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.

Какие газы могут служить топливом для двигателей газобаллонных автомобилей?

Топливом для двигателей газобаллонных автомобилей могут служить сжатые и сжиженные газы, хранящиеся в специальных баллонах.

Какие газы для двигателей газобаллонных автомобилей относятся к сжатым?

К сжатым газам относятся: метан; водород; окись углерода; нефтяной газ, выделяющийся из нефтяных скважин или получаемый при переработке нефти; промышленный (коксовый) газ, получаемый в коксовых печах при сухой перегонке угля или торфа. Газ, переработанный на заводе, называют синтез-газ. Сжатые газы на автомобиле хранятся в стальных баллонах под давлением 20 МПа. Ведутся работы по созданию баллонов из полимерных материалов, которые значительно легче стальных.

Какие газы для двигателей газобаллонных автомобилей относятся к сжиженным и как они хранятся?

К сжиженным газам относятся: пропан, бутан, пропилен, бутилен. Эти газы легко переходят из газообразного в жидкое состояние при нормальной температуре и низких давлениях (до 1,6 МПа). Их получают во время переработки нефтепродуктов и хранят на автомобиле в стальном баллоне под давлением 1,6 МПа. В таких газах содержится бо́льшая концентрация тепловой энергии в единице объема, чем в сжатых газах. Поэтому для пробега автомобиля 250-300 км требуется всего один баллон с жидким газом, тогда как для такого же пробега автомобиля на сжатых газах требуется 5 или 8 баллонов. Кроме того, сжиженный газ хранится при невысоком давлении, что повышает безопасность труда.

В настоящее время выпускаются автомобили ЗИЛ-138, ГАЗ-53-07, ГАЗ-52-07; ГАЗ-24-07 «Волга» с газовой аппаратурой для работы на сжиженных газах. Двигатели этих автомобилей не претерпели существенных переделок. В них только повышена степень сжатия до 8,5, что позволяет им развивать такую же мощность, как и при работе на бензине. Кроме того, на этих автомобилях сохранена топливная аппаратура для кратковременной работы на бензине. В соответствии с ГОСТ 20448-75 на таких автомобилях используется смесь сжиженного газа, состоящая из пропана и бутана. Зимой в этой смеси пропана должно быть не менее 75% и не более 20% бутана, летом – соответственно 34 и 60%. Это объясняется тем, что пропан лучше испаряется, обеспечивая надежный пуск двигателя. Кроме пропана и бутана, в состав сжиженного газа входят метан, этан, этилен, пропилен, бутилен, пентан и другие, общее содержание которых в смеси составляет 5-6%. Пропановые фракции (пропан, пропилен) обеспечивают необходимое давление в баллоне. Бутан наиболее калорийный и легкосжижаемый газ. Октановое число у пропана – 120, у бутана – 93, что позволяет повысить степень сжатия в двигателе и получить большую мощность. Газ не должен содержать механических примесей, водорастворимых кислот, щелочей, смол и других вредных примесей. Сжиженные газы имеют большой коэффициент объемного расширения. Поэтому баллон следует наполнять газом не более чем на 90% его объема. Остальные 10% составляет объем паровой подушки, без которой даже незначительное повышение температуры газа приводит к резкому увеличению давления в баллоне.

Перевод автомобилей на газовое топливо позволяет экономить жидкое топливо. Кроме того, оно более полно сгорает в цилиндрах двигателя и меньше выделяется токсических веществ в атмосферу. В таком двигателе нет конденсации топлива и не смывается масляная пленка со стенок цилиндров, что повышает срок службы двигателя на 20-25%.

Однако работа двигателя на газу требует соблюдения специальных правил безопасности, так как в местах неплотного соединения газ выходит и образует снежный кристаллический налет (иней), при соприкосновении с которым может произойти обмораживание рук и других частей тела. Прорвавшийся газ скапливается в углублениях подкапотного пространства и, смешиваясь с воздухом, образует взрывоопасную смесь. Газ не содержит кислорода, поэтому при его вдыхании может произойти отравление (удушье).

Как устроена газобаллонная установка для работы на сжиженном газе?

