Недостатки горючих газов как топлива для автомобильных двигателей.

В качестве топлива для автомобильных двигателей горючие газы имеют следующие недостатки:

· усложнение и удорожание системы топливоподачи, так как газовые баллоны с их арматурой, газопроводы и газовая аппарату­ра сложнее по конструкции, дороже и тяжелее, чем бензобак, бензопроводы и бензонасос;

· снижение мощности при переводе бензинового двигателя на таз без всяких переделок. Это обусловлено более низкой теплопроводностью газовоздушной смеси по сравнению с бензиновоздушной смесью и ухудшением наполнения цилиндров двигателя вследствие более высокой температуры горючей смеси во впуск­ном трубопроводе.

Температура горючей смеси при работе на газе на 15..20⁰С выше, чем при работе, на бензине, так как на испарение бензина в карбюраторе и впускном трубопроводе затрачивается некоторое количество теплоты.

При одинаковом составе горючей смеси теплотворность газовоздушной смеси для всех видов газов, за исключением окиси уг­лерода, ниже теплотворности бензиновоздушной смеси: для при­родного газа на 9 %, для коксового газа на 10 %, для сжиженных газов на 2...3 %.

Подогрев впускного трубопровода, необходимый при работе набензине, вреден при работе на всех видах газов, так как вызывает снижение мощности на 4... 6 %.

По пусковым качествам при температуре окружающего возду­ха не ниже – 5 °С газовые двигатели не отличаются от бензиновых. При более низких температурах пуск холодного двигателя вызы­вает затруднения. Кроме того, к недостаткам применения газово­го топлива по сравнению с бензиномотносится худшеемассовое наполнение цилиндров, снижение скорости горения смеси и мень­шее выделение теплоты при ее сгорании. В результате этого мощность двигателя в зависимости от вида применяемого газа умень­шается на 7... 10 % при такой же степени сжатия, как у карбюра­торных двигателей. Поэтомуувеличение мощности газовых двига­телей достигается обычно путем повышения их степени сжатия. Так, если у бензинового двигателя ЗИЛ-508 степень сжатия 7,1, то у его газовой модификации – 8,2; у бензинового двигателя ЗМЗ-511 – 7,6, а у его газовой модификации – 8,7.

Газобаллонные установки для работы на сжиженных и сжатых газах.

Для работы на сжиженных и сжатых газах обычно используют серийные автомобили, на которых устанавливают газобаллонные установки для работы на СНГ или СПГ. Основными моделями \ автомобилей, работающих на сжиженном нефтяном газе, являются грузовые автомобили ГАЗ-33075, ГАЗель-320210, – 320211, ЗИЛ-431810, – 441610, переоборудованные легковые автомобили ГАЗ-3102; – 31105, автобусы ЛиАЗ-677Г, а на сжатом природном газе – автомобили ГАЗ-33076, – 53-27, ЗИЛ-431610, – 431710, ЗИЛ – ММЗ-45054, автобусы ЛиАЗ-677МГ. Рабочий цикл двигателей этих автомобилей такой же, как и у карбюраторных, но их системы питания имеют принципиальное различие, так как процесс сме­сеобразования осуществляется с помощью специальной газоподающей аппаратуры. Для грузовых автомобилей и легковых авто­мобилей-такси типа ГАЗ-3102 «Волга» газовые приборы и армату­ру выпускает Рязанский завод автомобильной аппаратуры, а для легковых автомобилей семейств ВАЗ, «ГАЗель» – Новогрудский завод газовой аппаратуры (НЗГА).

В газобаллонных автомобилях, работающих на сжиженном газе, имеются газовая и бензиновая системы питания. Газовая система питания является основной и предназначена для выполнения транспортной работы. Она обеспечивает запас хода газобаллон­ных автомобилей в пределах 375... 420 км. В закрепленных на рамах этих автомобилей баллонах газ находится одновременно в двух агрегатных состояниях: в жидкой и газообразной фазах. Баллоны для СНГ рассчитаны на избыточное давление 1,6 МПа, а мини­мальное давление газа в них, при котором сохраняется работо­способность газовой аппаратуры и двигателя, должно быть в пре­делах 0,06... 0,08 МПа. Особенность газовой аппаратуры, работаю­щей на СНГ, заключается в том, что рабочее давление зависит не от объема газа в баллоне, а от его компонентного состава и тем­пературы наружного воздуха.

Бензиновая система питания является резервной и предназна­чена для пуска двигателя в холодное время и передвижения авто­мобиля на небольшие расстояния (15...25 км) в случаях полного расходования газа или отказа газового оборудования. При работе двигателя на резервной системе питания его мощность значитель­но ниже мощности, получаемой при работе на газовом топливе.

Газобаллонные автомобили, работающие на СПГ, выполнены по универсальной схеме, т.е. эффективно могут работать как, на сжатом газе, так и на бензине. Использование двух систем пита­ния позволяет увеличить запас хода автомобилей и расширить сферы их применения.

В отличие от газобаллонных установок, работающих на СНГ, в установках СПГ рабочее давление газа в баллоне изменяется по мере его расходования от максимального (20 МПа) до давления, близкого к атмосферному.

