Газобаллонные установки СНГ и спг

Для работы на сжиженных и сжатых газах обычно используют серийные автомобили, на которых устанавливают газобаллонные установки для работы на СНГ или СПГ. Основными моделями автомобилей, работающих на сжиженном нефтяном газе, явля­ются грузовые автомобили ГАЭ-53-19, -33075, ЗИЛ-431810, -441610, легковые автомобили ГАЗ-24-17, автобусы ЛиАЗ-677Г и ЛАЗ-695П, а работающих на сжатом природном газе — автомобили ГАЭ-53-27, -33076, ЗИЛ-431610, -431710, -ММЗ-45054, автобусы ЛАЗ-695НГ, ЛиАЗ-677МГ. Рабочий цикл двигателей этих автомо­билей такой же, как и у карбюраторных, но их системы питания имеют принципиальное различие, так как процесс смесеобразо­вания осуществляется с помощью специальной газоподающей ап­паратуры. Для грузовых автомобилей и легковых автомобилей-так- си ГАЗ-24-17 «Волга» газовые приборы и арматуру выпускает Ря­занский завод автомобильной аппаратуры, а для легковых авто­мобилей ВАЗ, «Москвич» — Новогрудский завод газовой аппара­туры (НГЗА).

В газобаллонных автомобилях, работающих на сжиженном газе, имеются газовая и бензиновая системы питания. Газовая система питания является основной и предназначена для выполнения транспортной работы. Она обеспечивает запас хода газобаллон­ных автомобилей, равный 375...420 км. В закрепленных на рамах этих автомобилей баллонах газ находится одновременно в двух агрегатных состояниях: в жидком и газообразном. Баллоны для

СНГ рассчитаны на избыточное давление 1,6 МПа, а минималь­ное давление газа в них, при котором сохраняется работоспособ­ность газовой аппаратуры и двигателя, должно составлять 0,06...0,08 МПа. Особенность газовой аппаратуры, работающей на СНГ, заключается в том, что рабочее давление зависит не от объема газа в баллоне, а от его компонентного состава и температуры наружного воздуха.

Бензиновая система питания является резервной и предназна­чена для пуска двигателя в холодное время года и передвижения автомобиля на небольшие расстояния (15...25 км) в случаях пол­ного расходования газа или отказа газового оборудования. При работе двигателя на резервной системе питания его мощность зна­чительно меньше мощности, полученной при работе на газовом топливе.

Газобаллонные автомобили, работающие на СП Г, выполнены по универсальной схеме, т.е. эффективно могут работать как на сжатом газе, так и на бензине. Использование двух систем пита­ния позволяет увеличить запас хода автомобилей и расширить сферы их применения.

В отличие от газобаллонных установок, работающих на СНГ, в установках СПГ рабочее давление газа в баллоне изменяется по мере его расходования от максимального (20 МПа) до давления, близкого к атмосферному.

Газобаллонные установки дяя работы на СНГ грузовых автомо­билей. Установки для работы на сжиженном газе грузовых автомо­билей ЗИЛ и ГАЗ (рис. 8.1) включают в себя: баллон И для хране­ния газа с двумя расходными вентилями (вентиль 12 предназна­чен для отбора жидкостной фазы газа, а вентиль 10 — паровой фазы); магистральный вентиль 8\ испаритель 23; двухступенчатый редуктор 2 с фильтром 4, магистральный фильтр 3, газовый сме­ситель 14 с воздхоочистителем 19 и проставкой 15.

Газобаллонные установки СНГ грузовых автомобилей семей­ства ЗИЛ отличаются от установок СНГ грузовых автомобилей семейства ГАЗ в основном тем, что у первых газовый редуктор расположен на двигателе, а у вторых на передней стенке кабины под капотом.

