Классификация газового оборудования.

Двигатели внутреннего сгорания газобаллонных автомобилей по способу использования КПГ в качестве моторного топлива в двигателях можно разделить на следующие:

а) двухтопливные - с универсальной системой питания и искровой системой зажигания, включающей две равноценные системы питания на газе и жидком нефтяном топливе (бензине) или спирте;

б) газожидкостные - с системой питания, у которой часть жидкого моторного (дизельного) топлива при работе двигателя на КПГ используется в качестве запальной дозы для воспламенения газовоздушной смеси в двигателе (газодизели);

в) газовые - двигатели конвертируемые только для работы на природном газе с воспламенением газовоздушной смеси в цилиндрах от электрической искры или свечи накаливания.

Газовую аппаратуру для автотранспортных средств по системам управления подачей газа в двигатель, по способу смесеобразования и по применяемым исполнительным механизмам можно разделить на несколько типов:

а) эжекторные - системы в которых газ и воздух смешиваются во впускном коллекторе ДВС и управление подачей газа осуществляется с помощью рычажно-мембранных механизмов;

б) инжекторные - системы в которых газ впрыскивается при помощи специальных форсунок во впускной коллектор (центральный впрыск) или непосредственно в каждый цилиндр ДВС (распределительный впрыск);

в) комбинированные - системы в которых для подачи газа в ДВС используется инжекторный регулятор количества подаваемого газа (дозатор) и стандартный внешний смеситель с подачей газовоздушной смеси во впускной коллектор двигателя.

Перечисленное оборудование устанавливается на ГБА имеющие двигатели с воспламенением рабочей смеси от электрической искры (газовые искровые двигатели) или от сжатия при использовании дозы дизельного топлива (газодизельные двигатели).

 

Основные конструктивные особенности газового оборудования.

Эжекторные электронные системы.

Традиционные системы с внешним смесеобразованием в которых подача газа регулируется в основном с помощью рычажно-мембранных механизмов.

Эти системы выпускаются несколько десятилетий и ориентированы в основном на фирмы и организации которые занимаются переводом автомобилей на газ в процессе эксплуатации.

Газобаллонная аппаратура этого типа включает в себя следующие основные детали и узлы:

- баллоны высокого давления;

- трубопроводы высокого, низкого давления и их соединительные детали;

- наполнительный и расходный вентили;

- редуктор высокого давления;

- редуктор низкого давления;*

________________

* - в некоторых конструкциях газовой аппаратуры редуктор высокого и низкого давления совмещены в одном агрегате

 

- газовые фильтры;

- газовый электромагнитный клапан;

- бензиновый электромагнитный клапан;

- карбюратор - смеситель (смеситель газа);

- подогреватель газа;

- контрольные и предохранительные устройства;

- переключатель вида топлива.

Рычажно - мембранные системы обладают определенными недостатками:

- неравномерность дозирования газа по цилиндрам;

- большая инерционность газового потока;

- недостаточная надежность механических регуляторов давления;

- повышенный уровень углеводородов в ОГ;

- повышенный расход газа.

В последние годы широкое внедрение в этих системах получили электронные блоки управления, которые обеспечивают новые функциональные возможности:

- регулировка количества подаваемого газа не только по разрежению во впускном коллекторе, но и по l - зонду для поддерживания параметров токсичности в заданных пределах, а также по изменению температуры двигателя, воздуха и газа;

- поддержание стабильных оборотов холостого хода за счет регулирования подачи воздуха или топлива дополнительными шиберными или лопастными устройствами с электроприводом, управляемым на основе данных от датчика частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Внедрение элементов электронного регулирования позволило значительно увеличить стабильность работы оборудования, что при относительно невысокой стоимости сохраняет привлекательность механических систем для потребителя.

 

Инжекторные системы

 

ИНЖЕКТОРНЫЕ СИСТЕМЫ С ЦЕНТРАЛЬНЫМ ВПРЫСКОМ ГАЗА

По своим характеристикам такие системы, оснащенные микропроцессорными блоками управления, занимают промежуточное положение между эжекторными и инжекторными системами подготовки газовоздушной смеси и распределенной подачей.

