Autoservice-mekona.ru

Автомобильный журнал
6 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Устройство и работ двигателя на сжиженном газе

Устройство современного двигателя

Газобаллонная установка для сжиженного газа

Механизм газораспределения ГРМ

Газовое топливо по сравнению с жидким имеет следующие преимущества:

• высокое октановое число позволяет значительно повысить степень сжатия, следовательно, увеличится экономичность двигателя;
• в результате более полного сгорания газового топлива в отработавших газах содержится меньше токсичных веществ;
• возрастает срок службы двигателя, так как отсутствует конденсация топлива и смыв масла со стенок цилиндров;
• увеличивается срок службы свечей зажигания и глушителя вследствие незначительного нагарообразования.
Автомобили, работающие на альтернативном топливе, имеют следующие недостатки:
• уменьшается мощность двигателя из-за более низкой теплоты сгорания топлива;
• снижается грузоподъемность автомобиля из-за наличия баллонов;
• более трудоемкое техническое обслуживание.

При работе двигателя подача газа из баллонов в систему подачи топлива происходит через два запорных устройства — расходный вентиль и электромагнитный клапан с газовым фильтром. Перед пуском двигателя открывают расходный вентиль. Манометр должен показать наличие газа в баллонах. Газ по трубопроводу поступает в редуктор, где давление автоматически снижается до 0,1 МПа. По пути к редуктору газ подогревается. Затем газ по шлангу поступает в карбюратор-смеситель для образования газовоздушной смеси и далее в цилиндры двигателя.
Для работы на резервном топливе (бензине) автомобиль имеет топливный бак, фильтр-отстойник, топливный насос, топливопроводы.
Газобаллонная установка, работающая на сжиженном газе , состоит из газовых баллонов, испарителя газа, двухступенчатого газового редуктора, манометров высокого и низкого давления, электромагнитного клапана с газовым фильтром, карбюратора-смесителя, приборов резервного топлива. Газовый баллон снабжен контрольным вентилем уровня жидкости, предохранительным клапаном, указателем уровня жидкости, вентилем расхода газа.

Газобаллонная установка для сжиженного газа: 1 — магистральный вентиль; 2 — манометр баллона; 3 — паровой вентиль; 4 — предохранительный клапан; 5 — баллон для сжиженного газа; 6 — контрольный вентиль; 7 — накопительный вентиль баллона; 8 — указатель уровня сжиженного газа; 9 — жидкостной вентиль; 10 — манометр редуктора;11 — двигатель; 12 — карбюратор; 13 — смеситель газа; 14 — бак для бензина; 15 — газовый редуктор; 16 — испаритель сжиженного газа; 17— штуцер для подвода горячей воды; 18 — штуцер для отвода воды; 19 — кран для слива воды.

Сжиженный газ перед использованием переводят в газообразное состояние. Из баллона жидкий газ при открытом магистральном вентиле поступает через электромагнитный клапан с газовым фильтром к испарителю, где подогревается охлаждающей жидкостью системы охлаждения двигателя. Жидкость испаряется, и в парообразном состоянии газ поступает в фильтр, а затем в двухступенчатый газовый редуктор, где давление газа снижается до 0,1 МПа. Далее газ проходит через дозирующее устройство в карбюратор и при такте впуска поступает в цилиндры двигателя. Газовый манометр показывает давление газа в редукторе.

Система питания двигателя с газораспределительной установкой

В двигателях с газобаллонными установками в качестве топлива применяются горючие газы:
1) сжатые (природные) газы — чаще всего это метан, хранящийся под давлением до 20 МПа;
2) сжиженные (нефтяные) газы — чаще всего бутано-пропановые смеси;
3) сжижающиеся газы при давлении 1,6 МПа.

Газораспределительные смеси имеют более высокие антидетонационные свойства и незначительную токсичность отработанных газов, чем бензиновоздушные двигатели. Кроме того, из-за отсутствия конденсации паров полностью исключается смывание пленки моторного масла со стенок гильз и поршней двигателя, а также уменьшается степень нагарообразования на стенках камер сгорания цилиндров. В результате этого срок эксплуатации автомобильного двигателя возрастет в 1,5-2 раза.

