Лекция 12

Система питания газобаллонных автомобилей

Введение

1 Особенности применения газобаллонных автомобилей и топливо

2 Назначение и классификация систем питания газобаллонных автомобилей

3 Устройство и работа систем питания газом

4 Устройство и работа приборов систем питания газом

5 Правила безопасности при эксплуатации газобаллонных автомобилей

6 Требования к техническому состоянию

Введение

Автомобильный транспорт потребляет до 30% нефтяного топлива. Решение проблемы топливного дефицита можно решить более широким применением альтернативных его видов, в первую очередь, газового, запасы которого огромны. Кроме того, большое количество газа получается попутно при переработке нефти. Возможность использования газа в качестве топлива для автомобильных двигателей подтвердила многолетняя практика.

1 Особенности применения газобаллонных автомобилей и топливо

Применение газа в качестве топлива на автомобильном транспорте имеет ряд преимуществ. Во-первых - оно дешевле. Во-вторых -лучше смешивается с воздухом и образуя однородную смесь обеспечивает более полное сгорание, что снижает токсичность отработавших газов. Кроме того, газ имеет более высокую детонационную стойкость, не разжижает масло, устраняет закоксовывание деталей ДВС. Отрицательным при использовании газа является большая опасность, снижение мощности ДВС из-за меньшей теплоты сгорания и снижение грузоподъемности, усложнение конструкции АТС, т.к. на автомобиль устанавливают, как правило, системы питания газом и жидким топливом.

В качестве топлива для газобаллонных автомобилей (ГБА) применяют естественные и искусственные газы в сжиженном (СНГ) и сжатом (СПГ) состоянии. Попутный (естественный) газ добывают совместно с нефтью, искусственный- при переработке нефти на заводах.

СПГ при давлении 20 МПа остается в газообразном состоянии, октановое число -не менее105 единиц, относительная плотность к воздуху -около 0,6. Основа его- метан и этан.

СНГ при сжатии до давления 1,6 МПа и температуре 50⁰ С остается в жидком состоянии. Основа его- пропан и бутан, относительная плотность к воздуху-1,3, октановое число- не менее 95 ед., плотность в жидкой фазе-0,51кг/л.

2 Назначение и классификация систем питания газобаллонных автомобилей

СП газобаллонного автомобиля (ГБА) предназначена для хранения, очистки и подачи газа, приготовления горючей смеси.

Классификация СП ГБА производится в зависимости от применяемого топлива и способа приготовления горючей смеси (рисунок 1): на сжатом газе (СПГ), на сжиженном газе (СНГ) и совместно на сжатом (сжиженном) газе и дизельном топливе (газодизельный режим). Сжиженный газ в своей основе стоит из метана и хранится в баллонах под номинальным давлением 20 МПа, которое снижается по мере расходования газа. Сжиженный газ представляет пропан- бутановую смесь и находится в баллонах под номинальным давлением 1,6 МПа, которое не изменяется в зависимости от количества газа.

Системы питания ГБА

по применяемому топливу

по способу приготовления смеси смесисмеси

СПГ

СПГ +диз. топливо или диз.топливо

карбюрацией

СНГ

впрыском СПГ

СПГ или бензин

СПГ (СНГ)+ диз. топливо и или диз. топливо

впрыском СНГ

СНГ или бензин ббенбензин

карбюрацией газа+ впрыском дизельного топлива

Рисунок 1 – Классификация систем питания

3 Устройство и работа систем питания газом

Схема СП СПГ представлена на рисунке 1а. Она состоит из баллонов, редукторов высокого и низкого давления, карбюратора-смесителя или смесителя, клапанов-фильтров, подогревателя газа, трубопроводов, вентилей и измерительных приборов. Бензиновый ДВС в этом случае может работать только на одном из видов топлива, бензине или газе, для чего клапан-фильтр на соответствующей магистрали перекрывает поступление другого вида топлива. Давление газа в редукторе высокого давления (РВД) снижается с 20 до 0,8-1,2 МПа и далее в редукторе низкого давления (РНД) - до 0,1МПА. Далее газ, смешиваясь с воздухом в карбюраторе- смесителе или смесителе, поступает в цилиндры. В карбюратор-смеситель может поступать газ или бензин в зависимости от установки переключателя режима работы вида топлива “газ” или “бензин”. При использовании в качестве топлива только газа вместо карбюратора-смесителя устанавливается смеситель. СП может также включать элементы системы впрыска газа (рисунок 2). Количество газа в баллоне пропорционально его давлению и определяется с помощью манометра.

