Топливо для газобалонных автомобилей. Сравнительная характеристика газового топлива. Преимущества и недостатки газового топлива по сравнению с бензином.
Топливом для газобалонных автомобилей являются сжатые и сжиженные газы. Сжиженный газ – газ, превращающийся в жидкость при нормальной температуре и давлении до 1,6 МПа. Сжатый газ – такие газы, которые сохраняют газообразное состояние при обычных температурах и давлении до 20 МПа.
Сжиженный газ – смесь пропана и бутана с примесями других газов. Основными производителями сжиженного газа являются: газолиновые заводы, вырабатывающие бензин из нефтяных газов (выход газа 50% от производства бензина); крекинг заводы (газ получается в качестве заборного продукта до 3%); заводы, вырабатывающие бензин из каменного угля (выход газа 10-15%). Сжиженный газ не должен содержать механических примесей, воды, водорастворимых кислот и щелочей, и смолистых веществ.
Сжатые газы делят на природные, нефтяные и биологические. Природные добывают из буровых газовых скважин; нефтяные газы получают в качестве пабочного продукта при добыче, транспортировке, переработке нефти.
Сжиженный газ. Преимущества.
Значительное более низкое рабочее давление; позволяет применять более лёгкие и дешёвые газопроводы баллоны; более простая транспортировка автомобильным и ж/д транспортом; более дешевые и простые газозаправочные устройства; больший запас хода.
Сжатый газ. Преимущества.
Меньшая стоимость; наличие развитой сети газопроводов; позволяет сохранять доставку жидкого топлива в эти регионы.
Сравнение газового топлива с бензином.
Газ – лучшее смесеобразование; уменьшение нагарообразования в цилиндрах и отсутствие разжижения моторного масла; меньшая ядовитость отработавших газов; высокие антидитанационные свойства (позволяет повысить степень сжатия и мощность двигателя).
Усложнение, удорожание и утяжеление топливной аппаратуры; снижение мощности двигателя при переводе с бензина на газ 15-20% без переделок; затруднительный холодный пуск.
Назначение, устройство и работа системы питания на сжатом газе.
Газобаллонная установка грузового автомобиля для сжатого газа включает в себя: восемь газовых баллонов, соединенных трубками; двухступенчатый газовый редуктор высокого давления; электромагнитный клапан с газовым фильтром; газопроводы; манометры высокого и низкого давления; подогреватель газа; газовые вентили — наполнительный, баллонный и магистральный; карбюратор-смеситель, приборы резервного топлива.
Газ из балона при открытом запорном вентиле поступает в распределительную креставину и через расходный вентиль по трубопроводу поступает в рдуктор высокого давления, где происходит снижение давления газа до 0,9-1,2 МПа. Газ проходит электромагнитный клапан с встроенным в него газовым фильтром, в котором происходит очищение газа от механических примесей и автоматическое отключение газовой магистрали в аварийной ситуации. После этого по трубопроводу газ поступает в редуктор низкого давления, где происходят вторичные понижения давления газа до давления близкого к атмосферному. За счёт разряжения, создаваемого цилиндрами двигателя, газ поступает в карбюратор-смеситель, где происходит процесс смесеобразования, и в дальнейшем газовоздушная смесь поступает по впускному тракту в цилиндры двигателя в соответствии с его порядком работы. Для работы на резервном топливе (бензине) автомобиль имеет топливный бак, фильтр-отстойник, топливный насос, топливопроводы.
Назначение, устройство и работа системы питания на сжиженном газе.
Читайте также: Стойки ss20 комфорт отзывы
Газобаллонная установка, работающая на сжиженном газе , состоит из газовых баллонов, испарителя газа, двухступенчатого газового редуктора, манометров высокого и низкого давления, электромагнитного клапана с газовым фильтром, карбюратора-смесителя, приборов резервного топлива. Газовый баллон снабжен контрольным вентилем уровня жидкости, предохранительным клапаном, указателем уровня жидкости, вентилем расхода газа.
