимости от нагрузки двигателя.

poisk-ru.ru

8. Система питания газобаллонного автомобиля

Тема 8. Система питания газобаллонного автомобиля

Упрощенная схема системы питания газобаллонного автомобиля

1 – Топливный бак. Предназначен для хранения запаса бензина на автомобиле.

2 – Баллон. Предназначен для хранения запаса сжиженного газа на автомобиле

3 – Коробка вентиляции с блоком арматуры. Здесь находятся наполнительный и расходный вентили, а также указатель уровня газа

5 – Переключатель "Бензин-Газ". Клавиша переключателя имеет три положения: Бензин – Выключено – Газ

6 – Топливопровод сжиженного газа

7 – Газовый шланг низкого давления

8 – Шланг управления

ФГ – Фильтр газа

ФБ – Фильтр бензина

БН – Бензонасос. Штатный бензонасос двигателя

КЛГ – Клапан газа электромагнитный. При подаче напряжения питания от переключателя 5 клапан открывается

КЛБ – Клапан бензина электромагнитный. При подаче напряжения питания от переключателя 5 клапан открывается

Р – Газовый редуктор. В редукторе газ испаряется и переходит из жидкого состояния в газообразное. Для испарения газа корпус редуктора подогревается горячим тосолом из двигателя. Редуктор также понижает давление газа от 12…15 кГ/см2 до атмосферного

Д – Дозатор. Позволяет регулировать количество газа, поступающего в двигатель и тем самым устанавливать либо экономичный режим движения, либо динамичный.

Принцип действия системы питания газобаллонного автомобиля

Работа двигателя на бензине ничем не отличается от работы обычной системы питания карбюраторного двигателя. А именно, бензонасос БН всасывает бензин из бака 1. пропускает его через топливный фильтр ФБ и через открытый клапан КЛБ подает его в карбюратор КС. В карбюраторе бензин смешивается с воздухом и образует топливно-воздушную горючую смесь. Для переключения двигателя на газ переключатель 5 переводят сначала в положение "Выключено" (в этом положении оба клапана закрыты) и дожидаются, когда остаток бензина в поплавковой камере карбюратора будет израсходован. Затем переводят переключатель в положение "Газ". При этом открывается газовый клапан КЛГ и двигатель начинает работать на газе.

Баллон для сжиженного газа стальной, сварной. Давление сжиженного газа в баллоне зависит от соотношения пропана и бутана в смеси, не зависит от степени заполнения баллона и находится в пределах 12…15 кГ/см2. На баллоне закреплена коробка вентиляции с блоком арматуры. В блоке арматуры находятся наполнительный и расходный вентили. Наполнительный вентиль открывают на время заправки баллона сжиженным газом, по окончании заправки этот вентиль закрывают. Расходный вентиль закрывают при длительной стоянке автомобиля, в остальных случаях этот вентиль открыт. С блоком арматуры связан поплавковый механизм, расположенный внутри баллона и связанный со стрелочным указателем на наружной стороне блока арматуры. Кроме этого поплавковый механизм связан с ограничительным клапаном, который закрывает наполнительную магистраль при заполнении баллона на 90%. Газовая "подушка" объемом 10% необходима для компенсации теплового расширения сжиженного газа. Сжиженный газ имеет большой коэффициент теплового расширения. При отсутствии в баллоне газовой фазы увеличение температуры на 1 градус приводит к увеличению давления на 7 кГ/см2. Это может стать причиной разрушения баллона, поэтому заполнение баллона сжиженным газом на 100% не разрешается.

Заправочное устройство 4 обычно выводится наружу автомобиля, чтобы возможные утечки газа из устройства не попадали в салон автомобиля или кабину. В заправочном устройстве имеется шариковый клапан, пропускающий газ из заправочного шланга в баллон и не пропускающий его в обратном направлении.

Отбор сжиженного газа из баллона осуществляется с его дня, из жидкой фазы. По топливопроводу сжиженный газ поступает в фильтр ФГ и затем через открытый клапан КЛГ поступает в редуктор-испаритель. Корпус редуктора-испарителя подогревается горячим тосолом из системы охлаждения двигателя. Это необходимо для испарения сжиженного газа и перехода его в газообразное состояние. Газовый редуктор диафрагменного типа двухступенчатый, понижает давление газа до величины атмосферного давления. Топливопровод 6 – медная трубка, шланг управления 8 из маслостойкой резины, газовый шланг 7 из маслостойкой резины, с большим проходным сечением.

При неработающем двигателе в карбюраторе разрежения нет и атмосферное давление по шлангу управления 8 передается в редуктор Р, что приводит к его закрытию. Газ из редуктора не выходит. При работающем двигателе в карбюраторе образуется разрежение, которое по шлангу управления 8 передается в редуктор и снимает блокировку подачи газа в двигатель. Разрежение в смесительной камере карбюратора вызывает всасывание газа из газового шланга 7 низкого давления через дозатор Д. В карбюраторе-смесителе КС газ смешивается с воздухом и образует газовоздушную горючую смесь, которая поступает в цилиндры двигателя. Дозатор Д представляет собой обычный кран, которым можно увеличивать или уменьшать проходное сечение газовой магистрали низкого давления. При уменьшении количества газа в смеси, она становится более бедной, движение автомобиля становится более экономичным, но динамика автомобиля ухудшается. При вращении дозатора в другую сторону, всё изменяется в обратном направлении.

