Устройство автомобилей



Система питания двигателя от газобаллонной установки


Система впрыска газа




Рассмотренная в предыдущих статьях конструкция системы питания двигателя на газообразном топливе является механической системой с вакуумным управлением и относится к первому поколению газобаллонных установок.
В последнее время газобаллонные установки получили широкое применение. На смену первому поколению пришло второе – механические системы с электронным управлением, в которых сохраняются те же схема установки газового оборудования и цепочка: заправочное устройство - баллонная арматура – газовый баллон – магистральный запорный клапан (вместо вентиля) – редуктор – газосмесительное устройство – система подогрева.

система питания с впрыском газа

Однако подача газа в системах второго поколения регулируется электронным блоком управления (ЭБУ), который обеспечивает стехиометрический состав смеси на всех режимах работы двигателя и, кроме того, автоматически закрывает запорные клапаны в случае аварийного повреждения газовой магистрали или при остановке двигателя.

Исполнительным элементом по регулированию подачи газа является электрический дозатор газа – устройство, работающее по принципу шагового электродвигателя. Изменение положения его поршня по сигналу ЭБУ обеспечивает оптимальный состав газовоздушной смеси, подаваемой в цилиндры двигателя.

Системы питания двигателя второго поколения могут устанавливаться и на автомобилях, оборудованных системами впрыска бензина. В этом случае при переходе на газ отключается электрический топливный насос (в системах с механическими форсунками). При этом они замещаются эмуляторами – устройствами, эмитирующими работу форсунок.
Необходимость применения эмуляторов обусловлена тем, что электронный блок управления двигателем, не получая информацию о срабатывании форсунок, отключает всю систему, в том числе и систему зажигания, предполагая, что произошло повреждение в электрической цепи.

Датчик расхода воздуха защищают «хлопушкой» - устройством, предотвращающим повреждение датчика и воздушного фильтра при возможной обратной вспышке газа из впускной трубы. Дополнительно устанавливают датчики количества газа, поступающего в двигатель, и газосмесительное устройство, которое устанавливают на дроссельный узел.

На рис. 1 показана схема установки на автомобиль газовой аппаратуры Landi Renzo производимой в Италии.

устройство и работа газобаллонной установки Landi Renzo

Электронный блок управления выполняет те же функции, что и ЭБУ в системе впрыска бензина, и, кроме того, имитирует нормальный сигнал датчика кислорода, предназначенного для работы на газе. Он же обеспечивает пуск двигателя только на бензине, автоматически отключая подачу газа, а также дает возможность с помощью переключателя 2 в любой момент перейти на желаемый вид топлива без остановки двигателя.

К третьему поколению газобаллонных установок можно отнести систему впрыска газа. Одним из вариантов данной системы является система IGS, показанная на рис. 2. Она отличается пониженным расходом газа по сравнению с системами предыдущих поколений.

Динамические характеристики автомобиля, оборудованного такой системой, при работе на газе максимально приближаются к параметрам автомобиля, работающего на бензине.

Электронный блок управления 2 корректирует подачу газа в цилиндры двигателя на основе анализа сигналов от датчиков кислорода, положения дроссельной заслонки, частоты вращения коленчатого вала и абсолютного значения давления во впускном трубопроводе.
Получив необходимую информацию, ЭБУ определяет позицию открытия дозирующего узла и положение находящегося в нем блокирующего клапана.

Дозирующий узел 3 по сигналам ЭБУ открывается на определенную величину, увеличивая или уменьшая количество поступающего газа.
Блокирующий клапан при торможении автомобиля двигателем прекращает подачу газа.

Распределитель 4 подает газ в каждый цилиндр двигателя через специальные форсунки, установленные во впускном трубопроводе вблизи впускных клапанов.

Редуктор-испаритель 5 оснащен датчиком температуры охлаждающей жидкости, определяющим момент переключения питания двигателя с бензина на газ.
После пуска двигателя на бензине, как только запрограммированная температура будет достигнута, ЭБУ переводит двигатель на питание газом.

***



Газ поступает из баллона в редуктор-испаритель 5, который устанавливает величину давления газа в зависимости от величины разрежения во впускном трубопроводе.
Далее газ поступает в дозирующий узел 3, который по сигналу электронного блока управления 2 мгновенно определяет и выдает необходимое для двигателя количество газа, поступающее затем к распределителю 4.
Распределитель не только разделяет поток газа по цилиндрам, но и поддерживает на постоянном уровне оптимальное давление на участке системы после дозирующего узла.

устройство и работа газобаллонной установки IGS

При увеличении нагрузки на двигатель редуктор увеличивает давление газа на входе в дозирующий узел, чтобы гарантированно обеспечить подачу требуемого на этом режиме газа, в то время как на выходе из дозатора давление остается неизменным.

Постоянно ведется поиск новых решений в совершенствовании газобаллонных установок для сжатого природного газа. Разработана новая газотопливная система «САГА-7» для автомобилей марки «ЗИЛ», особенностью которой являются облегченные баллоны повышенной прочности, имеющие металлический корпус, покрытый слоем стеклопластика.

Также разработано газотопливное оборудование для хранения и подачи сжиженного природного газа в теплообменник, где газ испаряется и далее через редуктор подается в цилиндры двигателя по обычной схеме.

Особенностью газотопливного оборудования автомобиля «Газель» является наличие сосуда с высокими вакуумно-телоизоляционными свойствами (рис. 3), позволяющими хранить метан при температуре -150 ˚С в жидком состоянии, что значительно уменьшает его объем.
Сосуд представляет собой своеобразный термос - двойной цилиндрический резервуар, изготовленный из нержавеющей стали. Внутренний сосуд рассчитан на избыточное давление (0,5 МПа).

устройство баллона газобаллонной установки автомобиля Газель

Для поддержания требуемого разрежения в изоляционном пространстве между внутренним сосудом и наружным кожухом и обеспечения термоизоляции наружная поверхность внутреннего сосуда покрыта высокоэффективным адсорбирующим материалом (вакуумная рубашка), образующим слоистую термоизоляцию.
Сосуд закреплен в кожухе двумя цилиндрическими опорными втулками из стеклопластика.

В верхней полости внутреннего сосуда установлена ловушка, предотвращающая выброс жидкой фазы газа в дренажный трубопровод при движении автомобиля по неровной дороге.
На днище кожуха расположен вакуумный вентиль, с помощью которого можно создавать и долго поддерживать разрежение.
Вместимость газового сосуда 100 л.
Сосуд наполняют газом не более, чем на 90%. Запас газа в сосуде обеспечивает примерно такой же пробег автомобиля без дозаправки, как и на бензине.

Как уже упоминалось в предыдущих статьях, дизельные двигатели в настоящее время менее широко используются для работы на газовом топливе. Основная причина – высокая температура самовоспламенения нефтяного и природного газа по сравнению с дизельным топливом, поэтому для переоборудования дизеля для работы на газе необходимо решить проблему с воспламенением горючей смеси.
Решение этой проблемы возможно двумя путями – осуществлять впрыск газа совместно с небольшой «запальной» порцией дизельного топлива, либо оборудовать дизельный двигатель системой зажигания.

***

Особенности эксплуатации газобаллонных автомобилей