Газ из баллона, который может быть заполнен жидким газом на 85% (на баллоне установлена наполнительно-расходная арматура, включающая наполнительный вентиль, через который происходит заправка, расходный вентиль, через который осуществляется отбор газа в систему и вентиляционные шланги, отводящие газ от автомобиля при наличии утечки), по трубопроводу поступает в газовый клапан-фильтр, а от него в двухступенчатый редуктор-испаритель, где происходит снижение давления газа до атмосферного и его испарение. К редуктору-испарителю от рубашки охлаждения двигателя по шлангам подводится горячая охлаждающая жидкость, позволяющая подогревать газ для перевода его в паровую фазу и не позволяет ему замерзать при низких температурах. Испарённый газ за счёт разряжения, создаваемого в цилиндрах двигателя, поступает в карбюратор-смеситель и оттуда по впускному трубопроводу в цилиндры двигателя. Для перехода с одного вида топлива на другой служит переключатель, расположенный на панели приборов и управляющий электромагнитным клапаном переключения видов топлива.
Назначение, устройство и работа системы электронного впрыска газа.
1 — газовый клапан 2 — испаритель / регулятор давления СНГ 3 — температурный датчик 4 — питание от силовой цепи зажигания 5 — заземление на корпус автомобиля 6 — газовый фильтр 5-7 мкм 7 — газовый инжектор 8 — бензиновая форсунка 9 — кабель эмулятора бензиновых форсунок 10 — подающая трубка 11 — переключатель вида топлива с индикатором 12 — электронный блок управления 13 — впускной воздушный коллектор двигателя 14 — двигатель автомобиля
Газ из балона, пройдя наполнительно-расходную арматуру поступает в редукторный испаритель. В редукторе происходит снижение давления до близкого к атмосферному и испарения газа. Редуктор управляется в зависимости от разряжения во впускном трубопроводе и сигналов блока управления, далее газ поступает к дозатору-распределителю с шаговым электродвигателем. Дозирование и подача газа происходит по соответствующим трубопроводам к форсункам, которые распыляют его в пространство около впускных клапанов.
Система питания газобаллонных двигателей при использовании сжиженного газа состоит из баллона 1 со сжиженным газом (под давлением 1,6 МПа), испарителя, фильтра, газового редуктора, смесителя, вентиля. В качестве резерва применяют дополнительную систему, состоящую из бензобака, фильтра, насоса, карбюратора, имеющего главное дозирующее устройство и устройство холостого хода. Кроме того, как и в любой системе питания есть воздушный фильтр, впускной коллектор, выпускной коллектор, выхлопная труба, глушитель. Работа двигателя с одновременным использованием обеих систем запрещена.
Испаритель в автомобиле, обогреваемый жидкостью системы охлаждения, служит для перевода сжиженного газа в газообразное состояние.
Газовый редуктор обеспечивает снижение давления газа до значения, близкого к атмосферному. Смеситель приготавливает газовоздушную смесь, состав которой изменяется в зависимости от режима работы двигателя, для чего имеются дополнительные устройства, как у карбюратора карбюраторного двигателя.
Читайте также: Какой компрессор лучше выбрать для автомобиля
С помощью контрольно-измерительных приборов на щитке приборов контролируется уровень (количество) – сжиженного газа в баллоне и давление газа в газовом редукторе. Система питания газобаллонных двигателей при использовании сжатого природного газа имеет вместо баллона несколько баллонов высокого давления (20 МПа), газовые редукторы высокого и низкого давления. Испарителя нет. Для контроля количества газа используют манометр, причем на щитке приборов может быть контрольная лампа, сигнализирующая о недопустимом падении давления в баллонах автомобиля.
Кроме однотопливных систем питания, применяют двухтопливные системы с равноценными системами питания на газовом и жидком топливах, а также газожидкостные системы, у которых часть жидкого топлива используется как запальная доза для воспламенения газовоздушной смеси (газодизели).
Сжимаемые и сжижаемые газы для автомобильных двигателей. Двигатели газобаллонных автомобилей работают на различных природных и промышленных газах, которые хранятся в сжатом или сжиженном состоянии в баллонах.
В качестве сжимаемых используют газы, выделяющиеся из буровых газовых и нефтяных скважин или получающиеся при обработке нефти на крекинговых заводах. Основой сжимаемых газов служит метан. Давление сжатых газов в баллонах достигает 20 МПа и снижается по мере расхода газа.
Сжижаемые газы — пропан, бутан и др.—получают на заводах нефтеперерабатывающей промышленности. В заряженном баллоне сжиженный газ заполняет около 90% его объема. В остальной части баллона газ находится в парообразном состоянии. Наличие паровой подушки предохраняет баллон от разрушения при повышении температуры, так как давление в нем определяется давлением насыщенных паром топлива для условий окружающей среды и при любом количестве сжиженного газа не превышает 1,6 — 2,0 МПа.