Газобаллонные установки для работы на СНГ грузовых автомо­билей. Установки для работы на сжиженном газе грузовых автомо­билей семейств ЗИЛ и ГАЗ (рис.35) включают в себя баллон 11 для хранения газа с двумя расходными вентилями (вентиль 12 предназначен для отбора жидкой фазы газа, а вентиль 10 — паро­вой фазы), магистральный вентиль 8, испаритель 23, двухступен­чатый редуктор 2 с фильтром 4, магистральный фильтр 3, смеси­тель 14 с воздушным фильтром 19 и проставкой 15.

Рис. 36 Схема газобаллонной установки для работы на СНГ грузов автомобилей семейства ЗИЛ и ГАЗ

Газобаллон­ные установки СНГ грузовых автомобилей семейства ЗИЛ отли­чаются от установок СНГ грузовых автомобилей семейства ГАЗ в основном тем, что у первых газовый редуктор расположен на дви­гателе, а у вторых — на передней стенке кабины под капотом.

При пуске и прогреве двигателей газобаллонных автомобилей их питание осуществляется газом от паровой фазы, а после про­грева при переходе на нагрузочные режимы – от жидкостной. На нагрузочных режимах газ из баллона 11 через расходный вентиль 12 поступает к магистральному вентилю 8, а от него по трубопрово­ду 7 высокого давления — в испаритель 23. Проходя по каналам испарителя СНГ переходит в парообразное состояние под дей­ствием тепла нагретой жидкости, поступающей по шлангу 20 из системы охлаждения двигателя, которая затем отводится в комп­рессор 21 по шлангу 22. Из испарителя газ поступает в магистральный фильтр 3, где очищается от механических примесей и смолистых веществ. Затем газ через дополнительный фильтр 4 поступает в первую ступень редуктора 2, где давление понижается до 0,20 МПа. Далее газ noступает во вторую ступень редуктора, где давление снижается до давления, близкого к атмосферному. Под действием разрежения во впускном газопроводе двигателя газ из второй ступени редуктора поступает в дозирующее экономайзерное устройство 1, встроенное в редуктор, а затем по трубопроводу 13 низкого давления в газовый смеситель 14, где смешивается с воздухом, образуя горючую смесь, которая поступает в цилиндры, обеспечивая работу двигателя.

Остановку двигателя на короткое время производят выключением зажигания, а при длительной остановке перекрывают также и магистральный вентиль 8.

Работу газовой установки контролируют с помощью манометра 5 и указателя 6 давления газа, расположенных в кабине водителя и соединенных соответственно с датчиком давления газов в первой ступени редуктора и датчиком уровня сжиженных газов в баллоне. В кабину также выведена рукоятка управления магистральным вентилем 8.

Резервная (бензиновая) система питания включает в себя бензиновый бак 9, бензопровод, фильтр-отстойник 16, бензиновый насос 17, карбюратор 18 с сетчатым пламегасителем. Однокамерный беспоплавковый карбюратор 18 горизонтального типа имеет проставку 15, которая является переходным узлом для присоеди­нения карбюратора к выпускному трубопроводу двигателя. Принцип работы резервной системы питания аналогичен принципу работы классической карбюраторной системы питания бензинового двигателя. Для предотвращения одновременной работы автомобиля на двух видах топлива в систему топливоподачи устанавливают электромагнитный запорный клапан, а для прекращения подачи бензина в резервную систему питания бак 9 снабжают краном.

Одновременная работа на двух видах топлива приводит к нару­шению состава горючей смеси, что сопровождается обратными вспышками и опасно в пожарном отношении.

Газобаллонные установки для работы на СНГ легковых автомо­билей. По принципу действия и расположению аппаратуры газо­баллонной установки сжиженного газа отечественные легковые автомобили не имеют существенных различий. В газовой установ­ке, смонтированной на автомобиле ГАЗ-3102 «Волга», баллон 5 (рис. 37) размещается в багажнике автомобиля. На нем монтиру­ется датчик 6 указателя уровня сжиженного газа и объединенные в один узел расходный вентиль 7 жидкостной фазы, расходный вентиль 9 паровой фазы, а также наполнительное устройство 8 с вентилями, обратными и предохранительными клапанами. Кон­структивно объединены также редуктор 1 с испарителем и газо­вый фильтр 12 с электромагнитным клапаном.

Рис. 37. Схема газобаллонной установки для работы на СНГ автомобиля ГАЗ-3102 «Волга»

Сжиженный газ под избыточным давлением из баллона 5 поступает через расходные вентили 7 или 9 по трубопроводу 11 в газовый фильтр 12. Из фильтра очищенный газ по трубопроводу 13 поступает в двухступенчатый редуктор 1, в испарителе которого происходит одновременное испарение СНГ и понижение его дав­ления до 0,10 МПа. Для испарения газа используется нагретая жидкость системы охлаждения двигателя, которая поступает в испаритель из головки цилиндров через шланг 3 и сливается из него через шланг 14 в трубопровод отопителя кузова. Из редукто­ра 1 газ по шлангу через регулировочный винт 2 поступает в сме­сительное устройство 4 и через форсунки – в карбюратор-смеси­тель, где приготовляется горючая смесь, необходимая для данно­го режима работы двигателя.

Газобаллонная установка позволяет полноценно работать автомобилю ГАЗ-3102 «Волга» как на СНГ, так и на бензине, который поступает к двигателю по трубопроводу 10 из топливного бака. В кабине водителя под панелью приборов установлены: пере­ключатель вида топлива (СНГ — бензин), выключатель электромагнитного клапана газового фильтра и кнопочный выключатель пускового клапана. Пусковой электромагнитный клапан срабаты­-
вает после включения системы зажигания.