Газовый редуктор Ловато (Lovato) – Италия

Малогабаритный газовый редуктор-испаритель Ловато предназначен для применения на легковых автомобилях – имеет в своем составе следующие функциональные элементы:

Испаритель сжиженного газа,

Двухступенчатый редуктор давления,

Разгрузочное устройство,

Устройство для принудительной подачи газа в смеситель,

Регулятор холостого хода.

Редуктор-испаритель Ловато: 1 – входной канал для сжиженного газа, 2 – седло клапана первой ступени, 3 – диафрагма второй ступени, 4 – диафрагма разгрузочного устройства, 5 – пружина разгрузочного устройства, 6 – электромагнит, 7 – постоянный магнит, 8 – рычаг клапана второй ступени, 9 – регулировочный винт холостого хода, 10 – клапан второй ступени, 11 – канал, 12 – диафрагма первой ступени, 13 – рычаг клапана первой ступени, 14 – пружина, 15 – клапан первой ступени, А – полость камеры первой ступени, В – полость камеры второй ступени, С – полость теплообменника, D – полость разгрузочного устройства, Е – штуцер разгрузочного устройства.

Редуктор состоит из корпуса, двух крышек и деталей клапанных механизмов. В полости С непрерывно циркулирует горячий тосол из системы охлаждения двигателя (подвод и отвод тосола на рисунке не показан). В результате этого весь корпус редуктора прогревается до рабочей температуры двигателя и, поэтому, сжиженный газ, попадая через канал 1 в полость А, испаряется и переходит в газообразное состояние. При этом газ воздействует на диафрагму первой ступени 12 и, преодолевая сопротивление пружины 14, смещает её вниз и через рычаг 13 закрывает клапан первой ступени 15. Равновесие силы давления газа и силы упругости пружины достигается при давлении 0,05…0,07 МПа (0,5…0,7 кГ/см2).

Из полости А через канал 11 газ поступает к клапану первой ступени 10 и, проходя через него, заполняет полость В второй ступени. При этом газ воздействует на диафрагму 3 второй ступени, поднимает её, и через рычаг 8 закрывает клапан 10. Равновесие наступает при давлении в полости В 50…100 Па (0,0005…0,001 кГ/см2), то есть, чуть выше атмосферного.

При работающем двигателе разрежение из смесителя передается по шлангу в полость В первой ступени и газ из неё поступает в смеситель. При этом давление в полости В снижается, диафрагма 3 опускается, открывает клапан 10 второй ступени, и газ из полости А поступает в полость В, а оттуда в смеситель. По мере расхода газа из полости А давление в ней снижается, диафрагма 12 поднимается, открывает клапан первой ступени 15 и газ из канала 1 поступает в полость А.

Разгрузочное устройство D предназначено для принудительного закрытия клапана второй ступени 10 при неработающем двигателе. Это необходимо для обеспечения пожарной безопасности автомобиля. Полость D связана с штуцером Е и далее, через шланг, с задроссельным пространством двигателя. При неработающем двигателе в полости D атмосферное давление и пружина 5 через рычаг 8 принудительно закрывает клапан 10 второй ступени, в результате чего газ из редуктора не выходит. При работающем двигателе разрежение из задроссельного пространства по шлангу, через штуцер Е передается в полость D. При этом диафрагма разгрузочного устройства, преодолевая сопротивление пружины 5, опускается и не препятствует движению рычага 8, которым управляет диафрагма 3 второй ступени.

На короткое плечо рычага 8 воздействует пружина и регулировочный винт 9 холостого хода. При помощи этого винта настраивают работу двигателя на холостом ходу.

Электромагнит 6 используется для принудительного открытия клапана 10 второй ступени. Это может потребоваться для обогащения смеси при пуске двигателя, или для выпуска газа из редуктора перед его обслуживанием или ремонтом. Для включения электромагнита водитель нажимает на кнопку управления в кабине. При этом напряжение 12В подается на обмотку электромагнита 6. Его сердечник втягивается внутрь обмотки и воздействует на рычаг 8, открывая клапан 10 второй ступени, – газ поступает в смеситель. Сердечник электромагнита выступает наружу и, в случае необходимости, водитель может нажать на него непосредственно, со стороны моторного отсека.

gigabaza.ru

Узлы и приборы газобаллонных установок.

Узлы и приборы газобаллонных установок



Газоподающая аппаратура

К газоподающей аппаратуре газобаллонной установки относятся следующие приборы и узлы:

• испаритель газа;
• подогреватель газа;
• газовый смеситель;
• фильтры газа;
• газовые редукторы;
• дозирующе-экономайзерное устройство.

