Приборы и устройства системы питания газа

Газовые испарители, редукторы и смесители.

Газовая система питания включает устройства, предназначен­ные для подогрева и испарения газового топлива, понижения дав­ления сжатого или сжиженного газа до давления, близкого к ат­мосферному, приготовления и подачи газовоздушной смеси на всех режимах работы двигателя. Эти устройства обеспечивают так­же прекращение подачи газа при любой остановке двигателя.

Испаритель. Для превращения сжиженного газа в газообразное состояние перед поступлением его в редуктор служит испаритель 23 (рис. 38). Для испарения газа может быть использовано тепло жидкостной системы охлаждения двигателя, тепло отработавших газов или система электрического подогрева.

Подогреватель сжатого газа. Для предварительного подогрева сжатого газа, имеющего повышенное содержание влаги и угле­кислоты, служит подогреватель газа. Его работа позволяет избе­жать конденсации влаги в газопроводах и замерзания ее в зимнее время.

Фильтры газа. Для очистки газа от механических примесей при­меняют фильтры газа. Сжиженный газ от механических примесей может очищаться как в жидкой, так и в паровой фазе, но улавли­вание смолистых веществ и сернистых соединений возможно только в паровой фазе газа. Для этих целей в газобаллонной установке автомобиля применяют фильтр с войлочными кольцами и сетчатый фильтр, которые устанавливают в магистрали после испарителя.

Газовый редуктор. Для понижения (редуцирования) давления сжатого или сжиженного газа до давления, близкого к атмосфер­ному, используют газовый редуктор 2 (рис. 38).

Автомобильные газовые редукторы снабжены дополнительны­ми устройст-вами, которые обеспечивают автоматическое перекры­тие поступления газа к двигателю при его остановке, надежную герметичность при неработающем двигателе, возможность регу­лировать вторую ступень редуктора на избыточное давление и до­зировать подачу газа в соответствии с нагрузочным режимом ра­боты двигателя.

Редукторы могут иметь одну, две и три ступени снижения дав­ления; при этом увеличение числа ступеней улучшает стабиль­ность регулируемого давления, но одновременно усложняет кон­струкцию.

Для газобаллонных установок сжиженного газа с рабочим дав­лением 1,6 МПа наибольшее распространение получили двухсту­пенчатые редукторы низкого давления, а для газобаллонных установок, работающих на сжатом газе

с давлением до 20 МПа, используют в основном трехступенчатую систему редуцирования газа, состоящую из одноступенчатого редуктора высокого давления и двухступенчатого редуктора низкого давления. Работа редуктора рассчитана на поступление в него газа в парообразном состоянии.

Рассмотрим работу двухступенчатого газового редуктора (рис. 41), который унифицирован для большинства отечественных грузовых газобаллонных автомобилей.

При неработающем двигателе и закрытом магистральном вентиле, расположенном в кабине водителя, газ в редуктор не поступает. Пружина 1 (рис.42 а) прогибает мембрану 2 первой ступени редуктора вверх и посредством

Рис. 41. Схема работы двухступенчатого газового редуктора низкого дав­ления

двуплечего рычага 9 открывает клапан 3 первой ступени. Клапан 8 второй ступени пока закрыт, так как коническая пружина 6 прогибает мембрану 4 второй ступени, поднимая горизонтальное плечо двуплечего рычага 7 вверх. Давление во всех ступенях редуктора при этом равно атмосферному.

Если открыть магистральный вентиль, то газ, (рис. 41 б, в, его движение показано сплошными стрелками) из баллона по­ступает в первую ступень редуктора и прогибает мембрану 2 (рис. 41 б) вниз, которая под давлением 0,24...0,30 МПа по­средством двуплечего рычага 9 закроет клапан 3 первой ступени. При большем давлении открывается предохранительный клапан 10 и избыточный газ из первой ступени редуктора выходит в атмосферу.

Преодолевая усилие конической пружины 6, газ открывает клапан 8 второй ступени и через дозирующее устройство 12 по трубке 13 поступает в смесительную камеру карбюратора-смеси­теля 14. Для того чтобы открылся клапан 8 второй ступени, разре­жение при пуске или во время работы двигателя (рис. 42 б показано белыми стрелками) из впускного газопровода 15 по труб­ке 16 передается разгрузочному устройству 11, которое под дей­ствием разрежения сжимает пружину 6 и позволяет пружине 5 второй ступени прогнуть мембрану 4 вниз и открыться клапану 8.

