Оборудование и арматура

Баллоны для сжатых газов изготовляют из стальных цельнотянутых труб. Баллоны емкостью 50 л имеют трехкратный запас прочности. В зависимости от применяемой марки стали масса одного баллона со­ставляет 93 или 62,5 кг. Максимальное рабочее давление, на которое рассчитан баллон, 20 МПа.

В горловине баллона имеется отверстие с конической резьбой для присоединения трубопроводов, вентилей или манометров.

Баллоны для сжиженных газов стальные сварные, они рассчитаны на рабочее давление 1,6 МПа. Вместимость баллона в зависимости от модели автомобиля колеблется от 25 до 117 л, а его масса — от 45 до 192 кг.

Баллоны окрашивают в красный цвет и наносят следующие данные:

• завод-изготовитель;

• порядковый номер баллона;

• масса порожнего баллона;

• вместимость;

• дата изготовления;

• год следующего переосвидетельствования;

• рабочее давление;

• клеймо ОТК завода-изготовителя.

Расходный вентиль 6 (см. рис. 8.2) паровой фазы и вентиль 12 жидкой фазы, контрольный вентиль 9 максимального наполнения баллона и предохранительный клапан 8 имеют внутри баллона трубки. Трубки расходного вентиля 6 паровой фазы и предохранительного клапана 8 выведены в верхнюю зону баллона для соединения с паровой фазой газа. Предохранительный клапан 8 отрегулирован на давление 1,6 МПа. Трубка расходного вентиля 12 жидкой фазы располагается в самой нижней точке баллона.

Баллон сжиженным газом наполняется на 80 % (по объему). Чтобы обеспечить это, трубка вентиля 9 максимального наполнения баллона выведена на уровень, соответствующий предельному его наполнению. Перед началом заправки вентиль 9 открывают. Для слива неиспарившегося конденсата в нижней части баллона имеется пробка.

Наполнительное устройство (рис. 8.9) состоит из наполнительного вентиля 10 (см. рис. 8.2) и обратного клапана, которые размещаются в корпусе 1 (см. рис. 8.9). При вращении маховика шток 5 перемещает клапан 3, который, опускаясь в свое седло 2, перекрывает входное отверстие для газа или, поднимаясь, открывает его. Мембрана 4 обеспе­чивает герметичность вентиля.

Для заправки баллона сжиженным газом вместо пробки 8 вворачивают наконечник заправочного шланга и, отвернув контрольный и наполнительный вентили, заполняют баллон до появления жидкости из контрольного отверстия. После окончания заправки закрывают напонительный вентиль, отсоединяют шланг, ввертывают пробку 8 и закрывают контрольный вентиль после прекращения выхода из него сжижен­ного газа.

-

12 3 4

Рис. 8.9. Наполнительное устройство: 1 — корпус; 2 — седло; 3 — клапан; 4 — мембрана; 5 — шток; 6 — пружина; 7 — обратный клапан; 8 — пробка

Обратный клапан 7 предупреждает выход газа из баллона в случае обрыва заправочного шланга или неисправности наполнительного вентиля.

Предохранительный клапан (рис. 8.10) предназначен для предотвращения повышения давления газа в баллоне свыше 1,6 МПа. При давлении газа в баллоне 1,68 МПа клапан 5 отходит от седла, преодолевая усилие пружины 4, и через дренажные отверстия 7 в корпусе 6 обеспечивает выход паровой фазы газа в окружающую среду. Усилие пружины подбирают регулировочными шайбами 2. Вытягиванием штока 3 проверяют работоспособность клапана. Отрегулированный клапан пломбиру- I ют пломбой 7-

Рис. 8.10. Предохранительный клапан: 1 — пломба; 2 — регулировочная шайба; 3 — шток; 4 — пружина; 5 — клапан; 6 — корпус; 7 — дренажное отверстие

.

Указатель уровня сжиженного газа (см. рис. 8.2) состоит из датчика 11 и указателя. На баллоне установлен датчик указателя уровня сжиженного газа, выполненный по типу датчика уровня бензина и унифицированный с ним. Поэтому указатель уровня бензина, установленный I на щитке приборов водителя, можно использовать для контроля уровня I сжиженного газа.

Скоростной клапан (рис. 8.11) служит для перекрытия газовой магистрали в аварийных случаях (разгерметизация шлангов, неисправность | газового редуктора и т. д.). Клапан устанавливают на выходных штуцерах парового и жидкостного вентилей газового баллона.

При расходе газа, соответствующем нормальной работе, клапан 2 под действием пружины 3 находится в открытом положении и прижат к стопорному кольцу 7. При разгерметизации магистрали расход газа увеличится, его скоростной поток преодолеет усилие пружины 3 и клапан 2 закроет газовую магистраль.

