Система питания газобаллонного двигателя. Газобаллонная установка для сжиженного газа. В багажном отсеке устанавливают

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.

Система питания двигателя от газобаллонной установки

Двигатели газобаллонных автомобилей работают на газообразном топливе, запас которого находится в баллонах, установленных на автомобилях.

Применение газобаллонных автомобилей дает возможность использовать имеющиеся в нашей стране значительные ресурсы дешевых горючих газов. Мощность двигателя и грузоподъемность газобаллонных автомобилей такие же, как у базовых автомобилей с карбюраторными двигателями. Поэтому эксплуатация газобаллонных автомобилей технически и экономически целесообразна.

Топливо для газобаллонных автомобилей. В качестве топлива для их двигателей используют смеси сжиженных (точнее, легкосжижае-мых) газов, получаемых из попутного нефтяного и природного газов.

Для газобаллонных автомобилей промышленность выпускает смеси пропана и бутана технических (СПБТ) двух составов:
СПБТЗ - зимнюю, содержащую не менее 75% пропана и не более 20% бутана;
СПБТЛ - летнюю, содержащую не менее 34% пропана и не более 60% бутана.

Помимо пропана и бутана, в состав топлива входят также метан, этан, этилен, пропилен, бутилен, пентан и другие, общее содержание которых в смеси составляет 5…6%.

Пропановые фракции (пропан и пропилен) обеспечивают необходимое давление в газовом баллоне автомобиля. Бутановая составляющая (нормальный бутан, изобутан, бутилен, изобутилен) - наиболее калорийный и легкосжижаемый компонент сжиженных газов.

Важнейшими свойствами сжиженных газов, определяющими их пригодность для использования в качестве топлива для газобаллонных автомобилей, являются: теплота сгорания пропана - 45,7 (10972), бутана - 45,2 (10845), бензина - 43,8 (10500) МДж/кг (ккал/кг); плотность жидкого пропана - 0,509, а бутана - 0,582 кг/м3; октановое число у пропана - 120, у бутана - 93.

Газ не должен содержать механических примесей, водорастворимых кислот, щелочей, смол и других вредных примесей.

Давление насыщенных паров для смеси сжиженных газов колеблется в пределах от 0,27 МПа (2,7 кгс/см2) при температуре - 20 °С до 1,6 МПа (16 кгс/см2) при температуре +45 °С.

Сжиженные газы обладают большим коэффициентом объемного расширения. Поэтому баллоны следует заполнять газом не более чем на 90% их объема. Остальные 10% составляет объем паровой подушки, без которой даже незначительное повышение температуры газа приводит к резкому увеличению давления в баллоне (примерно 0,7 МПа, или 7 кгс/см2 на ГС повышения температуры сжиженного газа).

Газобаллонная установка. Отечественная автомобильная промышленность выпускает газобаллонные грузовые автомобили ЗИЛ-138, ГАЗ-53-07 и автобусы ЛАЗ-695П и ЛИАЗ-677Г. Все эти автомобили отличаются от базовых моделей ЗИЛ-130, ГАЗ-53А, ЛАЗ-695Н и ЛИАЗ-677 наличием газобаллонной установки, а также модифицированным газовым двигателем, имеющим более высокую, чем базовый карбюраторный двигатель, степень сжатия.

Для обеспечения возможности передвижения автомобиля при неисправности газобаллонной установки или отсутствии газа в системе питания имеется карбюратор, на котором двигатель может развивать мощность, достаточную для движения автомобиля с полной нагрузкой со скоростью 30…40 км/ч, и бензиновый бак. Длительно работать на бензине не разрешается.

Схема газобаллонной установки автомобиля ЗИЛ-138 показана на рис. 32. В нее входят: газовый баллон с арматурой, магистральный вентиль, испаритель газа, газовый фильтр, редуктор, манометр, смеситель, воздушный фильтр, газопроводы. Для работы на бензине имеются карбюратор и бак.

Рис. 32. Схема газобаллонной установки автомобиля ЗИЛ-138:
1 - воздушный фильтр; 2 - трубка подвода воды к испарителю; 3 - шланг высокого давления от испарителя к фильтру газа; 4 - испаритель газа; 5 - шланг подвода воды от испарителя к компрессору; 6 - газопровод системы холостого хода; 7 - шланг высокого давления от магистрального вентиля к испарителю газа; 8 - труба подвода газа к смесителю; 9 - дозирующе-экономайзерное устройство редуктора; 10 - газовый редуктор; 11 - измерительный преобразователь давления газа; 12 - фильтр редуктора; 13 - манометр газового редуктора; 14 - магистральный вентиль; 15 - бензиновый бак; 16 - фильтр; 17 - смеситель газа; 18 - проставка под смеситель; 19 - расходный вентиль паровой фазы; 20 - контрольный вентиль максимального наполнения баллона; 21 - измерительный преобразователь указателя уровня жидкости в баллоне; 22 - предохранительный клапан; 23 - наполнительный вентиль; 24 - расходный вентиль жидкостной фазы; 25 - баллон; 26 - карбюратор; 27 - шланг, соединяющий вакуумные пространства экономайзера и разгрузочного устройства редуктора с впускным трубопроводом двигателя.