Испаритель газа

Испаритель газа служит для преобразования сжиженного газа в паровую фазу (газообразное состояние). На рис. 1 показан испаритель, применяемый в отечественных газобаллонных установках грузовых автомобилей. Он состоит из двух частей, отлитых из алюминиевого сплава. Источником теплоты в этом испарителе служит жидкость из системы охлаждения двигателя.

Сжиженный газ проходит через теплообменник испарителя и превращается в газообразное состояние. Испаритель обеспечивает нормальную работу двигателя при температуре охлаждающей жидкости не менее 80 ˚С, поэтому для запуска и разогрева двигателя чаще всего прибегают к работе на традиционных видах топлива (бензине).

Подогреватель газа

Подогреватель газа служит для предварительного подогрева сжатого газа в целях исключения конденсации влаги в газопроводах и замерзании ее в зимнее время.

На отечественных грузовых автомобилях устанавливается подогреватель (рис. 2), в котором используется теплота отработавших газов.

Подогреватель состоит из корпуса 2, в котором размещен теплообменный змеевик 5. Подогреватель подключается к системе выпуска отработавших газов до глушителя. Отработавшие газы, проходя через корпус подогревателя, омывают змеевик, по которому проходит сжатый газ, и подогревают его. Затем отработавшие газы, пройдя подогреватель, выбрасываются в окружающую среду, минуя глушитель, через приваренный выходной патрубок 6.

Интенсивность подогрева газа регулируется размером отверстия специальной дозирующей шайбы.

Фильтры газа

Фильтры служат для очистки газа от механических примесей. Фильтры могут быть войлочными с кольцами и сетчатыми. Они устанавливаются в магистрали после испарителя. Сетчатый фильтр устанавливается, как правило, на газовом редукторе, а фильтр с войлочными кольцами объединяется с электромагнитным клапаном.

На автомобилях, работающих на сжатом газе, один фильтрующий элемент устанавливается на входе в редуктор высокого давления, другой – на линии низкого давления перед двухступенчатым редуктором.

Фильтр состоит из корпуса 2 (рис.3), стакана 4, войлочного фильтрующего элемента 3 и стяжного болта 5.

Электромагнитный клапан 1 находится нормально закрытом положении и при включении его в бортовую электросеть автомобиля (включение зажигания) открывается и пропускает газ в питающую газовую магистраль.

Газовые редукторы служат для понижения давления сжиженного или сжатого газа до давления, близкого к давлению окружающей среды (атмосферному).

Для газобаллонных установок сжиженного газа используют двухступенчатые редукторы низкого давления, а для установок сжатого газа дополнительно используют одноступенчатый редуктор высокого давления.

Двухступенчатый газовый редуктор

Двухступенчатый газовый редуктор (рис. 4) предназначен для всех отечественных грузовых газобаллонных автомобилей. Конструктивно с ним объединено дозирующее-экономайзерное устройство.

При неработающем двигателе электромагнитный клапан закрыт, и газ во входной штуцер 8 редуктора не поступает. В этом случае давление в полости Д, которая связана с окружающей средой, прогибает мембрану 11 вниз и через рычаг 10 открывает клапан 7 первой ступени редуктора. В полости Б также давление, соответствующее давлению окружающей среды, поэтому мембрана 2 через пружину 5 и шток 4 перемещает рычаг 1 вверх и открывает клапан 12 второй ступени редуктора. Давление во всем редукторе соответствует давлению окружающей среды.

При включении зажигания и открытом магистральном вентиле газ через вход I, клапан 7 поступает в полости Г и В и воздействует на мембраны 11 и 2. Если двигатель не работает и потребления газа нет, то эти мембраны закрывают клапаны 12 и 7.

При пуске двигателя через выход II разрежение передается в полость Г, открывая клапан 7. При малых нагрузках эта система поддерживает в полости В давление 50…100 кПа. По мере открытия дроссельных заслонок срабатывает клапан 13 экономайзера. Разрежение передается на мембрану снизу, и пружина экономайзера прогибает мембрану вверх, открывая клапан и пропуская дополнительное количество газа на выход II.



Одноступенчатый редуктор высокого давления

Одноступенчатый газовый редуктор высокого давления (рис. 5) служит для снижения давления сжатого газа до 1,2 МПа. Газ из баллона поступает в полость А редуктора через штуцер с накидной гайкой 15 и керамический фильтр 14 к клапану 12. На клапан давит сверху через толкатель 3 и мембрану пружина редуктора.

При давлении газа в полости Б меньше заданного пружина редуктора через толкатель опускает клапан 12, пропуская через образовавшуюся щель газ в полость Б. Газ при этом проходит дополнительный фильтр 11. При достижении заданного давления в полости Б мембрана 2 прогибается вверх, преодолевая усилие своей пружины, и клапан 12 под действием пружины 13 поднимается и закрывает проход газа.

Выходное давление регулируется рукояткой с винтом 4. Работа редуктора контролируется по манометру, принимающему сигнал от датчика высокого давления 1 и сигнализатора падения выходного давления 6 (аварийного датчика).