Газобаллонная установка автомобиля ГАЗ-53-07 (рис.73) состоит из баллона 1 для хранения сжиженного газа; испарителя газа 16; двухступенчатого газового редуктора 14 с дозирующе-экономайзерным устройством; смесителя 10, в котором газ смешивается с воздухом в пропорции 1: 1 и образует газовоздушную горючую смесь; магистрального вентиля 20, открывающего поступление газа в испаритель; манометра 21 высокого давления, показывающего давление газа в баллоне, манометра 6 низкого давления, показывающего давление газа в камере первой ступени газового редуктора; фильтра 15 для очистки газа; трубопровода 24 высокого давления, подводящего газ из баллона в газовый редуктор; трубопровода низкого давления 12 для подвода газа из камеры второй ступени газового редуктора в смеситель; трубопровода 11 вакуумного разгружателя и трубопровода 7 для подвода в смеситель газа при работе двигателя с малой частотой вращения коленчатого вала на холостом ходу.

Рис.73. Газобаллонная установка для питания двигателя сжиженным газом.

На баллоне установлены заправочный вентиль 3 для наполнения баллона жидким газом, контрольный вентиль 2 для отвода паровой фазы газа в момент наполнения баллона, предохранительный клапан 22, открывающий выход газа в атмосферу в случае чрезмерного повышения его давления в баллоне, указатель 4 уровня газа в баллоне, расходные вентили 5 жидкой и 23 парообразной фаз газа. На испарители установлен трубопровод 17 для подвода горячей охлаждающей жидкости из системы охлаждения двигателя и 18 – для отвода этой жидкости в систему охлаждения, кран 19 для слива отстоя или воды в холодное время года. Для питания двигателя 8 жидким топливом (бензином) имеется топливный бачок 13 емкостью 10 л и карбюратор 9, соединенные между собой топливопроводом.

Как работает газобаллонная установка сжиженного газа?

Работает газобаллонная установка так. При пуске двигателя открывают вентиль 23 (рис.73) на баллоне и магистральный вентиль 20 в кабине водителя. Газ из баллона под давлением 1,6 МПа по трубопроводу 24 поступает в испаритель 16, где испаряется и через фильтр 15 поступает в двухступенчатый редуктор 14, где его давление снижается до 0,12-0,15 МПа в камере первой ступени, а затем до 0,1 МПа в камере второй ступени. Газ из камеры второй ступени через дозирующе-экономайзерное устройство по трубопроводу 12 поступает в смеситель 10, где, смешиваясь с воздухом в пропорции 1: 1, образует газовоздушную горючую смесь, которая поступает в цилиндры двигателя.

После пуска и прогрева двигателя вентиль 23 закрывают, а открывают вентиль 5 жидкой фазы газа. Жидкий газ поступает по тем же трубопроводам в испаритель 16, где преобразуется в газообразное состояние и далее поступает в редуктор. При последующем пуске горячего двигателя открывают вентиль 5, так как жидкость в рубашке охлаждения еще горячая и подогревает газ в испарителе.

Во время работы двигателя с малой частотой вращения коленчатого вала на холостом ходу газ к смесителю поступает по трубопроводу 7. Для обеспечения нормальной работы редуктора его трубопровод 11 вакуумного разгружателя все время соединен с впускной полостью смесителя. В холодное время года газ плохо испаряется, что затрудняет пуск двигателя. В этом случае его пускают на бензине, прогревают и переводят на газ. Для этого необходимо перекрыть бензокраник на бачке и полностью выработать бензин из карбюратора и топливопроводов, а затем пустить двигатель от газобаллонной установки. Запрещается одновременная работа двигателя на бензине и газе. На бензине можно доехать до ближайшей газонаполнительной станции, если в пути израсходовано газовое топливо. Однако длительная работа на бензине запрещается.

В чем отличие газобаллонной установки для сжатого газа?

Газобаллонная установка для сжатого газа имеет такие же приборы, что и для сжиженного газа. Однако газ в ней хранится в сжатом состоянии в нескольких стальных баллонах под давлением 20 МПа, соединенных между собой стальными трубопроводами. Работа такая же, как и на сжиженном газе.

Устройство приборов газобаллонной установки

Как устроен баллон для сжиженного газа?

Баллон для сжиженного газа изготовляется из стали, рассчитан на рабочее давление 1,6 МПа и пригоден для наполнения и хранения газа при температуре до 45°С. Баллоны периодически подвергаются гидравлическому испытанию под давлением 2,4 МПа и пневматическому – под давлением воздуха 1,6 МПа. Выдержавшие испытания клеймят. На переднем днище ставят клеймо с указанием завода-изготовителя, порядкового номера, массы в килограммах, даты (месяц и год) изготовления и последнего испытания, рабочего и испытательного давления, емкости в литрах, а также клеймо ОТК завода-изготовителя. Повторные испытания проводят один раз в два года органы Гостехнадзора. Годные баллоны окрашивают в красный цвет.