Магистральный вентиль предназначен для перекрытия с места водителя подачи газа из баллона к испарителю, газовому редуктору и смесителю.

Испаритель газа преобразует жидкую фазу топлива в газообразную. Газ проходит по каналу в алюминиевом корпусе смесителя, подогревается циркулирующей через полость корпуса водой из системы охлаждения двигателя и испаряется.

Газовый фильтр, оснащенный фильтрующим элементом, состоящим из металлической сетки и пакета войлочных пластин, очищает газ, поступающий к редуктору, от механических примесей - окалины и ржавчины. Фильтр установлен на входном штуцере редуктора.

Редуктор служит для снижения давления, поступающего к смесителю газа до близкого к атмосферному. При остановке двигателя редуктор автоматически прекращает подачу газа к смесителю.

В цилиндрическом корпусе редуктора размещены камера А первой ступени, камера Б второй ступени и кольцеобразная камера В вакуумного разгружателя.

Одна из стенок камеры первой ступени образована резиновой диафрагмой, края которой зажаты между корпусом редуктора и крышкой. Со стороны крышки на диафрагму постоянно давит сжатая пружина, стремящаяся прогибать диафрагму внутрь корпуса редуктора (вверх). Центральная часть диафрагмы связана коленчатым рычагом с клапаном, благодаря чему при прогибании диафрагмы внутрь рычаг открывает клапан, а при прогибании ее наружу закрывает его.

В камере второй ступени находится зажатая по окружности между верхней частью корпуса и крышкой диафрагма. Ее центральная часть соединена рычагом с клапаном второй ступени. Прогибание диафрагмы вниз вызывает открытие клапана второй ступени, прогибание ее вверх - закрытие клапана. Действующая на шток диафрагмы пружина стремится выгибать диафрагму вверх.

Полости под крышками диафрагм камер первой и второй ступеней сообщены с атмосферой, а следовательно, снаружи на обе диафрагмы постоянно действует атмосферное давление.

В камере В разгружателя установлена кольцевая диафрагма, на которую действует пружина, выгибающая диафрагму вверх.

Снизу к корпусу редуктора прикреплен корпус дозирующе-экономайзерного устройства, в котором размещены основное дозирующее устройство редуктора и экономайзер с пневматическим приводом.

В дозирующее устройство входят дозирующие отверстия постоянного и переменного сечения, клапан-регулятор экономической регулировки газовой смеси и регулировочный винт мощностной регулировки. Клапан с пружиной и диафрагма с пружиной являются деталями экономайзера.

Корпус дозирующе-экономайзерного устройства имеет патрубок для выхода газа; штуцеры на крышке корпуса служат для соединения камеры В разгружателя с полостью под диафрагмой экономайзера и с впускным трубопроводом двигателя.

Редуктор крепят под капотом двигателя к передней стенке кабины на специальном кронштейне. Газ к редуктору подводится через газовый фильтр, укрепленный на штуцере. К штуцеру присоединяют трубку манометра, позволяющего контролировать давление в камере первой ступени. Патрубок соединяют газопроводом низкого давления со смесителем, а штуцер при помощи резиновой трубки с впускным трубопроводом двигателя.

Рис. 33. Газовый редуктор:
а -- устройство; б - схема действия; А - камера первой ступени; Б - камера второй ступени; В - камера вакуумного разгружателя; 1 - штуцер подвода газа; 2 - штуцер для присоединения манометра; 3 - клапан первой ступени; 4 и 5 - крышка диафрагмы и диафрагма камеры первой ступени; 6 - пружина диафрагмы первой ступени; 7 - регулировочная гайка; 8 - рычаг привода клапана первой ступени; 9 - клапан второй ступени; 10 - клапан-регулятор; 11 - клапгн экономайзера; 12 - пружина клапана; 13 я 18 - штуцеры; 14 - крышка корпуса

При открывании магистрального вентиля газ из баллона начинает поступать через испаритель, фильтр, газовый фильтр редуктора (рис. 33), входной штуцер и открытый клапан в камеру А первой ступени редуктора. По мере поступления газа давление в камере повышается, и, когда оно достигает требуемой величины (избыточное или манометрическое давление должно быть 0,17…0,18 МПа или 1,7… 1,8 кгс/см2), диафрагма 5 выгибается вниз и рычажный привод закрывает клапан, прекращая доступ газа в редуктор. Если давление в камере первой ступени падает, пружина прогибает диафрагму вверх, клапан открывается и в камеру снова начинает поступать газ. Таким образом, в камере первой ступени автоматически устанавливается постоянное давление, величина которого зависит от силы натяжения пружины.