Они имеют следующие преимущества:

- стабильное дозирование газа независимо от внешних условий (степени засоренности воздушного фильтра, уменьшения плотности газа при повышении температуры);

- необходимость минимальной доработки агрегатов двигателя при установке газовой системы (по сравнению с распределенной инжекторной);

- высокие энергетические показатели;

- стабильность параметров во времени;

- возможность коррекции состава газовоздушной смеси по l - зонду (при работе с 3-компонентным нейтрализатором).

В то же время инжекторным системам с центральным впрыском газа присущ ряд недостатков, главными из которых можно назвать:

- значительную инерционность систем за счет больших паразитных объемов впускного коллектора;

- невозможность дозирования топливной смеси индивидуально для каждого цилиндра;

- выброс несгоревшего метана в выпускную систему за счет значительного перекрытия впускных и выпускных клапанов современных двигателей (снижение экономичности и увеличение выбросов СН).

 

ИНЖЕКТОРНЫЕ СИСТЕМЫ С РАСПРЕДЕЛЕННЫМ ВПРЫСКОМ ГАЗА

Инжекторные системы с распределенным впрыском являются сегодня наиболее перспективным направлением в создании систем управления подачей газа в цилиндры двигателя внутреннего сгорания. Они позволяют получить самые совершенные рабочие характеристики двигателя. Все инжекторные системы оснащены мощными микропроцессорными блоками управления, обеспечивающими:

- дозированную подачу газа индивидуально в каждый цилиндр, что позволяет добиться идеального сгорания смеси (некоторые фирмы устанавливают l - зонд на каждый цилиндр и еще один - после нейтрализатора);

- минимальный расход газа - впрыск газа в каждый цилиндр производится только в цикле всасывания индивидуально; отсутствует эффект «сквозняка» (перетекания газа из впускной трубы в выхлопную систему за счет перекрытия клапанов как в системах с внешним смесеобразованием);

- максимальную динамику двигателя, так как практически сведена к минимуму инерционность системы (минимум паразитных объемов).

 

Комбинированные системы

В основу работы комбинированных систем положен принцип внешнего смесеобразования. Однако при этом в системах применяется регулятор (дозатор количества подаваемого газа в смеситель газ/воздух) инжекторного типа, управляемый микропроцессорным блоком. Таким образом, устраняется основной недостаток традиционных механических систем - низкая надежность и точность регулирования рычажно-мембранного механизма. Этот компромисс позволяет продлить коммерческую жизнь серийных газовых систем при незначительной их модернизации.

 

Газодизельная система

Для большегрузных автомобилей и автобусов широко используются двухтопливные (газодизельные) системы питания, обеспечивающие работу дизеля как на смеси дизельного топлива и природного газа, и непосредственно только на дизельном топливе.

Классический принцип работы газодизельного двигателя заключается в следующем. Подготовленная в газовой системе питания газовоздушная смесь поступает в цилиндры двигателя, сжимается поршнем и в конце такта сжатия (с небольшим опережением) в нее через форсунку впрыскивается запальная доза дизельного топлива.

Идеально расход топлива должен составлять 80 - 85% КПГ и 15 - 20% дизельного топлива, но фактически это было невозможно выполнить имея конструкции газодизельных систем выпуска 1985 - 95 годов.

В настоящее время отечественные и зарубежные производители значительно усовершенствовали конструкции газодизельных систем.

В новых системах используются:

- микропроцессорное управление и фазированный впрыск газа;

- дополнительное сжимание газа в специальном компрессоре, его охлаждение и аккумулирование в специальном баллоне, подача газа вместе с дизельным топливом в цилиндры двигателя на такте сжатия через специальный клапан (форсунку);

- распределительный впрыск газа и управление запальной дозой дизельного топлива;

- комбинированные газодизельные электронно-управляемые форсунки, в которых происходит предварительное смешивание дизельного топлива и природного газа;

- электроуправляемые дроссельные заслонки вместо заслонок с управлением от педали газа;

- газовые инжекторы обладающие повышенным ресурсом и т.д.

Все эти новшества позволяют:

- увеличить энергетические показатели работы двигателя;

- снизить содержание вредных веществ в ОГ двигателя;

- снизить эксплуатационные расходы за счет замещения дизельного топлива (практически до 80%) более дешевым КПГ.