|
|
Автомобілі Електронний підручник |
|||
|
|
||||
|
Лекція №8
Система живлення двигуна від газобалонної установки.
1. Паливо для газобалонних
автомобілів
Для
газобалонних автомобілів застосовуються природні і штучні горючі гази. Штучні
гази є побічними продуктами, одержуваними на заводах хімічної і металургійної промисловості.
Застосовуються
стислі і зріджені гази. Із стислих газів найбільше поширення набули стислі
природні гази (СПГ), основним компонентом яких є метан (СН4). Із зріджених
газів найбільш поширена суміш пропана і Бутану технічна. Зріджені нафтові гази
(СНД) одержують як побічні продукти на крекінг і газових заводах.
Доцільність
застосування горючих газів для автомобільних двигунів витікає з наступних
основних причин:
1. Розширяється паливний баланс країни
2. Газове паливо дозволяє підвищити ступінь
стиснення і збільшити потужність і економічність двигуна
3. Відпрацьовані гази містять менше токсичних
речовин
4. Термін служби газових двигунів вищий через
відсутність конденсації палива і змивання масла із стінок циліндрів
5. Збільшується термін служби масла в двигуні,
оскільки воно не розріджується паливом і менше забруднюється механічними
домішками
6. Зростає термін служби свічок запалення
унаслідок незначного нагароутворення
Основні
властивості газів:
1. Здатність при звичних температурах залежно
від величини тиску знаходитися в рідкому або газоподібному стані. Гази, які при
звичайній температурі і тиску до 20 МПа залишаються в газоподібному стані,
називаються стислими. Гази, які переходять в рідкий стан при звичних
температурах і великому тиску, називаються зрідженими.
2. Температура згорання газового палива. Для
автомобільних двигунів застосовуються висококалорійні стислі і зріджені гази
теплота згорання яких складає 5500...9000 ккал/м3.
3. Октанове число газових палив. Його величина
від 92 до 120. Не вимагається застосування антидетонаторів в газовому паливі.
2. Пристрій установки для СПГ
У
установку для зрідженого газу входить балон 14 (мал.9.2.1), електромагнітний
клапан 9 з фільтром (раніше використовувався магістральний вентиль), випарник
5, газовий редуктор 4, змішувач 1, контрольні манометри, сполучні трубопроводи
і арматура.
Балон
14 служить резервуаром для газу і встановлюється на рамі автомобіля зліва під
кузовом. Балон має два витратні вентилі 12 і 19 для рідкої і парової фази і
наповнювальний вентиль 16 для заповнення балона, а також контрольний вентиль
15, запобіжний клапан 13 (обмежуючий тиск в балоні) і датчик 17 покажчика рівня
рідкого газу в балоні.
Електромагнітний
клапан 9 з фільтром (або магістральний вентиль) служить для перекриття
газопроводу від балона в систему живлення при непрацюючому двигуні. Фільтр -
для очищення газу від домішок.
Випарник
5 служить для випаровування рідкого газу за рахунок тепла, що підводиться від
системи охолоджування.
Редуктор
4 служить для зниження тиску газу від 1,6 МПа (або нижче) до тиску приблизно
0,1 МПа; для автоматичної зміни кількості газу, що виходить з редуктора,
залежно від режиму роботи двигуна.
Змішувач 1 служить для змішування газу з
повітрям в необхідному співвідношенні, тобто утворення горючої суміші.
Змішувач 1 закріплюється на трубопроводі впускання двигуна 11.
Контрольні
манометри служать для контролю тиску газу в балоні і в першому ступені
редуктора. Встановлюються в кабіні на передньому щитку.
Установка
може оснащуватися фільтром для очищення газу від домішок, змонтованому на редукторі
або встановленому на панелі моторного відсіку.
При
роботі двигуна газ з балона 14 через відкритий електромагнітний клапан – фільтр
9, випарник 5 поступає в газовий редуктор 4, де тиск газу знижується до
величини близько 0,1 МПа. Потім газ
поступає в газовий змішувач 1, де змішується з повітрям.
Мал.