Газовый смеситель

Газовые смесители предназначены для приготовления горючей смеси и регулирования ее подачи в цилиндры двигателя в соответствии с режимами его работы. Их изготовляют в виде автономного прибора (в чисто газовом варианте) или совмещают с карбюратором. В последнем случае прибор называется карбюратором-смесителем и отличается от обычного карбюратора наличием форсунки для ввода в него газа. При этом сохраняется способность работы двигателя на бензине без изменения динамических и экономических показателей. Газовую форсунку размещают либо в проставке между корпусом дроссельных заслонок и диффузорами, либо вводят в диффузор сверху.

Смесители для газового варианта имеют простейшую конструкцию, схема соединения газовых каналов смесителя и редуктора показана на рис. 6. Смесители не имеют ускорительных насосов, так как в отличие от бензина плотность нефтяного и природного газов мало отличается от плотности воздуха. Следовательно, при резком открытии дроссельных заслонок переобеднения горючей смеси не произойдет.

Основная подача газа осуществляется дозирующее-экономайзерным устройством 1 через канал 2, обратный клапан 6 и газовые форсунки 7, которые расположены в узком сечении диффузоров 8.

При работе двигателя на минимальной частоте вращения холостого хода обратный клапан 6 закрыт, отверстие прямоугольного сечения находится в зоне низкого разрежения, и газ поступает в задроссельное пространство через круглое отверстие 3. Количество поступающего газа регулируют винтом 11. Воздух в этом случае поступает через щели между дроссельными заслонками и стенками смесительных камер.

При открывании дроссельных заслонок 5 прямоугольные отверстия 4 переходят в зону высокого разрежения, через них начинает поступать газ, частота вращения коленчатого вала и мощность двигателя увеличиваются. Общую подачу газа в систему холостого хода регулируют винтом 10.

С увеличением частоты вращения коленчатого вала двигателя увеличивается разрежение в диффузорах 8 и открывается обратный клапан 6, включающий основную подачу газа.

Газ в систему холостого хода подается по двум каналам: непосредственно из второй ступени редуктора по каналу 12 и из полости за дозирующим устройством по каналу 2. Такая конструкция обеспечивает плавный переход с режима холостого хода на режим частичных нагрузок и отсутствие переобогащения горючей смеси на малых нагрузках.

Газовое оборудование и арматура



k-a-t.ru

Система питания газовых двигателей. Грузовые автомобили. Система питания

Система питания газовых двигателей

Переведя автомобиль на газовое топливо можно сэкономить более дорогой и дефицитный бензин. Газовое топливо более экологически чистое, от его сгорания выделяется меньше токсических веществ в атмосферу. Существенным недостатком газового топлива является его низкая объемная теплота сгорания.

Для газовых двигателей применяют сжиженные (нефтяные) газы, которые находятся в баллонах под давлением до 1.57 МПа, и сжатые (природные), которые находятся под давление до 19.6 МПа. Газовое топливо храниться в емкостях из стали или алюминиевых сплавов. Сжиженное топливо получило более широкое применение в автомобилях. В газовых двигателях, также как и в двигателях работающих на жидком топливе, может быть осуществлено внешнее или внутреннее смесеобразование. Для работы на сжатых и сжиженных газах применяют автомобили с карбюраторными двигателями, однако некоторые двигатели специально приспосабливают для работы только на газовом топливе. Рабочий цикл двигателя, работающего на газовом топливе, такой же как и у двигателя работающего на бензине, однако работа узлов и агрегатов системы при этом существенно отличается.

В двигателях с внешним смесеобразованием без наддува, газ поступает к смесительным устройствам под давлением, приблизительно близким к атмосферному, в этом случае предотвращается утечка газа во внешнюю среду и проникновение воздуха в газопровод. При избыточном давлении происходит утечка газа, а в случае наличия разрежения в газопроводе, образуется горючая смесь из газа и воздуха, может привести к взрыву. В двигателях с любым смесеобразованием с наддувом газ подводится к газовому клапану под давлением, несколько превышающим давление наддува, также происходит в двигателях с внутренним смесеобразованием без наддува. В стационарных газовых двигателях для поддержания постоянного давление, перед смесительными органами устанавливают регулятор давления газа, который автоматически поддерживает нужное давление, для работы двигателя.

Для снижения давления газа перед смесительными устройствами, устанавливают редуктор. Этот прибор тоже регулирует давление газа и отличается от регуляторов давления газа, только более высокой степенью снижения давления газа. Встречаются одно, двух и многоступенчатые редукторы, в зависимости от числа элементов, в которых происходит последовательное снижение давления газа. Редуктор также препятствует поступлению газа к смесителю при неработающем двигателе.

Рассмотрим устройство и принцип работы системы питания на сжиженном газе на примере автомобилей семейства ЗИЛ.

Рис. Схема газобаллонной установки на сжиженном газе.