Предохранительный клапан предотвращает повреждение диафрагмы камеры первой ступени редуктора, которое может произойти вследствие нарушения герметичности закрытия ее клапана. Если клапан камеры первой ступени закрывается неплотно, газ из баллона все время поступает в эту камеру и давление в ней может превысить допустимую величину. Пружина предохранительного клапана отрегулирована на давление ло 0,45 МПа (4,5 кгс/см2). При большем давлении предохранительный клапан открывается и выпускает часть газа из камеры первой ступени наружу.

Пока двигатель не работает, клапан камеры второй ступени закрыт и газ в нее из камеры первой ступени не поступает. При пуске двигателя в камере второй ступени, соединенной газопроводом со смесителем, образуется разрежение, и диафрагма, прогибаясь внутрь, через рычажный привод откроет клапан 9. Газ из камеры первой ступени начнет перетекать в камеру второй ступени, давление в которой по мере поступления в нее газа повышается. Когда давление поднимется до близкого к атмосферному, клапан закроется и поступление газа из камеры первой ступени прекратится.

Действует разгружатель следующим образом. Когда двигатель не работает, давление пружины разгружателя передается через упор на тарелку диафрагмы, увеличивая силу закрытия клапана второй ступени.

Во время работы двигателя на малых частотах холостого хода и при малых нагрузках (дроссель смесителя прикрыт) в камере В разгружателя, соединенной трубкой с впускным трубопроводом двигателя, создается сильное разрежение и диафрагма прогибается вниз. Упор прекращает давление на диафрагму камеры второй ступени, вследствие чего на клапан второй ступени действует только одна пружина, позволяющая ему открываться даже при отсутствии разрежения в камере второй ступени.

Благодаря этому при малых частотах холостого хода и малых нагрузках газ из камеры второй ступени поступает к смесителю под избыточным давлением 100…200 Па (10…20 мм вод. ст.). По мере возрастания нагрузки двигателя давление газа на выходе из редуктора и в камере второй ступени понижается, и в ней создается небольшое разрежение.

Дозирующе-экономайзерное устройство регулирует количество газа, поступающего к смесителю, а следовательно, и поддерживает необходимый состав газовоздушной смеси.

При малых и средних нагрузках двигателя, когда дроссель смесителя открыт не полностью, в задроссельном пространстве смесителя поддерживается значительное разрежение. Поскольку полость под диафрагмой экономайзера сообщена с задроссельным пространством, в ней также образуется разрежение, под действием которого диафрагма прогибается вниз и клапан экономайзера закрывается. На этом режиме газ из камеры второй ступени редуктора проходит к выходному патрубку через отверстие постоянного сечения и отверстие, сечение которого можно изменять вращением клапана-регулятора; положение последнего подбирают с расчетом получения экономичной работы двигателя.

При больших нагрузках, когда открытие дросселя смесителя приближается к полному, разрежение в задроссельном пространстве и в полости под диафрагмой экономайзера уменьшается. Под действием пружины диафрагма выгибается вверх и открывает клапан, после чего к выходному патрубку редуктора начинает поступать дополнительное количество газа через отверстие постоянного сечения и отверстие переменного сечения. Количество дополнительно поступающего газа регулируют вращением винта, добиваясь получения от двигателя максимальной мощности.

Смеситель и карбюратор. Смеситель служит для приготовления смеси газа и воздуха. Смеситель двухкамерный, обе камеры работают одновременно и параллельно на всех режимах.

Рис. 34. Смеситель:
1 - газоподводящий патрубок; 2 - обратный клапан; 3 - воздушная заслонка; 4 - газовая форсунка; 5 - диффузор; 6 и 10 - распыливающие отверстия системы холостого хода; 7 - штуцер подвода газа из камеры второй ступени редуктора; 8 и 9 - регулировочные винты системы холостого хода; 11 - дроссель.

Газ поступает к форсунке от редуктора через патрубок и обратный клапан. В нижней части смесительной камеры расположены распыливающие отверстия системы холостого хода, сечение которых можно изменять при помощи регулировочных винтов.

Смеситель снабжен центробежно-вакуумным ограничителем частоты вращения коленчатого вала двигателя, однотипным с устанавливаемым на карбюраторном двигателе ЗИЛ-130.

Смеситель присоединен к впускному трубопроводу двигателя через проставку, к которой прикреплен карбюратор. Работает смеситель следующим образом.

При пуске кратковременно закрывают воздушную заслонку (рис. 34), чтобы усилить разрежение в диффузоре и вызвать усиленный приток газа через форсунку.

На малых частотах холостого хода газ поступает из редуктора через штуцер к распыливающим отверстиям под действием сильного разрежения, образующегося в зоне за прикрытым дросселем.

Во время работы двигателя под нагрузкой газ поступает в смесительную камеру через форсунку. Состав смеси при этом регулируется дозирующе-экономайзерным устройством газового редуктора.

Когда двигатель работает на газе, воздушная заслонка, дроссель карбюратора и топливный (бензиновый) кран должны быть закрыты.

Если требуется перевести двигатель на бензин, необходимо закрыть магистральный вентиль газобаллонной установки и выработать весь газ из приборов, расположенных после этого вентиля, до остановки двигателя. Затем закрыть обе заслонки смесителя и пустить двигатель на бензине, как обычный карбюраторный двигатель.

