Характеристика двигателя на газобаллонном топливе

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Общие сведения о двигателе, работающем на газобаллонном топливе

В настоящее время парк автомобилей, эксплуатирующихся в отечественных автотранспортных предприятиях по системам питания можно разделить на четыре группы: карбюраторные; с системами впрыска топлива; дизельные и газобаллонные. Последняя группа автомобилей может быть разделена на две подгруппы: газобаллонные автомобили, работающие на сжиженном нефтяном газе (СНГ), и газобаллонные автомобили, работающие на сжатом природном газе (СПГ).

СНГ получают при переработке нефти как побочный продукт, который составляет 2 - 4 % от выхода основной продукции.

СПГ получают непосредственно из скважин. В России большие запасы природного газа, развита сеть магистральных газопроводов, что открывает широкие возможности для повсеместного использования СПГ в качестве топлива для газобаллонных автомобилей.

В состав СНГ входят пропан, бутан и пропилен, составляющие его газовую основу (в сумме 96 %), а также метан, этан, этилен, пентаны (в сумме не более 6 %). Пропан и пропилен обеспечивают оптимальное давление насыщенных паров в газовом баллоне. Бутановая составляющая, которая включает в себя нормальный бутан, изобутан, изобутилен и другие изомеры - наиболее калорийный и легкосжижаемый компонент СНГ. Применение СНГ с большим содержанием бутановых фракций предпочтительнее в летнее время и особенно в районах с жарким климатом. Этан обладает высоким давлением насыщенных паров, поэтому его присутствие в составе СНГ способствует поддержанию достаточно высокого давления газа в баллоне при отрицательных температурах окружающего воздуха.

Особенностью СНГ является то, что их хранят и транспортируют в жидком состоянии, а используют в газообразном. В жидком состоянии СНГ обладают большим коэффициентом объемного расширения, поэтому при заполнении баллона СНГ необходимо оставлять определенное свободное пространство. В случае полного заполнения баллона, то есть, при отсутствии паровой подушки, даже незначительное повышение температуры газа приводит к резкому повышению давления в газовом баллоне (0,7 МПа на каждый градус повышения температуры СНГ).

Отечественный СНГ может быть двух марок: СПБТЗ (смесь пропана и бутана технических зимняя) и СПБТЛ (смесь пропана и бутана технических летняя). В состав СПБТЗ входит не менее 75 % пропана, доля бутана не нормируется. В состав СПБТЛ входит не менее 60 % бутана, доля пропана не нормируется.

СПГ добывается преимущественно непосредственно из газовых скважин. Некоторое его количество получают в процессе переработки нефти, фракционирования газового конденсата или нефтяного попутного газа. Природные газы отечественных месторождений состоят в основном из метана СН₄ (82 - 98 %) с большими примесями этана С₂Н₆ (до 6 %), пропана С₃Н₈ (до 1,5 %) и бутана С₄Н₁₀ (до 1 %). В попутных газах нефтяных месторождений в зависимости от района их добычи содержание метана может быть 40 - 82 %, а содержание бутана и пропана
4 - 20 %.

Отечественный СПГ может быть двух марок: А или Б. Они различаются только плотностью и теплосодержанием из-за различного объемного состава метана и азота. Объемный компонентный состав СПГ: метана (в СПГ марки А - 95±5 %; в СПГ марки Б - 90±5 %); этана - не более 4, 0 %; пропана - не более 1,5 %; бутанов - не более 1,0 %; пентанов - не более 0,3 %, двуокиси углерода - не более 1,0 %; кислорода - не более 1,0 %; азота (в СПГ марки А - 0 - 4 %; в СПГ марки Б - 4 - 7 %).

По энергетическим параметрам 1 м³ природного газа эквивалентен 1 л бензина.

В отличие от других углеводородных газов метан (табл. 1) намного легче воздуха. Поэтому при утечках он улетучивается и скапливается в верхних частях помещения.

Таблица 1. Относительная плотность газовых фаз СНГ и СПГ по воздуху

Метан имеет высокую детонационную стойкость и допускает форсирование двигателя по степени сжатия до 9,5 - 10,5.

