Система питания газобаллонного двигателя. Система питания двигателя от газобаллонной установки

Система питания газобаллонного двигателя

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

4 – Заправочное устройство. Через него баллон заполняют сжиженным газом

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.

Система питания двигателя от газобаллонной установки

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

Общее устройство газобаллонной установки

Строительные машины и оборудование, справочник

Категория:

   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.

Читать далее: Баллоны для сжиженного газа

Категория: - Ремонт топливной аппаратуры автомобилей

Главная → Справочник → Статьи → Форум

stroy-technics.ru

Общее устройство системы питания двигателя от газобаллонных установок

Строительные машины и оборудование, справочник

Категория:

   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.

Читать далее: Основные элементы газобаллонных установок

Категория: - Автомобили и трактора

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



k-a-t.ru

---

• 
  Газель 2705 характеристики
• 
  Точка росы газа
• 
  Газель мест 13
• 
  Газ соболь 2217 расход топлива на 100 км
• 
  Газ соболь 27527 соболь руководство
• 
  Газ 270500
• 
  Газ 33302
• 
  Гидровакуумный усилитель тормозов газ 24
• 
  Температура горения бензина и газа
• 
  Диаметр колеса газ 66
• 
  Газ 33081 егерь 2 технические характеристики