Анализ конструкции ДВС работающих на газе

     Отсутствует явление «просачивания» и «газовой пробки».

     В бензиновых двигателях могут возникать  явления «просачивания» или «газовая пробка», а в двигателях на газе этого  явления не возникает, так как топливо смешивается в газообразном состоянии.

     Увеличивается срок службы двигателя.

     Из-за отсутствия примесей в газе свечи  зажигания не подвергаются нагарообразованию  и срок службы их увеличивается до 60-80 тыс. км пробега.

     Увеличение дальности поездки без заправки.

     Водитель  может находиться в пути от 800 до 1000 км без дополнительной заправки автомобиля (При наличии полных топливного бака и газового баллона).

     Недостатки  автомобилей работающих на сжиженном  газе.

     Наряду  с выше перечисленными достоинствами, газовое оборудование обладает и недостатками:

     Уменьшение  емкости багажного отделения автомобиля за счет установки в нем газового баллона, несмотря на то, что в последнее время заводы-изготовители выпускают газовые баллоны различной формы.

     Затрудненный  запуск холодного двигателя на газе.

     Увеличение  времени на заправку газом.

     По  сравнению с заправкой автомобиля бензином, процедура заправки автомобиля газом происходит на несколько минут  дольше. Особенно эта разница ощущается при очередях на заправочных станциях.

     Автомобиль, оборудованный газовой аппаратурой, может работать как на бензине, так  и на сжиженном газе. Выбор топлива, на котором Вы собираетесь эксплуатировать автомобиль, осуществляется простым нажатием клавиши переключателя блока управления, находящегося в салоне автомобиля. В связи с большим разнообразием применяемых систем, рассмотрим общий (характерный для всех типов) принцип действия газовой аппаратуры.

     Из  газового баллона под давлением  сжиженный газ через запорно-предохранительный блок поступает к электромагнитному газовому клапану, объединенному, как правило, с газовым фильтром в один блок. Здесь газ очищается от примесей, а затем (если электромагнитный газовый клапан открыт) поступает к газовому редуктору-испарителю. В газовом редукторе-испарителе происходит снижение давления газа до атмосферного и превращение газа в газообразную смесь. Затем газ под действием разряжения двигается и поступает через дозатор газовой смеси и смеситель карбюратора/системы впрыска в цилиндры двигателя.

     Для запуска холодного двигателя  в газовой аппаратуре используется электромагнитный пусковой клапан, задачей которого является впрыск дополнительной порции газовой смеси в цилиндры двигателя (аналог ускорительного насоса карбюратора).

     При работе автомобиля на газе бензиновая топливная система отключена, так как электромагнитный клапан в это время перекрывает подачу бензина в карбюратор/систему впрыска.

     Управление  электромагнитными клапанами, а  следовательно и работой топливных систем (бензиновой/газовой) осуществляется с блока управления, который представляет собой коробку с кнопкой (кратковременное включение электромагнитного пускового клапана газового редуктора) и переключателем режима работы двигателя (бензин -нейтраль -газ). Если переключатель находится в положении «Бензин» - двигатель работает на бензине (электромагнитный газовый клапан закрыт). Если переключатель находится в нейтральном положении - двигатель или выключен, или дорабатывает/дожигает топливо (обязательно используется при переключении с одного вида топлива на другое). Если переключатель вида топлива находится в положении «ГАЗ» -двигатель работает на сжиженном газе (электромагнитный бензиновый клапан закрыт).

     Питание электрических элементов газовой  аппаратуры осуществляется от бортовой сети и взято от цепи катушки зажигания. Затем через замок зажигания и дополнительный предохранитель, напряжение подается на блок управления.

     Общее устройство газобаллонной установки

     По  виду газообразного топлива газобаллонные установки для двигателей внутреннего сгорания подразделяются на три типа: для сжатого природного газа, жидкого метана и сжиженного пропан-бутанового газа. Газобаллонная установка, вне зависимости от вида применяемого газа, состоит из баллонов для хранения и транспортировки газа, испаряющего или подогревающего устройства, газового редуктора, дозирующего устройства, смесителя, трубопровода и контрольных приборов.