Одна из наиболее важных проблем эффективного использования СПГ на автомобильном транспорте связана с необходимостью его осушки (количество влаги не должно превышать 9 мг/м³. Несоблюдение этого условия приводит к образованию ледяных пробок в газовых редукторах при дросселировании СПГ.

Температура воспламенения СПГ в 3 раза выше температуры воспламенения бензина и находится в пределах 608 - 625 °С (при давлении в камере сгорания двигателя). Это затрудняет пуск двигателя, особенно при пониженных температурах окружающего воздуха. Низшая удельная теплота сгорания горючей смеси метана (3218,6 кДж/кг) меньше, чем у бензина (3553,0 кДж/кг) на 9,5 %.

Для измерения эксплуатационного расхода СНГ наиболее распространен метод заправки до полного баллона. По наличию жидкой фазы в контрольном клапане определяют, насколько полно заправлен газовый баллон. В этом случае расход газа и наработку автомобиля измеряют путем полного израсходования (выжига) СНГ из баллона.

Расход СПГ измеряют косвенным методом по изменению его давления и температуры, объем газа, заправленного в баллоны автомобиля, - при давлении 0,1 МПа и температуре 15 °С:

,

двигатель газобаллонный автомобиль

где V₆ - суммарный объем баллонов;

p₁ и p₂ - соответственно начальное и конечное давление газов в баллоне;

z₁ и z₂ - коэффициент сжимаемости газа соответственно при начальном и конечном давлениях.

z₁ и z₂ являются функциями температуры и давления газа. Их определяют по номограмме (рис. 1).

Рис. 1. Номограмма для расчета объема СПГ, приведенного к нормальным условиям

Требования, предъявляемые к газовому топливу

Заданные мощностные, топливно-экономические, экологические и тягово-динамические показатели автомобилей, их стабильность в эксплуатации могут быть обеспечены при условии заправки автомобилей кондиционным топливом. Качество СНГ и СПГ должно быть таково, чтобы при их использовании на газобаллонных автомобилях обеспечивались:

хорошая смешиваемость с воздухом для образования однородной горючей смеси;

высокая калорийность горючей смеси;

отсутствие детонации при сгорании в цилиндрах двигателя;

минимально возможное содержание смолистых веществ и механических примесей, способствующих нагарообразованию системы питания и двигателя;

минимально возможное содержание различных веществ, вызывающих коррозию поверхностей деталей, окисление и разжижение масла в картере двигателя;

минимальное образование токсичных и канцерогенных веществ в продуктах сгорания;

способность сохранить идентичность состава и свойств по времени и объему.

Применяемые в качестве автомобильного топлива СНГ, кроме того, должны обеспечивать:

избыточное давление насыщенных паров 0,1-1,6 МПа в интервале температур -30 °С… +45 °С;

хорошую испаряемость без образования жидкого осадка при понижении давления в газовой системе питания двигателя.

Использование газового топлива в автомобильных двигателях

В зависимости от способа питания двигателей газобаллонные автомобили подразделяются на универсальные газобензиновые и газовые. На универсальных газобензиновых автомобилях устанавливают двигатели, содержащие две равноценные автономные системы питания - газовую и бензиновую. Использование двух систем питания способствует увеличению суммарного запаса хода автомобиля и расширению сферы их применения. Вместе с тем, такая унификация не эффективна с точки зрения рабочего процесса двигателя, так как приводит к падению его мощности при переводе системы питания с бензина на газ.

Все модификации отечественных газобаллонных автомобилей, предназначенных для работы на СПГ, выполнены по газобензиновой схеме. К таким автомобилям относятся ЗИЛ_138А, ЗИЛ-ММЗ_45054, ЗИЛ_138АГ, ГАЗ_52-27, ГАЗ_52-28, ГАЗ_53-27.

Отечественные газобаллонные автомобили, предназначенные для работы на СНГ, имеют как газовое исполнение (ЗИЛ_138, ГАЗ_53-07), так и газобензиновое исполнение (ГАЗ_52-07, ГАЗ_52-08, ГАЗ_52-09).