9.2.1 Газобалонна установка для зрідженого газу:
1
– карбюратор-змішувач; 2 – електромагнітний клапан з бензиновим фільтром; 3 –
бензиновий бак; 4 – газовий редуктор; 5 – випарник пониженого газу; 6 – штуцер
для підведення гарячої води; 7 – штуцер для відведення води; 8 – кран для
зливу; 9 – електромагнітний клапан з газовим фільтром; 10 – манометр редуктора;
11 – двигун; 12 – паровий вентиль; 13 – запобіжний клапан; 14 – балон для зрідженого газу; 15 – контрольний
вентиль; 16 – наповнювальний вентиль балона; 17 – покажчик рівня пониженого
газу; 18 – зливна пробка; 19 – рідинний вентиль
3. Пристрій газобалонної установки на СПГ
Газобалонна
установка на стислому природному газі складається з наступних приладів. П'ять і
більш балонів 5 (мал.9.3.1) служать для створення запасу газу на автомобілі;
вони встановлюються звичайно на рамі автомобіля позаду кабіни; балони
забезпечені витратним вентилем 6, і наповнювальним 8.
Редуктор
високого тиску 10 служить для автоматичного зниження тиску газу до 1,0 - 1,2
МПа.
Електромагнітний
клапан 4 служить для включення і відключення подачі газу на вхід
двухступінчатого редуктора 3. Електромагнітний клапан конструктивно виконаний в
корпусі з газовим фільтром.
Двухступінчатий
редуктор 3 низькі тиск призначений для зниження тиску газу приблизно до 0,1
МПа, для автоматичної зміни кількості газу виходить з редуктора залежно від
режиму роботи двигуна і для автоматичного перекриття газової магістралі при
зупинці двигуна.
Карбюратор-змішувач
служить для приготування газововоздушної горючої суміші необхідного складу, а також
бензововоздушної суміші.
Підігрівач
9 служить для підігріву газу, щоб уникнути конденсації вологи в газопроводах і
приладах, і замерзання її в зимовий час; встановлюється під капотом двигуна.
Для
контролю тиску газу в балонах служить один манометр, а інший манометр контролює
тиск газу в першому ступені редуктора; встановлені в кабіні.
Мал.
9.3.1 Принципова схема газобалонної установки для СПГ:
1
– трубка холостого ходу; 2 – трубка основної подачі газу; 3 – редуктор низького
тиску; 4 – електромагнітний клапан подачі газу; 5 – газовий балон; 6 –
витратний вентиль; 7 – магістральний вентиль; 8 – наповнювальний вентиль; 9
- підігрівач газу; 10 – редуктор високого тиску; 11 – заслінка
підігрівача; 12 – карбюратор-змішувач; 13 – електромагнітний клапан-фільтр для
бензину; 14 - бензонасос
На
автомобілях передбачається також резервна система живлення працююча на бензині,
що складається з електромагнітного клапана 13 з фільтром, бензонасоса 14,
фільтру відстійника і бензобака.
При
роботі двигуна газ поступає з балонів 5
в редуктор високого тиску 10, де тиск газу знижується до 1,0 - 1,2 МПа. Потім
газ через електромагнітний клапан 4 поступає в двухступінчатий редуктор 3
низькі тиск, де тиск газу знижується до 0,1 МПа. Далі газ поступає в газовий
змішувач, де змішується з повітрям, утворюючи горючу суміш.
На легкових автомобілях також може
використовуватися установка на СПГ, схема якої представлена на малюнку 9.3.2. У
установці застосовують від одного до трьох балонів 1. Кожен балон забезпечений
вентилем 2, що містить швидкісний клапан і розривну запобіжну мембрану, що
запобігає можливості розриву балона.
Установка
забезпечена газовим змішувачем 12 у вигляді проставки, закріпленої на
карбюраторі.
Сукупні
частини авто: А – двигун; В – карбюратор; С – бензонасос; Д – фільтр; Н –
бензопровід; J - бензобак; К – приборний щиток; L - катушка запалення; М –
датчик-розподільник запалення; N - показник рівня палива
Мал.
9.3.2 Принципова схема автомобільної газобалонної паливної установки «САГА -
7»:
1
– балон; 2 – вентиль балона; 3, 10– трубопроводи високого тиску; 4 – газовий
електромагнітний клапан ; 5 – двохступінчатий редуктор підігрівач низького
тиску; 6 – заправний пристрій; 7 – дренажний гофрований трубопровід; 8, 15, 17
– датчики витіку газа; 9 редуктор високого тиску; 11 – трубопровід низького тиску; 12 – газовий змішувач;
13 – бензиновий електромагнітний клапан; 14 – дренажний трубопровід редуктора
високого тиску; 16 – дренажний трубопровід газового електромагнітного клапана;
18 – електронний пристрій; 19 – датчик тиску газу; 20 – датчик блокування пуску
двигуна;21 – показник кількості бензину в баці і тиску газу в балоні; 22 –
трьох позиційний перемикач виду палива бензин-0-газ; 23 – вакуумний
трубопровід;
4. Газовий редуктор низького тиску
Газовий
редуктор призначений для зниження тиску газу до величини близько 0,1 МПа,
забезпечує дозовану подачу газу в змішувач, збагатить горючу суміш на режимі
повних навантажень, забезпечує надійне перекриття подачі газу при непрацюючому
двигуні (мал.9.4.1).