Одновременно с достоинствами газобаллонные установки имеют ряд недостатков:
1) повышение пожаро и взрывоопасности;
2) уменьшение мощности двигателя из-за более низкой скорости сгорания газовоздушной смеси, по сравнению с бензиновыми двигателями;
3) уменьшение грузоподъемности автомобиля, так как газобаллонные установки имеют большой вес.

Системы питания, работающие на газобаллонных установках, конструируются на базе карбюраторных систем. Карбюраторные двигатели, оборудованные специальной газораспределительной установкой, могут работать как на газе, так и на бензине.
Газобаллонная установка на сжатом газе состоит из:
1) баллонов для хранения газа:
2) расходных вентилей;
3) наполнительных вентилей;
4) подогревателя;
5) редуктора высокого давления;
6) электромагнитного клапана с фильтром;
7) редуктора низкого давления;
8) карбюратора-смесителя.

В газобаллонных установках, работающих на сжатом газе, баллоны для хранения сжатого воздуха могут быть объединены в две группы. Газ через расходные вентили может поступать в систему питания как от одной отдельной группы баллонов, так и от обеих групп сразу. Зарядка баллонов газом осуществляется через наполнительный вентиль. Через расходные вентили газ поступает в подогреватель. Подогреватель предохраняет систему от замерзания, возможного вследствие расширения газов в редукторе. Для подогрева используется тепло отработанных газов. Из редуктора высокого давления газ поступает в электромагнитный клапан. Электромагнитный клапан открывается при пуске двигателя, он пропускает газ в редуктор низкого давления.

Читать еще:  Что лучше дизель или бензиновый двигатель для внедорожника

В редукторе низкого давления понижается давление газа, оно становится немного ниже атмосферного. После этого газ поступает в карбюратор-смеситель, а при режиме холостого хода газ поступает непосредственно в дроссельное пространство. Редуктор низкого давления также дозирует газ для приготовления газовоздушной смеси оптимального состава и отключает газовую магистраль при остановке двигателя.
В двигателях, оснащенных газораспределительной установкой, работа на бензине осуществляется по стандартной схеме питания бензином, которая подключена автономно к карбюратору-смесителю.

Газобаллонная установка, работающая на сжиженном газе, состоит из:
1) баллонов с газовой арматурой;
2) наполнительного, магистрального и расходных вентилей;
3) испарителя;
4) редуктора;
5) смесителя.

Сжиженный газ находится в жидком и парообразном состоянии в баллоне из листовой стали. На баллоне находятся расходные вентили паровой и жидкостной фаз газа. При пуске и прогреве двигателя используется газ от паровой фазы топлива, а после прогрева используется жидкостная фаза. От расходных вентилей, газ поступает к магистральному вентилю. Через магистральный вентиль и штанги высокого давления газ попадает в испаритель. В испарителе происходит испарение сжиженного газа под воздействием тепла охлаждающей жидкости. Далее сжиженный газ в парообразном состоянии поступает через фильтры в газовый редуктор. В редукторе происходит снижение давления газа до уровня в два раз меньше атмосферного. После этого газ через дозирующее устройство по газопроводу поступает к обратному клапану входного патрубка смесителя. Далее газ попадает через форсунки к дроссельным заслонкам газового смесителя. Из смесителя газовоздушная смесь поступает в камеры сгорания цилиндров двигателя и там сгорает.

Двигатели, оснащенные газораспределительной установкой, работающей на сжиженном газе, также могут работать и на бензине. Для этого вместе с газовым смесителем устанавливается карбюратор с сетчатыми пламегасителями. Во время работы двигателя запрещено переходить с одного вида топлива на другой, так как это приводит к повреждению диафрагмы газового редуктора.

Система питания газовых двигателей

Газовыми называются двигатели, работающие на газообразном топливе – сжатых и сжиженных газах. Особенностью таких двигателей является их способность работать также и на жидких топливах, например, бензине.

Система питания газовых двигателей имеет специальное газовое оборудование. Предусмотрена также дополнительная резервная система, обеспечивающая при необходимости работу двигателя на бензине.