Широкое использование газового топлива на большегрузных автомобилях привело к развитию газодизельного направления. Особенностью газодизельного процесса является качественное регулирование смесеобразования. Количество подаваемого воздуха при этом практически не изменяется, а количество газа подают в соответствии с нагрузкой двигателя.

Система питания двигателей с газодизельным процессом включает традиционную топливную аппаратуру и газовую систему питания.

В отличие от газового двигателя с искровым зажиганием дизели не имеют постороннего источника воспламенения газовоздушной смеси. Температура воспламенения газовоздушной смеси значительно превышает ее температуру в конце такта сжатия в цилиндрах дизеля. Для обеспечения воспламенения газового топлива в цилиндры дизеля необходимо подавать небольшую порцию дизельного топлива (запальную дозу). Оптимальная подача запальной дозы составляет 15 - 20 % общего расхода топлива.

Пуск газодизельного двигателя осуществляется по циклу дизеля, основная его работа происходит при минимальном расходе дизельного топлива. На режимах холостого хода газодизельный двигатель работает только на дизельном топливе. На нагрузочных режимах увеличение мощности двигателя обеспечивают путем подачи газового топлива. Поджигают газовую смесь и в этом случае с помощью запальной дозы топлива.

Подачу запальной дозы ограничивают путем уменьшения хода рейки ТНВД. Двигатель переводят на питание с дизельного топлива на бинарное и наоборот с помощью переключателя рода топлива. Газовая система питания содержит диафрагменный механизм ограничения подачи газа, который обеспечивает прикрытие дроссельной заслонки дозатора-смесителя при увеличении частоты вращения коленчатого вала выше допустимой. Газодизельный процесс применяется на автомобилях с дизельными двигателями преимущественно семейства КамАЗ.

На газодизельных автомобилях и автопоездах устанавливают дизели КамАЗ_7409 с топливной аппаратурой ЯЗДА мод. 335, снабженной трехрежимным регулятором и механизмом установки запальной дозы топлива.

Преимущества и недостатки газобаллонных автомобилей

В настоящее время использование газа как топлива ограничено. Выбор подвижного состава (в частности газобаллонных транспортных средств) производится с учетом особенностей его эксплуатации. Преимущества и недостатки применения газового топлива приведены в табл. 3.2. Использование газобаллонных модификаций серийных автомобилей или установка дополнительной системы питания целесообразна при внутригородских перевозках с небольшим удалением от газонаполнительных станций.

Таблица 2. Эксплуатационные качества газобаллонных автомобилей и их СП

2. Общее устройство газобаллонной установки

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.

Сжиженный газ в газобаллонных автомобилях содержится в баллоне 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. 2. 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.

3. Освидетельствование баллонов для сжиженного газа

Баллоны для сжиженного газа периодически, один раз в два года, подвергают освидетельствованию. При освидетельствовании проводят гидравлические испытания, определяющие прочность баллонов, и пневматические для проверки герметичности соединений баллонов с арматурой. Перед испытаниями баллоны снимают с автомобиля, освобождают от газа и направляют на предприятие (СТОГА), которое имеет разрешение на проведение указанных работ.

Для механизации трудоемких работ по снятию, постановке и транспортировке газовых баллонов применяют специальную тележку. Конструкция тележки состоит из рамы, опорной стойки и стрелы с пантографом. Подъем стрелы осуществляется с помощью ножного гидравлического насоса.

Рис. 3. Тележка для снятия и постановки газовых баллонов:
1 - рама, 2 - газовый баллон, 3 - стрела с пантографом, 4 - стойка, 5 - ножной насос

При проведении гидравлических испытаний с баллонов снимают арматуру, на ее место устанавливают заглушки и баллоны полностью заполняют водой. Испытания проводят под давлением 2,0 МПа, которое создается гидравлическим прессом и измеряется двумя манометрами, один из которых является контрольным.

Под давлением 2,0 МПа баллоны выдерживают в течение 1 мин. Затем давление снижают до рабочего (1,6 МПа), осматривают баллоны снаружи и обстукивают сварные соединения. Баллоны считаются выдержавшими гидравлическое испытание, если не обнаружено признаков разрыва, течи, потения в сварных соединениях на основном металле, видимых остаточных деформаций. После гидравлических испытаний баллоны осушают и на них устанавливают арматуру.

