Система питания двигателя от газобалонной установки

1.

Система питания
двигателя от
газобалонной установки

2.

Газ в газобалонных установках
Горючие газы, используемые в газобаллонных автомобилях, могут быть
естественными и искусственными. Естественные (природные) газы
добываются из газовых или нефтяных скважин. Искусственные газы
являются побочными продуктами, получаемыми на химических или
металлургических заводах.
Газовые топливные системы (ГТС) могут работать на сжиженном
(пропан-бутан, С3Н8 - С4Н10) и сжатом (метан, СН4) газе, обеспечивают
экономию топлива, более чистый выхлоп, увеличение ресурса двигателя.
Газобаллонные автомобили имеют также и недостатки:
- расход газа выше, чем традиционного топлива (в городе на 15%, на
загородных дорогах на 10%)
- уменьшается мощность двигателя
-снижается грузоподъемность
- более трудоёмкое ТО

3.

Газ в газобалонных установках
Сжатыми (СПГ – сжатый природный газ) называют газы, которые при
обычной температуре окружающей среды и высоком давлении (до 20
МПа) сохраняют газообразное состояние. Кроме метана, к сжатым
относятся и промышленные газы: светильный, коксовый и синтез-газ, но
они содержат окись углерода (СО) и поэтому ядовиты.
Сжиженными (СНГ – сжиженный нефтяной газ) газами называют такие,
которые переходят из газообразного состояния в жидкое при
нормальной температуре и небольшом давлении до 1,6 МПа. Их
получают при переработке нефти и, соответственно, их запасы
ограничены.
Установлены следующие марки сжиженных газов:
-СПБТЗ - смесь пропана и бутана техническая зимняя
-СПБТЛ - смесь пропана и бутана техническая летняя
- БТ - бутан технический

4.

Преимущества СНГ перед СПГ
• больше грузоподъемность, так как баллоны легче и их
число меньше
• меньше рабочее давление в газобаллонной установке,
а следовательно, надежнее и безопаснее работа на
таком автомобиле
• выше теплотворная способность газовоздушной смеси,
что способствует увеличению мощности двигателя
• больше концентрация тепловой энергии в единице
объема, что позволяет увеличить радиус действия
автомобиля
• перевозка сжиженных газов проще

5.

Схема системы питания двигателя,
работающего на сжатом газе
1 – баллон; 2 – тройник;
3, 13 – газопроводы; 4 –
крестовина; 5, 6, 18 –
вентили; 7 – бак; 8, 9 –
манометры; 10 – газовый
фильтр; 11 – редуктор; 12
– дозирующее
устройство; 14 –
карбюратор-смеситель;
15 – топливопровод; 16 –
топливный насос; 17 –
подогреватель; 19 –
трубка

6.

Схема системы питания двигателя,
работающего на сжиженном газе
1 – топливный фильтр; 2
– топливный насос; 3 –
карбюратор; 4 –
смеситель; 5 –
испаритель; 6 – газовый
фильтр; 7 – дозирующее
устройство; 8 –
редуктор; 9, 10 –
манометры; 11, 13 –
вентили; 12 – баллон;
14 – двигатель; 15 – бак

7.

Газодизельные установки для
работы на СПГ
Газоподающая аппаратура СПГ и приборы подачи воздуха и жидкого
топлива в дизелях составляют газодизельную систему питания. Она
обеспечивает возможность работы дизеля как на смеси природного газа
и небольшой дозы дизельного топлива, так и на чистом дизельном
топливе.
Воспламенение одной только газовоздушной смеси от сжатия в дизелях
практически невозможно из-за высокой температуры
самовоспламенения газа (700...750°С), значительно превышающей
температуру самовоспламенения дизельного топлива (320...370°С).
Поэтому в цилиндры дизеля подают небольшую дозу (12... 17%)
запального дизельного топлива, очаги самовоспламенения которого в
цилиндрах обеспечивают надежное сгорание даже сильно обедненного
заряда газовоздушной горючей смеси. При увеличении дозы запального
топлива повышается устойчивость процесса сгорания вследствие
образования большого количества очагов самовоспламенения.

8.

9.

Узлы и приборы газобалонных
установок
Газовая система питания включает в себя устройства, предназначенные
для подогрева и испарения газового топлива, понижения давления
сжатого или сжиженного газа до давления, близкого к атмосферному,
приготовления и подачи газовоздушной смеси на всех режимах работы
двигателя. Эти устройства обеспечивают также прекращение подачи газа
при любой остановке двигателя.
К газоподающей аппаратуре газобаллонной установки относятся
следующие приборы и узлы:
•испаритель газа
•подогреватель газа
•газовый смеситель
•фильтры газа
•газовые редукторы
•дозирующе-экономайзерное устройство

10.

Испаритель
Испаритель газа служит для преобразования сжиженного газа в
паровую фазу (газообразное состояние). На рисунке 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).

11.

12.

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, в котором используется
теплота отработавших газов. Подогреватель состоит из
корпуса, в котором размещен теплообменный змеевик.
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.
Интенсивность подогрева газа регулируется размером
отверстия специальной дозирующей шайбы.