Для последующего перехода на газ закрывают топливный (бензиновый) кран и вырабатывают бензин из карбюратора. После этого закрывают воздушную заслонку и дроссель карбюратора и пускают двигатель на газе, предварительно открыв магистральный вентиль. Работа двигателя одновременно на бензине и газе не допускается.

Пускают на газе холодный двигатель при открытом паровом и закрытом жидкостном расходных вентилях баллона. Когда двигатель прогреется, открывают жидкостной и закрывают паровой расходные вентили.

При низких температурах окружающего воздуха, когда пуск холодного двигателя на газе затруднен, рекомендуется сначала пустить и прогреть двигатель на бензине, а затем перевести его на газ, как сказано выше.

Газопроводы и их соединения. Газопроводы высокого давления (от баллона до редуктора) изготовляют из стальных или медных трубок с толщиной стенок около 1 мм и наружным диаметром 10… 12 мм. Газопроводы соединяют с приборами газобаллонной установки при помощи ниппельных соединений.

Газопроводы низкого давления (от редуктора до смесителя) выполняют из тонкостенных стальных труб и газостойких резиновых шлангов большого сечения. Соединяют их стяжными хомутами.

Основные неисправности газобаллонной установки: утечка газа через неплотности соединения; неплотное закрытие вентилей и клапанов; засорение газового фильтра; нарушение регулировки редуктора, вызывающее чрезмерное обогащение или обеднение газовоздушной смеси; нарушение регулировки системы холостого хода смесителя.

Правила безопасного труда на газобаллонных автомобилях. При утечке газ образует с воздухом взрывчатые смеси. В случае попадания на кожу сжиженный газ интенсивно испаряется и может вызвать термические ожоги (обмораживание).

Вдыхание испаренного газа вызывает отравление. Поэтому необходимо внимательно следить за герметичностью всех соединений газобаллонной установки. Значительная утечка обнаруживается на слух (по шипению газа), чтобы обнаружить незначительную утечку, смачивают места соединений мыльной водой. При утечке нельзя ставить автомобиль в закрытое помещение.

Возле автомобиля нельзя пользоваться открытым огнем.

При необходимости подтягивания соединений трубопроводов установки следует предварительно закрыть расходные вентили баллонов и выработать газ до остановки двигателя.

К атегория: - Автомобили и трактора

Газовыми называются карбюраторные двигате­ли, работающие на га­зообразном топливе – сжатых и сжиженных газах. Система питания таких двигателей имеет специ­альное газовое оборудование. Имеется также до­полнительная резервная система, обес­печивающая при необходимости ра­боту газового двигателя на бензине.

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.

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

Сжатыми (сжимаемыми) называют газы, которые при обычной температу­ре ок­ружающей среды и высоком давле­нии 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.

Таким образом, газовое топливо применяют в двух видах: сжиженный нефтя­ной газ и сжатый природный газ. Сжиженный нефтяной газ выпускают двух марок: СПБТЗ и СПБТЛ – смесь пропана и бутана техничес­кая зимняя и летняя. Сжатый природный газ выпускают также двух марок (А и Б), различающихся относительной плотностью газа.

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, и, следовательно, такие системы на­дежнее и безопаснее; выше теплотворная способность газо­воздушной 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.

В систему питания двигателя, работающего на газе, входят баллоны для газа, вен­тили, ма­нометры, газопроводы высокого и низкого давлений, редукторы с дозирую­щими устройствами и смеситель.

При работе двигателя газ из баллонов через фильтр проходит в ре­дуктор. Из ре­дуктора через дозирующее устройство газ проходит в смеси­тель, где образуется газо­воздушная горючая смесь. Смесь под действием разрежения при такте впуска поступает в цилиндры двигателя. Процесс сгорания смеси и отвода отработав­ших газов происхо­дит так же, как и в карбюраторных двигателях.

Кроме основной, имеется резервная система питания, обеспе­чиваю­щая работу двигателя на бензине в необходимых случаях (неисправности системы, израсходован весь газ в баллонах и др.). В резервную систему пи­тания входят топливный бак, топлив­ный фильтр, топливный насос и кар­бюратор. При этом длительная работа двигателя на бензине не рекоменду­ется, так как приводит к повышенному износу двигателя.

Газобаллонная установка для сжиженных газов (рис. 60) состоит из баллона с арматурой, вентилей, испарителя, редуктора и смесителя.

В качестве топлива для газобаллонных автомобилей применяют сжиженные горючие газы, имеющие достаточно высокие теплотворность и октановое число. Газовоздушная горючая смесь сгорает более полно, в результате чего отработавшие газы содержат меньше вредных примесей и в меньшей степени засоряют окружающую среду. Наибольшее распространение в качестве топлива для газобаллонных автомобилей получили сжиженные газы - главным образом бутанопропановые смеси. Такие смеси получают на нефтеперерабатывающих заводах в качестве побочного продукта.