Магистральный вентиль (рис. 8.12) предназначен для прекращения подачи газа из баллона к неработающему двигателю. При вращении маховика 4 шток 3 перемещается вдоль оси и закрывает или открывает седло клапана 7. Резиновые кольцевые уплотнители 2 уплотняют шток внутри корпуса. При работе двигателя магистральный вентиль должен быть открыт полностью.

12 3

Рис. 8.11. Скоростной клапан: 1 — стопорное кольцо; 2 — клапан; 3 — пружина

12 3

Рис. 8.12. Магистральный вентиль: / — клапан; 2 — резиновые кольцевые уплотнители;

3 — шток; 4 — маховик

Трубопроводы служат для соединения между собой газового оборудования. По рабочему давлению трубопроводы делятся на три группы, каждая группа рассчитана на определенное давление: до 20, до 1,6, до 0,1 МПа соответственно.

Первая группа представляет собой стальные бесшовные трубки с наружным диаметром 10 мм и толщиной стенок 2 мм.

Ко второй группе относятся стальные трубки диаметром 10 мм и толщиной стенок 1 мм. В тех местах, где трубопроводы подвергаются постоянной вибрации, вместо стальных трубок применяют гибкие шланги высокого давления со специальной заделкой наконечников.

Третья группа представляет собой шланги низкого давления и стальные тонкостенные трубки.

Система впрыска газа

Рассмотренная конструкция системы питания двигателя на газообразком топливе является механической системой с вакуумным управлением и относится к первому поколению. В последее время газобаллонные установки получили широкое применение. На смену первому поколению пришло второе — механические системы с электронным управлением, в которых сохраняются те же схема установки газового оборудования и цепочка: заправочное устройство — баллонная арматура — газовый баллон — магистральный запорный клапан (вместо вентиля) — редуктор — газосмесительное устройство — система подогрева. Однако подача газа здесь регулируется электронным блоком управления, который обеспечивает стехиометрический состав смеси на всех режимах работы двигателя и, кроме того, автоматически закрывает запорные клапаны в случае аварийного повреждения газовой магистрали или при остановке двигателя. Исполнительным элементом по регулированию подачи газа является электрический дозатор газа — устройство, работающее по принципу шагового электродвигателя. Изменение положения его поршня по сигналу от ЭБУ обеспечивает оптимальный состав газовоздушной смеси, подаваемой в цилиндры двигателя.

Системы питания двигателя второго поколения могут устанавливаться и на автомобили, оборудованные системами впрыска бензина. В этом случае при переходе на газ отключается электрический топливный насос (в системах с механическими форсунками) или форсунки (в системах с электромагнитными форсунками). При этом они замещаются эмуляторами — устройствами, эмитирующими работу форсунок. Необходимость применения эмуляторов обусловлена тем, что электронный блок управления двигателем, не получая информацию о срабатывании форсунок, отключает всю систему, в том числе и систему зажигания, предполагая, что произошло повреждение электрической цепи. -

Датчик расхода воздуха защищают «хлопушкой» — устройством, предотвращающим повреждение датчика и воздушного фильтра при возможной обратной вспышке газа из впускной трубы. Дополнительно устанавливают датчики количе­ства газа, поступающего в двигатель, и газосмесительное устройство, которое устанавливают на дроссельный узел.

На рис. 8.13 показана схема установки на автомобиль газовой аппаратуры Landi Renzo (Италия).

Электронный блок управления выполняет те же функции, что и ЭБУ в системе впрыска бензина, и, кроме того, имитирует нормальный сигнал датчика кислорода, предназначенного для работы на газе. Он же обеспечивает пуск двигателя только на бензине, автоматически отключая подачу газа, а также дает возможность с помощью переключателя 2 в любой момент перейти на желаемый вид топлива без остановки двигателя.

К третьему поколению можно отнести систему впрыска газа. Одним из вариантов данной системы является система IGS (рис. 8.14)). Она отличается пониженным расходом газа по сравнению с системами пре­дыдущих поколений. Динамические характеристики автомобиля, оборудованного такой системой, при работе на газе максимально приближаются к параметрам автомобиля, работающего на бензине.