1 – карбюратор, 2 – трубопровод. 3 – трубопровод подвода газа из редуктора в смеситель, 4 – трубопровод подвода газа нахолостом ходу, 5 – манометр низкого давления, 6 – кран для слива отстоя или воды в холодное время года, 7 и 8 – трубопроводы для подвода и отвода жидкости из системы охлаждения, 9 – магистральный вентиль (в кабине водителя), 10 – заправочный вентиль для жидкого газа, 11 – указатель уровня газа в баллоне, 12 и 13 – расходные вентили жидкой и парообразной фаз газа, 14 – предохранительный клапан.

Сжиженный газ из баллона, через расходный вентиль 12, клапан – фильтр, испаритель и газовый фильтр поступает к редуктору. Редуктор регулирует давление и через трубопроводы подает его в смеситель. Воздух подается сверху, через патрубок газового смесителя, который вместе с поступившим в смеситель газом, образует газовоздушную смесь, поступающую потом через впускную трубу в цилиндры двигателя. Редуктор низкого давления.

Рис. Схема работы двухступенчатого редуктора.

А – при закрытом магистральном вентиле, б – во время пуска и работы двигателя, 1 и 10 – мембраны второй и первой ступеней, 2, 9 – пружины второй и первой ступеней, 3 – коническая пружина, 4 – обратный клапан, 5 – дроссельная заслонка, 6 и 8 – двухплечие рычаги второй и первой ступеней, 7 и 11 – клапаны второй и первой ступеней, 12 – мембрана разгрузочного устройства, 13 – дозатор-экономайзер, 14 и 19 – трубопроводы для газа, 15 – воздушный фильтр, 16 – смесительная камера, 17 – впускной трубопровод, 18 – вакуумный трубопровод, 20 – предохранительный клапан, I – первая ступень редуктора, II – вторая ступень редуктора, А – атмосферная полость, Б – вакуумная полость, В – полость экономайзерного устройства.

Каждая ступень, двухступенчатого мембранно – рычажного редуктора имеет клапаны 7 и 11, пружину 3, двуплечие рычаги 6 и 8, которые соединяют шарнирно мембрану с клапаном.

Клапан первой ступени находится в открытом положении под действием пружины 9 и мембраны 10, двуплечего рычага 8, давление в полости первой ступени I, остается постоянным и равным атмосферному при неработающем двигателе и закрытом расходном вентиле.

Клапан II, второй ступени, при неработающем двигателе, находится в закрытом положении и плотно прижат к седлу пружинами конической и цилиндрической через двуплечий рычаг 6.

Если включен электромагнитный клапан и открыт расходный вентиль газ поступает в полость первой ступени редуктора. Мембрана 1, преодолевает усилие пружины 3, прогибается и через рычаг 6, закрывает клапан 7. Давление газа в полости первой ступени регулируется изменением усилия пружины 2 в пределах гайки 0,16….0,18 МПа. Манометр, по которому контролируется уровень давления, расположен в кабине водителя.

Когда дроссельные заслонки полуоткрыты (рис. б), при запуске двигателя и его работе на средних нагрузках, под дроссельными заслонками создается вакуум, который передается в полость В экономайзера. Под вакуумом мембраны вакуумного разгрузочного устройства прогибается вниз и сжимает коническую пружину3, разгружая клапан 7 второй ступени. Клапан из первой ступени открывается, преодолевает сопротивление цилиндрической пружины 2 мембраны 1. Газ заполняет полость второй ступени, поступает в смеситель по трубопроводу 19.

При полном открытии дроссельных заслонок, вакуум в смесительной камере 16 становится достаточным для открытия обратного клапана 4 и газ начинает поступать дополнительно через дозатор – экомайзер 13.При увеличении подачи газа через воздухопровод 14 и 19, газовоздушная смесь обогащается и мощность двигателя увеличивается.

Газовый смеситель служит для получения горючей смеси в газобаллонных автомобилях. Существенным отличием такого автомобиля от карбюраторного является то, что подача топлива осуществляется в одинаковом с воздухом агрегатном состоянии, отсюда конструкция газового смесителя намного проще карбюратора. Такие смесители могут быть как отдельной конструкцией, так и выполненными совместно с карбюратором.

Наличие карбюратора-смесителя не говорит о том, что такой автомобиль не может работать на бензине.

Испаритель сжиженного газа предназначен для преобразования жидкого топлива в газообразное состояние. Изготавливается испаритель из алюминия и состоит из двух частей. Внутренние полости испарителя обогреваются за счет жидкости из системы охлаждения двигателя, которая подогревает газ движущийся по каналам.

Электромагнитный клапан – фильтр служит для очистки газа от механических примесей. Очищенный газ затем поступает через испаритель в редуктор и далее в смеситель.

Система питания на природном газе – это установка высокого давления. Баллоны соединены последовательно трубопроводами, заполняются такие баллоны на газозаправочных станциях, через наполнительный вентиль. Давление сжатого газа в баллонах и редукторе контролируют посредством манометров.

