Недостатки автомобилей, работающих на сжиженном газе

Наряду с выше перечисленными достоинствами, га­зовое оборудование обладает и недостатками. К ним относят:

1. Уменьшение емкости багажного отделения ав­томобиля за счет установки в нем газового баллона, несмотря на то, что в последнее время заводы-изгото­вители выпускают газовые баллоны различной формы.

2. Затрудненный запуск холодного двигателя на газе.

3. Увеличение времени на заправку газом. По сравнению с заправкой автомобиля бензином процедура заправки газом происходит на несколько минут дольше.

Об­щий принцип действия га­зовой аппаратуры

Автомобиль, оборудованный газовой аппаратурой, может работать и бензине, и на сжиженном газе. Выбор топлива, на котором эксп­луатируется автомобиль, осуществляется на­жатием клавиши переключателя блока управления, на­ходящегося в салоне автомобиля. В связи с большим разнообразием применяемых систем рассмотрим об­щий (характерный для всех типов) принцип действия га­зовой аппаратуры.

Из газового баллона сжиженный газ через запорно-предохранитель-ный блок под давлением поступает к электромагнитному газовому клапану, объединенному, как правило, с газовым фильтром в один блок. Здесь газ очищается от примесей, а затем (если электромагнит­ный газовый клапан открыт) поступает к газовому ре­дуктору-испарителю. В газовом редукторе-испарите­ле происходит снижение давления газа до атмосфер­ного и превращение газа в газообразную смесь. Затем газ под действием разряжения поступает через дозатор газовой смеси и смеситель карбюрато­ра в цилиндры двигателя.

Для запуска холодного двигателя в газовой аппара­туре используется электромагнитный пусковой клапан, задачей которого является впрыск дополнительной пор­ции газовой смеси в цилиндры двигателя (аналог уско­рительного насоса карбюратора).

При работе автомобиля на газе бензиновая топлив­ная система отключена, так как электромагнитный кла­пан в это время перекрывает подачу бензина в карбю­ратор или систему впрыска. Управление электромагнитными клапанами, а, сле­довательно, и работой топливных систем (бензиновой/газовой) осуществляется с блока управления (кратковремен­ное включение электромагнитного пускового клапана га­зового редуктора) и переключателем режима работы двигателя («бензин-нейтраль-газ»). Если переключатель находится в положении «бензин» – двигатель работает на бензине (электромагнитный газовый клапан закрыт). Если переключатель находится в нейтральном положе­нии – двигатель или выключен, или дорабатывает топливо (обязательно используется при переклю­чении с одного вида топлива на другое). Если переклю­чатель вида топлива находится в положении «газ» – дви­гатель работает на сжиженном газе (электромагнитный бензиновый клапан закрыт).

Питание электрических элементов газовой аппара­туры осуществляется от бортовой сети и взято от цепи катушки зажигания. Затем через замок зажигания и до­полнительный предохранитель напряжение подается на блок управления.

Общее устройство газобаллонной установки

К газообразным углеводородным топливам, которые достаточно широко применяются в настоящее время и имеют перспективы расширения их использования, относятся:

• компримированный (сжатый) природный газ (КПГ) (метан);

• газ сжиженный нефтяной (ГСН) (пропан-бутановая смесь).

Другие виды газообразных топлив – сжиженный природный (метан), биогаз (метан и другие составляющие), диметилэфир, водород пока не нашли широкого коммерческого применения.

По виду газообразного топлива газобаллонные установки для двигателей внутреннего сгорания подразделяются на три типа: для сжатого природного газа, жидкого метана и сжиженного пропан-бутанового газа. Газобаллонная установка, независимо от вида применяемого газа, состоит из баллонов для хранения и транспортировки газа, испаряющего или подогревающего устройст­ва, газового редуктора, дозирующего устройства, смесителя, трубо­провода и контрольных приборов.

Приборы и аппараты, применяемые для любого вида газа, не имеют существенных отличий по принципу действия. Исключение составляют баллоны для хранения и транспортировки газа. Это объясняется тем, что сжатый природный газ хранится при высо­ком давлении (до 20 МПа) и требует толстостенных сосудов. Жид­кий метан содержится при температуре кипения (-161°С) в изо­термических сосудах, а сжиженный пропанобутановый газ имеет максимальное рабочее давление 1,6 МПа и для его хранения и транспортировки на автомобилях используют баллоны с толщиной стенок от 3,0 до 6,0 мм и вместимостью до 300 л.

Сжиженный пропанобутановый газ из всех газообразных топлив наиболее близко подходит к бензину по концентрации энергии в единице объема, по способу хранения и другим эксплуатационным качествам. Его наиболее широко применяют в качестве топлива для двигателей автомобилей.