13.

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

14.

Газовый редуктор
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.

15.

Двухступенчатый газовый редуктор
Двухступенчатый газовый редуктор 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.

16.

17.

Одноступенчатый редуктор
высокого давления
Одноступенчатый газовый редуктор высокого давления 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).

18.

19.

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 рисунке.
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 через канал, обратный клапан и
газовые форсунки, которые расположены в узком сечении диффузоров.

20.

При работе двигателя на минимальной частоте вращения холостого хода
обратный клапан закрыт, отверстие прямоугольного сечения находится в зоне
низкого разрежения, и газ поступает в задроссельное пространство через круглое
отверстие. Количество поступающего газа регулируют винтом. Воздух в этом
случае поступает через щели между дроссельными заслонками и стенками
смесительных камер.
При открывании дроссельных заслонок прямоугольные отверстия 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.
С увеличением частоты вращения коленчатого вала двигателя увеличивается
разрежение в диффузорах и открывается обратный клапан, включающий
основную подачу газа.
Газ в систему холостого хода подается по двум каналам: непосредственно из
второй ступени редуктора по каналу и из полости за дозирующим устройством по
каналу. Такая конструкция обеспечивает плавный переход с режима холостого
хода на режим частичных нагрузок и отсутствие переобогащения горючей смеси
на малых нагрузках.

21.

22.

Газовое оборудование и арматура
Баллоны для сжатых газов изготовляют из стальных цельнотянутых труб.
Баллоны емкостью 50 л имеют тройной запас прочности. В зависимости
от применяемой марки стали масса одного баллона составляет 93 или
62,5 кг. Максимальное рабочее давление, на которое рассчитан баллон,
составляет 20 МПа. В горловине баллона имеется отверстие с конической
резьбой для присоединения трубопроводов, вентилей или манометров.
Баллоны для сжиженных газов стальные сварные, они рассчитаны на
рабочее давление до 1,6 МПа. Вместимость баллона в зависимости от
модели автомобиля колеблется от 25 до 117 л, а его масса – от 45 до 192
кг.
Баллоны окрашиваются в красный цвет и на них наносят следующие
данные: завод-изготовитель, порядковый номер баллона, масса
порожнего баллона, вместимость, дата изготовления, год следующего
переосвидетельствования, рабочее давление, клеймо ОТК заводаизготовителя.

23.

Расходный вентиль 6 паровой фазы и
вентиль 12 жидкой фазы, контрольный
вентиль 9 максимального наполнения
баллона и предохранительный клапан 8
имеют внутри баллона трубки. Трубки
расходного вентиля 6 паровой фазы и
предохранительного клапана 8 выведены в
верхнюю зону баллона для соединения с
паровой фазой газа, которая занимает в
баллоне верхнюю часть объема.
Предохранительный клапан 8 отрегулирован
на давление 1,6 МПа. Трубка расходного
вентиля 12 жидкой фазы располагается в
самой нижней точке баллона. Баллон
наполняется сжиженным газом
приблизительно на 80% объема. Чтобы
обеспечить это, трубка вентиля 9
максимального наполнения баллона
выведена на уровень, соответствующий его
предельному наполнению. Перед началом
заправки вентиль 9 открывают. Для слива
неиспарившегося конденсата в нижней
части баллона имеется пробка.

24.

Наполнительное устройство
Наполнительное устройство состоит из наполнительного
вентиля и обратного клапана, которые размещаются в
корпусе. При вращении маховика вентиля шток перемещает
клапан, который, опускаясь в свое седло, перекрывает
входное отверстие для газа или, поднимаясь, открывает его.
Мембрана обеспечивает герметичность вентиля.
Для заправки баллона сжиженным газом вместо пробки
вворачивают наконечник заправочного шланга и, отвернув
контрольный и наполнительный вентили, заполняют баллон
до появления жидкости из контрольного отверстия. После
окончания заправки закрывают наполнительный вентиль,
отсоединяют шланг, ввертывают пробку и закрывают
контрольный вентиль после прекращения выхода из него
сжиженного газа. Обратный клапан предупреждает выход
газа из баллона в случае обрыва заправочного шланга или
неисправности наполнительного вентиля.

25.

Предохранительный клапан предназначен
для предотвращения повышения давления
газа в баллоне свыше 1,6 МПа. При давлении
газа в баллоне 1,68 МПа клапан отходит от
седла, преодолевая усилие пружины, и через
дренажные отверстия в корпусе обеспечивает
выход паровой фазы газа в окружающую
среду. Усилие пружины подбирают
регулировочными шайбами. Вытягиванием
штока проверяют работоспособность клапана.
Отрегулированный клапан пломбируют
пломбой.
Скоростной клапан служит для перекрытия
газовой магистрали в аварийных случаях
(разгерметизация шлангов и соединений,
неисправность газового редуктора и т. п.).
Клапан устанавливают на выходных штуцерах
парового и жидкостного вентилей газового
баллона.

26.