К недостаткам, автомобилей, работающих на газобаллоном топливе стоит отнести уменьшенную на величину массы баллонов грузоподъемность автомобилей, а также его повышенная пожароопасность. Поделитесь на страничке

Следующая глава >

tech.wikireading.ru

Ремонт топливной аппаратуры автомобилей

Общее устройство газобаллонной установки

По виду газообразного топлива газобаллонные установки для двигателей внутреннего сгорания подразделяются на три типа: для сжатого природного газа, жидкого метана и сжиженного про-пан-бутанового газа. Газобаллонная установка, вне зависимости от вида применяемого газа, состоит из баллонов для хранения и транспортировки газа, испаряющего или подогревающего устройства, газового редуктора, дозирующего устройства, смесителя, трубопровода и контрольных приборов.

Приборы и аппараты, применяемые для любого вида газа, не имеют существенных отличий по принципу действия. Исключение составляют баллоны для хранения и транспортировки газа. Это объясняется тем, что сжатый природный газ хранится при высоком давлении (до 20 МПа) и требует толстостенных сосудов. Жидкий метан содержится при температуре кипения (-161 °С) в изотермических сосудах, а сжиженный пропан-бутановый газ имеет максимальное рабочее давление 1,6 МПа и для его хранения и транспортировки на автомобилях используют баллоны с толщиной стенок от 3,0 до 6,0 мм и вместимостью до 300 л.

Сжиженный пропан-бутановый газ из всех газообразных топлив, наиболее близко подходит к бензину по концентрации энергии в единице объема, по способу хранения и другим эксплуатационным качествам. Его наиболее широко применяют в качестве топлива для двигателей автомобилей.

С 1975 г. начат серийный выпуск газобаллонных автомобилей ЗИЛ-138 и ГАЗ-53-07. На этих автомобилях установлены газовые двигатели. Их газобаллонные установки рассчитаны на избыточное давление 1,6 МПа и обеспечивают хранение сжиженного газа, его испарение, очистку, ступенчатое редуцирование и подачу в двигатель в строго заданных количествах в смеси с воздухом. Кроме того, на автомобиле имеется резервная система питания двигателя бензином (рис. 94).

Сжиженный газ в газобаллонных автомобилях содержится в баллоне 20 в жидком и парообразном состоянии. Газовый баллон кроме контрольно-предохранительной и наполнительной арматуры снабжен двумя расходными вентилями, позволяющими осуществлять питание двигателя паровой или жидкостной фазой газа.

Система питания обеспечивает нормальную работу двигателя при условии подачи газа к редуцирующему устройству в парообразном состоянии. Испарение сжиженного газа в системе питания происходит за счет тепловыделения из системы охлаждения двигателя.

При пуске и прогреве двигателя незначительный перепад температур между теплоносителем (жидкостью системы охлаждения) и газом не обеспечивает его испарение. В этом случае питание двигателя осуществляется паровой фазой газа через вентиль.

Рис. 94. Схема системы питания газобаллонного автомобиля:1 - проставка, 2 - фильтр-отстойник, 3- топливный насос, 4 - карбюратор, 5 - смеситель газа, 6 - трубка, соединяющая редуктор с всасывающим трубопроводом, 7,9 - шланги для подвода и отвода жидкости системы охлаждения в испаритель, 8 - испаритель, 10 трубка для отвода газа в систему холостого хода, 11 - шланг основной подачи газа, 12 - до-зирующе-экономайзерное устройство, 13 - редуктор газа, 14 - газовый фильтр, 15- сетчатый фильтр, 16-манометр первой ступени редуктора, 17 - указатель уровня сжиженного газа в баллоне, 18 - магистральный вентиль, 19 - топливный бак, 20 - баллон для сжиженного газа, 21 - расходный вентиль паровой фазы, 22 - расходный вентиль жидкой фазы

После прогрева двигателя его питание осуществляется жидкой фазой газа через вентиль. Питание двигателя жидкой фазой позволяет исключить кипение жидкости и падение давления в газовом баллоне, а также сохранить стабильность показателей газа, так как в жидкой фазе все компоненты хорошо перемешаны и химический состав топлива практически не меняется по мере опорожнения баллона.

Из баллона газ подводится к магистральному вентилю, который служит для быстрого прекращения подачи газа к двигателю. Управляют вентилем из кабины водителя. После магистрального вентиля сжиженный газ попадает в испаритель, в котором через шланги и циркулирует горячая жидкость из системы охлаждения двигателя. Пройдя змеевик испарителя, сжиженный газ из жидкого состояния полностью переходит в парообразное и подвергается очистке. Для этой цели в системе установлены фильтр с войлочными кольцами и сетчатый фильтр.

Очищенный газ подается в редуктор, где происходит двухступенчатое снижение давления до величины, близкой к атмосферному давлению. Управление работой редуктора осуществляется разрежением из всасывающего трубопровода, которое передается в него по трубке 6. Из редуктора через дозирующе-экономайзерное устройство и шланг основной подачи газ направляется в смеситель газа.

Кроме того, по трубке газ, минуя дозирующе-экономайзерное устройство, из редуктора подается в систему холостого хода смесителя. В смесителе газ смешивается с воздухом, образуя горючую смесь, которая засасывается в цилиндры двигателя.