В среде окружающего воздуха бутанопропановая смесь находится в парообразном состоянии.

Газ, из баллона по трубкам через вентили, испаритель и фильтр поступает к редуктору, снижающему его давление до рабочего, и далее в смеситель. Газовоздушная смесь из смесителя поступает в цилиндры двигателя.

Баллон для сжиженного газа делают сварным из листовой стали; на нем устанавливают расходные вентили для паровой и жидкостной фракций, указатель уровня жидкого газа, предохранительный клапан, наполнительный вентиль и вентиль для контроля максимального заполнения баллона жидким газом. Баллон заполняют жидким газом на 90% объема с тем, чтобы над поверхностью жидкого газа была паровая подушка.

Вентили имеют одинаковое устройство и отличаются друг от друга только количеством и расположением штуцеров, к которым присоединяются трубки. Вентиль состоит из корпуса, диафрагмы, зажимной и упорной гаек, штока с резьбой и маховика. Диафрагма изолирует привод клапана от полости, где он помещен; в противном случае при открытом клапане газ сможет проникнуть наружу через неплотно прилегающую резьбу штока.

Испаритель сжиженного газа служит для испарения жидкого газа.

Испаритель состоит из корпуса, внутри которого расположены последовательно соединенные круглые каналы, имеющие водяную полость. Испарение жидкого газа происходит благодаря подогреву каналов теплом охлаждающей жидкости из системы охлаждения двигателя.

Редуктор понижает давление газа до рабочего и препятствует поступлению газа к смесителю при неработающем двигателе. Двухступенчатые редукторы мембранно-рычажного типа имеют две камеры, В первой давление газа снижается и составляет 0,12... 0,15 МПа, во второй оно несколько выше атмосферного (на 10...20 мм водяного столба). .Камеры сообщаются между собой отверстием с клапаном. В камере первой ступени имеются резинотканевая диафрагма, пружина, коленчатый рычаг, клапан, штуцер с фильтром, крышка и регулировочная гайка. Камера второй ступени подобна по устройству камере первой ступени, но у нее отсутствует штуцер с фильтром, а дополнительно установлено разгрузочное идозирующе-экономайзерное устройство.

При закрытом магистральном вентиле газ к редуктору не поступает, пружина камеры первой ступени давит на диафрагму, прогибая ее внутр. Прогнутая диафрагма заставляет коленчатый рычаг держать клапан первой ступени открытым. В камере второй ступени пружина отводит диафрагму вверх, клапан закрыт. Пружина разгрузочного устройства при неработающем двигателе отжимает мембрану второй ступени вверх, помогая ей удерживать клапан закрытым.

При открытом магистральном вентиле газ через фильтр поступает в камеру первой ступени. Как только давление в камере достигает 0,12...0,15 МПа, мембрана под действием давления газа, преодолевая сопротивление пружины, переместится вниз и при помощи коленчатого рычага закроет клапан. Поступление газа в камеру первой ступени прекращается. В камеру второй ступени газ поступать не будет, так как мембрана и разгрузочное устройство удерживают клапан второй ступени закрытым.

В момент пуска и во время работы двигателя на средних нагрузках разрежение во впускном трубопроводе передается по трубке в полость дозирующе-экономайзерного и разгрузочного устройств. Его мембрана прогибается вниз, сжимает коническую пружину и освобождает мембрану второй ступени. Упругости пружины диафрагмы второй ступени недостаточно для удержания клапана в закрытом положении и он открывается под действием разрежения под дросселем и давления газа, поступающего из камеры первой ступени.

При малой частоте вращения коленчатого вала холостого хода газ по отдельной трубке холостого хода поступает за дроссельные заслонки смесителя через круглые и прямоугольные отверстия; обратный клапан смесителя закрыт. На полных нагрузках через дозатор по резиновому шлангу большого диаметра и открытый обратный клапан смесителя газ поступает к форсункам смесителя. Дополнительная подача газа обеспечивается открытием клапана дозирующе-экономайзерного устройства.

Газовый смеситель служит для приготовления газовоздушной смеси в газобаллонных автомобилях.

Смеситель имеет исполнительный механизм ограничителя частоты вращения коленчатого вала, подобный установленному на карбюраторе.

Бензиновый карбюратор. Для маневрирования в гараже и передвижения на короткое расстояние (в случаях отсутствия газа или неисправности газового оборудования, которую нельзя устранить в дорожных условиях) допускается кратковременная работа двигателя на бензовоздушной смеси. Для этой цели совместно с газовым смесителем устанавливают карбюратор с сетчатыми пламегасителями.

Запрещается переводить работу двигателя с одного вида топлива на другой при его работе, так как это может привести к повреждению диафрагмы газового редуктора.

Баллон для сжиженного газа и его арматура. Сжиженный газ помещается в стальном сварном баллоне. Газ в баллоне частично находится в жидком состоянии, а частично в газообразном и рассчитан на рабочее давление до 1,6 МПа. На баллоне имеются предохранительный клапан, наполнительный вентиль, расходный паровой и жидкостный вентили, вентиль контроля наполнения. Кроме того, на баллоне установлен датчик указателя уровня сжиженного газа. Вместимость газового баллона автомобилей ГАЗ-53-07 составляет 170 л.

