Устройство автомобилей

Система питания двигателя от газобаллонной установки

Устройство и работа газобаллонных установок

Газобаллонные установки характеризуются тем, что топливо при любом агрегатном состоянии вытекает из баллонов под значительным давлением. Поэтому в этих системах питания нет насосов, перекачивающих и подающих топливо, но введен редуктор, который позволяет снижать давление газа до рабочего, которое должно быть примерно равно атмосферному давлению или несколько превышать его.

При работе на сжатом газе исходное давление в баллонах составляет 20 МПа и более, поэтому эту систему питания оснащают баллонами высокого давления. По мере расхода газа давление в баллонах снижается.

При работе на сжиженном газе давление в баллоне не превышает 1,6…2,0 МПа. Баллоны этих установок относятся к баллонам низкого давления. Давление в них изменяется только в зависимости от состава газовой смеси и от температуры окружающей среды.
При любом количестве жидкого газа в баллоне давление в нем всегда будет равно давлению насыщенных паров топлива для условий окружающей среды. Давление насыщенных паров основных компонентов сжиженного нефтяного газа (СНГ) пропана и бутана при изменении температуры от -40 до +40 ˚С изменяется от 0,12 до 1,7 и от 0,18 до 0,39 соответственно.

В обоих случаях в системе предусматривается фильтр для улавливания твердых частичек (окалины и др.) и теплообменник, размещаемый отдельно или в общем корпусе с редуктором. Для сжиженного газа теплообменник служит испарителем на выходе из баллона, а для сжатого – подогревателем.

Подогреватель необходим в системе сжатого газа, так как резкое снижение давления в процессе его расширения на выходе из баллона приводит к значительному понижению температуры, и при наличии влаги в газе может привести к ее замерзанию и нарушению нормальной работы системы вследствие закупоривания магистральных трубок льдом.
Для подогрева сжатого газа обычно используют тепло отработавших газов, пропускаемых через теплообменное устройство, а для подогрева сжиженного газа чаще всего используют жидкость из системы охлаждения двигателя.

Устройство и работа газобаллонной установки
для сжатого газа

Принципиальная схема газобаллонной установки для работы на сжатом газе показана на рис. 1.
Установка для грузового автомобиля с пятью баллонами, сгруппированными в две секции I и II, размещаемыми обычно под платформой кузова. Каждая секция снабжена соединительной арматурой 2 с трубками 3 и расходным вентилем 4, что позволяет расходовать из них газ порознь и одновременно.

Из баллонов 1 по трубкам 3 и через расходные вентили 4 газ поступает в подогреватель 6, в который через дозирующую шайбу 8 из приемной трубы 7 поступают горячие отработавшие газы. Далее через магистральный вентиль 9 и фильтр 10 газ проходит в одноступенчатый редуктор 11, где давление его снижается до 1,2 МПа, и через второй фильтр 12 в двухступенчатый редуктор 13 с понижением давления почти до атмосферного.

При работающем двигателе газ засасывается в карбюратор-смеситель, причем на режиме холостого хода по трубке 21 он поступает непосредственно в задроссельное пространство и впускной трубопровод 15, который связан трубкой 14 с разгрузочным (пусковым) устройством редуктора.

Система снабжена двумя манометрами: высокого давления 23, включаемого до магистрального вентиля, и низкого 22, фиксирующего давление первой ступени редуктора. По показаниям первого манометра судят о количестве газа в баллонах, а по показаниям второго – о работе редуктора.

Так как автомобильные газобаллонные установки всегда предусматривают возможность питания двигателя и традиционным топливом, то и в рассматриваемой схеме обеспечено питание как газовым топливом, вводимым форсункой 20 в проставку 17, т. е. в зону между диффузором карбюратора и дроссельной заслонкой, так и жидким, вводимым в диффузор распылителем 18. Баллоны наполняются газом через вентиль 5.

Устройство и работа газобаллонной установки
для сжиженого газа

На рисунке 2 приведена схема газобаллонной установки грузового автомобиля ГАЗ-53-07, работающего на сжиженном газе.
Из баллона 7 через расходные вентили 6 (для паровой фазы) или 12 (для жидкой фазы), магистральный вентиль 5 и расходные трубки сжиженный газ поступает в испаритель 4, подогреваемый жидкостью из системы охлаждения двигателя.
Далее газ в паровой фазе проходит через сетчатый фильтр 3 и двухступенчатый редуктор 2, откуда засасывается в газовый смеситель 15.
Пуск и прогрев двигателя осуществляется только на паровой фазе, которую отбирают из баллонов через вентиль 6.