Как устроен и работает испаритель газа?

Испаритель сжиженного газа служит для преобразования жидкой фазы газа в газообразную. Он состоит из разъемного корпуса, в котором выполнены каналы для прохода газа. Каналы омываются горячей жидкостью из системы охлаждения, что и приводит к испарению газа. Разборная конструкция испарителя позволяет очищать каналы от отложений и осадков.

Как устроен и работает фильтр для очистки газа?

В фильтре газ очищается от механических примесей и воды, которые, попав в редуктор, могли бы вызвать неплотное закрытие клапанов, а вода в холодное время года, замерзая, закупорила бы газопроводы, нарушив работу системы питания. Фильтр состоит из корпуса, в котором установлен фильтрующий элемент, изготовленный из мелкой латунной сетки, свернутой рулоном, и пакета войлочных колец. Газ последовательно проходит через сетку и войлок, очищается и поступает в газовый редуктор.

Какое назначение и устройство газового двухступенчатого редуктора?

Газовый двухступенчатый редуктор служит для снижения давления газа с 1,6 МПа до 0,1 МПа и подачи его в смеситель, а также регулировки его количества в зависимости от нагрузки и частоты вращения коленчатого вала. Кроме того, редуктор обеспечивает перекрытие газовой магистрали при неработающем двигателе. Он состоит (рис.74) из алюминиевого корпуса 24 с внутренней перегородкой, разделяющей его на две камеры: первой А и второй Б ступеней. Камера первой ступени снизу закрывается крышкой 4. Между корпусом и крышкой зажата гибкая мембрана 5, с которой соединен двуплечий рычаг 8, установленный шарнирно на оси. С рычагом соединен стержень, в котором запрессован клапан 3 первой ступени, который в заданные моменты плотно прижимается к седлу, установленному в газоподводящем штуцере 1. К штуцеру крепится газоподводящий трубопровод с фильтром 39. Под мембраной установлена пружина 6, стремящаяся удерживать ее в верхнем положении, а следовательно, и клапан первой ступени в открытом состоянии. Упругость пружины можно изменять вращением регулировочной гайки 7. Поддиафрагменная полость сообщается с атмосферой. В камеру первой ступени ввернут штуцер 2 для манометра и предохранительный клапан 38. Диафрагма 36 камеры второй ступени зажата между крышкой 37 и распорным кольцом, прикрепляемым к корпусу. Диафрагма пружиной 33 отжимается кверху, действуя через опорную шайбу на стержень 34. Пружина установлена в направляющей 32, вращением которой можно изменять ее упругость. Нижний конец стержня диафрагмы соединен с двуплечим рычагом 29, установленным шарнирно на оси в приливе корпуса камеры второй ступени. Другой конец рычага через регулировочный винт 27 с контргайкой 28 прижимает клапан 9 к седлу, препятствуя поступлению газа из камеры первой ступени во вторую.

Рис.74. Газовый двухступенчатый редуктор.

Над полостью второй ступени установлен вакуумный разгружатель 31 с пружиной 30 и упорами 35. Пружина 30 через упоры 35 при неработающем двигателе воздействует на диафрагму 36, поднимая ее. Полость В вакуумного разгружателя трубопроводом через штуцер 18 и 13 сообщается с впускным трубопроводом двигателя. Поэтому при работающем двигателе разрежение передается в камеру вакуумного разгружателя и пружина 30 перестает воздействовать на диафрагму камеры второй ступени, позволяя ей прогибаться и пропускать газ из камеры первой ступени во вторую.

В нижней части камеры второй ступени имеется дозатор-экономайзер 22 с крышкой 14, который регулирует количество газа, поступающего к смесителю, то есть состав горючей смеси. Между корпусом экономайзера и его крышкой установлена диафрагма 16, нагруженная пружиной 15. С диафрагмой через шток соединен клапан 11 с пружиной 12. В корпусе экономайзера выполнены отверстия 21 и 25 постоянного сечения. Сечение отверстия 17 можно изменять вращением регулировочного винта 19 и регулировать таким путем максимальную мощность двигателя. Сечение отверстия 20 регулируется автоматически с помощью клапана-регулятора 10, изменяя количество газа, проходящего к смесителю через патрубок 23. Камера второй ступени закрывается крышкой 26.