Баллоны в сборе с арматурой подвергают пневматическим испытаниям воздухом или инертным газом под давлением 1,6 МПа. Герметичность соединений определяют при опускании баллона в ванну с водой на 2 мин. Появление пузырьков воздуха на поверхности баллонов и в местах соединений их с арматурой не допускается.

О результатах освидетельствования делают запись в паспорте баллона с указанием выявленных и устраненных неисправностей. На стенке баллона выбивают месяц и год последующих испытаний и ставят клеймо организации, проведшей освидетельствование.

В процессе эксплуатации баллонов при любой замене сборочных единиц (узлов) арматуры проводят внеочередные пневматические испытания без регистрации в паспорте.

4. Конструктивные особенности автомобилей, работающих на СНГ

В конструкции автомобилей, работающих на СНГ, содержатся газовая и бензиновая системы питания. Газовая системы питания является основной и предназначена для нормальной работы автомобиля. Бензиновая системы питания является резервной. Она предназначена для пуска двигателя в холодное время и служит для передвижения автомобиля с малой скоростью на небольшие расстояния в экстренных случаях (например, при отказе газовой системы питания).

Газобаллонная установка рассчитана на избыточное давление 1,6 МПа. Она обеспечивает хранение СНГ, его испарение, очистку, ступенчатое редуцирование и подачу газа в двигатель в определенных количествах в смеси с воздухом. Особенность СНГ состоит в том, что рабочее давление в газовых баллонах зависит не от количества газа в баллоне, а от его компонентного состава и температуры. Основой конструкции газового двигателя является двигатель базовых моделей дополнительно снабженный газовой системой питания, состоящей из газового редуктора низкого давления, воздушного фильтра, карбюратора-смесителя, манометра низкого давления, запорно-предохранительной арматуры, подогревателя и сигнализатора аварийного запаса газа на автомобиле

Аналогичную установку используют на самосвалах ЗИЛ-ММЗ_45023 и седельных тягачах ЗИЛ_138В1. Основное их отличие заключается в размещении газового баллона на автомобиле. Газовый баллон на автомобиле ЗИЛ_138 размещают только с левой стороны по ходу его движения, а на самосвалах и седельных тягачах - по одному с каждой стороны. Газобаллонная установка содержит размещенный под платформой баллон 8 для хранения СНГ, испаритель газа 1, двухступенчатый газовый редуктор 11 низкого давления и смеситель 12. Баллоны с газом крепятся к лонжеронам с помощью кронштейнов и хомутов. Баллон 8 снабжен двумя вентилями 7 и 9. Вентиль 7 предназначен для отбора парообразной фазы, а вентиль 9 - для отбора жидкой фазы СНГ.

Паровая фаза СНГ всегда расположена над зеркалом жидкости в баллоне 8.

Испаритель газа 1 сообщен с баллоном с помощью газопровода 5 и магистрального вентиля 6. Испаритель газа 1 подключен к системе охлаждения двигателя. Магистральный вентиль 6 размещен в кабине водителя.

Газовый редуктор 11 объединен с дозирующим экономайзерным устройством и сообщен при помощи шланга со смесителем 12.

Пусковая система двигателя включает в себя электромагнитный пусковой клапан с дозирующим жиклером, газопроводы и выключатель клапана.

При пуске холодного двигателя после включения пускового клапана газ из первой ступени редуктора под давлением 0,22-0,25 МПа поступает в систему холостого хода газового смесителя 12.

На щитке приборов в кабине водителя расположены указатели 4 и 3 соответственно уровня топлива в баллоне и давления газа в первой ступени газового редуктора. По манометру 3, рассчитанному на давление 0,6 МПа, наблюдают за работой газового редуктора и при необходимости регулируют его.