У
редукторі є два ступені. Перша - високого тиску, друга - низького. У першому
ступені розташований вузол клапана 8, через який газ поступає в порожнину Г
першого ступеня. Клапан 8 зв'язаний важелем з діафрагмою 11, на яку впливає
пружина 9. Зусилля пружини 9 регулюється гайкою на величину, відповідну пониженню тиску в першому ступені до
величини близько 0,2 МПа.
У
газовій порожнині першого ступеня встановлений клапан 7, обмежуючий тиск в
першому ступені у разі несправності редуктора.
При
відкритій магістралі газ через фільтр і клапани 8 першого ступеня проходить в
порожнину Г, тиск в якій зростає до 200 кПа. Заповнюючи порожнину Г першого
ступеня, газ тисне на мембрану 11. Вона прогинається вниз, долаючи опір пружини
9, і через колінчастий важіль 10 при тиску 200 кПа. закриває клапан 8. Положення клапана 8
визначається співвідношенням діючих на нього сил: з одного боку, тиску, що
поступає з магістралі газу, який прагне відкрити клапан, а з другого боку -
різниці сил тиску газу в порожнини Г і сили пружини 9 (ця різниця сил прагне закрити
клапан). Для періодичного закриття і відкриття клапана 8 тиск газу в порожнині
Г повинен бути те більше, то менше сили опору пружини 9.
Під
час пуску двигуна і його роботи розрідження з трубопроводу впускання через
патрубок 20 і канал передається в порожнину В другому ступені і в порожнину А розвантажувального пристрою. Кільцева
мембрана 6 долаючи опір конічної пружини 5, прогинається вниз і відводить упори
18 від мембрани 2, внаслідок чого розвантажуються мембрана 2 і клапан 12.
Робота розвантажувального пристрою і розрідження, створюване в порожнині В
призводить до того, що мембрана 2 прогинається вниз, долаючи опір пружини 3.
Клапан 12 відкривається під дією опускаючого вниз штока 4 і тиск газу в
порожнині Р.
Мал.9.4.1
Елементи газобалонної установки:
а
– двохступінчатий редуктор низького тиску; б – газовий змішувач; 1 – дозатор; 2
– діафрагма другого ступеня; 3 –
пружина; 4 – шток; 5 – пружина розвантажувального пристрою; 6 – діафрагма
розвантажувального пристрою; 7 – запобіжний клапан; 8 – клапан першого ступеня;
9 – пружина першого ступеня; 10 – важіль клапана першого ступеня; 11 – мембрана
першого ступеня; 12 – клапан другого ступеня; 13 – клапан економайзера; 14 –
пружина; 15 – діафрагма економайзера; 16 і 19 – канали; 17 – важіль; 18 – упор;
20 – вихідний патрубок; 21 – обмежувач частоти обертання колінчастого валу
двигуна;22 – газовий змішувач; 23 – важіль дросельних заслінок; 24 –
газопідвідний патрубок; 25 – зворотний клапан; 26 – корпус змішувача; 27 –
дросельна заслінка; 28 – регулювальний гвинт мінімальної частоти обертання
холостого ходу; 29 – регулювальний гвинт загальної подачі газу в системі
холостого ходу; 30 – штуцер для підведення газу в систему холостого ходу; 31 –
дифузор; 32 – газова форсунка; 33 – повітряна заслінка; А – порожнина
розвантажувального пристрою; б – порожнина атмосферного тиску; У – порожнина
другого ступеня (низького тиску газу); Г – порожнина першого ступеня (високого
тиску газу); Д – порожнина атмосферного тиску першого ступеня; Е – порожнина
дозуючого економайзерного пристрою
Тиском
газу мембрана 2 підіймається вгору і долаючи дію пружини 3, через шток 4 і
важіль 17 закриває клапан 12. У міру витрачання газу в порожнині В знов
створюється розрідження, яке викликає переміщення вниз мембрани 2, штока 4 і
відкриття клапана 12. Газ з порожнини Г проходить в порожнину В, створюючи в
ній надмірний тиск близько 100 Па. Мембрана 2 підіймається вгору через шток 4 і
важіль 17 закриває клапан 12.