При пуске и проіреве двигателей газобаллонных автомобилей их питание осуществляется газом от паровой фазы, а после про­грева при переходе на нагрузочные режимы — от жидкостной. На нагрузочных режимах газ из баллона И через расходный вен­тиль 12 поступает к магистральному вентилю 8, а от него по тру­бопроводу 7 высокого давления — в испаритель 23. Проходя по каналам испарителя, СНГ переходит в парообразное состояние под действием теплоты нагретой жидкости, поступающей по шлан­гу 20 из системы охлаждения двигателя, которая затем отводится в компрессор 21 по шлангу 22.

12 3 4 5 6 Рис. 8.1. Схема газобаллонной установки для работы на СНГ грузовых автомобилей ЗИЛ и ГАЗ: / — экономайзериое устройство; 2 — двухступенчатый редуктор; 3 — магист­ральный фильтр; 4— фильтр редуктора; 5— манометр; 6- указатель давления газа; 7 — трубопровод высокого давления; 8— магистральный вентиль; 9 — бензобак; 10 — вентиль паровой фазы; // — баллон; 12 — вентиль жидкостной фазы; 13— трубопровод низкого давления; 14— газовый смеситель; 15— про- ставка; 16— фильтр-отстойник; 17— бензонасос; 18— карбюратор; 19— воз­духоочиститель; 20ь 22— шланги охлаждающей жидкости; 21— компрессор; 23— испаритель

 

Из испарителя газ поступает в магистральный фильтр 3, где очищается от механических примесей и смолистых веществ. Затем газ через дополнительный фильтр 4 поступает в первую ступень редуктора 2_у где давление понижается до 0,20 МПа. Затем газ по­ступает во вторую ступень редуктора, где давление снижается до давления, близкого к атмосферному. Под действием разрежения во впускном газопроводе двигателя газ из второй ступени посту­пает в дозирующее экономайзерное устройство /, встроенное в редуктор, а затем — по трубопроводу 13 низкого давления — в газовый смеситель 14, где смешивается с воздухом, образуя горю­чую смесь, которая поступает в цилиндры, обеспечивая работу двигателя. Остановку двигателя на короткое время производят выключением зажигания, а при длительной остановке перекры­вают также и магистральный вентиль 8.

Работу газовой установки контролируют с помощью маномет­ра 5 и указателя б давления газа, расположенных в кабине водите­ля и соединенных соответственно с датчиком давления газов в первой ступени редуктора и датчиком уровня сжиженных газов в баллоне. В кабину также выведена рукоятка управления магист­ральным вентилем 8.

Резервная (бензиновая) система питания (см. рис. 8.1) включает в себя бензобак 9, бензопровод, фильтр-отстойник /б, бензона­сос /7, карбюратор 18с сетчатым пламегасителем. Однокамерный беспоплавковый карбюратор 18 горизонтального типа имеет про- ставку /5, которая является переходным узлом для присоединения карбюратора к выпускному газопроводу двигателя. Принцип рабо­ты резервной системы питания аналогичен принципу работы клас­сической карбюраторной системы питания бензинового двигате­ля. Для предотвращения одновременной работы автомобиля на двух видах топлива в систему топливоподачи устанавливают элек­тромагнитный запорный клапан, а для прекращения подачи бен­зина в резервную систему питания бензобак 9 снабжают краном.

Работа двигателя на смеси двух видов топлива одновременно приводит к нарушению состава горючей смеси, что сопровожда­ется обратными вспышками и является пожароопасным.

Газобаллонные установки для работа на СНГ легковых автомо­билей. По принципу действия и расположению аппаратуры газо­баллонные установки сжиженного газа отечественных легковых автомобилей не имеют существенных различий. В газобаллонной установке автомобиля ГАЗ-24-17 «Волга» (рис. 8.2) баллон 5 раз­мещается в багажнике автомобиля. На нем монтируются датчик 6 указателя уровня сжиженного газа и объединенные в один узел расходный вентиль 7 жидкостной фазы и расходный вентиль 9 паровой фазы, а также газонаполнительное устройство 8с венти­лями, обратными и предохранительными клапанами. Конструк­тивно объединены также редуктор 1 с испарителем и газовым фильтром 12 с электромагнитным клапаном.

