Мдк 01.01
Тема 1.9: Система питания двигателя от газобаллонной установки
Занятие 1.9.1: Преимущества использования ГБО для автомобилей. Общее устройство и работа газобаллонных установок для сжатых и сжиженных газов.
Лекция
Особенности устройства системы питания двигателя работающего на газе
Двигатели газобаллонных автомобилей работают на газообразном топливе, запас которого находится в баллонах, установленных на автомобилях.
Применение газобаллонных автомобилей дает возможность использовать имеющиеся в нашей стране значительные ресурсы дешевых горючих газов. Мощность двигателя и грузоподъемность газобаллонных автомобилей такие же, как у базовых автомобилей с карбюраторными двигателями. Поэтому эксплуатация газобаллонных автомобилей технически и экономически целесообразна.
Топливо для газобаллонных автомобилей.
В качестве топлива для их двигателей используют смеси сжиженных (точнее, легкосжижаемых) газов, получаемых из попутного нефтяного и природного газов.
Для газобаллонных автомобилей промышленность выпускает смеси пропана и бутана технических (СПБТ) двух составов:
- СПБТЗ — зимнюю, содержащую не менее 75% пропана и не более 20% бутана;
- СПБТЛ — летнюю, содержащую не менее 34% пропана и не более 60% бутана.
В крупных городах автотранспорт является главным источником загрязнения воздуха – на его долю приходится от 50 до 90% всех вредных выбросов. Например, в столице автотранспорт ежегодно выбрасывает свыше 860 тыс. тонн оксида углерода СО, углеводородов, оксидов азота и других вредных соединений, что составляет 72% от общей массы выбросов вредных веществ.
Сравнительные испытания, проведенные в НАМИ, показали, что природный газ относится к наиболее чистым в экологическом отношении моторным топливам. Выбросы токсичных веществ с отработавшими газами у газобаллонных автомобилей по сравнению с бензиновыми значительно ниже.
Что такое сжиженный газ?
Сжиженный нефтяной газ – это смесь пропан-бутановых фракций. Его получают как побочный продукт переработки нефти.
Сжиженный нефтяной газ хранится в баллоне в жидком состоянии при давлении, равном давлению насыщенных паров, которое, в свою очередь, зависит от температуры. Например, при температуре 45°С давление газа в баллоне достигает 16 атмосфер, а при температуре 0°С – около 3-7 атмосфер.
.
Давление сжиженного газа в баллоне почти не зависит от его количества. Сжиженный нефтяной газ имеет большой коэффициент объемного расширения, зависящий от температуры, поэтому газовые баллоны следует заправлять не полностью, а оставлять так называемую паровую подушку. Практически степень заполнения автомобильных газовых баллонов должна быть в пределах 80-85%. Современная автомобильная арматура газовых баллонов имеет специальное устройство, автоматически перекрывающее заправочный канал при достижении указанного уровня, и прекращает дальнейшую заправку баллона.
Стандарт на сжиженные газы для автотранспорта предусматривает две марки топлива: зимнюю ПА (пропан автомобильный) и летнюю ПБА (пропан-бутан автомобильный).
Марка ПА содержит 90±10% пропана, а марка ПБА – 50±10% пропана, остальное же – бутан, а также не более 1% непредельных углеводородов. Допускается некоторое количество метана и этана при определенных условиях.
На автомобильные газонаполнительные станции поступает и сжиженный газ для коммунально-бытового потребления. Стандарт на этот газ также предусматривает зимнюю и летнюю марки топлива. Однако этот вид имеет более широкие допуски на содержание вредных для двигателя компонентов.
Что такое сжатый газ?
Сжатый природный газ – это практически чистый метан. Он транспортируется по магистральным газопроводам и используется для тепло- и электростанций, промышленных предприятий, а также для бытовых целей.
Применение газового топлива требует оснащения автомобилей особыми системами питания, а иногда и специальными двигателями.
Сегодня нашли применение три вида автомобилей, использующих газ.
Во-первых, это так называемые однотопливные автомобили.