     Приборы и аппараты, применяемые для любого вида газа, не имеют существенных отличий  по принципу действия. Исключение составляют баллоны для хранения и транспортировки газа. Это объясняется тем, что сжатый природный газ хранится при высоком давлении (до 20 МПа) и требует толстостенных сосудов. Жидкий метан содержится при температуре кипения (—161°С) в изотермических сосудах, а сжиженный пропанобутановый газ имеет максимальное рабочее давление 1,6 МПа и для его хранения и транспортировки на автомобилях используют баллоны с толщиной стенок от 3,0 до 6,0 мм и вместимостью до 300 л.

     Сжиженный пропанобутановый газ из всех газообразных топлив наиболее близко подходит к бензину по концентрации энергии в единице объема, по способу хранения и другим эксплуатационным качествам. Его наиболее широко применяют в качестве топлива для двигателей автомобилей.

     Сжиженный газ в газобаллонных автомобилях содержится в баллоне 20 в жидком и парообразном состоянии. Газовый баллон кроме контрольно-предохранительной и наполнительной арматуры снабжен двумя расходными вентилями, позволяющими осуществлять питание двигателя паровой или жидкостной фазой газа.

     Система питания обеспечивает нормальную работу двигателя при условии подачи газа к редуцирующему устройству в парообразном состоянии. Испарение сжиженного газа в системе питания происходит за счет тепловыделения из системы охлаждения двигателя.

     При пуске и прогреве двигателя незначительный перепад температур между теплоносителем  (жидкостью системы охлаждения)

     

     Рис. 11. Схема системы питания газобаллонного автомобиля:

     1 — проставка, 2 — фильтр-отстойник, 3 — топливный насос, 4 — карбюратор. 5 — смеситель газа, 6 — трубка, соединяющая редуктор с всасывающим трубопроводом, 7,9 — шланги для подвода и отвода жидкости системы охлаждения в испаритель, 8 — испаритель, 10 — трубка для отвода газа в систему холостого хода, 11 — шланг основной подачи газа, 12 — дозирующе-экономайзерное устройство, 13—редуктор газа, 14— газовый фильтр, 15—сетчатый фильтр, 16 — манометр первой ступени редуктора, 17 — указатель уровня сжиженного газа в баллоне, 18 — магистральный вентиль, 19 — топливный бак, 20 — баллон для сжиженного газа, 21 — расходный вентиль паровой  фазы, 22 — расходный вентиль жидкой  фазы и газом не обеспечивает его испарение. В этом случае питание двигателя осуществляется паровой фазой газа через вентиль 21. После прогрева двигателя его питание осуществляется жидкой фазой газа через вентиль 22. Питание двигателя жидкой фазой позволяет исключить кипение жидкости и падение давления в газовом баллоне, а также сохранить стабильность показателей газа, так как в жидкой фазе все компоненты хорошо перемешаны и химический состав топлива практически не меняется по мере опорожнения баллона.

     Из  баллона газ подводится к магистральному вентилю 18, который служит для быстрого прекращения подачи газа к двигателю. Управляют вентилем из кабины водителя. После магистрального вентиля сжиженный газ попадает в испаритель 8, в котором через шланги 7 и 9 циркулирует горячая жидкость из системы охлаждения двигателя. Пройдя змеевик испарителя, сжиженный газ из жидкого состояния полностью переходит в парообразное и подвергается очистке. Для этой цели в системе установлены фильтр 14 с войлочными кольцами и сетчатый фильтр 15.

     Очищенный газ подается в редуктор 13, где происходит двухступенчатое снижение давления до величины, близкой к атмосферному давлению. Управление работой редуктора осуществляется разрежением из всасывающего трубопровода, которое передается в него по трубке 6. Из редуктора через дозирующе-экономайзерное устройство 12 и шланг 11 основной подачи газ направляется в смеситель 5 газа.

     Кроме того, по трубке 10 газ, минуя дозирующе-экономайзерное устройство, из редуктора подается в систему холостого хода смесителя. В смесителе газ смешивается с воздухом, образуя горючую смесь, которая засасывается в цилиндры двигателя.