Рис. 3. Принципиальная схема газобаллонной установки, работающей на СПГ:

1 - трубка холостого хода; 2 - трубка для основной подачи газа; 3 - редуктор низкого давления; 4 - электромагнитный клапан; 5 - газовый баллон; 6 - расходный вентиль; 7 - магистральный вентиль; 8 - наполнительный вентиль; 9 - подогреватель; 10 - редуктор высокого давления; 11 - заслонка подогревателя; 12 - карбюратор - смеситель; 13 - бензиновый электромагнитный клапан - фильтр; 14 - бензиновый насос

Газобаллонная установка работает следующим образом. Из баллона 8 сжиженный газ под давлением до 1,6 МПа через расходный вентиль 9, тройник, магистральный вентиль 6 и газопровод высокого давления 5 поступает в испаритель 1, размещенный в моторном отсеке на впускном трубопроводе. Проходя по каналам испарителя 1, СНГ переходит в парообразное состояние и поступает в магистральный фильтр 2, где подвергается очистке от механических примесей (окалины, ржавчины) и смолистых веществ. Фильтр 2 крепится на передней стенке кабины водителя.

Очищенный газ поступает в первую ступень редуктора 11, где его давление понижается до 0,22-0,25 МПа, а затем во вторую ступень, где оно понижается до значения, близкого к атмосферному. Под действием разрежения, создаваемого работающим двигателем, газ из полости второй ступени редуктора 11 поступает в дозирующее экономайзерное устройство. Затем по газопроводу низкого давления он поступает к обратному клапану входного патрубка газового смесителя и далее через газовые форсунки в главный воздушный канал газового смесителя.

Паровую фазу из баллона отбирают через расходный вентиль 7 только при пуске и прогреве холодного двигателя.

Принципы работы резервной и традиционной карбюраторной систем питания аналогичны. Для прекращения подачи бензина резервная система питания снабжена краником 17 бензобака 16. При переводе двигателя с газа на бензин или наоборот не следует допускать работу двигателя на смеси двух видов топлива одновременно. Это приведет к нарушению состава горючей смеси, что сопровождается обратными вспышками и опасно в пожарном отношении.

При переводе двигателя с одного вида топлива на другой необходимо обязательно остановить двигатель. При этом необходимо перекрыть подачу топлива и выработать один из видов топлива в системе. Затем следует открыть подачу другого вида топлива и пустить двигатель обычным способом.

Газобаллонная установка автомобиля ГАЗ_53-07 отличается от установки автомобиля ЗИЛ_138 тем, что газовый редуктор размещен не на двигателе, а установлен на передней стенке кабины под капотом при помощи кронштейна.

5. Конструктивные особенности автомобилей, работающих на СПГ

Газобаллонная установка автомобиля ЗИЛ_138А (рис. 3) состоит из баллонов 5 высокого давления, закрепленных под грузовой платформой на продольных брусьях с помощью кронштейнов и хомутов. Для обеспечения безопасности эксплуатации баллоны высокого давления разделены на две равные секции по четыре баллона. Каждая из секций снабжена расходным вентилем 6. Баллоны заправляют одновременно через наполнительный вентиль 5. Баллоны соединены между собой с помощью угловых штуцеров, тройников и толстостенных стальных бесшовных трубок наружным диаметром 10 мм и толщиной стенок 2 мм. Стальные трубки снабжены компенсаторами в виде спиральных витков. Компенсаторы предохраняют трубки от поломок при деформации рамы автомобиля. На автомобиле ЗИЛ_138А установлен двухступенчатый редуктор 3 низкого давления мембранного типа с автоматическим регулированием давления. Газобаллонная установка снабжена двухкамерным газовым смесителем К_91. В его конструкции предусмотрена дополнительная система холостого хода для работы двигателя на СПГ.

Рис. 4 Принципиальная схема газобаллонной установки, работающей на СПГ:

1 - трубка холостого хода; 2 - трубка для основной подачи газа; 3 - редуктор низкого давления; 4 - электромагнитный клапан; 5 - газовый баллон; 6 - расходный вентиль; 7 - магистральный вентиль; 8 - наполнительный вентиль; 9 - подогреватель; 10 - редуктор высокого давления; 11 - заслонка подогревателя; 12 - карбюратор - смеситель; 13 - бензиновый электромагнитный клапан - фильтр; 14 - бензиновый насос

Принципиальное отличие газобаллонной установки рассматриваемой конструкции связано с наличием двух редукторов в системе питания. Первый редуктор высокого давления - понижает давление с 20,0 до 0,8-1,2 МПа, второй - редуктор низкого давления - представляет собой традиционный двухступенчатый редуктор 3, применяемый на газобаллонных автомобилях при использовании СНГ. Редуктор высокого давления 10 размещен на левом лонжероне рамы под алюминиевым кожухом.