Во-вторых, двухтопливные с независимым питанием одним из видов топлива.
В-третьих, двухтопливные автомобили с одновременной подачей двух видов топлива (газодизели).
На однотопливных автомобилях применяют уже специальные модификации двигателей. Конструктивные элементы их системы питания обеспечивают наиболее эффективное использование газового топлива. Но однотопливные автомобили могут оснащаться и дополнительной, резервной системой питания, допускающей кратковременную работу на бензине при запуске холодного двигателя, на холостом ходу и малых нагрузках.
Двухтопливные автомобили с независимым питанием одним из видов топлива допускают работу как на газе, так и на бензине. Перевод двигателя с одного топлива на другое осуществляется переключением тумблера. Они получили наибольшее распространение.
В двухтопливных автомобилях с подачей двух топлив (газодизелях) одновременно используются газ и дизельное топливо. Их пропорция зависит от режима работы двигателя и его конструктивных параметров. Предусматривается возможность отключения подачи газа и полноценной работы на дизельном топливе.
А теперь рассмотрим двухтопливные автомобили с независимым питанием, работающие на жидком газе.
Баллон служит для хранения газа на автомобиле в жидком состоянии и рассчитывается на рабочее давление 1,6 МПа (рис. 6). Арматура баллона включает в себя заправочный вентиль, предохранительный клапан, расходный вентиль жидкой фазы, иногда расходный вентиль паровой фазы, устройство ограничения максимально допустимого уровня заправки газом, указатель уровня газа в баллоне.
Испаритель предназначен для испарения и подогрева газа, находящегося в жидкой фазе, за счет тепла охлаждающей жидкости двигателя, циркулирующей в испарителе. В двигателях с воздушным охлаждением в качестве теплоносителя используются моторное масло или отработавшие газы.
Рис. 6. Элементы Системы питания двигателя, работающего на газе
Редуктор служит для снижения давления газового топлива до величины, близкой к атмосферному давлению (рис. 6). Он представляет собой регулятор давления с мембранно-рычажным механизмом. Встречаются одно-, двух- и трехступенчатые конструкции редукторов. Наиболее широкое распространение получили двухступенчатые редукторы со встроенным испарителем.
Газовый смеситель служит для приготовления газовоздушной горючей смеси и подачи ее во впускную систему двигателя (рис. 6). На двухтопливных автомобилях применяют упрощенные конструкции газовых смесителей. Смесители чаще всего выполняются в виде проставок к бензиновому карбюратору.
Дозирование газового топлива осуществляется тремя способами:
дозирующим устройством, в котором имеются шайбы (жиклеры) с калиброванными отверстиями. Устройство монтируется в выходном патрубке или корпусе редуктора. Существуют конструкции, позволяющие изменять проходные сечения дозирующих элементов в зависимости от сорта применяемого топлива.
- дозирующим устройством, имеющим регулировочные винты или дозирующие шайбы с калиброванными отверстиями. Устройство монтируется в газовой магистрали низкого давления между редуктором и газовым смесителем;
- дозирующими элементами, установленными непосредственно в газовом смесителе.
Теперь несколько слов о системе питания автомобиля, работающего на сжатом природном газе. Она включает в себя газовые баллоны высокого давления с запорными вентилями (если баллонов несколько, то на части баллонов могут устанавливаться проходные вентили), заправочное устройство с заправочным вентилем, газоредуцирующая аппаратура и подогреватель газа, газовый смеситель, магистральный вентиль (электромагнитный клапан), газовый фильтр.
Для редуцирования сжатого природного газа применяются как трехступенчатые редукторы-подогреватели, выполненные в одном агрегате, так и раздельное исполнение: двухступенчатый редуктор и одноступенчатый редуктор-подогреватель. Их устройство аналогично устройству редукторов для сжиженного нефтяного газа.
Газовые смесители для двигателей, работающих на сжатом природном газе, по принципу действия и конструкции аналогичны применяемым для работы на сжиженном нефтяном газе.
Выводы по вопросу.
Преподаватель __________________________ Катречко С.И.