Паровой, жидкостный и наполнительный вентили имеют уплотнительную диафрагму. Вентиль контроля наполнения подобной уплотнительной диафрагмы не имеет.

В газовых двигателях в качестве топлива используются газы природного или промышленного происхождения. Природные (сжимаемые) добываются из скважин из недр земли или вместе с добычей нефти. К промышленным (сжижаемым) газам относятся газы, получаемые на предприятиях нефтеперерабатывающей промышленности. К ним относятся этан, пропан, бутан и др. Наибольшее распространение в газовых двигателях получило применение сжиженного бутана.

В систему газового оборудования автомобиля, работающего на сжиженном газе, входят баллоны, соединенные трубками, вентили, газовый редуктор, фильтр газового редуктора, электромагнитный клапан пусковой системы, газовый смеситель.

Сжиженный нефтяной газ содержится в баллоне 9 (рис. 3.9), размещенном под платформой автомобиля. В передней стенке баллона ввернуты расходные вентили, через которые газ, проходя скоростной клапан, поступает к тройнику. От тройника газ по шлангу подается к электромагнитному клапану 7, имеющему фильтр со сменным элементом и закрытому алюминиевым колпаком.

Рис. 3.9. Система газового оборудования автомобиля, работающего на

Сжиженном газе:

1 - газовый редуктор; 2 - электромагнитный клапан пусковой системы; 3 - Фильтр газового редуктора; 4 - Трубопровод от клапана пусковой системы к смесителю; 5 - испаритель; 6 - шланг высокого давления от электромагнитного клапана к испарителю; 7 - электромагнитный клапан; 8 И 12 - Трубопроводы; 9 - Баллон сжиженного газа; 10 - Крестовина; /1 - скоростной клапан; 13 - Смеситель; 14 - Трубопровод от редуктора к системе холостого хода смесителя; 15 - Впускной трубопровод; 16 - газовый смеситель; 17 - Трубопровод от испарителя к газовому редуктору; 18 - Трубопровод от редуктора к смесителю; 19 - шланг от редуктора к впускному трубопроводу; 20 - Трубопровод от газового редуктора к электромагнитному клапану пусковой системы

При включении зажигания и выключателя электромагнитного клапана газ направляется по шлангу высокого давления в испаритель 5, установленный на впускном трубопроводе двигателя. Из испарителя газ поступает в двухступенчатый редуктор 7, где его давление снижается. На входе в редуктор встроен газовый фильтр 3 Со сменным фильтрующим элементом, откуда газ попадает в первую ступень, где редуцируется, а затем подается во вторую ступень. Из полости второй ступени редуктора газ поступает в дози-рующе-экономайзерное устройство, которое подает необходимое количество газа в смеситель 13.

Пусковая система включает в себя электромагнитный пусковой клапан с дозирующим жиклером, трубопроводы, выключатель клапана. При пуске холодного двигателя после включения пускового клапана газ из первой ступени редуктора под давлением поступает в смеситель. Работа топливной системы контролируется манометром, установленным в кабине. Давление в первой ступени редуктора должно быть в пределах 0,16...0,18 МПа.

Газовый баллон. Баллон предназначен для хранения газа в жидком состоянии и рассчитан на рабочее давление 1,6 МПа. На заводе-изготовителе баллон подвергают соответствующим испытаниям и делают отметки о них в бирке баллона. Комплект арматуры баллона состоит из наполнительного вентиля, двух расходных вентилей, контрольного вентиля максимального наполнения баллона, предохранительного клапана, датчика указателя уровня сжиженного газа и сливной пробки.

Наполнительный вентиль. Этот вентиль предназначен для заправки баллона газом. В корпус вентиля ввернуто седло, к которому постоянно прижимается клапан с уплотнителем. Заправочное отверстие в корпусе закрывается пробкой. Обратный клапан предотвращает выход газа из баллона в случае отсоединения заправочного шланга.

Расходный вентиль. Вентиль предназначен для отбора газа из баллона. Из верхнего вентиля газ поступает в систему в газообразном состоянии, а из нижнего - в сжиженном. При вращении маховика вентиля по часовой стрелке клапан перекрывает отверстие в седле корпуса вентиля.

Скоростной клапан. В случае аварийного разрыва трубопроводов необходимо ограничить выход газа, что повышает пожарную безопасность автомобиля. Для этого предназначен скоростной клапан. После открытия расходных вентилей плунжер под давлением газа в баллоне перемещается и закрывает отверстие для прохода газа в корпусе клапана. В систему питания газ поступает только через отверстие в плунжере, которое имеет диаметр 0,13...0,19 мм. После выравнивания давления, что происходит через 2...3 мин, плунжер перемещается под действием пружины и открывает отверстие в корпусе клапана. Газ начинает поступать в систему питания в необходимом количестве. В случае разрыва трубопроводов системы питания клапан под действием давления в баллоне закрывается, и газ выходит в атмосферу только через небольшое отверстие в плунжере, что позволяет принять необходимые противопожарные меры.