Как работает газовый двухступенчатый редуктор?

Работает редуктор так. При закрытых расходных и магистральном вентилях газ в редуктор не поступает. Клапан3 (рис.74) камеры первой ступени открыт, второй – закрыт. Двигатель не работает. Во время открытия расходного и магистрального вентилей газ через открытый клапан 3 поступает в камеру первой ступени. Когда давление в камере достигнет 0,12-0,18 МПа, диафрагма 5 прогнется, сжимая пружину 6, и через двуплечий рычаг 8 закроет клапан. Клапан 9 второй ступени все еще закрыт.

При вращении коленчатого вала разрежение из цилиндров передается в смеситель и через обратный клапан и дозирующе-экономайзерное устройство в камеру второй ступени. Одновременно разрежение передается и в вакуумный разгружатель и он перестает воздействовать на диафрагму 36. Следовательно, под диафрагмой камеры второй ступени разрежение, а над ней атмосферное давление. Из-за разности давлений диафрагма прогибается и штоком воздействует на двуплечий рычаг 29, который, поворачиваясь на оси, открывает клапан камеры второй ступени и пропускает газ из камеры первой ступени во вторую. Газ из камеры второй ступени через дозирующе-экономайзерное устройство по патрубку 23 поступает в смеситель, где смешивается с воздухом, образует газовоздушную горючую смесь, которая и поступает в цилиндры двигателя. Расход газа из камеры первой ступени вызывает снижение давления в ней, пружина 6 поднимает диафрагму 5 и снова открывается клапан первой ступени, пропуская газ в камеру первой ступени, а из нее во вторую, обеспечивая бесперебойную работу двигателя. Количество газа, поступающего в смеситель, регулируют поворотом клапана-регулятора 10 в зависимости от теплотворной способности газа. Во время работы двигателя с малой частотой вращения коленчатого вала на холостом ходу дроссельная заслонка в смесителе закрыта и разрежение в камеру второй ступени передается по трубопроводу холостого хода, обеспечивая работу двигателя. При этом газ поступает в поддроссельную полость смесителя по трубопроводу 7 (см. рис.73).

Какое назначение предохранительного клапана в редукторе?

Предохранительный клапан в редукторе предотвращает повреждение диафрагмы камеры первой ступени вследствие повышенного давления в ней из-за неполного закрытия клапана первой ступени. Пружина предохранительного клапана отрегулирована на давление 0,45 МПа. Если давление в камере превысит эту величину, то клапан откроется и выпустит избыточный газ в атмосферу.

Как устроен и работает смеситель газа?

Смеситель газа двигателя автомобиля ГАЗ-53-07 состоит из двух смесительных камер, работающих параллельно. В каждой из них (рис.75) установлен диффузор 5, в горловину которого выведена газовая форсунка 4, соединенная через газоподводящий патрубок 1 и обратный клапан 2 с газовым редуктором.

Рис.75. Смеситель газа.

В нижней части смесителя смонтирована дроссельная заслонка 11, управление которой осуществляется водителем из кабины автомобиля через систему тяг, соединенных с педалью газа, а в верхней части – воздушная заслонка 3, управление которой производится кнопкой, установленной на панели кабины автомобиля. Для работы двигателя с малой частотой вращения коленчатого вала на холостом ходу предусмотрены газоподводящий патрубок 7, соединенный шлангом с редуктором, и два выходных отверстия 6 и 10, сечения которых можно изменять с помощью регулировочных винтов 8 и 9. Смеситель крепится к впускному трубопроводу двигателя через специальную проставку, к которой прикреплен карбюратор.

Работает смеситель так. При открытых расходном и магистральном вентилях газ поступает в редуктор и по патрубку 1 через обратный клапан 2 – в форсунку 4 и в смесительную камеру. Сюда же устремляется воздух, проходящий через открытую воздушную заслонку. В смесительной камере газ смешивается с воздухом в соотношении 1: 1 и образует газовоздушную горючую смесь, которая через открытую дроссельную заслонку поступает в цилиндры, обеспечивая работу двигателя. С увеличением открытия дроссельной заслонки увеличивается и количество газовоздушной смеси, поступающей в цилиндры двигателя, возрастает частота вращения коленчатого вала и мощность двигателя. При закрытой дроссельной заслонке разрежение по каналу 10 и штуцеру 7 передается в редуктор и под дроссельную заслонку мимо газоподводяшего патрубка 1 и форсунки 4. Сюда же подмешивается воздух, проходящий через щель между дроссельной заслонкой и отверстием 6, образуется газовоздушная горючая смесь, которая поступает в цилиндры, обеспечивая работу двигателя с малой частотой вращения коленчатого вала на холостом ходу. С увеличением открытия дроссельной заслонки разрежение передается на канал 6 и из него также поступает газ, что обеспечивает плавный переход работы двигателя с малых нагрузок на средние. Воздушную заслонку 3 прикрывают только во время пуска холодного двигателя и то на самое короткое время, так как газовоздушная смесь быстро переобогащается, потому что газ смешивается с воздухом в пропорции 1: 1. Во все остальное время работы двигателя она должна оставаться в открытом положении.

Как устроены соединительные газотрубопроводы?

Газотрубопроводы, соединяющие баллон с редуктором (высокого давления), изготавливают из стальных или медных трубок диаметром 10-12 мм с толщиной стенок 1 мм. Соединяют их между собой и с приборами при помощи ниппельных соединений. Газопроводы низкого давления (от редуктора до смесителя) изготавливают из тонкостенных стальных труб и газостойких резиновых шлангов большого сечения. Соединяют их с приборами стяжными хомутами.

Какая последовательность пуска двигателя при питании его от газобаллонной установки сжиженного газа?

Перед пуском двигателя проверяют герметичность соединений газопроводов, наличие газа в баллоне, исправность и надежность всех приборов, механизмов и систем. Затем открывают расходный вентиль паровой фазы газа и магистральный. Легким нажатием на шток камеры второй ступени наполняют ее газом и включают зажигание. Пустив двигатель, его прогревают и закрывают вентиль паровой фазы, а открывают жидкой фазы газа. Длительная работа прогретого двигателя на газе паровой фазы не рекомендуется, так как в этом случае интенсивно расходуются легко испаряющиеся фракции газа, что ведет к снижению температуры остальных фракций, баллон покрывается инеем, ухудшается теплообмен и последующий пуск холодного двигателя.

Как останавливают двигатель, работающий на жидком газе?

Для кратковременной остановки двигателя, работающего на жидком газе, достаточно выключить зажигание. При этом клапан второй ступени перекроет поступление газа из камеры первой ступени во вторую. Во время продолжительной остановки закрывают магистральный вентиль и вырабатывают газ из редуктора до остановки двигателя, после чего выключают зажигание. Перед длительной стоянкой (на ночь, смену) закрывают расходные вентили жидкой и паровой фаз газа и вырабатывают газ до остановки двигателя. Затем закрывают магистральный вентиль и выключают зажигание.

Как перевести работу двигателя с газа на бензин?

Для этого необходимо закрыть расходные вентили жидкой и паровой фаз газа и выработать газ до полной остановки двигателя. Закрыть магистральный вентиль. Открыть топливный кран и наполнить бензином поплавковую камеру карбюратора. Открыть выходное отверстие (заглушку) карбюратора и соединить тягу привода с рычагом дроссельной заслонки карбюратора. Закрыть воздушную заслонку смесителя и пустить двигатель обычным способом. Переводят двигатель с бензина на газ в обратном порядке.

Какие неисправности могут возникнуть в газобаллонной установке?

К наиболее частым неисправностям в газобаллонной установке относятся: трещины трубопроводов и шлангов, приводящие к утечке газа; неплотное закрытие вентилей и клапанов; засорение газового фильтра; нарушение регулировки газового редуктора и смесителя.

Образовавшиеся трещины на трубопроводах запаивают или заменяют их новыми; неисправные вентили снимают, разбирают и протирают, а при необходимости заменяют неисправные детали исправными; редуктор и смеситель проверяют, заменяют неисправные детали и регулируют; фильтр промывают в ацетоне и продувают сжатым воздухом.

Какие правила безопасности следует соблюдать на газобаллонных автомобилях?

Во время работы на газобаллонном автомобиле необходимо строго следить за герметичностью соединений газопроводов и приборов. Подозреваемые места утечки газа проверяют на слух по шипению выходящего газа или смачиванием этих мест раствором мыльной воды. Выявленные неисправности немедленно устраняют.