Газобаллонная установка автомобиля снабжена двумя контрольными приборами: дистанционным электрическим манометром, показывающим давление газа в первой ступени редуктора, и указателем уровня сжиженного газа в баллоне.

Резервная система питания двигателя бензином с-остоит из топливного бака, фильтра-отстрйника, топливного насоса и однокамерного карбюратора, установленного на проставке, расположенной под газовым смесителем.

Наличие на автомобиле резервной системы питания создает возможность при полном израсходовании газа или неисправности газовой аппаратуры работы двигателя на бензине. При переходе с газообразного топлива на бензин, или наоборот, не следует допускать работу двигателя на смеси двух топлив, так как это приводит к обратным вспышкам, опасным в пожарном отношении.

При переводе питания двигателя с одного вида топлива.на другой обязательно останавливают двигатель. При этом перекрывают подачу и вырабатывают из системы один вид топлива, затем рычаг управления дроссельной заслонкой присоединяют к карбюратору (или, наоборот, к смесителю), открывают подачу другого вида топлива и пускают двигатель обычным способом.

stroy-technics.ru

Строительные машины и оборудование, справочник

Автомобили и трактора

Общее устройство системы питания двигателя от газобаллонных установок

Схемы действия газобаллонных установок различных автомобилей принципиально одинаковы. Газобаллонная установка для сжатого газа состоит из баллонов, балонных вентилей, наполнительного вентиля, подогревателя газа, магистрального вентиля, газопроводов высокого давления, газового редуктора с фильтром, манометров, карбюратора-смесителя и газопроводов низкого давления. Приборы системы питания для работы на бензине у газобаллонных автомобилей сохранены (топливный бак, фильтр-отстойник, топливный насос и топливопроводы).

При работающем двигателе вентили и открыты и газ под большим давлением поступает к редуктору, пройдя предварительную очистку в сетчатом фильтре. В редукторе давление газов снижается примерно до 0,1 МПа. Затем газ идет по резиновому шлангу к карбюратору-смесителю, используемому при работе на газе как газовый смеситель, из которого газовоздушная смесь поступает в цилиндры двигателя. Манометр высокого давления показывает давление газа в баллонах. С помощью манометра низкого давления контролируют работу первой ступени редуктора. Подогреватель, в котором газ нагревается отработавшими газами от выпускной трубы, необходим потому, что при резком снижении давления в редукторе газ сильно охлаждается, что может привести к перебоям в работе и образованию ледяных пробок, особенно в холодное время года. Интенсивность подогрева можно регулировать шайбами с отверстиями различного диаметра. К вентилю присоединяют шланг заправочной колонки газонаполнительной станции при заправке баллонов газом. Баллонными вентилями перекрывают магисталь в конце рабочего дня. Магистральный вентиль находится в кабине водителя и служит для перекрытия газовой магистрали на стоянках.

Газобаллонная установка для сжиженных газов (рис. 67, б) отличается от описанной конструкцией баллонов, испарителя и наличием незначительных изменений в конструкции редуктора и кар-бюр атор а-смес ител я.

Главная → Справочник → Статьи → Форум

stroy-technics.ru

Система питания с впрыском газа.

Система питания двигателя от газобаллонной установки

Система впрыска газа



Рассмотренная в предыдущих статьях конструкция системы питания двигателя на газообразном топливе является механической системой с вакуумным управлением и относится к первому поколению газобаллонных установок. В последнее время газобаллонные установки получили широкое применение. На смену первому поколению пришло второе – механические системы с электронным управлением, в которых сохраняются те же схема установки газового оборудования и цепочка: заправочное устройство - баллонная арматура – газовый баллон – магистральный запорный клапан (вместо вентиля) – редуктор – газосмесительное устройство – система подогрева.

Однако подача газа в системах второго поколения регулируется электронным блоком управления (ЭБУ), который обеспечивает стехиометрический состав смеси на всех режимах работы двигателя и, кроме того, автоматически закрывает запорные клапаны в случае аварийного повреждения газовой магистрали или при остановке двигателя.

Исполнительным элементом по регулированию подачи газа является электрический дозатор газа – устройство, работающее по принципу шагового электродвигателя. Изменение положения его поршня по сигналу ЭБУ обеспечивает оптимальный состав газовоздушной смеси, подаваемой в цилиндры двигателя.

Системы питания двигателя второго поколения могут устанавливаться и на автомобилях, оборудованных системами впрыска бензина. В этом случае при переходе на газ отключается электрический топливный насос (в системах с механическими форсунками). При этом они замещаются эмуляторами – устройствами, эмитирующими работу форсунок. Необходимость применения эмуляторов обусловлена тем, что электронный блок управления двигателем, не получая информацию о срабатывании форсунок, отключает всю систему, в том числе и систему зажигания, предполагая, что произошло повреждение в электрической цепи.

Датчик расхода воздуха защищают «хлопушкой» - устройством, предотвращающим повреждение датчика и воздушного фильтра при возможной обратной вспышке газа из впускной трубы. Дополнительно устанавливают датчики количества газа, поступающего в двигатель, и газосмесительное устройство, которое устанавливают на дроссельный узел.