Газовый баллон 7 емкостью 170 л размещается под грузовой платформой автомобиля. Заполняют его через вентиль 10 до уровня, фиксируемого с помощью контрольного вентиля 9, а текущий запас топлива оценивают по указателю уровня 11.
Баллон оснащен предохранительным клапаном 8, срабатывающим в случае превышения давления сверх допустимого, равного 1,6 МПа.

Магистральный вентиль 5 и контрольные манометры 13 и 14 размещают в кабине водителя на контрольном щитке.
Запас жидкого топлива рассчитывают на кратковременную работу двигателя и хранят в бензобаке 1, который используют в случае отказа газовой аппаратуры или для поездки до ближайшей заправочной газовой станции. С этой целью двигатель оснащают однокамерным карбюратором.

Таким образом, питание газового двигателя бензином может осуществляться с помощью обычного базового карбюратора-смесителя с газовой проставкой или отдельного карбюратора упрощенной конструкции.

Сайт о внедорожниках, SUV, автомобилях повышенной проходимости

В зависимости от применяемого газового топлива принципиальные схемы систем питания ГБА автомобилей имеют свои специфические особенности и одновременно общие элементы. Эти схемы устанавливаются параллельно штатным системам питания жидким топливом.

Принципиальные схемы газовых систем питания ГБА автомобилей работающих на метане, устройство, принцип работы.

Рассмотрим принципиальную схему газовой системы питания ГБА автомобилей, работающей на компримированном (сжатом) природном газе метан. Газ хранится в баллонах высокого давления (19,6 МПа). Заправка баллонов метаноим производится через заправочный узел, заправочный вентиль и расходный вентиль.

Из баллонов метан по трубопроводам высокого давления подается к электромагнитному газовому клапану, предварительно пройдя очистку от твердых примесей в фильтре этого клапана. После открытия электромагнитного клапана газ подается к редуктору высокого давления, где происходит снижение давления газа до 1,0-1,2 МПа за счет перемещения клапана редуктора высокого давления и действия пружины.

Принципиальная схема газовой системы питания ГБА автомобилей, работающей на компримированном (сжатом) природном газе метан.

Для предотвращения замерзания примесей влаги, происходящем по причине падения температуры газа при редуцировании в редукторе высокого давления, для подогрева подается жидкость от системы охлаждения двигателя.

Затем газ поступает по трубопроводу в редуктор низкого давления. В редукторе низкого давления в полостях 1-й и 2-й ступеней происходит последовательное снижение давления до близкого к атмосферному. Автоматическое регулирование давления в редукторе обеспечивается изменением положения клапанов соединенных с мембранами.

Из редуктор низкого давления газ по рукаву подается к дозатору газа и в смеситель газа, откуда газовоздушная смесь поступает в цилиндры двигателя. Включение подачи газообразного топлива осуществляется при помощи переключателя в цепи электрической схемы, в которую включены обмотки входного и магистрального клапанов. Блокировка подачи газа выполняется при помощи входного электромагнитного клапана, управляемого электронным блоком.

Принципиальные схемы газовых систем питания ГБА автомобилей работающих на пропан-бутановой смеси, устройство, принцип работы.

По сравнению с предыдущей схемой для компримированного (сжатого) природного газа метан, схема газовой системы питания ГБА автомобилей, работающих на газе сжиженном нефтяном (пропан-бутановая смесь), имеет иной баллон для газа и запорную арматуру.

Сжиженный газ хранится в баллоне, который рассчитан на давление 1,6 МПа. Пропан-бутановая смесь поступает при заправке через заправочный вентиль. Наполнение баллона прекращается автоматически при всплытии поплавка, который связан с отсечным клапаном. Из баллона газ поступает через магистральный вентиль и по трубопроводам высокого давления подается к электромагнитному клапану, предварительно пройдя очистку от твердых примесей в фильтре этого клапана.

Принципиальная схема газовой системы питания ГБА автомобилей, работающих на газе сжиженном нефтяном (пропан-бутановая смесь).

После открытия магистрального электромагнитного клапана, газ поступает по трубопроводу в редуктор низкого давления. В отличие от предыдущей схемы не требуется предварительного снижения давления в редукторе высокого давления. Принцип работы редуктора низеого давления аналогичен предыдущей схеме. В полостях 1-й и 2-й ступеней происходит последовательное снижение давления до близкого к атмосферному.