1 – двигатель; 2 – смеситель-переходник; 3, 5 – редуктор соответственно низкого и высокого давления; 4 – пусковой электромагнитный клапан; 6 – электромагнитный клапан; 7 – манометр; 8,11 – запорные вентили; 9 – наполнительный вентиль; 10 – газовый трубопровод; 12 – распределительная крестовина; 13 – расходный вентиль; 14 – топливный бак; 15,19 – бензиновые фильтры; 16 – баллон; 17,21 – газовые шланги; 18 – карбюратор -смеситель; 20 – бензонасос

Рисунок 1а – Схема системы питания карбюрацией сжатого газа и бензина

1 — газовый баллон с запорным и обратным клапанами; 2...4 — газовые баллоны с запорными клапанами; 5 — заправочная горловина со встроенным фильтром и обратным клапаном; 6 — запорный клапан с клапаном отключе­ния подачи газа, ограничителем потока газа, термическим предохранителем И напорным краном; 7 — трубопровод высокого давления; 8 — гибкий шланг; 9 — газовая распределительная магистраль; 10 — датчик газовой распре­делительной магистрали; 11 — форсунка; 12 — двигатель; 13 — двойное нажимное кольцо; 14 — клапан высокого давления; 15 — датчик давления газа; 16 — редуктор давления газа с клапаном высокого давления для работы на газе

Рисунок 2- Система впрыска сжатого природного газа

Схема СП СНГ показана на рисунке 3. Отличие ее от СП СПГ состоит в отсутствии РВД и конструкции баллона для хранения газа. В карбюратор-смеситель может поступать газ или бензин в зависимости от установки переключателя режима работы вида топлива “газ” или “бензин”. При использовании в качестве топлива только газа вместо карбюратора-смесителя устанавливается смеситель. Количество газа в баллоне определяется с помощью указателя уровня газа.

1 – экономайзерное устройство; 2 – двухступенчатый редуктор; 3 – магистральный фильтр; 4 – фильтр редуктора; 5 – манометр; 6 – указатель уровня газа; 7 – трубопровод высокого давления; 8 – магистральный вентиль; 9 – бензобак; 10 – вентиль паровой фазы; 11 – баллон; 12 – вентиль жидкостной фазы; 13 – трубопровод низкого давления; 14 – газовый смеситель; 15 – ставка; 16 – фильтр отстойник; 17 – бензонасос; 18 – карбюратор-смеситель; 19 – воздухоочиститель; 20,22 – шланги охлаждающей жидкости; 21 – компрессор; 23 – испаритель

Рисунок 3 – Схема системы питания карбюрацией сжиженного газа и бензина

Система питания сжиженным газом, работающая по принципу карбюрации, установленная на бензиновом двигателе с электронной системой впрыска показана на рисунке 4.

1 — вентиляционная трубка для газового ресивера; 2 — ресивер со 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 — лямбда-зонд; 12 — датчик разрежения; 13 — аккумуляторная батарея; 14 — выключатель зажигания; 15 — реле

Рисунок 4 -Система питания для сжиженного газа, работающая по принципу карбюрации, установленная на бензиновом двигателе с электронной системой впрыска (зачерненное- элементы системы питания бензином).

Система впрыска сжиженного нефтяного газа приведена на рисунке 5.

(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

Рисунок 5-Система впрыска сжиженного нефтяного газа

Система питания газодизельного двигателя изображена на рисунке 6. Она состоит из СП ДВС СПГ и СП дизельным топливом и обеспечивает работу ДВС равномерно как на дизельном топливе (дизельный режим), так и на смеси дизельного топлива и СПГ (газодизельный режим). В дизельном режиме СП работает как обычная СП дизельным топливом. В газодизельном режиме (ГДР) подача дизельного топлива устанавливается ограничителем запальной дозы, составляющей 25-39% от номинального количества. Водитель управляет по- средствам дроссельной заслонки подачей количества СПГ, который смешивается с воздухом в смесителе и поступает в цилиндры. В нужный момент форсункой впрыскивается запальная доза дизельного топлива, т.к. газовоздушная смесь не воспламеняется из-за недостаточной температуры в цилиндре. Для управления режимом работы на щитке установлен переключатель режимов “дизель” – “газодизель”.

1 – цилиндр дизеля; 2 – топливный насос высокого давления; 3 – ограничитель дозы запального топлива; 4 – электромагнитный клапан подачи газа; 5 – датчик аварийной выработки газа; 6 – редуктор высокого давления; 7 – подогреватель; 8,9,10 – вентили; 11 – предохранительный клапан; 12 – датчик давления газа; 13 – редуктор низкого давления; 14 – манометр; 15 – баллон; 16 – электромагнитный клапан дозатора; 17 – дозатор газа;18 – смеситель; 19 – датчик блокировочного устройства; 20 – подвижной упор; 21 – зубчатый венец; 22 – датчик частоты вращения коленчатого вала; А – подача воздуха из воздушного фильтра; Б – подача воздуха к индикатору засорённости газа; В – подвод нагретой жидкости в систему охлаждения; Г – отвод жидкости из системы охлаждения

Рисунок 6 – Схема системы питания газодизельного двигателя с СПГ

В качестве газового топлива в СП дизельного ДВС может применяться СПГ и СНГ. Такая система показана на рисунке 7.

1- форсунка; 2-трубопровод к форсунке; 3- ДВС; 4- воздушный канал; 5-газовый смеситель; 6-ТНВД; 7-топливный насос; 8-топливный трубопровод; 9-бак; 10-педаль управления рейкой ТНВД и дроссельной заслонкой газовоздушной смеси; 11- РНД; 12-газовый фильтр; 13-манометр РНД; 14-манометр баллонов; 15-магистральный вентиль; 16-подогреватель; 17-баллон для СПГ; 18, 19-расходный и наполнительный вентили СПГ; 20,21-баллон и вентиль для СНГ

Рисунок 7- Схема системы питания газодизельного двигателя с СПГ и СНГ