Класифікація систем живлення газових ДВЗ
Основною метою використання газових палив є економія нафтових ресурсів, а також
екологічні міркування. До газових палив відносяться пропан-бутанові суміші та природні
(метанові) гази. Перші використовуються у скрапленому, другі – у скрапленому та стисненому
(компримованому) вигляді.
До переваг газів відносяться широкі діапазони займистості суміші та високі октанові
числа (2.3) (метан – 120, етан – 115, пропан – 112, бутан – 94). Крім того, покращуються деякі
експлуатаційні показники (зменшуються викиди токсичних речовин, рівень шуму, збільшується
пробіг до зміни масла). До недоліків відносяться зниження потужності ДВЗ, збільшення
габаритів та маси паливної апаратури, утруднений пуск при низьких температурах.
Газові системи живлення діляться на три основні групи:
- двопаливні з іскровим запалюванням – система дозволяє працювати як на газовому, так
і на рідкому паливі;
- однопаливні – система призначена лише для газового палива;
- газодизельні, у яких основним паливом є газ, а для запалювання використовується доза
дизельного палива, що впорскується у циліндр наприкінці такту стиску.
До складу комплекту газобалонної апаратури, як правило, входять наступні основні
елементи:
- бортова система зберігання палива (балони для газу, криогенні баки для скрапленого
природного газу);
- засоби підготовки газу до подачі у двигун (редуктори, що знижують тиск газу,
підігрівник газу, фільтри тощо);
- пристрої подачі палива у циліндри (змішувачі, дозатори, форсунки);
- елементи системи керування та автоматики (мікропроцесорні системи, електромагнітні
клапани, вентилі, перемикачі виду палива);
- контрольно-вимірювальні і запобіжні пристрої (покажчик запасу палива, датчики
витоку газу, система звукової і візуальної сигналізації тощо);
- вузол заправлення палива (наповнювальні вентилі, крани);
- трубопроводи високого і низького тиску, їхні сполучні частини.
Робочий тиск автомобільних балонів (рис. 13.1) для СНГ не перевищує 1,6 МПа, а
балонів для КПГ – 20 МПа. Балони, що установлюють на пересувних автозаправниках,
розраховані на робочий тиск 25 або 32 МПа. Скраплений природний газ зберігається у
спеціальній системі, основу якої становить криогенний (наднизькотемпературний) бак. Кількість
і місце установки балонів залежить від конкретної марки і моделі транспортного засобу, а також
типу газу. Газові балони можуть установлюватися по одному або у касетах (від 2 до 9 штук) у
багажному відділенні транспортного засобу, на даху, під вантажною платформою тощо.
Газові балони для КПГ мають специфічну сигароподібну форму і вентиль у центрі торця.
Балони відрізняються розмірами і матеріалом, з якого виготовлені (металопластикові або
суцільнометалеві).
Балон для СНГ – це резервуар з товщиною стінки 3 мм. Зустрічаються наступні типи
автомобільних газових (пропанових) балонів:
- циліндричні балони (із зовнішнім діаметром 200 мм, 240 мм, 270 мм, 300 мм, 315 мм,
360 мм, 400 мм, 450 мм). Залежно від довжини і діаметра одержуємо різні об'єми балонів з 10 до
230 літрів. Найпоширеніші – 40, 50, 60, 90 літрів. Циліндричні балони монтують за допомогою
спеціально підготовлених кріплень відповідно до розміру балона.
- тороїдальні балони, максимально відповідають за формою і розмірами запасному
колесу. Це дозволяє встановити газовий балон у спеціальну нішу замість запасного колеса.
Найбільш популярний об'єм – 40 або 42 літрів (600Ч200 мм): він міститься в більшість ніш для
запасного колеса. Конструктивно розрізняють внутрішні, зовнішні і вертикальні тороїдальні
балони.
Комбіновані балони (складаються з декількох циліндричних балонів, що з'єднані між
собою у тверду зборку), зустрічаються рідко.
Для безпеки максимальне наповнення газових балонів обмежене 80% від загального
об'єму (для попередження розриву через температурне розширення газу). Заправлення газових
балонів і витрата газу у них забезпечується мультиклапаном, що монтується на горловину
балона. На табличці вказується загальний об'єм балона.
Рисунок 13.1. Газові балони
Газовийредуктор (13.1) – один з основних агрегатів паливної системи. Газові редуктори
призначені для зниження тиску газу, що надходить із балона, і підтримки постійного робочого
тиску на виході з редуктора.
Редуктор-випарник східчасто знижує тиск СНГ від 1,6 МПа до необхідного (близького до
атмосферного) і перетворює (випаровує) газ із рідкого стану в газоподібне. При випарі будь-якої
речовини (зниженні тиску) інтенсивно знижується температура середовища. Тому надійний
випар повинен забезпечуватися підігрівом редуктора газу. Для цього він підключається до
системи охолодження автомобіля. Якщо допустити обмерзання мембран газового редуктора,
вони незабаром втратять еластичність і прийдуть у непридатність. Тому холодний двигун
потрібно заводити на бензині і тільки після прогріву до 30ч50°С переходити на газ.
При роботі автомобілів на КПГ для зниження тиску газу використовують триступінчасту
систему редукторів: редуктор високого тиску (з 20 до 1,6 МПа), що, як правило, обігрівається
рідиною системи охолодження двигуна, і двоступінчастий редуктор низького тиску (з 1,6 до 0,1
МПа).
Тиск подачі у двигун з системою на СНГ забезпечується двоступінчастим редуктором у
системах з подачею газу через змішувач, та одноступінчастим – у системах розподіленого
впорскування газу через форсунки.
Крім кількості ступенів, газові редуктори розрізняються між собою способом
регулювання і будовою систем пуску і холостого ходу. Редуктори діляться на два види:
електронні і вакуумні. В електронному редукторі подача газу у впускний колектор дозволяється
при виконанні таких умов: перемикач встановлено у положенні "газ", запалювання включене і є
імпульси системи запалювання, тобто у двигуна є оберти. Вакуумний редуктор перевіряє
положення перемикача "газ-бензин", запалювання і розрідження у впускному колекторі, яке
сигналізує, що двигун працює. У електронного редуктора є перевага: коли включається
запалювання при включеному перемикачі "газ", то у впускний колектор відразу подається певна
кількість газу ("стартова доза"), необхідна для кращого пуску двигуна. Вакуумна система
подасть газ у впускний колектор тільки після того, як якийсь час попрацює стартер.
У комплектах газопаливної апаратури можуть використатися агрегатовані моноблочні
пристрої, що містять два і більше функціональних компонентів (наприклад, моноблок
редукторів, редуктор високого тиску з газовим електромагнітним клапаном і т.п.).