Автоматическое регулирование давления в редукторе обеспечивается изменением положения клапанов, соединенных с мембранами. Для испарения жидкой фазы газа, редуктор низкого давления подогревается жидкостью, поступающей из системы охлаждения двигателя. Из редуктора низкого давления газ подается к дозатору газа и в смеситель газа, откуда газовоздушная смесь поступает в цилиндры двигателя.

Как и в предыдущей схеме, включение подачи газа осуществляется при помощи переключателя в цепи электрической схемы, в которую включены обмотки входного и магистрального клапанов. Блокировка подачи газа выполняется при помощи входного клапана, управляемого электронным блоком.

По материалам книги «Установка и эксплуатация газобаллонного оборудования автомобилей».
Ю.В. Панов.

Сайт о внедорожниках, SUV, автомобилях повышенной проходимости

Включение подачи газового или жидкого вида топлива в системах питания ГБО автомобилей осуществляется при помощи электрических приборов, объединенных в электрическую схему.

Электрооборудование системы питания ГБО автомобилей, принцип работы электронного блока управления электромагнитными клапанами ГБО.

Принцип построения электрической схемы для систем питания ГБО на пропан-бутане и метане, легковых и грузовых автомобилей практически одинаков. Поступлением газа или бензина управляют электромагнитные газовый и бензиновый клапаны.

Напряжение на катушки этих клапанов поступает от переключателя «Бензин» — «Газ». На переключатель напряжение поступает от замка зажигания. Обычно для удобства «плюсовой» провод переключателя соединяется с замком зажигания, а с плюсовой клеммой катушки зажигания — через предохранитель.

Таким образом, в нейтральном положении переключателя оба клапана закрыты. В положении переключателя «Бензин» открыт бензиновый клапан, а в положении переключателя «Газ» на обмотки катушек газовых клапанов поступает напряжение через электронный блок управления электромагнитными клапанами.

Электрическая схема системы питания ГБО карбюраторного двигателя.

Этот блок управления выполняет функцию пускового и предохранительного устройства. Блок управления имеет датчик вращения коленчатого вала двигателя, расположенный на центральном проводе высокого напряжения катушки зажигания, и включает клапаны при условии, если от него поступает сигнал искрообразования при вращении двигателя.

Если такой сигнал не поступает в блок управления, то клапаны выключаются через 1,5 секунды. При неработающем двигателе блок управления обеспечивает кратковременное открытие электромагнитного клапана пускового редуктора и электромагнитного газового клапана на 1,5 секунды и поступление пусковой дозы газа для запуска двигателя.

Если при этом по каким-либо причинам двигатель не заведется, блок управления автоматически прекратит дальнейшее поступление газа. Таким образом, блок управления предотвращает поступление газа при включенном зажигании и неработающем двигателе. Например, когда двигатель заглох. Во время попытки запуска двигателя и в процессе его работы клапаны открыты.

Для включения цепи подачи напряжения блока управления в других системах может использоваться другой вид управляющего сигнала. Например, в ГБО ЗАО «Автосистема» используется сигнал, представляющий собой гармонику переменного тока, возникающую во время работы генератора переменного тока в цепи постоянного тока.

Электрические схемы газовых систем питания ГБО, имеющих редукторы с разгрузочными устройствами и, следовательно, без предохранительных клапанов на редукторах низкого давления, не имеют специальных электронных блоков и поэтому проще и надежнее в эксплуатации. Например, «САГА» и НЗГА.

Эти схемы имеют только катушки обмоток клапанов и переключатель «Бензин» — «Газ», подключенный через предохранитель к замку зажигания. Системы питания «САГА» могут иметь дополнительное электрооборудование для дистанционного контроля уровня топлива в газовом баллоне.

По материалам книги «Установка и эксплуатация газобаллонного оборудования автомобилей».
Ю.В. Панов.

Газобаллонное оборудование. Схема ГБО автомобиля

Газобаллонное оборудование. Схема ГБО автомобиля

Классификация газобаллонного оборудования

ГБО 1 поколения
Механические системы с вакуумным управлением, которые устанавливают на бензиновые карбюраторные автомобили.

ГБО 2 поколения
Механические системы, дополненные электронным дозирующим устройством, работающим по принципу обратной связи с датчиком содержания кислорода (лямбда-зонд). Они устанавливаются на автомобили, оснащенные инжекторным двигателем и катализатором.

ГБО 3 поколения
Системы, обеспечивающие распределенный синхронный впрыск газа с дозатором-распределителем, который управляется электронным блоком. Газ подается во впускной коллектор с помощью механических форсунок, которые открываются за счет избыточного давления в магистрали подачи газа.

ГБО 4 поколения
Системы распределенного последовательного впрыска газа с электромагнитными форсунками, которые управляются более совершенным электронным блоком. Как и в системе предыдущего поколения, газовые форсунки устанавливаются на коллекторе непосредственно у впускного клапана каждого цилиндра.

Системы первого и второго поколений не отвечают действующим нормам. Токсичность таких систем находится на уровне норм ЕВРО-1. В связи с этим производители ГБО разработали системы третьего и четвертого поколений, которые находят большее распространение.

Основные компоненты газобаллонного оборудования

Как работает и схема ГБО

Схема ГБО 3 поколения: 1 — баллон 2 — мультиклапан 3 — газовая магистраль высокого давления 4 — выносное заправочное устройство 5 — газовый клапан 6 — редуктор-испаритель 7 — дозатор 8 — смеситель воздуха и газа 9 — бензиновый клапан 10 — переключатель видов топлива Сжиженный нефтяной газ (пропан-бутан) под давлением поступает из баллона (1) в газовую магистраль высокого давления (3). Расход газа из баллона происходит посредством мультиклапана (2), через который также осуществляется заправка с помощью выносного заправочного устройства (4). По магистрали газ в жидкой фазе попадает в газовый клапан-фильтр (5), который очищает газ от взвесей и смолистых отложений и перекрывает подачу газа при выключении зажигания или при переходе на бензин.

Далее очищенный газ по трубопроводу поступает в редуктор-испаритель (6), где давление газа понижается с шестнадцати атмосфер до одной. Интенсивно испаряясь, газ охлаждает редуктор, поэтому последний присоединяется к системе водяного охлаждения двигателя. Циркуляция тосола позволяет избежать обмерзания редуктора и его мембран. Под действием разряжения, создаваемого во впускном коллекторе работающего двигателя, газ из редуктора по шлангу низкого давления через дозатор (7) поступает в смеситель (8), установленный между воздушным фильтром и дроссельными заслонками карбюратора. Иногда вместо установки смесителя производится непосредственная врезка газовых штуцеров в карбюратор.

Управление режимами работы осуществляется с помощью переключателя видов топлива (10), установленного на панели приборов. При выборе позиции ‘ГАЗ’ переключатель открывает электромагнитный газовый клапан (5) и отключает электромагнитный бензиновый клапан (9). И, наоборот, при переходе с газа на бензин, переключатель закрывает газовый клапан и открывает бензиновый. С помощью светодиодов переключатель позволяет контролировать, какое топливо используется в данный момент.

Установка ГБО третьего поколения на инжекторные автомобили отличается тем, что вместо бензоклапана для отсечения подачи бензина используется эмулятор форсунок. Когда подается газ, этот эмулятор имитирует работу бензиновых форсунок, чтобы штатный компьютер не перешел в аварийный режим. По этой же причине нужно устанавливать эмулятор лямбда-зонда.

ГБО четвертого поколения отличаются тем, что газ подается непосредственно во впускной коллектор через специальные газовые форсунки. Они управляются собственным электронным блоком управления, который синхронизирует свою работу со штатным контроллером и одновременно выполняет функции эмулятора.

Особенности установки и работы с ГБО

Перед установкой ГБО, у вас должна быть абсолютно исправна система зажигания — свечи, высоковольтные провода, наконечники свечей, катушки зажигания. После установки ГБО должна быть проведена регулировка редуктора и подачи газа по специальным приборам.

Если у вас инжекторный автомобиль, то обязательно должна быть произведена коррекция угла опережения зажигания. Следует знать, что для бензина и газа разные кривые угла опережения зажигания, и просто поднятие его не даст необходимого эффекта. Для этого необходимо в контроллер управления системой зажигания устанавливать программу, в которой все это учтено, ну а самым правильным вариантом будет установка двухрежимной программы ‘газ-бензин’, автоматически переключающейся в зависимости от того, на чем работает двигатель.

При постоянной работе на газе закоксовываются топливные форсунки, в результате работа на бензине становится отвратительной. Так что необходимо периодически производить промывку форсунок инжектора.