Нельзя соприкасаться открытыми участками тела с выходящими газами, так как это может привести к обмораживанию. Следует помнить, что вдыхание газа может вызвать удушье человека. Запрещается ставить газобаллонный автомобиль в закрытое помещение, если на нем обнаружена утечка газа. Перед пуском двигателя, после длительной стоянки, нужно поднять капот и проветрить подкапотное пространство, так как там может скопиться взрывоопасная горючая смесь. Не допускается проверка утечки газа открытым пламенем, прогрев двигателя паяльной лампой, остановка возле костров, кузниц и других источников открытого огня.

Источник информации Сайт: http://avtomobil-1.ru/

Система питания двигателя автомобиля, работающего на альтернативном топливе

Газовое топливо по сравнению с жидким имеет следующие преимущества:

. высокое октановое число позволяет значительно повысить степень сжатия, следовательно, увеличится экономичность двигателя;
. в результате более полного сгорания газового топлива в отработавших газах содержится меньше токсичных веществ;
. возрастает срок службы двигателя, так как отсутствует конденсация топлива и смыв масла со стенок цилиндров;
. увеличивается срок службы свечей зажигания и глушителя вследствие незначительного нагарообразования.
Автомобили, работающие на альтернативном топливе, имеют следующие недостатки:
. уменьшается мощность двигателя из-за более низкой теплоты сгорания топлива;
. снижается грузоподъемность автомобиля из-за наличия баллонов;
. более трудоемкое техническое обслуживание.

Автомобили могут работать на сжатом или сжиженном газе. В качестве сжатых газов применяют природный газ, метан (давление в баллоне 20 МПа), в качестве сжиженных газов (давление в баллонах 1,6 МПа) — этан, пропан, бутан и др. Газобаллонная установка грузового автомобиля для сжатого газа включает в себя: восемь газовых баллонов, соединенных трубками; двухступенчатый газовый редуктор высокого давления; электромагнитный клапан с газовым фильтром; газопроводы; манометры высокого и низкого давления; подогреватель газа; газовые вентили — наполнительный, баллонный и магистральный; карбюратор-смеситель, приборы резервного топлива.

При работе двигателя подача газа из баллонов в систему подачи топлива происходит через два запорных устройства — расходный вентиль и электромагнитный клапан с газовым фильтром. Перед пуском двигателя открывают расходный вентиль. Манометр должен показать наличие газа в баллонах. Газ по трубопроводу поступает в редуктор, где давление автоматически снижается до 0,1 МПа. По пути к редуктору газ подогревается. Затем газ по шлангу поступает в карбюратор-смеситель для образования газовоздушной смеси и далее в цилиндры двигателя.
Для работы на резервном топливе (бензине) автомобиль имеет топливный бак, фильтр-отстойник, топливный насос, топливопроводы.
Газобаллонная установка, работающая на сжиженном газе, состоит из газовых баллонов, испарителя газа, двухступенчатого газового редуктора, манометров высокого и низкого давления, электромагнитного клапана с газовым фильтром, карбюратора-смесителя, приборов резервного топлива. Газовый баллон снабжен контрольным вентилем уровня жидкости, предохранительным клапаном, указателем уровня жидкости, вентилем расхода газа.

Газобаллонная установка для сжиженного газа: 1 — магистральный вентиль; 2 — манометр баллона; 3 — паровой вентиль; 4 — предохранительный клапан; 5 — баллон для сжиженного газа; 6 — контрольный вентиль; 7 — накопительный вентиль баллона; 8 — указатель уровня сжиженного газа; 9 — жидкостной вентиль; 10 — манометр редуктора;11 — двигатель; 12 — карбюратор; 13 — смеситель газа; 14 — бак для бензина; 15 — газовый редуктор; 16 — испаритель сжиженного газа; 17— штуцер для подвода горячей воды; 18 — штуцер для отвода воды; 19 — кран для слива воды.

Сжиженный газ перед использованием переводят в газообразное состояние. Из баллона жидкий газ при открытом магистральном вентиле поступает через электромагнитный клапан с газовым фильтром к испарителю, где подогревается охлаждающей жидкостью системы охлаждения двигателя. Жидкость испаряется, и в парообразном состоянии газ поступает в фильтр, а затем в двухступенчатый газовый редуктор, где давление газа снижается до 0,1 МПа. Далее газ проходит через дозирующее устройство в карбюратор и при такте впуска поступает в цилиндры двигателя. Газовый манометр показывает давление газа в редукторе.

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

Система питания для сжиженного газа, работающая по принципу карбюрации

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

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

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

Система питания для сжиженного газа, работающая по принципу впрыска

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

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

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

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

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

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.