Сжиженный газ под избытком давления из баллона 5 поступа­ет через расходные вентили 7 или 9 по трубопроводу 11 в газовый фильтр 12. Из фильтра очищенный газ по трубопроводу 13 посту­пает в двухступенчатый редуктор 7, в испарителе которого проис­ходит одновременное испарение СНГ и понижение его давления до 0,10...0,15 МПа. Для испарения газа используется нагретая жид­кость системы охлаждения двигателя, которая поступает в испа­ритель из головки цилиндров через шланг 3 и сливается из него через шланг 14 в трубопровод отопителя кузова. Из редуктора 1 газ по шлангу через регулировочный винт 2 поступает в смеситель­ное устройство 4 и через форсунки — в карбюратор-смеситель, где приготавливается горючая смесь, необходимая для данного режима работы двигателя.

Рис. 8.2. Схема газобаллонной уста­новки для работы на СНГ автомо-

биля ГАЗ-24-17 «Волга»:

/ — редуктор; 2 — регулировочный винт; 3, 14 — шланги охлаждающей жидкости; 4—смесительное устройство; 5 — баллон; б — датчик указателя уров­ня газа; 7— расходный вентиль жидко­стной фазы; 8— гаэокаполиителънос ус­тройство; 9— расходный вентиль паро­вой фазы; 10 — бензиновый трубопро­вод; //, 13 — газовые трубопрово-

ды; 12 — газовый фильтр

Газобаллонная установка позволяет полноценно работать авто­мобилю ГАЗ-24-17 «Волга» как на СИГ, так и на бензине, кото­рый поступает к двигателю по трубопроводу 10 из топливного бака. В кабине водителя под панелью приборов установлены: пере­ключатель вида топлива (СНГ — бензин), выключатель электро­магнитного клапана газового фильтра и кнопочный выключатель пускового клапана. Пусковой электромагнитный клапан срабаты­вает после включения системы зажигания.

В газобаллонных установках, применяемых на легковых авто­мобилях малого класса ВАЗ и «Москвич» (рис. 8.3), сжиженный нефтяной газ хранится в несъемном баллоне 4. Его полный объем составляет 50 л, полезный (за вычетом воздушной подушки над жидким газом) — 43 л. На баллоне установлен корпус блока 3 наполнительно-расходной арматуры, закрытый герметизирующим кожухом, к которому подсоединены вентиляционные шланги, отводящие (при появлении утечки) просочившийся под днище автомобиля газ.

Для заправки предусмотрен наполнительный вентиль, а к дру­гому расходному вентилю присоединен газопровод /. В блок арма­туры баллона кроме наполнительного и расходного вентилей с штуцерами входят контрольно-предохранительные устройства, включая датчик указателя уровня СНГ и контрольный клапан максимального наполнения баллона. Наполнительный вентиль снабжен также обратным клапаном, который при заполнении баллона предотвращает возможный выброс газа из него в момент отсоединения наконечника заправочного шланга.

; 2 з

Н

11 10 9 8

■:7

При выходе из баллона сжиженный газ предварительно посту­пает в топливозаборную трубку, закрепленную на корпусе блока 3 наполнительно-расходной арматуры. В соединении трубки и кор­пуса установлен скоростной клапан, предотвращающий выход газа из баллона при обрыве магистрального газопровод* или от­казах газоподаюшей аппаратуры. Следовательно, система подачи сжиженного газа к двигателю снабжена несколькими предохра-

класса (ВАЗ и «Москвич»): Л /У — газовые трубопроводы; 2— бензобак; 3— блок наполнитсяьно-расход­ной Арматуры; 4— баллон; 5 — бензиновый трубопровод: 6— переключатель; 7 — бензонасос; £ — электромагнитный клапан; 9— карбюратор; /0 — газо* смесительное устройство; /2—жидкостные трубопроводы (шланги); /І— редук­тор» испаритель;/^ — газовый клапан-фильтр

 

нительными устройствами, исключающими утечку газового топ­лива.