     Газобаллонная установка автомобиля снабжена двумя контрольными приборами: дистанционным электрическим манометром 16, показывающим давление газа в первой ступени редуктора, и указателем 17 уровня сжиженного газа в баллоне.

     Резервная система питания двигателя бензином состоит из топливного бака 19, фильтра-отстойника 2, топливного насоса 3 и однокамерного карбюратора 4, установленного на проставке 1, расположенной под газовым смесителем.

     Наличие на автомобиле резервной системы  питания создает возможность  при полном израсходовании газа или неисправности газовой аппаратуры работы двигателя на бензине. При переходе с газообразного топлива на бензин, или наоборот, не следует допускать работу двигателя на смеси двух топлив, так как это приводит к обратным вспышкам, опасным в пожарном отношении.

     При переводе питания двигателя с  одного вида топлива на другой обязательно  останавливают двигатель. При этом перекрывают подачу и вырабатывают из системы один вид топлива, затем рычаг управления дроссельной заслонкой присоединяют к карбюратору (или, наоборот, к смесителю), открывают подачу другого вида топлива и пускают двигатель обычным способом. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Заключение

          Результаты проведенных работ показали, что газодизельные двигатели при работе на метане не только не теряют энергетических показателей, но и позволяют улучшить зависимость развиваемого момента от частоты вращения, сделав характеристику момента более плоской в области низких частот вращения, что сразу же улучшило маневренность автомобиля и его эластичность. Значительно снизился выброс сажи, CO, NОx по сравнению с базовым дизелем, при этом немного увеличился процент метаносодержащих углеводородов. Замещение дизельного топлива на метан достигается не менее 78-83% ( 50% у механических газовых систем). Электронный многорежимный регулятор (симбиоз всережимного и трехрежимного регулятора) обеспечил оптимальное распределение крутящего момента на частичных нагрузках, что опять же значительно улучшило на этот раз управляемость автомобиля по сравнению с механическими газовыми системами. Таким образом, встроенная диагностическая система и высокая надежность компонентов газовой системы обеспечивают межремонтный пробег автомобиля не менее 60 тыс. км. Что касается газобензиновых двигателей, то для этого класса силовых агрегатов необходимым условием является работа как на метане, так и на бензине, поэтому никаких серьезных изменений в конструкцию двигателя не вносилось. Доработка двигателя ЗМЗ-4062.10 для работы на метане свелась к установке газовой рампы с высокоскоростными газовыми инжекторами и замене штатного электронного блока “Микас” на новый газобензиновый блок разработки ЗАО “Газомотор” и ФГУП РЗП. Результаты стендовых моторных и лабораторно дорожных испытаний автомобиля ГАЗ-3110 с газобензиновым инжекторным двигателем показали (в скобках приведены результаты испытаний механической эжекторной газовой системы на том же двигателе): 
 
- снижение максимальной мощности и номинального момента, неизбежные при работе на метане, составило 24% и 16% соответственно (38% и 25%); 
 
- максимальная скорость снизилась на 2,3% (на 7%);

- эластичность  автомобиля ухудшилась на 9% (на 20%);

- время  разгона с места до 100км/час  составило 18с против 17с в бензиновом  варианте (22с);

- показатели  токсичности соответствуют требованиям  норм ЕВРО2 (не выполнены требования норм ЕВРО1);

- расход  метана на 100 км пробега по городскому  циклу составил 10,2 куб.м (с механической  эжекторной системой при прочих  равных условиях  не менее 14 куб.м);

- окупаемость  комплекта газовой аппаратуры  составляет 3035 тыс. км пробега за счет более низкой цены газового топлива.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Список  использованной литературы 

1. Сарбаев  В.И. Техническое обслуживание  и ремонт автомобилей. − Ростов  н/Д: «Феникс», 2004.

2. Вахламов  В.К. Техника автомобильного транспорта. − М.: «Академия», 2004.

3. Барашков  И.В. Бригадная организация технического обслуживания и ремонта автомобилей. – М.: Транспорт, 1988г.