По сравнению с бензиновыми двигателями газовые модели обычно более экономичны, менее токсичны, работают без детонации в цилиндрах, имеют меньший износ деталей ЦПГ, КШМ и др., срок их службы больше в 1,5–2 раза. Однако полная мощность при =const и прочих одинаковых условиях, снижается на 10–20 %, т.к. теплотворность горючей смеси снижается на 10–20 %. Система питания газовым топливом более пожароопасна, для ее технического обслуживания требуется специальное оборудование.

Применяются две разновидности газовых топлив.

Сжатые газы – газы, которые при обычной температуре окружающего воздуха и высоком давлении (до 20 МПа) сохраняют газообразное состояние. В качестве топлива для газовых двигателей обычно используется природный газ на основе метана.

Сжиженные газы – газы, которые переходят из газообразного состояния в жидкое при нормальной температуре воздуха и относительно небольшом давлении (до 1,6 МПа). Это преимущественно нефтяные газы.

Для газовых двигателей используются сжиженные газы следующих марок: СПБТЗ – смесь пропана и бутана техническая зимняя; СПБТЛ – смесь пропана и бутана техническая летняя; БТ – бутан технический.

Газообразное топливо менее токсично, имеет более высокое октановое число (около 100 и более единиц), дает меньшее нагарообразование в цилиндрах и не разжижает масло в картере двигателя.

В систему питания двигателя, работающего на сжатом газе (рис. 9), входят баллоны 1 для сжатого газа, наполнительный 5, расходный 6 и магистральный 18 вентили, подогреватель 17 газа, манометры высокого 8 и низкого 9 давления, редуктор 11 с фильтром 10 и дозирующим устройством 12, газопроводы высокого 3 и низкого 13 давления, карбюратор-смеситель 14 и трубка 19, соединяющая разгрузочное устройство с впускным трубопроводом двигателя.

Читать еще:  Что будет если неправильно соединить обмотки трехфазного двигателя

Рис. 9. Схема системы питания

двигателя, работающего на сжатом газе:

1 – баллон; 2 – тройник; 3, 13 – газопроводы; 4 – крестовина; 5, 6, 18 – вентили; 7 – топливный бак; 8, 9 – манометры; 10 – газовый фильтр;

11 – газовый редуктор; 12 – дозирующее устройство; 14 – карбюратор-смеситель; 15 – топливопровод; 16 – топливный насос; 17 – подогреватель; 19 – трубка; 20 – двигатель

При работе двигателя вентили 6 и 18 открыты. Сжатый газ из баллонов поступает в подогреватель 17, обогреваемый горячими ОГ или охлаждающей жидкостью двигателя – для исключения замерзания (закупорки) дросселирующих проходных сечений данной газовой системы питания. Из подогревателя газ через фильтр 10 проходит в двухступенчатый газовый редуктор 11, где давление газа снижается до 0,9–1,15 МПа. Из редуктора через дозирующее устройство 12 газ проходит в карбюратор-смеситель 14, где образуется горючая (газовоздушная) смесь. Она под действием вакуума поступает в цилиндры двигателя. Процесс сгорания данной смеси и отвода ОГ происходит аналогично процессам в бензиновом двигателе.

Редуктор 11, кроме уменьшения давления газа, изменяет его количество в зависимости от режима работы двигателя. Указанный редуктор быстро выключает подачу газа при остановке двигателя.

Кроме основной, имеется резервная система питания топливом, обеспечивающая работу двигателя на бензине в необходимых случаях (при неисправности газовой системы, израсходовании газа в баллонах и других случаях). При этом длительная работа двигателя на бензине не рекомендуется, т.к. в резервной системе питания отсутствует воздушный фильтр, что может привести к повышенному износу двигателя. Оптимальные углы Θ опережения зажигания, установленные при использовании газового топлива, чаще всего не соответствуют оптимальным Θ бензинового двигателя.

В резервную систему питания входят топливный бак 7, топливный фильтр, топливный насос 16 и топливопровод 15.