При работе двигателя топливо из баллона сначала поступает в газовый клапан-фильтр 14, установленный под капотом, оттуда — в двухступенчатый редуктор-испаритель 13, где происходит испа­рение газа под действием горячей жидкости, циркулирующей по трубопроводам 12, и снижение его давления до атмосферного. Да­лее по газопроводу //через тройник-дозатор топливо поступает в газосмесительное устройство 10 и карбюратор 9, где приготавли­вается горючая смесь, поступающая в цилиндры двигателя.

Для перехода с одного вида топлива на другой служит пере­ключатель 6, расположенный на панели приборов рядом с кноп­кой управления пусковым электромагнитным клапаном редукто­ра-испарителя. Электромагнитный клапан 8 (между бензонасосом и карбюратором) отключает подачу газа при работе двигателя на бензине, который бензонасосом 7 подается в карбюратор 9 по трубопроводу 5 из бензобака 2

Газобаллонные установки для работы на СНГ. Основные конст­руктивные параметры установок СПГ грузовых автомобилей ЗИЛ и ГАЗ практически полностью унифицированы, а их конструк­тивные схемы отличаются в основном количеством баллонов. Так, на автомобиле ЗИЛ-431710 установлено десять баллонов, на авто­мобиле ЗИЛ-431610 — восемь, а на автомобиле ГАЗ-53-27 — семь. Полезная вместимость каждого баллона составляет 50 л, а тепло-

Рис. 8.4. Схема газобаллонной установки дня работы на СПГ автомоби­лей ЗИЛ: 1 — двигатель; 2 — смеситель-переходник; Зщ 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; /5, 19— бензиновые фильт­ры; 16 — баллон; 17, 21 — газовые шланги; /£ — карбюратор-смеситель; — бензонасос

 

вал энергия газа, содержащегося в одном баллоне, эквивалентна примерно 11,5 л бензина. Запас хода автомобиля при работе на СПГ составляет 230...270 км.

Газобаллонная установка автомобиля ЗИЛ-431610 (рис. 8.4) включает в себя: редукторы 5 и 3 соответственно высокого и низ­кого давления, электромагнитный клапан 6 с газовым фильтром, пусковой клапан 4, газовый смеситель-переходник 2, карбюра- тор-смеситель 18, трубопроводы высокого и низкого давления, восемь баллонов 16 с арматурой (вентили, манометры и т.д.). Бал­лоны закреплены на продольных брусьях пол грузовой платфор­мой автомобиля. Они последовательно соединены между собой трубопроводами Юн разделены на две группы (по четыре баллона в каждой).

Трубопроводы снабжены компенсаторами в виде спиральных витков, которые предохраняют их от поломок при деформаци­ях и перекосах рамы. Каждая группа баллонов имеет запорные вентили 8 и //, соединенные трубопроводами с распределитель­ной крестовиной /2, на которой размещены наполнительный 9 и расходный 13 вентили. Наполнительный вентиль служит для за­полнения всех баллонов сжатым газом, а расходный — обеспечива­ет поступление (отбор) или прекращение подачи газа от балло­нов к аппаратам системы питания.

При работе газобаллонной установки газ из баллонов 16 поступа­ет к распределительной крестовине 12 и, пройдя через расходный вентиль 13, направляется к одноступенчатому редуктору высоко­го давления 5, на входе которого установлен съемный газовый фильтр (такой же второй фильтр расположен внутри редуктора). Во избежание переохлаждения газа редуктор расположен в подка­потном пространстве автомобиля. В зимнее время он дополнительно обогревается горячей жидкостью, поступающей в кронштейн ре­дуктора из системы охлаждения двигателя.