Контрольный вентиль. Предназначен для определения момента максимального наполнения баллона. Перед заправкой баллона на штуцер контрольного вентиля следует навернуть наконечник шланга со смотровым устройством. Другой конец шланга отводится в специальную емкость, имеющуюся на газонаполнительной станции. В процессе наполнения баллона контрольный вентиль открывается, и через смотровое устройство определяется момент заполнения сжиженным газом.

Предохранительный клапан. Клапан предназначен для предохранения баллона от высокого давления и отрегулирован на начало открытия при давлении 1,68 МПа и полное открытие при давлении 1,8 МПа, при этом зазор между ним и седлом должен быть

Не менее 2,6 мм. Если давление превышает приведенные значения, клапан с уплотнителем отжимается от седла, преодолевая усилие пружины, и открывает отверстие для выхода газа из баллона.

Электромагнитный клапан. Для очистки газа, поступающего в редуктор, и отключения газовой магистрали при остановке двигателя предназначен электромагнитный клапан, состоящий из корпуса, электромагнита с клапаном, войлочного фильтрующего элемента, алюминиевого колпака, стяжного болта, подводящего и отводящего газ штуцеров. Уплотнение стыка между корпусом и колпаком фильтра осуществляется резиновым кольцом. Стык между колпаком фильтра и головкой стяжного болта уплотнен медной прокладкой.

При выключенном зажигании клапан под действием пружины закрыт и не пропускает газ в редуктор. При включении зажигания клапан открывается, и очищенный от механических примесей газ поступает в испаритель, редуктор и далее в смеситель.

Испаритель. Для преобразования газового топлива из жидкой фазы в газообразную служит испаритель. Испаритель разборной конструкции: его алюминиевый корпус состоит из двух частей. Через каналы в плоскости разъема проходит газ. Такая конструкция позволяет очищать газовые каналы от отложений.

Газовый редуктор. Для снижения давления газа до значения, близкого к атмосферному, используют газовый редуктор (рис. 3.10, А). Редуктор - двухступенчатый, мембранно-рычажного типа. Принципы действия первой и второй ступеней редуктора одинаковы. Каждая ступень имеет клапан, мембрану, рычаг, шарнирно связывающий клапан с мембраной, и пружину с регулировочной гайкой.

Редуктор имеет также дополнительные устройства мембранно-пружинного типа, которые обеспечивают автоматическое перекрытие поступления газа к смесителю при выключении двигателя и дозирование количества газа в соответствии с нагрузочным режимом работы двигателя.

При неработающем двигателе и закрытом расходном вентиле (при выработанном газе) давление в полости первой ступени равно атмосферному, и клапан 3 Первой ступени находится в открытом положении под действием усилия пружины 10. При открытом вентиле и включенном электромагнитном клапане газ поступает в полость первой ступени редуктора, пройдя предварительно через вентиль и электромагнитный клапан. Давление газа действует на мембрану 8, Которая, преодолевая усилие пружины 10, Прогибается и при достижении заданного давления через рычаг 12 Закрывает клапан 3.

Давление газа в полости регулируется изменением при помощи гайки 11 Усилия пружины 10, Действующей на мембрану 8, И

Устанавливается в пределах 0,16...0,18 МПа. Давление газа в первой ступени контролируется при помощи дистанционного электрического манометра, установленного в кабине, и датчика, размещенного на редукторе.

При неработающем двигателе клапан 16 Второй ступени находится в закрытом положении и плотно прижат к седлу пружиной 41 Разгрузочного устройства мембраны и пружиной 47 Мембраны, усилие от которых передается через шток 49 и Стержень 48, Рычаг 29 И толкатель 26.

При пуске двигателя под дроссельными заслонками газового смесителя создается вакуум, который по шлангам (через вакуумную полость экономайзера) передается в полость В разгрузочного устройства. Мембрана 38 ъ Результате возникновения вакуума прогибается и сжимает пружину 41 Разгрузочного устройства мембраны, тем самым разгружается клапан 16 Второй ступени. Усилие пружины 4 7 Становится недостаточным для удержания клапана 16 Второй ступени в закрытом положении, и он открывается под давлением газа в полости А первой ступени. Газ заполняет полость Б второй ступени, а затем через дозирующе-экономайзерное устройство (экономайзер) поступает в смеситель.

В режиме холостого хода расход газа незначителен, и в полости второй ступени создается избыточное давление 50...70 Па (5... 7 мм вод. ст.). По мере открытия дроссельных заслонок расход газа увеличивается, и на режимах, близких к режиму полной мощности, давление газа в полости снижается до вакуума 150...200 Па (15...20 мм вод. ст.), при этом мембрана 39 Прогибается и через систему рычагов увеличивает открытие клапана 16 Второй ступени.