Схема системы питания двигателя, работающего на сжиженном газе, показана на рис. 10.

Рис. 10. Схема системы питания двигателя, работающего на сжиженном газе: 1 – топливный фильтр; 2 – топливный насос; 3 – карбюратор; 4 – смеситель; 5 – испаритель; 6 – газовый фильтр; 7 – дозирующее устройство; 8 – газовый редуктор; 9, 10 – манометры; 11, 13 – вентили; 12 – баллон; 14 – двигатель; 15 – топливный бак

Сжиженный газ под давлением из баллона 12 поступает через расходный 13 и магистральный 11 вентили в испаритель 5, где он подогревается горячей жидкостью системы охлаждения двигателя. Затем газ очищается в фильтре 6, поступает в двухступенчатый редуктор 8, где давление газа снижается до атмосферного. Из редуктора газ через дозирующее устройство 7 проходит в смеситель 4, в котором готовится горючая смесь в соответствии с режимом работы двигателя.

СИСТЕМА ПИТАНИЯ АВТОМОБИЛЯ НА СЖИЖЕННОМ ГАЗЕ

Полезная модель относится к двигателестроению, в частности к системам питания двигателей внутреннего сгорания, использующим в качестве топлива сжиженный нефтяной газ. Суть полезной модели заключается в эксплуатации газобаллонных автомобилей при низких температурах окружающего воздуха, путем принудительного создания давления жидкой фазы на входе в редуктор-испаритель. Отличительной особенностью полезной модели является то, что последовательно с баллоном установлен насос жидкой фазы, с параллельным обратным клапаном и датчиком давления, расположенным на баллоне. Полезная модель позволяет уменьшить нижний температурный предел надежной работы газобаллонных автомобилей, без существенного изменения конструктивных особенностей газобаллонной арматуры, затрат энергии, а сам процесс поддержания рабочего давления осуществляется автоматически.

Система питания автомобиля на сжиженном газе, включающая газовый баллон, магистральный электромагнитный газовый запорный клапан, газовый редуктор-испаритель, герметичный контейнер с блоком контрольной, запорной и заправочной арматуры, дозирующего устройства, карбюратора-смесителя, отличающаяся тем, что она снабжена схемой подачи сжиженного нефтяного газа при низких температурах, содержащей насос жидкой фазы с параллельно включенными обратным и редукционным клапанами, последовательно соединенным дополнительным электромагнитным клапаном; и датчиком давления.

Полезная модель относится к двигателестроению, в частности к системам питания двигателей внутреннего сгорания, использующим в качестве топлива сжиженный нефтяной газ (СНГ).

Известна классическая система газобаллонного оборудования автомобиля, которая представляет собой систему, работающую на сжиженном газе и состоящую из газового баллона, дозирующего устройства, карбюратора-смесителя, редуктора-испарителя, магистрального электромагнитного клапана, блока расходно-наполнительной и контрольно-предохранительной арматуры. (Газобаллонные автомобили / Е.Г.Григорьев, Б.Д.Колубаев, В.И.Ерохов и др. — М.: Машиностроение, 1989. — 33)

Недостатками известной системы является ограничение эксплуатации газобаллонного автомобиля при низких температурах, так. как она не позволяет поддерживать рабочее давление на входе в редуктор-испаритель, что ведет к необходимости использовать основное топливо. Как следствие увеличение токсичности выбросов и эксплуатационных затрат на топливо, в результате использования дорогостоящего бензина.

Читать еще:  Ваз 2114 растут оборот двигателя на холостом ходу

Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в увеличении эксплуатационного периода использования газобаллонного автомобиля.

Технический результат от использования полезной модели заключается в повышении эксплуатационной надежности газобаллонного автомобиля при низких температурах окружающего воздуха.

Указанный технический результат достигается тем, что в систему питания включена схема подачи СНГ при низких температурах, состоящая из насоса жидкой фазы с параллельно включенными обратным и редукционным клапанами, последовательно соединенным дополнительным электромагнитным клапаном; и датчика давления.

На фиг.1 представлена схема системы питания автомобиля на сжиженном газе.