Газобаллонная установка содержит воздушный фильтр, карбюратор-смеситель 12, пусковой и электромагнитный клапаны, подогреватель газа 9, обогреваемый теплом отработавших газов, манометры низкого и высокого давления, сигнализатор аварийного запаса газа на автомобиле. Электромагнитный клапан 4 и фильтр выполнены в одном агрегате и установлены на кронштейне редуктора низкого давления 3. Электромагнитный клапан 4 представляет собой запорно-дозирующее устройство пусковой системы двигателя.

Пусковой электромагнитный клапан предназначен для эффективного холодного пуска двигателя при отрицательных температурах окружающего воздуха. Его размешают в магистрали, сообщающей первичную ступень редуктора 3 с карбюратором-смесителем 12. Управляют этим клапаном с помощью выключателя, расположенного на щитке управления в кабине водителя.

Магистральный электромагнитный клапан 4 предназначен для прекращения подачи газа при выключении системы зажигания. Он представляет собой соленоид, якорь которого одновременно служит клапаном вентиля.

Манометр высокого давления снабжен шкалой до 25 МПа и показывает давление газа в баллонах 5. Одновременно с этим манометр является указателем запаса СПГ на автомобиле. Манометр низкого давления со шкалой 0,4 МПа предназначен для контроля за работой и правильностью регулировки двухступенчатого редуктора низкого давления. Манометр высокого давления представляет собой прибор непосредственного действия. В дальнейшем будут использоваться приборы электрического дистанционного действия.

В системе питания газобаллонных автомобилей применяют подогреватель газа 9, выполненный в виде трубки-змеевика и заключенный в корпус. Подогревают СПГ теплом отработавших газов. Подогреватель газа предназначен для предотвращения замерзания влаги, содержащейся в СПГ, при резком снижении давления. Подогреватель содержит корпус, заслонку 11, трубопровод подачи отработавших газов, сообщенный с левой ветвью выпускного трубопровода двигателя и рукояткой управления заслонкой.

Бензиновая система питания содержит традиционные элементы: топливный бак, бензонасос 14, топливопроводы, электромагнитный клапан-фильтр 13 и карбюратор-смеситель 12.

Газобаллонная установка снабжена устройством для переключения двигателя с одного вида топлива на другой. Для переключения двигателя необходимо поставить тумблер переключателя в положение «О», выработать используемое топливо до остановки двигателя, а затем переставить переключатель в желаемое положение и вновь запустить двигатель на выбранное топливо.

Газобаллонная установка при использовании СПГ работает следующим образом (см. рис. 3.3). Из баллонов 5 высокого давления СПГ через расходный вентиль 6 и магистральный вентиль 7 поступает в подогреватель 9. Из подогревателя СПГ поступает в одноступенчатый редуктор высокого давления 10, где давление газа понижается до 0,8-1,2 МПа. При снижении рабочего давления менее 0,8 МПа редуктор 10 открывается и остается в таком положении. Одновременно с этим электрический сигнал от датчика-сигнализатора, расположенного на корпусе редуктора, зажигает контрольную лампу на панели приборов. Это свидетельствует о том, что оставшийся запас СПГ в баллоне обеспечит пробег автомобиля 10-12 км.

Затем подогретый газ, проходя через магистральный электромагнитный клапан 4 с фильтром, очищается от механических примесей и поступает в первую ступень двухступенчатого газового редуктора, в которой давление понижается до 0,18-0,20 МПа. Затем газ из первой ступени поступает во вторую ступень редуктора, где его давление понижается до атмосферного. В дальнейшем газ из второй ступени редуктора низкого давления поступает в дозирующее экономайзерное устройство, обеспечивающее подачу необходимого количества газа в переходник карбюратора - смесителя. Здесь газ смешивается с воздухом и образуется горючая смесь.

Размещено на Allbest.ru