Одновременно возрастают степень открытия клапана 3 Первой ступени и расход газа через него. При большом открытии дроссельных заслонок вакуум в смесительной камере понижается, что приводит к уменьшению вакуума в вакуумной полости экономайзера, и пружина 19 Открывает клапан 23, Обеспечивая подачу в смеситель дополнительного количества газа через отверстие 25 Мощностного регулирования подачи газа.

Рассмотрим подробнее, как проходит газ из полости Б редуктора через дозирующе-экономайзерное устройство (рис. 3.10, Б) В смеситель. По мере открытия дроссельных заслонок газового смесителя растет вакуум над обратным клапаном смесителя, он открывается, и газ поступает в форсунки смесителя.

При работе двигателя с прикрытыми дроссельными заслонками газ из второй ступени редуктора проходит к газовому смесителю через отверстие 5

Пан 23. Газ начинает поступать дополнительно через отверстие 57 экономайзера.

Увеличение общей подачи газа приводит к обогащению газовоздушной смеси и повышению мощности двигателя. В правильно отрегулированном редукторе давление газа в полости первой ступени должно быть 0,16...0,18 МПа, а в полости второй ступени должно создаваться избыточное давление, на 80... 100 Па

(8... 10 мм вод. ст.) больше атмосферного, ход стержня Одол Жен быть не менее 7 мм.

Газовый смеситель. Приготовление газовоздушной смеси для питания двигателя происходит в газовом смесителе. Газовый смеситель - двухкамерный вертикальный, с падающим потоком топливной смеси, с параллельным открытием дроссельных заслонок и двумя горизонтальными форсунками, расположенными в узких сечениях съемных диффузоров. Как правило, газовый смеситель изготовляется на базе стандартных карбюраторов с изменением конструкции для установки газовой форсунки и присоединения газовой трубки к системе холостого хода.

Дозирование газа для главной системы осуществляется дозиру-юще-экономайзерным устройством, расположенным в газовом редукторе. Питание газом системы холостого хода комбинированное: непосредственно из газового редуктора по трубопроводу 15 (см. рис. 3.9) и из трубопровода 16 Основной подачи газа. Смеситель снабжен исполнительным мембранным механизмом пневмо-центробежного ограничителя максимальной частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Рис. 3.10. Газовый редуктор:

А - Устройство газового редуктора; Б - Схема работы экономайзера редуктора; 1 - седло клапана первой ступени; 2 - Уплотнитель клапана; 3 И 4 - Соответственно клапан и крышка первой ступени; 5 - Направляющая клапана; б, 9 И 31 - Контргайки; 7 - регулировочный винт клапана; 8 - Мембрана первой ступени; 10 - Пружина мембраны первой ступени; /1 - регулировочная гайка; 12 - Рычаг первой ступени; 13 И 32 - Оси рычагов; 14 - Седло клапана второй ступени; 15 - Уплотнительный клапан; 16 - Клапан второй ступени; 17 - Корпус дозирующе-экономайзерного устройства; 18 - Крышка корпуса; 19 - Пружина экономайзера; 20 - Мембрана экономайзера; 21 - Винт крепления крышки; 22 - Пружина клапана экономайзера; 23 - Клапан экономайзера; 24 И 58 - Дозирующие отверстия экономичного регулирования подачи газа; 25 И 57 - дозирующие отверстия мощностного регулирования подачи газа; 26 - Толкатель клапана; 27 - Пластина с дозирующими отверстиями; 28 - Прокладки пластины; 29- Рычаг второй ступени; 30- Регулировочный винт клапана; 33 - Крышка с патрубком системы холостого хода; 34 - Винт крепления крышки; 35 - Корпус редуктора; 36 - крышка разгрузочного устройства; 37 - Крышка редуктора; 38 - Мембрана разгрузочного устройства; 39 - Мембрана второй ступени; 40 - Усилительный диск мембраны; 41 - Пружина разгрузочного устройства мембраны; 42 - Регулировочный ниппель; 43 - Контргайка ниппеля; 44 - Стопорный винт; 45 - Штифт упорной шайбы; 46 - Колпачковая крышка ниппеля; 47 - Пружина мембраны второй ступени; 48 - Стержень; 49 - Шток мембраны; 50 - Упор мембраны; 51 - Болт крепления крышки редуктора; 52 - Прокладки; 53 - Корпус газового фильтра; 54 - Фильтрующий элемент; 55 - Патрубок для соединения вакуумной полости экономайзера с впускным трубопроводом двигателя; 56 - Патрубок для передачи вакуума в вакуумную полость разгрузочного устройства; 59 - Патрубок для подвода газа в смеситель; А - полость первой ступени; Б - полость второй ступени; В - полость разгрузочного устройства; Г - полость атмосферного давления; - направление движения газа

Крышка каналов системы холостого хода вместе с прокладкой установлена на корпусе газового смесителя и закреплена четырьмя винтами. В ней размещены винты регулирования состава газовой смеси и отверстие для присоединения вакуум-корректора.