Система состоит из газового баллона 9, предназначенного для хранения сжиженного газа, газового редуктора-испарителя 3, осуществляющий переход сжиженной пропан-бутановой смеси в газообразное состояние, автоматически снижающий ее давление до рабочего, независимо от объема имеющегося газа, автоматически прекращающий подачу газа при остановке двигателя, магистральньного электромагнитного газового запорного клапана 4, который перекрывает подачу газа в редуктор при выключенном зажигании, герметичный контейнер с блоком контрольной, запорной и заправочной арматуры 10, дозирующего устройства 2, регулирующий количество подаваемого газа в двигатель в зависимости от его нагрузки, карбюратор-смесителя 1, устройство, в котором смешиваются газ и воздух, образуя топливную смесь для работы двигателя и осуществляется ее подача в цилиндры, насоса жидкой фазы 6, обеспечивающий создание давления жидкой фазы СНГ на входе в газовый редуктор-испаритель, редукционного клапана 5, необходимый для поддержания давления в заданном рабочем диапазоне, обратного клапана 11, необходимого для работы системы в штатном режиме, дополнительного электромагнитного клапана 7, перекрывающий проход жидкой фазы при отключенном насосе, датчика давления газовой фазы 8, выполняющий следящую функцию в управлении насосом.

Система включает схему подачи СНГ, состоящую из насоса жидкой фазы 6 с параллельно включенными обратным 11 и редукционным 5 клапанами, последовательно соединенным дополнительным электромагнитным клапаном 7; и датчика давления 8.

Система работает следующим образом.

В баллоне СНГ находится в двух состояниях — в жидком и парообразном. СНГ поступает при заправке через заправочный вентиль. Наполнение газового баллона 9 прекращается автоматически. Сжиженный нефтяной газ под давлением из баллона 9 через заправочно-расходный блок 10 по газопроводу высокого давления поступает через обратный клапан 11 к магистральному электромагнитному клапану 4. После открытия электромагнитного клапана 4 газ по трубопроводу проходит в редуктор-испаритель 3, где происходит снижение давления, до рабочего. Для компенсации тепловых потерь при испарении газа и предупреждения эффекта замерзания клапанов, в редуктор параллельно ‘движению охлаждающей жидкости в двигателе подается горячая жидкость, которая циркулирует в специальной полости испарителя, выполненной в виде теплообменника. Под действием разрежения, создаваемого в коллекторе работающего двигателя, газ из полости редуктора-испарителя 3 поступает в дозирующее устройство 2 и по газопроводу низкого давления через дозатор поступает в карбюратор-смеситель 1. После смешения газа с воздухом образуется однородная горючая смесь, которая поступает в цилиндры двигателя.

В штатном режиме работы системы газ поступает к редуктору-испарителю 3 через обратный клапан 11, преодолевая усилие пружины действием собственного давления. Входной канал к насосу жидкой фазы 6 закрыт дополнительным электромагнитным клапаном 7. При отрицательных температурах, когда избыточное давление насыщенных паров в баллоне 9 минимально, для нормальной работы двигателя необходимо принудительное создание давления на входе в редуктор-испаритель 3. Контроль давления в баллоне осуществляет датчик давления 8. При уменьшении давления ниже рабочего, датчик оказывает управляющее воздействие на дополнительный электромагнитный клапан 7, который открывает входной канал к насосу жидкой фазы 6. Одновременно с этим в работу вступает и сам насос, создающий избыточную подачу в газовой магистрали. Для поддержания заданного давления предусмотрена автоматическая защита с использованием редукционного клапана 5. Происходит частичный возврат жидкой фазы в полость всасывания, в следствии чего реализуется повторное перекачивание рабочего тела. Обратный клапан 11 прижат к седлу под действием усилия газа, действующего с обратной стороны. При увеличении давления в баллоне 9 выше установленного, датчик давления 8 выключает из работы насос 6 и дополнительный электромагнитный клапан 7, который перекрывает входной канал. Система переходит в штатный режим функционирования.

Использование данной системы позволит повысить эксплуатационные возможности автомобиля, а именно периода использования газобаллонного автомобиля.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector