Система питания двигателя от газобаллонной установки. Системы питания газовых автомобильных двигателей Схема системы питания двигателя газом
Министерство образования Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный университет
сервиса и экономики
Автотранспортные средства
«Система питания двигателей, работающих на дизельном и газовом топливе»
Выполнил студент 3-ого курса
Специальность 100.101
Иванов В.И.
Санкт-Петербург
Введение
1. Топливо для дизелей
2. Конструкция и работа системы питания дизеля топливом
3. Конструкция и работа системы питания дизеля воздухом
4. Система выпуска отработавших газов
5. Система питания газовых двигателей
6. Топливо для газовых двигателей
7. Конструкция систем питания газовых двигателей и их работа
Список использованной литературы
Введение
Дизели являются двигателями с внутренним смесеобразованием. В цилиндры дизеля воздух и топливо подаются раздельно и, смешиваясь в них с отработавшими газами, образуют рабочую смесь. При этом процесс смесеобразования совершается за очень малое время (порядка 0,001 с).
Газовыми называются карбюраторные двигатели, работающие на газообразном топливе - сжатых и сжиженных газах. Особенностью газовых двигателей является их способность работать также и на бензине.
1. Топливо для дизелей
Дизельное топливо имеет следующие основные марки:
Л - летнее топливо, предназначено для работы двигателя при температуре окружающего воздуха выше О °С;
3 - зимнее топливо, предназначено для работы дизеля при температуре окружающего воздуха от 0 до -30 °С;
А - арктическое, предназначено для работы дизеля при температуре окружающего воздуха ниже -30 °С.
Температура замерзания дизельного топлива должна быть на 10... 15 °С ниже температуры окружающего воздуха района эксплуатации. Чем ниже температура замерзания топлива, тем надежнее работа дизеля. Температура воспламенения дизельного топлива составляет 300... 350 °С.
Качество дизельного топлива оценивается цетановым числом, которое условно принято равным 100 ед. Цетан - быстровоспламеняющееся топливо. Для дизельных топлив цетановое число должно быть в пределах 40... 45 ед. Чем выше цетановое число дизельного топлива, тем экономичнее и мягче работает двигатель. Для повышения цетанового числа в дизельное топливо добавляют специальную присадку - изопропиленнитрат.
Система питания дизеля состоит из трех следующих систем: питания топливом, питания воздухом и выпуска отработавших газов.
2. Конструкция и работа системы питания дизеля топливом
Система питания топливом служит для очистки топлива и равномерного его распределения дозированными порциями в цилиндры двигателя.
В эту систему (рис. 1) входят топливный бак, фильтры грубой и тонкой очистки, топливоподкачивающие насосы, топливный насос высокого давления, форсунки и топливопроводы.
Топливоподкачивающий насос 7 засасывает топливо из бака 2 через фильтры грубой 4 и тонкой 8 очистки и направляет его к насосу 5 высокого давления. В соответствии с порядком работы цилиндров двигателя насос высокого давления подает топливо к форсункам 11, которые распыляют и впрыскивают топливо в цилиндры 72 двигателя.
Топливоподкачивающий насос 7 подает к насосу высокого давления топлива больше, чем необходимо для работы двигателя. Избыточное топливо отводится по топливопроводу 3 обратно в топливный бак. В бак отводится по топливопроводу 10 топливо, просочившееся из форсунок.
Рис. 1. Схема системы питания дизеля топливом:
1 - топливоприемник; 2 - бак; 3, 9, 10 - топливопроводы; 4, 8 - фильтры; 5- насос высокого давления; 6 - насос ручной подкачки; 7 - топливо-подкачивающий насос; 11 - форсунка; 12 - цилиндр
Топливный насос высокого давления служит для подачи через форсунки в цилиндры двигателя под большим давлением (20... 50 МПа) требуемых порций топлива в определенные моменты времени. Насос состоит из одинаковых по конструкции секций, число которых равно числу цилиндров двигателя. Каждая секция насоса соединена топливопроводом 13 (рис. 2) с форсункой 16.
Плунжер 6 и гильза 5 секций насоса изготовлены с высокой точностью и чистотой поверхности. Зазор между ними не превышает двух микрон. На плунжере имеются вертикальный паз 9, скошенная кромка 11 и кольцевая проточка 7. Шестерня 2, закрепленная на плунжере, находится в зацеплении с зубчатой рейкой 3, перемещением которой поворачивается плунжер в гильзе. Пружина 4 прижимает плунжер к эксцентрику 1 кулачкового вала насоса, который приводится во вращение от коленчатого вала. В гильзе имеются впускное 8 и выпускное 10 отверстия, а в верхней ее части установлен нагнетательный клапан 12. Пружина 14 прижимает иглу 15 форсунки к соплу 18 и закрывает полость 77, которая заполнена топливом. При нижнем положении плунжера 6 отверстия 8 и 10 открыты, и через них над плунжером циркулирует топливо. Нагнетательный клапан 12 в этом случае закрыт, и в полости 17 форсунки поддерживается избыточное давление топлива.
При движении плунжера вверх при вращении кулачка перекрывается выпускное отверстие 10, а затем впускное отверстие 8. Под давлением топлива открывается клапан 12, и в полости 17 форсунки создается высокое давление. При этом игла 15 форсунки преодолевает сопротивление пружины 14, поднимается вверх, и через открывшееся сопло 18 топливо впрыскивается в цилиндр двигателя.
Впрыск топлива заканчивается, когда кромка 11 открывает выпускное отверстие 10. При этом давление топлива уменьшается, игла 15 опускается вниз и закрывает сопло 18. Одновременно закрывается клапан 12, и в полости 17 форсунки топливо остается под избыточным давлением.
Рис. 2. Схема работы топливного насоса высокого давления:
1 - эксцентрик; 2 - шестерня; 3 - рейка; 4, 14 - пружины; 5 - гильза; 6 - плунжер; 7 - проточка; 8, 10 - отверстия; 9 - паз; 11 - кромка; 12 - клапан; 13 - топливопровод; 15 - игла; 16 - форсунка; 17 - полость; 18 - сопло
Поворотом плунжера 6 в гильзе 5 изменяют конец подачи топлива и его количество, впрыскиваемое за один ход плунжера. Подача топлива прекращается при совмещении вертикального паза 9 с выпускным отверстием 10, и двигатель останавливается.
С топливным насосом высокого давления соединены муфта опережения впрыска топлива, всережимный регулятор частоты вращения коленчатого вала двигателя и топливоподкачивающий насос с насосом ручной подкачки топлива.
Муфта опережения впрыска топлива служит для автоматического изменения угла опережения впрыска топлива в зависимости от частоты вращения коленчатого вала. Муфта повышает экономичность дизеля при различных режимах работы и улучшает его пуск.
Муфта устанавливается на переднем конце кулачкового вала топливного насоса высокого давления, и с помощью нее насос приводится в действие.
На взаимное положение ведущих и ведомых частей муфты оказывают влияние грузы 2 (рис. 3), находящиеся в корпусе 1. Грузы установлены на осях 3 и поджимаются пружинами 4, которые упираются в проставки 5.
При работе двигателя и увеличении частоты вращения коленчатого вала грузы под действием центробежных сил преодолевают сопротивление пружин и расходятся, поворачивая при этом кулачковый вал насоса высокого давления по ходу его вращения. В результате этого увеличивается угол а опережения впрыска топлива, и топливо поступает в цилиндры раньше. При Уменьшении частоты вращения коленчатого вала двигателя грузы сходятся под действием пружин и поворачивают кулачковый вал насоса в сторону, противоположную его вращению, что уменьшает угол а опережения впрыска топлива.
Рис. 3. Муфта опережения впрыска топлива:
1 - корпус; 2 - груз; 3 - ось; 4 - пружина; 5 - проставка; а - угол опережения впрыска топлива
Всережимный регулятор служит для автоматического поддержания постоянной частоты вращения коленчатого вала соответственно положению педали подачи топлива при различной нагрузке двигателя.
Регулятор также устанавливает минимальную частоту вращения коленчатого вала на холстом ходу и ограничивает максимальную частоту вращения. Регулятор приводится в действие от кулачкового вала топливного насоса высокого давления.
Педаль 6 (рис. 4) подачи топлива соединена с рычагом 2 управления рейкой / насоса высокого давления через растянутую пружину 3, действующую на рычаг с усилием Рпр. При работе двигателя на рычаг 2 через подпятник 7 передается сила Qгр. от вращающихся грузов, шарнирно закрепленных на валу 9, который соединен с кулачковым валом насоса высокого давления.
Если двигатель работает с частотой вращения коленчатого вала, соответствующей данному положению педали 6, то сила Qгр. грузов 8 уравновешивается усилием Рпр пружины 3.
При увеличений частоты вращения коленчатого вала грузы регулятора расходятся. Они преодолеют сопротивление пружины и переместят рейку 1. При этом подача топлива уменьшится и частота вращения не будет возрастать.
При уменьшении частоты вращения коленчатого вала грузы будут сходиться, рейка 1 усилием Рпр пружины переместится в обратном направлении и подача топлива увеличится, а частота вращения коленчатого вала возрастет до значения, заданного положением педали 6.
Рис. 4. Схема работы всережимного регулятора:
1 - рейка; 2 - рычаг; 3 - пружина; 4, 5 - упоры; 6 - педаль; 7- подпятник; 8 - груз; 9 - вал; Рпр - усилие пружины; Qгр. - сила грузов
Минимальная частота при работе на холостом ходу и максимальная частота вращения коленчатого вала двигателя ограничиваются соответственно регулируемыми упорами 5 и 4.
Топливоподкачивающий насос служит для создания требуемого давления топлива и подачи топлива в необходимом количестве к насосу высокого давления.
Насос - поршневого типа, приводится в действие от кулачкового вала насоса высокого давления.
В корпусе насоса находится поршень 1 (рис. 5), который прижат к штоку 7 пружиной 5, Шток через ролик опирается на эксцентрик # кулачкового вала. В корпусе насоса имеются впускной 4 и нагнетательный 9 клапаны.
Когда под действием пружины 5 поршень перемещается к эксцентрику, топливо из полости В вытесняется в фильтр тонкой очистки и насос высокого давления. Одновременно увеличивающаяся полость А заполняется топливом, которое поступает из топливного бака через фильтр грубой очистки и впускной клапан 4.
При движении поршня в противоположном направлении под действием эксцентрика 8 топливо из полости А через нагнетательный клапан 9 поступает в полость Б.
При неработающем двигателе топливо в насос высокого давления подкачивают поршнем 2 ручного насоса при помощи рукоятки.
Форсунки служат для впрыскивания топлива под определенным давлением и его распыления в цилиндрах двигателя.
Форсунки устанавливают и закрепляют в головке цилиндров.
Рис. 5. Схема топливоподкачивающего и ручного насосов:
1, 2 - поршни; 3, 5, 6 - пружины; 4,9- клапаны; 7- шток; 8 - эксцентрик; А, Б - полости
Корпус 4 (рис. 6) и распылитель 1 форсунки соединены гайкой 2. Внутри распылителя находится игла 9, закрывающая его сопловые отверстия. На иглу через штангу 3 Действует нажимная пружина 8, затяжку которой регулируют шайбами 7
Рис. 6. Форсунка:
1 - распылитель; 2 - гайка; 3 - штанга; 4 - корпус;
5 - кольцо; 6- фильтр; 7- шайбы; 8- пружина; 9 - игла
Топливо подается к форсунке через сетчатый фильтр 6 поступает в полость иглы 9. Под давлением топлива игла, преодолевая усилие пружины 8, перемещается вверх, открывает сопловые отверстия распылителя, и через них топливо впрыскивается в цилиндр двигателя. При этом топливо, просочившееся между иглой и распылителем, отводится из форсунки по каналам в ее корпусе.
3. Конструкция и работа системы питания дизеля воздухом
Система питания воздухом служит для забора окружающего воздуха, его очистки от пыли и распределения по цилиндрам двигателя.
Система питания воздухом (рис. 7) включает воздушный фильтр и впускной трубопровод. Она может быть с турбонаддувом или без турбонаддува.
Воздух поступает через сетку колпака 5 и трубу 4 воздухозаборника в воздушный фильтр 1. В фильтре воздух проходит через инерционную решетку 3 и резко изменяет направление движения. Сначала воздух освобождается от крупных частиц пыли, которые под действием инерции и вакуума выбрасываются через эжектор 6, установленный в выпускной трубе глушителя, в окружающий воздух. Более мелкие частицы пыли задерживаются в картонном фильтрующем элементе 2. Очищенный воздух по впускному трубопроводу подается в цилиндры 7 двигателя.
Воздушный фильтр (рис. 8) состоит из корпуса 3, крышки 1 и сменного фильтрующего элемента 2, состоящего из двух перфорированных стальных кожухов и гофрированного картона между ними. Патрубок 7 предназначен для отсоса пыли из корпуса фильтра.
Воздух поступает в фильтр через патрубок 5, очищается в нем и выходит через патрубок 6.
Наддув представляет собой подачу воздуха в цилиндры двигателя при такте впуска под давлением, создаваемым компрессором. При наддуве увеличивается количество воздуха, поступающего в цилиндры двигателя, количество сжигаемого топлива и повышается на 20...40 % мощность двигателя.
Рис. 8. Воздушный фильтр:
1 - крышка; 2 - фильтрующий элемент; 3 - корпус; 4 - диффузор; 5, 6, 7 - патрубки
В дизелях обычно применяется газотурбинный наддув (рис. 9) турбокомпрессором. При работе двигателя воздух в цилиндры 1 нагнетается под давлением центробежным компрессором 6, рабочее колесо которого приводится во вращение турбиной 5.
Рис. 9. Схема наддува дизеля воздухом:
1 – цилиндр двигателя; 2 - мембрана; 3 – пружина; 4 - клапан; 5 - турбина; 6 - компрессор
4. Система выпуска отработавших газов
Система выпуска служит для отвода газов из цилиндров двигателя и снижения шума. Одновременно система выпуска обеспечивает отсос пыли из воздушного фильтра.
Отработавшие газы из выпускных трубопроводов двигателя поступают в приемные трубы 2 и 3 глушителя (рис. 10) и далее через гибкий металлический рукав 6 в глушитель 7. Из глушителя газы через выпускную трубу 8 и эжектор 10 выбрасываются в окружающий воздух. Через патрубок 9 производится отсос пыли из воздушного фильтра в эжектор.
В системе выпуска отработавших газов устанавливается вспомогательный (моторный) тормоз-замедлитель 4.
Рис. 10. Схема системы выпуска отработавших газов дизеля:
1 -уплотнитель; 2,3,8 - трубы; 4 - тормоз-замедлитель; 5- пневмоцилиндр; 6 - рукав; 7 - глушитель; 9 - патрубок; 10 - эжектор
Рабочее колесо турбины, установленное на одном валу с рабочим колесом компрессора, приводится во вращение отработавшими газами до их поступления в глушитель. Для ограничения давления воздуха при наддуве предназначен перепускной клапан 4. При достижении требуемого давления (обычно 0,2 МПа) воздух давит на мембрану 2, клапан открывается и перепускает часть отработавших газов мимо турбины 5.
На V-образных дизелях для турбонаддува устанавливают от одного до двух турбокомпрессоров. При двух турбокомпрессорах каждый из них обслуживает свой ряд цилиндров двигателя.
5. Система питания газовых двигателей
Характеристика. Система питания газовых двигателей имеет специальное газовое оборудование. Имеется также дополнительная резервная система, обеспечивающая при необходимости работу газового двигателя на бензине.
По сравнению с карбюраторными двигателями газовые более экономичны, менее токсичны, работают без детонаций, имеют более полное сгорание топлива и меньший износ деталей, срок их службы больше в 1,5-2 раза. Однако их мощность меньше на 10... 20 %, так как в смеси с воздухом газ занимает больший объем, чем бензин. У них сложнее система питания и обслуживание в эксплуатации, требующее высокой техники безопасности.
6. Топливо для газовых двигателей
Топливом для газовых двигателей являются сжатые и сжиженные газы.
Сжатые газы - газы, которые при обычной температуре окружающего воздуха и высоком давлении (до 20 МПа) сохраняют газообразное состояние.
Сжатые газы являются природными газами. В качестве топлива для газовых двигателей обычно используется природный газ метан.
Сжиженные газы - газы, которые переходят из газообразного состояния в жидкое при нормальной температуре воздуха и небольшом давлении (до 1,6 МПа). Это нефтяные газы.
Для газовых двигателей используются сжиженные газы следующих марок: СПБТЗ - смесь пропана и бутана техническая зимняя; СПБТЛ - смесь пропана и бутана техническая летняя; БТ - бутан технический.
Газообразное топливо менее токсично, имеет более высокое октановое число (100 ед.), дает меньшее нагарообразование и не разжижает масло в картере двигателя.
7. Конструкция систем питания газовых двигателей и их работа
В систему питания двигателя, работающего на сжатом газе (рис. 11), входят баллоны 1 для сжатого газа, наполнительный 5, расходный 6 и магистральный 18 вентили, подогреватель 17 газа, манометры высокого 8 ж низкого 9 давления, редуктор 11 с фильтром 10 и дозирующим устройством 12, газопроводы высокого 3 и низкого 13 давления, карбюратор-смеситель 14 и трубка 19, соединяющая разгрузочное устройство с впускным трубопроводом двигателя.
Рис. 11. 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; Л - редуктор; 12 - Дозирующее устройство; 14 - карбюратор-смеситель; 15 - топливопровод; 16 - топливный насос; 17- подогреватель; 19 - трубка
При работе двигателя вентили 6 и 18 открыты. Сжатый газ из баллонов поступает в подогреватель 17, обогреваемый отработавшими газами, нагревается и через фильтр 10 проходит в двухступенчатый газовый редуктор 11. В редукторе давление газа снижается до 0,9..Л,15 МПа. Из редуктора через дозирующее устройство 12 газ проходит в карбюратор-смеситель 14, где и образуется горючая смесь (газовоздушная). Смесь под действием вакуума поступает в цилиндры двигателя. Процесс сгорания смеси и отвода отработавших газов, как в карбюраторных двигателях.
Редуктор 11, кроме уменьшения давления газа, изменяет его количество в зависимости от режима работы двигателя. Он быстро выключает подачу газа при прекращении работы двигателя.
Кроме основной, имеется резервная система питания, обеспечивающая работу двигателя на бензине в необходимых случаях (неисправности системы, израсходован весь газ в баллонах и др.). При этом длительная работа двигателя на бензине не рекомендуется, так как в резервной системе питания отсутствует воздушный фильтр, что может привести к повышенному изнашиванию двигателя.
В резервную систему питания входят топливный бак 7, топливный фильтр, топливный насос 16 и топливопроводы 15.
Рис. 12. 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
Система питания двигателя, работающего на сжиженном газе, показана на рис. 12. Сжиженный газ под давлением из баллона 12 поступает через расходный 13 и магистральный 11 вентили в испаритель 5. В испарителе газ подогревается горячей жидкостью системы охлаждения двигателя и переходит в газообразное состояние. Затем газ очищается в фильтре 6, поступает в двухступенчатый редуктор 8, где давление газа снижается до атмосферного. Из редуктора газ через дозирующее устройство 7 проходит в смеситель 4, который готовит горючую смесь в соответствии с режимом работы двигателя.
Газовый баллон имеет предохранительный клапан, открывающийся при давлении 1,68 МПа, наполнительный вентиль и датчик уровня сжиженного газа. Баллон заполняется сжиженным газом только на 90 % объема. Это необходимо для возможности расширения газа при нагреве.
Кроме основной системы питания, двигатель, работающий на сжиженном газе, имеет резервную систему питания для кратковременной работы на бензине. В резервную систему входят топливный бак 15, топливный фильтр 1, топливный насос 2 и карбюратор 3.
Список использованной литературы
1. Сарбаев В.И. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей. − Ростов н/Д: «Феникс», 2004.
2. Вахламов В.К. Техника автомобильного транспорта. − М.: «Академия», 2004.
3. Барашков И.В. Бригадная организация технического обслуживания и ремонта автомобилей. – М.: Транспорт, 1988г.
Введение
В наши дни, автомобиль является самым распространённым видом транспортного средства. Если совсем недавно, буквально 10-20 лет назад дороги крупных городов были широки и свободны, а сейчас автомобилисту приходится по несколько часов стоять в пробке что бы добраться до пункта назначения. Тем не менее, с каждым днём количество автомобилей растёт, а производители то и дело пытаются внедрить новые технологии, которые превращают знакомый нам автомобиль, в умный гаджет который умеет думать и самостоятельно действовать в той или иной ситуации.
И если первые автомобили были совсем не безопасными, а иметь их могли только состоятельные люди, то теперь существуют разнообразные классы автомобилей, нацеленные на разные кошельки и потребности. Естественно, каждый человек стремится и хочет купить дорогой автомобиль, имеющий именитую родословную, качественные материалы кузова и богатое оснащение салона. Элитные автомобили имеют не только солидную внешность, но и оснащены самыми передовыми технологиями. А вот бюджетные авто получают только самые необходимые примочки, но как и все другие они выполняют своё прямое назначение - доставляют своего хозяина из пункта «А» в пункт «Б» и обратно.
Огромное количество людей уже оценили все преимущества передвижения на автомобиле и поэтому не желают расставаться с этим удобством ни на мгновение. Поэтому уже сегодня, большую популярность набирают прокаты автомобилей. Они конечно появились уже давно, но в основном данной услугой пользовались только состоятельные люди. Теперь же, аренда машины бизнес класса доступна любому человеку.
Мир не стоит на месте, а вместе с ним и не стоим на месте мы сами. Автомобили превращаются в неотъемлемую часть нашей жизни, впитывают в себя все необходимые функции для комфортной езды на дальние расстояния, умеют переводить большие грузы, могут быть незаметными в городском потоке или лететь навстречу ветру, достигая неимоверные скоростных показателей. Семейные, спортивные, внедорожники, грузовые, городские, хетчбеки, седаны, универсалы, пикапы - каким бы ни был автомобиль, он помогает нам и без него в наше время невозможно обойтись.
Система питания автомобиля с газобаллонным оборудованием
Назначение ГБО
Система питания газобаллонного автомобиля служит для хранения запаса топлива, очистки топлива и воздуха, приготовления горючей смеси, подачи ее в цилиндры двигателя и выпуска отработавших газов
Классификация ГБО
В актуальной технической литературе отсутствует единая методика классификации ГБО различных поколений, практически все монтажники ГБО руководствуются условной системой классификации газового оборудования. Условное разделение ГБО на поколения создает удобство при профессиональном общении и помогает специалистам по монтажу четко определять конструктивные особенности того или иного типа газового оборудования.
Первое поколение
Системы с вакуумным управлением и механическим дозатором газа, которые устанавливают на бензиновые карбюраторные и простые инжекторные автомобили. В первом поколении используются как вакуумные, так и электронные газовые редуктора. Без лямбда-зонда.
Описание
Это традиционные устройства со смесителем газа. Принципиальное различие вакуумного редуктора от электронного заключается в запорном элементе разгрузочной камеры: в вакуумном эту функцию выполняет вакуумная мембрана к которой подаётся разрежение от впускного коллектора:
1. двигатель работает - есть вакуум - редуктор открыт
2. двигатель заглушен - вакуума нет - редуктор закрыт
· простое, недорогое решение
· может применяться и на простых инжекторных двигателях без обратной связи
· не соответствует современным нормам безопасности
· это можно сказать «прошлый век», на котором основываются последующие поколения газового оборудования
Второе поколение
Механические системы, дополненные электронным дозирующим устройством, работающим по принципу обратной связи с датчиком содержания кислорода.
Описание
Устанавливаются на автомобили, оснащенные инжекторным двигателем, с лямбда-зондом и нейтрализатором и каталитическим нейтрализатором отработавших газов ("катализатором"). Это традиционные устройства со смесителем газа, дополнительно оснащенные дозаторами газа.
Для поддержания правильного состава газо-воздушной смеси Лямбда-контроллеры используют сигнал от штатного Лямбда-зонда автомобиля, а так же сигнал положения дроссельной заслонки и датчика оборотов двигателя, для оптимизации топливно-воздушной смеси на переходных режимах работы двигателя.
· дополнительное оснащение дозаторами газа
· гарантирует поддержание экологических требований Евро 1
· большая вероятность «хлопков»
· сокращается срок эксплуатации свечей зажигания и воздушного фильтра
· токсичность отработавших газов автомобилей, оснащенных такими системами, как правило, находится на уровне норм ЕВРО-1, которые действовали в Европе до 1996 года, и лишь в отдельных случаях приближаются к нормам ЕВРО-2
Третье поколение
На 80% схожа с ГБО 2-го поколения. Конструктивной особенностью данной установки является электронная дозировка подачи топлива.
Описание
Производится индивидуальная подача газа в отдельные цилиндры дозирующим устройством (газовым инжектором), имеющим одноуровневое управление порцией газа, который управляется электронным блоком. Газ подается во впускной коллектор с помощью механических форсунок, которые открываются за счет избыточного давления в магистрали подачи газа.
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.
· встроенный электронный блок питания обеспечивает нужную газовоздушную подачу
· работа осуществляется от подачи сигналов с датчиков мотора (Лямбда-зонд, RPM, TPS, MAP)
· особая система подачи газа - с помощью параллельного впрыска
· газовый мотор и ЭБУ (электронный блок управления)
· небольшая скорость реакции на изменение режима езды
· невысокая скорость реакции на корректировку смеси
· не соответствие экологическим требованиям Евро-3
Четвертое поколение
Это системы с распределенным синхронизированным впрыск газа. Это новейшие и наилучшие из известных сегодня решений в восточной Европе: отдельное управление подачей газа (форсунками газа) для каждого цилиндра, которые управляются более совершенным электронным блоком.
Описание
Газовая установка 4-го поколения отличается от предыдущих тем, что является точной копией бензинового инжектора, а именно: каждый цилиндр имеет свою форсунку, подающую рассчитанный необходимый для работы данного цилиндра впрыск газа. А работа форсунок контролируется ЭБУ. При этом ЭБУ принимает непосредственное участие в работе двигателя на ГБО, работая с множеством датчиков необходимых для корректной работы двигателя на газу.
Данный вид газового впрыска полностью исключает вероятность «хлопков», требует менее внимания к свечам зажигания и воздушному фильтру. Расход газа максимально приближен к расходу бензина, сохраняя при этом динамику автомобиля.
· функция автоматического перехода с бензина на газ, и наоборот (когда газ в баллоне закончился)
· совместима с экологическими требованиями Euro 3, а также с системами бортовой диагностики OBDІІ, EOBD
· является точной копией бензинового инжектора
· исключена вероятность «хлопков»
· ошибки при монтаже практически не возможны, так как все соединительные детали унифицированы.
Пятое поколение
Предназначено для использования в любых инжекторных автомобилях и совместимо с экологическими требованиями Евро-3, Евро-4 а так же системами бортовой диагностики OBD II, OBD III и EOBD.
Описание
В отличии от системы 4 поколения, в системах 5 поколения, газ поступает в цилиндры в жидкой фазе. Для этого в баллоне находится "газо насос", который обеспечивает циркуляцию жидкой фазы газа из баллона через рампу газовых форсунок с клапаном обратного давления обратно в баллон. Системы 5 поколения используют вычислительные мощности и топливные карты, заложенные в штатный контроллер а/м, и вносят лишь необходимые поправки для адаптации газобаллонного оборудования к бензиновой топливной карте. 5 поколение характеризует наличие отдельных электромагнитных форсунок впрыска газа в каждый цилиндр т. е. полностью аналогично бензиновой системе. Фазу и дозировку впрыска определяет штатный бензиновый контроллер а/м. Важным плюсом систем 3, 4 и 5 поколения является функция автоматического перехода с газового топлива на бензиновое.
· газ поступает в цилиндры в жидкой фазе
· отдельные электромагнитные форсунки впрыска газа в каждый цилиндр
· отсутствие потери мощности и отсутствие повышенного расхода газа
· возможность запуска двигателя на газе при любых отрицательных температурах
· высокая чувствительность к грязному газу
· низкая ремонтопригодность
· высокая сложность
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.
1. Топливо
В качестве топлива для газобаллонных автомобилей применяют-ся сжатые и сжиженные горючие газы, имеющие достаточно высокую теплотворность и высокое октановое число.
Газовоздушная горючая смесь сгорает более полно, в результате чего отработавшие газы со-держат меньше вредных примесей и меньше засоряется окружаю-щая среда. Наибольшее распространение в качестве топлива для газобаллонных автомобилей получили сжиженные газы — главным образом бутано-пропановые смеси. Такие смеси получают на нефтепе-рерабатывающих заводах в качестве побочного продукта.
В среде окружающего воздуха бутано-пропановая смесь находит-ся в парообразном состоянии. При сравнительно небольшом повыше-нии давления {до 16 кгс/см2) и обычной температуре бутано-пропановая смесь переходит в жидкое состояние и в таком виде хранится в стальных баллонах.
При работе двигателя на сжиженном газе помимо уменьшения вредных примесей в отработавших газах уменьшается разжижение смазки, нагарообразование и износ деталей при пуске холодного двига-теля.
К недостаткам газобаллонных автомобилей следует отнести умень-шенную грузоподъемность (за счет массы газобаллонной установки), а также повышение "пожароопасности и усложнение системы питания.
2. Газобаллонная установка
Газобаллонная установка для сжиженных газов (рис. 56) состоит из баллона с арматурой, вентилей, испарителя, редуктора и карбю-ратора-смесителя.
Газ из баллона по трубкам через вентили, испаритель и фильтр поступает к редуктору, снижающему его давление до рабочего, и да-лее в карбюратор-смеситель. Газовоздушная смесь из карбюратора-смесителя поступает в цилиндры двигателя.
Баллон Для сжиженного газа делают сварным из листовой стали, на нем устанавливаются расходные вентили для пара и жидкого газа, указатель уровня жидкого газа, предохранительный клапан, наполнительный вентиль и вентиль для контроля заполнения баллона жид-ким газом. Баллон заполняется жидким газом на 90% объема с тем, чтобы над поверхностью жидкого газа была паровая подушка.
Вентили имеют одинаковое устройство и отличаются друг от друга только количеством и расположением штуцеров, к которым присо-единяются трубки.
Вентиль состоит из корпуса, клапана, диафрагмы, зажимной и упорной гаек, штока с резьбой и маховичка. Диафрагма изолирует при-вод клапана от полости, где он помещен; в противном случае при от-крытом клапане газ сможет проникнуть наружу через неплотно при-легающую резьбу штока.
Испаритель служит для испарения жидкого газа и располагается из выпускном трубопроводе или глушителе.
Рис. 56. Схема газобаллонной установки для сжиженного газа
Редуктор (рис. 57) понижает давление сжиженного газа до рабо-чего и препятствует поступлению газа к смесителю при неработаю-щем двигателе. Двухступенчатые редукторы мембранно-рычажного типа имеют две камеры. В первой давление газа снижается до 2,5-»—3,0 кгс/см8, во второй оно несколько выше атмосферного (на 10— 12 мм водяного столба). Камеры сообщаются между собой отверсти-ем с клапаном. В камере первой ступени имеется резинотканевая диафрагма, пружина, коленчатый рычаг» клапан, штуцер с фильтром, предохранительный клапан, крышка и регулировочная гайка. Ка-мера второй ступени подобна по устройству камере первой ступени, но у нее отсутствует штуцер с фильтром и предохранительный клапан,
А дополнительно установлены вакуумный разгружатель, дозирующее устройство и обратный клапан.
При закрытом магистральном вентиле газ к редуктору не посту-пает, пружина камеры первой ступени давит на диафрагму и прогиба-ет ее внутрь (рис. 57, а). Прогнутая диафрагма заставляет коленчатый рычаг держать клапан первой ступени открытым. В камере второй сту-пени пружина отводит диафрагму вверх и клапан закрыт. Пружина вакуумного разгружателя при неработающем двигателе отжимает мембрану второй ступени вверх, помогая ей удерживать клапан за-крытым.
При открытом магистральном вентиле газ через фильтр поступает в камеру первой ступени. Как только давление в камере достигнет 2,5—3 кгс/см2, мембрана под действием давления газа, преодолевая сопротивление пружины, переместится вниз и при помощи коленча-того рычага закроет клапан. Поступление газа в камеру первой сту-пени прекратится. В камеру второй ступени газ поступать не будет, так как мембрана и вакуумный разгружатель удерживает клапан вто-рой ступени закрытым.
В момент пуска и во время работы двигателя разрежение во впуск-ном трубопроводе передается по трубке в полость вакуумного разгру-жателя (рис. 57, б). Его мембрана прогибается вниз, сжимает кониче-скую пружину и освобождает мембрану второй ступени. Упругости пружины диафрагмы второй ступени недостаточно для удержания кла-пана в закрытом положении и он открывается под действием разреже-ния пуска и давления газа, поступающего из камеры первой ступени.
Рис. 57. Схема работы двухступенчатого редуктора:
А — при закрытом магистральном вентиле; б — во время работы двигателя под нагрузкой; в — во время работы двигателя на холостом ходу
При малой частоте вращения коленчатого вала холостого хода (рис. 57, в) газ по отдельной трубке холостого хода поступает за дрос-сельную заслонку карбюратора-смесителя; обратный клапан редук-тора при этом закрыт. На средних и больших нагрузках через доза-тор и обратный клапан по резиновому шлангу большого диаметра газ поступает к форсунке карбюратора-смесителя.
Дозирующее устройство устанавливает для каждого вида газа в за-висимости от его теплотворности необходимое соотношение между газом и воздухом.
Конический винтовой дозатор состоит из корпуса с фланцем, ко-нуса, маховичка и патрубка. Отвертывая или завертывая маховичок, можно точно регулировать положение корпуса относительно его гнезда и, следовательно, проходимое сечение для газа. Винтовой до-затор служит также для отключения редуктора от двигателя при ра-бе те из бензине, что позволяет не снимать шлангов и ускоряет пере-вод работы двигателя с бензина на газ и обратно. Обратный клапан препятствует проникновению воздуха в камеру второй ступени при работе двигателя и а холостом ходу.
Карбюратор-смеситель (см. рис. 56) служит для приготовления газовоздушной смеси в газобаллонных автомобилях. В стандартные карбюраторы внесены изменения, дающие возможность установить в смесительную камеру форсунку, а за дроссельные заслонки подвести трубку для подачи газа при работе двигателя на холостом ходу.
Переоборудование карбюратора не исключает возможности рабо-ты двигателя на бензине. На автомобилях, предназначенных для ра-боты на газе, вместо карбюратора устанавливается смеситель.
Газобаллонная установка для сжиженных газов (рис. 60) состоит из баллона с арматурой, вентилей, испарителя, редуктора и смесителя.
В качестве топлива для газобаллонных автомобилей применяют сжиженные горючие газы, имеющие достаточно высокие теплотворность и октановое число. Газовоздушная горючая смесь сгорает более полно, в результате чего отработавшие газы содержат меньше вредных примесей и в меньшей степени засоряют окружающую среду. Наибольшее распространение в качестве топлива для газобаллонных автомобилей получили сжиженные газы - главным образом бутанопропановые смеси. Такие смеси получают на нефтеперерабатывающих заводах в качестве побочного продукта.
В среде окружающего воздуха бутанопропановая смесь находится в парообразном состоянии.
Газ, из баллона по трубкам через вентили, испаритель и фильтр поступает к редуктору, снижающему его давление до рабочего, и далее в смеситель. Газовоздушная смесь из смесителя поступает в цилиндры двигателя.
Баллон для сжиженного газа делают сварным из листовой стали; на нем устанавливают расходные вентили для паровой и жидкостной фракций, указатель уровня жидкого газа, предохранительный клапан, наполнительный вентиль и вентиль для контроля максимального заполнения баллона жидким газом. Баллон заполняют жидким газом на 90% объема с тем, чтобы над поверхностью жидкого газа была паровая подушка.
Вентили имеют одинаковое устройство и отличаются друг от друга только количеством и расположением штуцеров, к которым присоединяются трубки. Вентиль состоит из корпуса, диафрагмы, зажимной и упорной гаек, штока с резьбой и маховика. Диафрагма изолирует привод клапана от полости, где он помещен; в противном случае при открытом клапане газ сможет проникнуть наружу через неплотно прилегающую резьбу штока.
Испаритель сжиженного газа служит для испарения жидкого газа.
Испаритель состоит из корпуса, внутри которого расположены последовательно соединенные круглые каналы, имеющие водяную полость. Испарение жидкого газа происходит благодаря подогреву каналов теплом охлаждающей жидкости из системы охлаждения двигателя.
Редуктор понижает давление газа до рабочего и препятствует поступлению газа к смесителю при неработающем двигателе. Двухступенчатые редукторы мембранно-рычажного типа имеют две камеры, В первой давление газа снижается и составляет 0,12... 0,15 МПа, во второй оно несколько выше атмосферного (на 10...20 мм водяного столба). .Камеры сообщаются между собой отверстием с клапаном. В камере первой ступени имеются резинотканевая диафрагма, пружина, коленчатый рычаг, клапан, штуцер с фильтром, крышка и регулировочная гайка. Камера второй ступени подобна по устройству камере первой ступени, но у нее отсутствует штуцер с фильтром, а дополнительно установлено разгрузочное идозирующе-экономайзерное устройство.
При закрытом магистральном вентиле газ к редуктору не поступает, пружина камеры первой ступени давит на диафрагму, прогибая ее внутр. Прогнутая диафрагма заставляет коленчатый рычаг держать клапан первой ступени открытым. В камере второй ступени пружина отводит диафрагму вверх, клапан закрыт. Пружина разгрузочного устройства при неработающем двигателе отжимает мембрану второй ступени вверх, помогая ей удерживать клапан закрытым.
При открытом магистральном вентиле газ через фильтр поступает в камеру первой ступени. Как только давление в камере достигает 0,12...0,15 МПа, мембрана под действием давления газа, преодолевая сопротивление пружины, переместится вниз и при помощи коленчатого рычага закроет клапан. Поступление газа в камеру первой ступени прекращается. В камеру второй ступени газ поступать не будет, так как мембрана и разгрузочное устройство удерживают клапан второй ступени закрытым.
В момент пуска и во время работы двигателя на средних нагрузках разрежение во впускном трубопроводе передается по трубке в полость дозирующе-экономайзерного и разгрузочного устройств. Его мембрана прогибается вниз, сжимает коническую пружину и освобождает мембрану второй ступени. Упругости пружины диафрагмы второй ступени недостаточно для удержания клапана в закрытом положении и он открывается под действием разрежения под дросселем и давления газа, поступающего из камеры первой ступени.
При малой частоте вращения коленчатого вала холостого хода газ по отдельной трубке холостого хода поступает за дроссельные заслонки смесителя через круглые и прямоугольные отверстия; обратный клапан смесителя закрыт. На полных нагрузках через дозатор по резиновому шлангу большого диаметра и открытый обратный клапан смесителя газ поступает к форсункам смесителя. Дополнительная подача газа обеспечивается открытием клапана дозирующе-экономайзерного устройства.
Газовый смеситель служит для приготовления газовоздушной смеси в газобаллонных автомобилях.
Смеситель имеет исполнительный механизм ограничителя частоты вращения коленчатого вала, подобный установленному на карбюраторе.
Бензиновый карбюратор. Для маневрирования в гараже и передвижения на короткое расстояние (в случаях отсутствия газа или неисправности газового оборудования, которую нельзя устранить в дорожных условиях) допускается кратковременная работа двигателя на бензовоздушной смеси. Для этой цели совместно с газовым смесителем устанавливают карбюратор с сетчатыми пламегасителями.
Запрещается переводить работу двигателя с одного вида топлива на другой при его работе, так как это может привести к повреждению диафрагмы газового редуктора.
Баллон для сжиженного газа и его арматура. Сжиженный газ помещается в стальном сварном баллоне. Газ в баллоне частично находится в жидком состоянии, а частично в газообразном и рассчитан на рабочее давление до 1,6 МПа. На баллоне имеются предохранительный клапан, наполнительный вентиль, расходный паровой и жидкостный вентили, вентиль контроля наполнения. Кроме того, на баллоне установлен датчик указателя уровня сжиженного газа. Вместимость газового баллона автомобилей ГАЗ-53-07 составляет 170 л.
Паровой, жидкостный и наполнительный вентили имеют уплотнительную диафрагму. Вентиль контроля наполнения подобной уплотнительной диафрагмы не имеет.