Сжатые и сжиженные газы, применяемые для двигателей газобаллонных автомобилей, обладают высокой детонационной стойкостью. Теплота сгорания газовоздушной смеси позволяет получить при использовании серийных карбюраторных двигателей несколько меньшую мощность, чем при работе их на бензовоздушной смеси. Повышение степени сжатия на этих двигателях создает возможность компенсировать потерю мощности. Существенное достоинство двигателей газобаллонных автомобилей заключается в снижении токсичности отработавших газов, что в значительной мере предопределяет перспективность таких автомобилей.
Для работы на сжатых и сжиженных газах используют серийные автомобили с бензиновыми двигателями. Некоторые бензиновые двигатели специально приспосабливают для работы только на газе. Изменения их конструкции состоят главным образом в том, что повышается степень сжатия. Другие двигатели газобаллонных автомобилей не претерпевают значительных конструктивных изменений и допускают работу как на сжиженном газе, так и на бензине. Изменения в шасси состоят в том, что на них устанавливают газовые баллоны. Масса баллонов со сжатым газом в несколько раз больше массы заправленного бензобака, обеспечивающего такой же запас хода автомобиля. Масса баллонов со сжиженным газом незначительно отличается от массы бензобака.
Сжиженные газы перед их использованием в двигателе преобразуются и специальном устройстве — испарителе из жидкой фазы в газообразную. Сжатые газы поступают из баллонов к двигателю в парообразном состоянии. В обоих случаях газы подводятся к двигателю под давлением, близким к атмосферному. Для снижения давления газов в системах питания газовых двигателей применяются редукторы.
Читайте также: Сорвал резьбу на головке цилиндра что делать
Топливоподаюшая аппаратура газобалоиных автомобилей.
Схема топливоподающей аппаратуры двигателя ЗИЛ-138, работающего на сжиженном газе, показана на рисунке. Из баллона 8 сжиженный газ под давлением поступает через расходный 9 и магистральный 7 вентили в испаритель 1. В обогреваемом горячей жидкостью из системы охлаждения испарителе сжиженный газ переходит в газообразное состояние. Фильтрация газа происходит в фильтре 2.
Для снижения давления газа применен двухступенчатый газовый редуктор 6, представляющий собой мембранно-рычажный регулятор давления, выходя из которого газ по шлангу низкого давления поступает в смеситель 10. Газовый смеситель служит для приготовления газовоздушной смеси, состав которой изменяется в зависимости от нагрузки двигателя. Пуск и прогрев холодного двигателя осуществляется с использованием паровой фазы топлива в баллоне. Для этого открывают вентиль, заборная трубка которого выведена в верхнюю часть баллона.
Но двум указателям 4 и 5 контролируют давление газов в первой ступени редуктора и уровень топлива в баллоне. Баллон 8 снабжен также вентилем для наполнения сжиженным газом при заправке, предохранительным клапаном и другой арматурой.
В качестве резервной системы используют питание двигателей бензовоздушной смесью. Для этого имеется бензобак 12, топливный насос 14 и карбюратор 11, состоящий из главной дозирующей системы и системы холостого хода. Работа двигателя с одновременным использованием обеих систем запрещена.
Газовый смеситель двухкамерный с нисходящим потоком горючей смеси и параллельным открытием двух дроссельных заслонок. В корпусе 4 (рис.) на общих валиках обеих камер смонтированы воздушная 3 и дроссельная 12 заслонки, диффузор б, в узкую часть которого выведена форсунка 5. К корпусу через прокладку крепится патрубок 13 подвода газа, закрытый крышкой 2. В нем установлен обратный клапан 1. В другом патрубке 7, через который смесь поступает в каналы 10 и 11, имеются винты 8 и 9 регулировки работы двигателя на режиме холостого хода. Соединение газового редуктора осуществляется двумя трубопроводами через экономайзерное устройство 3 (см. рис.), от которой газ подводится к патрубкам 13 и 7 (см, рис.).
При работе двигателя на холостом ходу образование горючей смеси происходит в полостях за дроссельными заслонками. По мере открытия дроссельных заслонок и увеличения нагрузки газ начинает поступать в форсунку 5, через открывающийся вследствие перепада давлений обратный клапан 1. Наконец, при максимальных нагрузках и открытии дроссельных заслонок, близком к полному, через специальный клапан экономайзера газового редуктора в патрубок 13 поступает дополнительное количество газа, обогащающего газовоздушную смесь до мощностного состава. Так изменяется состав горючей смеси, приготовляемой газовым смесителем в зависимости от нагрузки двигателя.