Ці
процеси безперервно повторюються, викликаючи безперервне відкриття і закриття
клапана 12 другого ступеня і підтримку в ній тиску біля 0,1МПа.
При
зупинці двигуна, розрідження не передається з двигуна в порожнині А і В, в
результаті клапан 12 надійно перекриває газову магістраль під дією пружин 3 і
5.
Економайзер
газового редуктора (мал.9.4.1,а) призначений для додаткової подачі газу до
змішувача на режимі повних навантажень з метою збагачення горючої суміші і
отримання від двигуна максимальної потужності.
Економайзер
складається з кришки і корпусу, між якими затиснена гвинтами діафрагма 15. На
діафрагму 15 з боку кришки впливає пружина 14, а при працюючому двигуні і
розрядка, передавана по трубопроводу 16 з трубопроводу впускання двигуна. У
корпусі встановлений клапан 13, закриваючий отвір, що сполучає порожнину
другого ступеня редуктора і порожнину вихідного патрубка редуктора. Клапан 13
навантажений пружиною, що притискує його до сідла.
При
роботі двигуна на малих і середніх навантаженнях розрідження в трубопроводі впускання
значне. Тому діафрагма прогинається у бік кришки, стискаючи пружину
економайзера. Клапан 13 зміщений в ту ж сторону і притиснутий до сідла
(закритий).
При
повних навантаженнях розрідження в трубопроводі впускання і в порожнині
економайзера зменшується. Зусилля пружини 14 економайзера пересилює дію
розрідження і діафрагма 15 переміщається у бік корпусу, тисне на шток клапана
13 і відриває клапан 13 від сідла.
Через
відкритий клапан 13 газ з другого
ступеня поступає в порожнину вихідного патрубка 20, минувши дозатор, і поступає
до змішувача, збагативши суміш.
Конструкція
сучасного редуктора – випарника для легкового автомобіля представлена на мал.
9.4.2.
Мал.9.4.1
Редуктор-випарник «Автосистем» :
1
– вхідний кутник; 2 – єлектромагнітний клапан; 3 – клапан першого ступеня; 4 –
торсійна пружина; 5 – патрубки вводу і виводу охолоджувальної рідини; 6 –
клапан другого ступеня; 7 – вихідний патрубок до змішувача; 8 – регулювальний
гвинт холостого ходу; 9 – пружина; 10 – регулювальний гвинт другого ступеня; 11
– регулювальний гвинт; 12 – клапан; 13 – діафрагма другого ступеня; 14 – ричаг
відкриття клапана другого ступеня; 15 – діафрагма; К – порожнина першого
ступеня; Л – порожнина другого ступеня; М – порожнина теплоносія; Н – порожнина
атмосферного тиску
5. Газовий змішувач і карбюратор-змішувач
Газовий
змішувач (мал.9.4.1.б) забезпечує змішування газу з повітрям. Основна подача
газу в камеру змішувача відбувається через газопровідний патрубок 24, зворотний
клапан 25, форсунку 32. У систему холостого ходу газ подається через штуцер 30
і отвір під дросельною заслінкою 27.
Карбюратор-змішувач
об'єднує в собі не тільки газовий змішувач, але і карбюратор, що забезпечує
змішування бензину і повітря.
Карбюратор-змішувач
дає можливість працювати двигуну як на газі, так і на бензині. Це, наприклад,
карбюратори-змішувачі К-91, К-126БГ і ін. Їх конструкція ідентична карбюраторам
і змішувачам газу, розглянутим вище.
6. Балони для зрідженого газу.
Балони
для СНД виготовляють циліндрової форми з вуглецевої листової сталі або з
дюралюмінію. У балоні встановлюються
витратні вентилі 12 і 19 (мал. 9.2.1) для парової і рідинної фаз відповідно,
контрольний вентиль 15, контролюючий 85-90% заповнення балона, наповнювальний
вентиль 16, запобіжний клапан 13, датчик покажчика рівня рідкої фази.
До
балонів нових конструкцій приварюється уніфікований фланець 13 (мал. 9.6) для
кріплення блоку 10 арматури, що включає запобіжний клапан 4, дренажний вентиль 6,
витратно-заправний вентиль 9 і ін.
Блок
10 арматури виконаний із захисним
газонепроникним вентиляційним кожухом із знімним ковпаком.
Балон
забезпечений автоматичним пристроєм, що обмежує наповнення балона до 85% його
об'єму. Пристрій має поплавець 1, шток 14 робочого клапана, кулачок 2 і інші
деталі.
|
||||