Пропан и бутан – основные компоненты ГСН – по сравнению с метаном имеют значительно более высокие температуры кипения при атмосферном давлении (-42,5 и -0,5°С соответственно) и критические температуры (+96,8 и +152,9°С соответственно). Такие свойства позволяют хранить пропан и бутан в сжиженном состоянии в диапазоне эксплуатационных температур от -40 до +45 °С при относительно низком давлении (до 1,6 МПа). Основными преимуществами газов, находящихся в сжиженном состоянии, по сравнению с компримированным газом являются: большая концентрация тепловой энергии в единице объема, значительно меньшее рабочее давление в баллонах и соответственно меньшие прочность и толщина стенок баллона и запорной арматуры, их меньшие масса и стоимость. Например, один 50-литровый баллон, заправленный ГСН, для автомобиля ВАЗ рассчитан на 500 км пробега, а КПГ — только на 100 км.

Принципиальная схема газовой системы питания ГБА, работающей на ГСН, представлена на рис. 1.

Сжиженный газ хранится в баллоне 20 в жидком и парообразном состоянии, который рассчитан на давление 1,6 МПа. Газовый баллон кроме контрольно-предохранительной и наполнительной арматуры снабжен двумя расходными вентилями, позволяющими осуществ­лять питание двигателя паровой или жидкостной фазой газа.

Система питания обеспечивает нормальную работу двигателя при условии подачи газа к редуцирующему устройству в парообразном состоянии.

Испарение сжиженного газа в системе питания происходит за счет тепловыделения из системы охлаждения дви­гателя. ГСН поступает при заправке через заправочный вентиль 14.

Рис. 1. Принципиальная схема основных элементов ГБО ГСН (пропанобутановая смесь): 1 – дроссельная заслонка; 2 – смеситель; 3 – воздушная заслонка; 4 – дозатор газа; 5 – мембрана 2-й ступени РНД; 6 – клапан 2-й ступени; 7 – рычаг клапана 2-й ступени; 8 – полость 2-й ступени; 9 – рычаг мембраны 1-й ступени; 10 – регулировочный винт рычага 1-й ступени; 11 – выходной электромагнитный клапан; 12 – магистральный электромагнитный клапан; 13 – заправочное устройство; 14 – заправочный вентиль; 15 – предохранительный клапан; 16 – клапан обратный; 17 – отсечный клапан; 18 – поплавок; 19 – магистральный вентиль; 20 – баллон; 21 – мембрана с клапаном 1-й ступени; 22 – клапаны для охлаждающей жидкости; 23 – полость 1-й ступени; 24 – регулировочный винт холостого хода; 25 – пружина; 26 – регулировочный винт клапана 2-й ступени

Наполнение баллона прекращается автоматически при всплытии поплавка 18, который связан с отсечным клапаном 17. Из баллона газ поступает через магистральный вентиль 19 и по трубопроводам высокого давления подается к электромагнитному клапану 12, предварительно пройдя очистку от твердых примесей в фильтре этого клапана.

После открытия электромагнитного клапана 12 газ поступает по трубопроводу в редуктор низкого давления. В отличие от КПГ (компримированный (сжатый) природный газ (метан) ГСН не требуется предварительного снижения давления в РВД (редуктор высокого давления). Принцип работы РНД (редуктор низкого давления) аналогичен схеме системе питания КПГ. В полостях 1-й (23) и 2-й (8) ступеней происходит последовательное снижение давления до близкого к атмосферному. Автоматическое регулирование давления в редукторе обеспечивается изменением положения клапанов, соединенных с мембранами 21 и 5. Для испарения жидкой фазы газа РНД подогревается жидкостью, поступающей из системы охлаждения двигателя по каналам 22.

Резервная система питания двигателя бензином состоит из топ­ливного бака, фильтра-отстойника, топливного насоса и карбюратора, установленного на проставке, расположенной под газовым смесителем. Наличие на автомобиле резервной системы питания создает возможность, при полном израсходовании газа или неисправности газовой аппаратуры, работы двигателя на бензине. При переходе с газообразного топлива на бензин или наоборот не следует допус­кать работу двигателя на смеси двух топлив, так как это приводит к обратным вспышкам, опасным в пожарном отношении.

При переводе питания двигателя с одного вида топлива на другой обязательно останавливают двигатель. При этом перекры­вают подачу и вырабатывают из системы один вид топлива, затем рычаг управления дроссельной заслонкой присоединяют к карбю­ратору (или, наоборот, к смесителю), открывают подачу другого вида топлива и пускают двигатель обычным способом.