В магистрали редуктора высокого давления происходит частич­ная очистка газа от механических примесей и снижение его дав­ления до 0,9... 1,2 МПа. Затем газ поступает к электромагнитному клапану 6 с вмонтированным в него газовым фильтром. Электро­магнитный клапан обеспечивает автоматическое перекрытие га­зовой магистрали в аварийной ситуации. Газ, проходя через фильтр, установленный в этом клапане, очищается от смолистых веществ, ржавчины и пыли, поступает в первую ступень двухступенчатого редуктора 3 низкого давления, который по принципу работы и устройству аналогичен редуктору, применяемому на установках СНГ.

Из первой ступени редуктора низкого давления газ поступает во вторую его ступень, где давление понижается до значения, близкого атмосферному. Из второй ступени редуктора низкого давления газ поступает в дозирующее экономайэерное устройство, обеспечивающее подачу необходимого количества газа в газовый смеситель-переходник 2, где газ смешивается с очищенным воз­духом, поступающим из воздушного фильтра. Смешанный с воз­духом газ под действием разрежения, создаваемого в цилиндрах при такте впуска, поступает в диффузоры и смесительные уст­ройства карбюратора-смесителя /<?, образуя горючую смесь необ­ходимого состава, которая направляется во впускной газопровод и распределяется по цилиндрам двигателя /.

В конструкции двухкамерного карбюратора-смесителя 18 пре­дусмотрены две самостоятельные системы холостого хода (для работы на газе и на бензине). При работе двигателя на газе необ­ходимый состав горючей смеси в режиме холостого хода образу­ется в специальной приставке карбюратора-смесителя, куда газ поступает по шлангу 21 из патрубка газового смесителя-переходни­ка 2 Для повышения стабильности работы двигателя при переходе с режима холостого хода на нагрузочные режимы на входе в карбю­ратор-смеситель /£ установлен тарельчатый обратный клапан, ко­торый при частоте вращения коленчатого вала свыше 1000 об/мин открывается, тем самым обогащая горючую смесь на переходных режимах.

Пуск холодного двигателя при низких температурах воздуха обеспечивается пусковым устройством, состоящим из пускового

электромагнитного клапана 4 с дозирующим жиклером, шланга /7, воздушной заслонки карбюратора-смесителя 18 и кнопочного пе­реключателя, расположенного в кабине водителя. В отличие от га­зобаллонных установок СПГ автомобилей ЗИЛ газобаллонные установки автомобилей ГАЗ не имеют устройства для облегчения пуска двигателей при низких температурах.

Работу газобаллонной установки СПГ контролируют по пока­заниям манометров высокого и низкого давлений. Манометр 7 высокого давления (со шкалой с пределом измерений до 25 МПа) показывает давление газа в баллонах 16 и одновременно с этим является указателем запаса сжатого газа на автомобиле. Дополни­тельно к этому в редуктор высокого давления ввернут датчик кон­трольной лампы, установленной на панели приборов в кабине. Лампа загорается при снижении давления газа в редукторе ниже 0,45 МПа, сигнализируя о том, что газа в баллонах осталось на 10... 12 км пробега.

Манометр низкого давления (со шкалой с пределом измере­ний до 0,6 МПа) также установлен в кабине водителя. Он пред­назначен для контроля за работой и правильностью регулировки двухступенчатого редуктора низкого давления.

Бензиновая система питания автомобилей, работающих на СПГ, по принципу работы аналогична системам питания базовых моде­лей автомобилей и обеспечивает запас хода на 450...525 км. Она включает в себя топливный бак 14 (см. рис. 8.4), фильтр грубой очистки бензина /5, топливопроводы, бензонасос 20, карбюра­тор-смеситель 18. Особенностью бензиновой системы питания яв­ляется наличие электромагнитного клапана для отключения по­дачи бензина при работе на СПГ. На газобаллонных автомобилях ЗИЛ он устанавливается на фильтре 19 тонкой очистки бензина, а на автомобилях ГАЗ — на каркасе радиатора. Управление клапа­ном производится из кабины водителя.