На рис. 1 показана схема установки на автомобиль газовой аппаратуры Landi Renzo производимой в Италии.

Электронный блок управления выполняет те же функции, что и ЭБУ в системе впрыска бензина, и, кроме того, имитирует нормальный сигнал датчика кислорода, предназначенного для работы на газе. Он же обеспечивает пуск двигателя только на бензине, автоматически отключая подачу газа, а также дает возможность с помощью переключателя 2 в любой момент перейти на желаемый вид топлива без остановки двигателя.

К третьему поколению газобаллонных установок можно отнести систему впрыска газа. Одним из вариантов данной системы является система IGS, показанная на рис. 2. Она отличается пониженным расходом газа по сравнению с системами предыдущих поколений.

Динамические характеристики автомобиля, оборудованного такой системой, при работе на газе максимально приближаются к параметрам автомобиля, работающего на бензине.

Электронный блок управления 2 корректирует подачу газа в цилиндры двигателя на основе анализа сигналов от датчиков кислорода, положения дроссельной заслонки, частоты вращения коленчатого вала и абсолютного значения давления во впускном трубопроводе. Получив необходимую информацию, ЭБУ определяет позицию открытия дозирующего узла и положение находящегося в нем блокирующего клапана.

Дозирующий узел 3 по сигналам ЭБУ открывается на определенную величину, увеличивая или уменьшая количество поступающего газа. Блокирующий клапан при торможении автомобиля двигателем прекращает подачу газа.

Распределитель 4 подает газ в каждый цилиндр двигателя через специальные форсунки, установленные во впускном трубопроводе вблизи впускных клапанов.

Редуктор-испаритель 5 оснащен датчиком температуры охлаждающей жидкости, определяющим момент переключения питания двигателя с бензина на газ. После пуска двигателя на бензине, как только запрограммированная температура будет достигнута, ЭБУ переводит двигатель на питание газом.



Газ поступает из баллона в редуктор-испаритель 5, который устанавливает величину давления газа в зависимости от величины разрежения во впускном трубопроводе. Далее газ поступает в дозирующий узел 3, который по сигналу электронного блока управления 2 мгновенно определяет и выдает необходимое для двигателя количество газа, поступающее затем к распределителю 4. Распределитель не только разделяет поток газа по цилиндрам, но и поддерживает на постоянном уровне оптимальное давление на участке системы после дозирующего узла.

При увеличении нагрузки на двигатель редуктор увеличивает давление газа на входе в дозирующий узел, чтобы гарантированно обеспечить подачу требуемого на этом режиме газа, в то время как на выходе из дозатора давление остается неизменным.

Постоянно ведется поиск новых решений в совершенствовании газобаллонных установок для сжатого природного газа. Разработана новая газотопливная система «САГА-7» для автомобилей марки «ЗИЛ», особенностью которой являются облегченные баллоны повышенной прочности, имеющие металлический корпус, покрытый слоем стеклопластика.

Также разработано газотопливное оборудование для хранения и подачи сжиженного природного газа в теплообменник, где газ испаряется и далее через редуктор подается в цилиндры двигателя по обычной схеме.

Особенностью газотопливного оборудования автомобиля «Газель» является наличие сосуда с высокими вакуумно-телоизоляционными свойствами (рис. 3), позволяющими хранить метан при температуре -150 ˚С в жидком состоянии, что значительно уменьшает его объем. Сосуд представляет собой своеобразный термос - двойной цилиндрический резервуар, изготовленный из нержавеющей стали. Внутренний сосуд рассчитан на избыточное давление (0,5 МПа).

Для поддержания требуемого разрежения в изоляционном пространстве между внутренним сосудом и наружным кожухом и обеспечения термоизоляции наружная поверхность внутреннего сосуда покрыта высокоэффективным адсорбирующим материалом (вакуумная рубашка), образующим слоистую термоизоляцию. Сосуд закреплен в кожухе двумя цилиндрическими опорными втулками из стеклопластика.

В верхней полости внутреннего сосуда установлена ловушка, предотвращающая выброс жидкой фазы газа в дренажный трубопровод при движении автомобиля по неровной дороге. На днище кожуха расположен вакуумный вентиль, с помощью которого можно создавать и долго поддерживать разрежение. Вместимость газового сосуда 100 л. Сосуд наполняют газом не более, чем на 90%. Запас газа в сосуде обеспечивает примерно такой же пробег автомобиля без дозаправки, как и на бензине.

Как уже упоминалось в предыдущих статьях, дизельные двигатели в настоящее время менее широко используются для работы на газовом топливе. Основная причина – высокая температура самовоспламенения нефтяного и природного газа по сравнению с дизельным топливом, поэтому для переоборудования дизеля для работы на газе необходимо решить проблему с воспламенением горючей смеси. Решение этой проблемы возможно двумя путями – осуществлять впрыск газа совместно с небольшой «запальной» порцией дизельного топлива, либо оборудовать дизельный двигатель системой зажигания.

Особенности эксплуатации газобаллонных автомобилей