На рис. 42, в показана работа газового редуктора и карбюратора-смесителя на холостом ходу. При этом режиме работы разре­жение в диффузоре очень мало, обратный клапан 17 закрыт и газ из второй ступени редуктора поступает во впускной газопровод 15 только по трубке 18 холостого хода.

Основными требованиями, предъявляемыми к работе газового редуктора, являются малые колебания входного давления газа при работе двигателя на холостом ходу и на нагрузочных режимах.

Дозирующе-экономайзерное устройство.

Дозирование газа произ­водится в дозирующе-экономайзерном устройстве и позволяет регулировать качество горючей смеси в соответствии с режимами работы двигателя. Подача газа регулируется таким образом, чтобы на частич-ных нагрузках двигатель работал на обедненных смесях, позволяющих полу-чить наилучшую экономичность и минимальную токсичность отработавших газов. При полном открытии дроссельных заслонок (на режиме максимальной мощности двигателя) горю­чая смесь при помощи экономайзерного устройства обогащается.

В дозирующее экономайзерное устройство пневматического типа (рис. 42) входят жиклеры экономичной 1 и мощностной 2 ре­гулировок, клапан 3, мембрана 5 и пружины 4 и 6. Работа эконо­майзерного устройства происходит под действием разрежения, создаваемого во впускном газопроводе.

При значениях разрежения во впускном газопроводе в преде­лах 0,018...0,055 МПа (что соответствует переходу к работе двига­теля с минимальной частоты вращения коленчатого вала на час­тичные нагрузки) мембрана 5, преодолевая усилие пружины 6 экономайзера, прогибается, и клапан 3 экономайзера под действием пружины 4 клапана закрывается.

Рис. 42. Схема работы дозирующего экономайзерного устройства

В этом случае газ в смеситель по­ступает только через жиклер 1 э кономичной регулировки.

При более низком разрежении во впускном газопроводе пру­жина 6 экономайзера открывает клапан 3, и дополнительная пор­ция газа через жиклер 2 мощностной регулировки поступает в газовый смеситель. На включение пневматического экономайзера влияет разрежение перед клапаном 3, которое, в свою очередь, зависит от расхода газа.

Газовые смесители. Приготовление горючей смеси и регулиро­вание ее подачи для получения заданной частоты вращения ко­ленчатого вала двигателя происходит в газовых смесителях. Чтобы повысить коэффициент наполнения и мощность двигателя, сме­ситель должен обладать минимальным сопротивлением потоку газовоздушной смеси. Смеситель должен обеспечивать надежный пуск и устойчивую работу двигателя на холостом ходу, а также плавный его переход с одного нагрузочного режима работы на другой.

Существенным отличием работы газового смесителя от карбю­ратора является то, что в нем топливо не испаряется, так как газ в него подается уже в парообразном состоянии. Подача газа в сме­ситель в одинаковом с воздухом агрегатном состоянии позволяет вынести дозирующие элементы в отдельный блок или объединить их с газовым редуктором, упростить конструкцию смесителя. Кроме того, смесители газа не требуют ускорительных устройств, так как при резком открытии дроссельных заслонок для увеличения мощности двигателя расход газа растет пропорционально расходу воздуха. Конструктивно газовые смесители могут быть объедине­ны с карбюратором (карбюратор-смеситель) или выполнены от­дельно.

Смесители для работы на СНГ, в зависимости от модели дви­гателя, имеют различные модификации, отличающиеся диамет­ром диффузоров, способами регулировки частоты вращения ко­ленчатого вала при холостом ходе двигателя и приводом дрос­сельных заслонок. Основные топливодозирующие элементы сме­сителей конструктивно объединены с газовым редуктором.

Карбюраторы-смесители для работы на СПГ. Приготовление газо– или бензиновоздушной смеси для питания двигателя при­родным газом или бензином происходит в карбюраторах-смеси­телях, изготовляемых на базе стандартных карбюраторов с неко­торыми изменениями их конструкции, необходимыми для уста­новки газовой форсунки и присоединения газовой трубки холос­того хода. Переоборудование карбюраторов обеспечивает возмож­ность работы двигателя на бензине при полной выработке газового топлива. Так, на автомобилях ЗИЛ-431610, ЗИЛ-ММЗ-45054 и других установлен карбюратор-смеситель типа К-91, выполнен­ный на базе двухкамерного, с падающим потоком смеси и парал­лельным открытием дроссельных заслонок карбюратора К-88АТ.

Баллоны. Баллоны, применяемые для хранения необходимого запаса газообразного топлива на газобаллонных автомобилях, под­разделяются на три основных типа:

· для сжатых газов;

· сжиженных нефтяных газов (СНГ);

· сжиженных природных газов (СПГ).

Они различаются между собой величиной давления, диапазоном температур, конструктивным исполнением и применяемой арматурой.

Автомобильные баллоны для сжатого газа, являются особо ответ­ственными и металлоемкими элементами газовой установки. Они должны вместить доста-точный запас топлива и обеспечить необходимый радиус действия автомобиля при минимально возможном собственном весе и ограниченных габаритных размерах. Установка баллонов не должна уменьшать полезную вместимость автомобиля и заметно влиять на его грузоподъемность. Баллоны изготавливаются с одной горловиной и лишь в редких случаях с двумя. Горловина имеет отверстие с конической резьбой для ввертывания запорного вентиля или переходника.

Баллоны для сжатого газа изготавливаются из бесшовных труб с наружным диаметром 219 мм и толщиной стенок 6.5 мм из легированной стали (массой 62,5 кг) или углеродистой стали (массой 90 кг). Баллоны подвергают термической обработке – закалке и отпуску, – чтобы обеспечить, однородную сорбитную структуру металла и безосколочность при разрушении. Наружная и внутренняя поверхности баллонов не должны иметь раковин, закатов, тре­щин и глубоких рисок. При полностью ввернутом в горловину баллона вентиле на его нарезанной части должно оставаться три, пять запасных ниток.

Баллоны для сжатого газа рассчитывают на внутреннее давление 20 МПа (200 кгс/см²). Каждый вновь изготовленный баллон подвергают пробному гидравлическому испытанию под давлением 30 МПа (300 кгс/см²) в течение 1 мин, а затем пневматическому испытанию под давлением 20 МПа (200 кгс/см²). Неисправные баллоны выбраковываются.

На верхней сферической части каждого баллона должны быть отчетливо выбиты следующие сведения о нем:

· товарный знак завода-изготовителя;

· номер баллона;

· дата (месяц и год) изготовления и год следующего испытания;

· назначенное рабочее давление;

· пробное гидравлическое давление;

· вместимость баллона в литрах (с точностью +0,2 л);

· масса баллона в килограммах (с точностью ±0,2 кг);

· клеймо отдела механического контроля завода-изготовителя.
Баллоны для сжатых газов окрашивают снаружи масляной или эмалевой краской в красный цвет или цвет автомобиля. Повторные гидравлические испытания баллонов производятся обычно через два года.

Автомобильные баллоны для сжиженного газа рассчитываются на рабочее давление 1,6 МПа (16 кгс/см²), что соответствует упру­гости насыщенных паров пропана при температуре 48,4 °С. Для современных газобаллонных автомобилей применяются баллоны горизонтального типа, оборудованные комплектом наполнительно-расходной и контрольно-предохранительной арматуры. Ци­линдрическая часть баллона обычно изготавливается из листово­го материала, свариваемого продольным швом, или из специаль­ной тонкостенной трубы. Материалом, для изготовления баллонов служит углеродистая сталь СтЗ с пределом прочности при­мерно 4000 кгс/см². Арматура располагается на одном или обоих днищах или на цилиндрической части (обечайке) баллона.

На баллоне устанавливается следующая арматура: паровой вентиль, предохранительный клапан, контрольный вентиль, наполнительный вентиль, указатель уровня сжиженного газа, сливная пробка и жидкостный вентиль. Гидравлические испытания газового баллона необходимо проводить при давлений 2,4 МПа (24 кгс/см²). Маркировка делается такая же, как и для баллонов для сжатого газа.

Указатель уровня сжиженного нефтяного газа (СНГ).Указатель дистанционного типа расположен на щитке приборов в кабине водителя, датчик – на днище баллона. Принцип действия указа­теля основан на изменении сопротивления реостата в зависимости от положения поплавка.

Вентили. По своему назначению вентили разделяются на на­полнительные, контрольные и расходные.

Список литературы:

1. Тур Е.Я., Серебряков К.Б., Жолобов А.А., «Устройство автомобиля», М., Машиностроение, 1991 г.

2. Пузанков А.Г., «Автомобили. Устройство и техническое обслуживание», М., Академия, 2007 г.

3. Тихомиров А.И., «Карбюраторы К-126, К- 135. Устройство, регулировка, ремонт», М., Колесо, 2004 г.

4. Пехальский А.П., Пехальский И.А., «Устройство автомобилей», М., Академия, 2005 г.

5. Ерохов В.И., «Система впрыска топлива легковых автомобилей», М., Транспорт, 2002 г.

Дата добавления: 2014-01-07