Указатель уровня сжиженного газа состоит из
датчика и указателя. На баллоне установлен датчик
указателя уровня сжиженного газа поплавкового типа,
выполненный по типу датчика уровня бензина и
унифицированный с ним. Поэтому указатель уровня
бензина, установленный на щитке приборов в кабине
водителя, можно использовать для контроля уровня
сжиженного газа.
Магистральный вентиль предназначен для
прекращения подачи газа из баллона к
неработающему двигателю и для подачи газа в
магистраль перед пуском двигателя. При вращении
маховика 4 вентиля шток 3 перемещается вдоль оси и
закрывает или открывает седло клапана 1. Резиновые
кольцевые уплотнители 2 уплотняют шток внутри
корпуса. При работе двигателя магистральный
вентиль должен быть открыт полностью.

27.

Трубопроводы служат для соединения между собой газового
оборудования. По рабочему давлению трубопроводы делятся на три
группы, каждая группа рассчитана на определенное давление: до 20, до
1,6 и до 0,1 МПа соответственно.
Первая группа представляет собой стальные бесшовные трубки с
наружным диаметром 10 мм и толщиной стенок 2 мм.
Ко второй группе относятся стальные трубки диаметром 10 мм и
толщиной стенок 1 мм. В тех местах, где трубопроводы подвергаются
постоянной вибрации, вместо стальных трубок применяют гибкие
шланги высокого давления со специальной заделкой присоединительных
наконечников.
Третья группа трубопроводов представляет собой шланги низкого
давления и стальные тонкостенные трубки.

28.

Особенности эксплуатации газобаллонных
автомобилей
Заправка автомобиля сжиженным газом осуществляется в следующих условиях:
• строго горизонтальная установка автомобиля на заправочной станции (в противном случае
возможно чрезмерное или недостаточное наполнение баллона сжиженным газом)
• надежная герметичность соединений заправочного шланга и вентиля баллона
• контроль максимального заполнения баллона газом с помощью вентиля максимального
наполнения (появление из вентиля белого облака газа свидетельствует о заполнении баллона до
максимального уровня и необходимости прекращения заправки)
Заправка автомобиля сжатым газом осуществляется при неработающем двигателе следующим
образом:
• герметично присоединяют заправочный шланг к наполнительному вентилю автомобиля
• открывают вентиль и проверяют, нет ли утечки газа
• определяют остаточное давление газа в баллонах; если оно меньше 0,5 МПа, баллоны продувают
сжатым газом под давлением 1,0…1,5 МПа, после чего газ выпускается в окружающую среду
• продувка повторяется два-три раза

29.

Особенности эксплуатации газобаллонных
автомобилей
Пуск двигателя на газе.
После осмотра газовой аппаратуры проверяют наличие газа в баллоне, открывают паровой
(верхний) вентиль баллона при пуске холодного двигателя или жидкостный (нижний) вентиль при
пуске прогретого двигателя. Открывают магистральный вентиль и по показаниям манометров
контролируют наличие газа в баллоне и первой ступени редуктора. Воздушная заслонка
смесителя прикрывается только при затрудненном пуске холодного двигателя.
Пуск холодного двигателя при умеренной температуре осуществляется в следующей
последовательности:
• открывается паровой расходный вентиль газового баллона и магистральный вентиль
• для ускорения пуска двигателя заполняют газом газопровод от редуктора до смесителя
принудительным открыванием клапана второй ступени редуктора, кратковременно нажимая на
шток мембраны второй ступени, или прикрывают воздушную заслонку газового смесителя
• вытягивают ручку управления дроссельными заслонками на половину ее хода, приоткрывая
дроссельные заслонки
• пускают двигатель и прогревают его на малой частоте вращения коленчатого вала
• при достижении температуры охлаждающей жидкости 50…60 ˚С открывают расходный вентиль
жидкой фазы, а вентиль паровой фазы закрывают
• после прогрева двигателя ручки управления воздушной заслонкой и дроссельными заслонками
возвращают в исходное положение

30.

Особенности эксплуатации газобаллонных
автомобилей
Остановка двигателя
При кратковременном останове двигателя магистральный и расходный вентиль остаются
открытыми, так как поступление газа перекрывается редуктором.
При стоянке в течение 1…2 часа перекрывают магистральный вентиль и продолжают работу
двигателя до тех пор, пока не будет израсходован газ из газопровода между магистральным
вентилем и газосмесительным устройством, после чего выключают зажигание.
При длительной стоянке закрывают расходные вентили паровой и жидкостной фазы и
продолжают работать до полной остановки двигателя, после чего закрывают магистральный
вентиль и выключают зажигание.
Постановка газобаллонного автомобиля на техническое обслуживание в закрытом помещении
требует особых мер предосторожности, связанных с повышенной пожароопасностью газа. Если
постановка на техническое обслуживание выполняется в плановом порядке, перед подачей
автомобиля на ремонтный участок рекомендуется полностью выработать газ из баллонов, затем
перекрыть все вентили газобаллонной установки, а автомобиль подавать на бензиновом ходу.
Если такой возможности нет, описанным выше способом вырабатывают газ из системы,
перекрывают газовые вентили, включают подачу бензина, и подают автомобиль в зону ремонта.