-

Рис. 8.13. Схема установки на автомобиль газовой аппаратуры Landi Renzo: / — эмулятор форсунок; 2 — переключатель вида топлива; 3 — ЭБУ; 4 — электромагнитный газовый кла­пан; 5— газосмесительное устройство; 6 — электрический дозатор газа; 7— редуктор-испари­тель; 8 — датчик кислорода; 9 — каталитический нейтрализатор; 10 — газовый баллон; // -мультиклапан; 12 — выносное заправочное устройство

Электронный блок управления 2 корректирует подачу газа в цилиндры двигателя на основе анализа сигналов от датчиков кислорода, положения дроссельной заслонки, частоты вращения коленчатого вала и абсолютного давления во впускном трубопроводе. Получив необходимую информацию, ЭБУ определяет позицию открытия дозирующего узла и положение находящегося в нем блокирующего клапана.

Дозирующий узел 3 по сигналам ЭБУ открывается на определенную величину, увеличивая или уменьшая количество поступающего газа. Блокирующий клапан при торможении автомобиля двигателем прекращает подачу газа.

Распределитель 4 подает газ в каждый цилиндр двигателя через специальные форсунки, установленные во впускном трубопроводе вблизи впускных клапанов.

Редуктор-испаритель 5 оснащен датчиком температуры охлаждающей жидкости, определяющим момент переключения питания двигателя с бензина на газ. После пуска двигателя на бензине, как только запрограммированная температура будет достигнута, ЭБУ переводит двигатель на питание газом.

Рис. 8.14. Расположение элементов системы IGS на автомобиле: 1 — переключатель вида топ­лива; 2 — электронный блок управления; 3 — дозирующий узел; 4 — распределитель; 5 — ре­дуктор-испаритель

-

Газ поступает из баллона в редуктор-испаритель 5, который устанавливает величину давления газа в зависимости от величины разрежения во впускном трубопроводе. Далее газ поступает в дозирующий узел 3, который по сигналу электронного блока управления 2 мгновенно определяет и выдает необходимое для двигателя количество газа, поступающее затем к распределителю 4. Распределитель не только разделяет поток газа по цилиндрам, но и поддерживает на постоянном уровне оптимальное давление на участке системы после дозирующего узла. При увеличении нагрузки на двигатель редуктор увеличивает давление газа на входе в дозирующий узел, чтобы гарантированно обеспечить подачу требуемого на этом режиме объема газа, в то время как на выходе из дозатора давление остается неизменным.

Постоянно ведется поиск новых решений в совершенствовании газобаллонных установок для сжатого природного газа. Разработана новая газотопливная система «САГА-7» для автомобилей марки «ЗИЛ», особенностью которой являются облегченные баллоны повышенной прочности, металлический корпус, покрытый слоем стеклопластика.

Также разработано газотопливное оборудование для хранения и подачи сжиженного природного газа в теплообменник, где газ испаряется и далее через редуктор подается в цилиндры двигателя по обычной схеме.

На рис. 8.15 показана схема размещения газотопливного оборудования на автомобиле «Газель». Главной особенностью этой газобаллонной установки является наличие сосуда с высокими вакуумно-теплоизоляционными свойствами, позволяющего хранить метан при температуре -150 °С в жидком состоянии, что значительно уменьшает его объем.

Рис. 8.15.Размещение газотопливной системы «Гелий-САГА» на автомобиле «Газель»: / -редуктор-испаритель; 2 — теплообменник; 3 — трубопроводы подачи газа к теплообменнику; 4 — газовый сосуд; 5 — арматурный шкаф; 6 — дренажный трубопровод; 7— панель приборов

Сосуд представляет собой двойной цилиндрический резервуар, из­готовленный из нержавеющей стали. Внутренний сосуд 2 (рис. 8.16)

Рис. 8.16. Газовый сосуд: 1 — кожух; 2 — внутренний сосуд; 3 — вакуумная рубашка; 4 — опорная втулка; 5 — ловушка; 6 — вакуумный вентиль

рассчитан на избыточное давление (0,5 МПа). Для поддержания требуемого разрежения в изоляционном пространстве между сосудом 3 и кожухом 1 и обеспечения термоизоляции наружная поверхность внутреннего сосуда покрыта высокоэффективным адсорбирующим материалом (вакуумная рубашка 3), образующим слоистую изоляцию. Сосуд закреплен в кожухе двумя цилиндрическими опорными втулками 4 из стеклопластика.

В верхней части полости внутреннего сосуда установлена ловушка 5, предотвращающая выброс жидкой фазы газа в дренажный трубопровод при движении автомобиля по неровной дороге. На днище кожуха 1 расположен вакуумный вентиль 6, с помощью которого можно создавать и долго поддерживать требуемое разрежение. Вместимость газового сосуда 100 л. Сосуд заполняют газом не более чем на 90 %. Запас газа в сосуде обеспечивает примерно такой же пробег автомобиля, как и на бензине.