Газобаллонное оборудование. Конструкции и классификация

Применение в поршневых двигателях альтернативных топлив обуславливается соответствующими конструктивными изменениями в базовой системе питания или созданием принципиально новых конструкций.

Однако, решение вопроса подачи в двигатель различных видов топлива невозможно без анализа и учета их свойств.

Свойства топлив делятся на следующие группы:

- физико-химические, определяющие, как правило, работу двигателя, а также конструктивные особенности системы топливоподачи или питания;

- энергетические (теплотехнические), определяющие качество и характер протекания процесса сгорания и рабочего процесса двигателя в целом;

- газодинамические и технолого-производственные свойства, связанные с условиями получения, транспортировки, заправки, хранения топлива;

- токсические, устанавливающие воздействие на окружающую среду (ОС).

В настоящее время наиболее развитыми и перспективными системами питания для альтернативных топлив являются газовая или газобаллонная аппаратура (газобаллонное оборудование).

Международная Ассоциация по использованию природного газа как моторного топлива (LANGV), работающая как международный координирующий орган по распространению знаний, информации, технологий и новых разработок на основании полученных данных показала преимущества использования природного газа.

Причем подбираемая конструкция ГБО, как правило, в основном зависит от того, какая преследуется цель при использовании газового топлива в конкретном случае. Например, в США природный газ выдвигается на передний план, как средство снижения токсичности ОГ двигателей автотранспорта. Поэтому на данное топливо двигатели переводятся в процессе работы и в этом же случае автоматически отпадают такие проблемы, как пуск двигателя на газе, мощность двигателя и прочие. Поэтому происходит упрощенный подход к конструкции некоторых агрегатов, узлов ГБО.

Другие страны, в том числе и РФ, природный газ считают основным топливом в процессе эксплуатации различных транспортных средств.

Прежде всего, следует сформулировать требования к конструкции ГБО, что необходимо для обеспечения таких показателей газового двигателя как высокая мощность, топливная экономичность, низкая токсичность ОГ, устойчивость работы двигателя при частоте вращения коленчатого вала от холостого хода до номинального режима, надежность, легкий пуск и др.

Это достигается:

- точным, стабильным дозированием топлива и закономерным изменением его

количества в соответствии с изменениями режима работы двигателя;

- стабильными регулировочными параметрами конструкции;

- равномерным перемешиванием топлива с воздухом;

- соответственным гидродинамическим состоянием горючей смеси;

- наибольшим наполнением цилиндров;

- предпусковой подготовкой;

- выбором соответствующих показателей систем зажигания;

- решением вопросов безопасной эксплуатации;

- применением нейтрализующих систем токсичных компонентов топлива и ОГ.

Современные системы топливоподачи поршневых газовых двигателей, состоящие из различных взаимосвязанных и взаимообусловленных функциональных узлов (рис.2.1) могут быть разделены на различные классы:

- по количеству заменяемого основного топлива в системе топливоподачи;

- по способу дозировки;

- по величине давления подаваемого газового топлива;

- по наименованию и месту отбора управляющего сигнала;

- по конструкции агрегата снижения давления газа;

- по конструкции системы заправки, хранения и транспортировки газа;

- по конструкции и месторасположению подогревающих устройств газового потока высокого давления;

- по способу воспламенения газо-воздушной смеси;

- по способу изменения показателей рабочего процесса;

- по агрегатному состоянию используемых газов;

- по конструкции и месторасположению смесительных устройств.

Естественно каждый из этих классов в свою очередь делится на подклассы, которые в свою очередь также могут быть разбиты на отдельные группы и подгруппы.

Например, системы впрыска газообразного топлива в двигатели могут быть классифицированы следующим образом:

по месту подачи топлива:

- непосредственный впрыск в цилиндр (direct injection);

- впрыск во впускной тракт (port injection).

по способу подачи топлива:

- с циклической подачей (timed injection);

- непрерывного впрыска (continious injection).

по типу узлов, дозирующих топливо:

- с электромагнитными форсунками;

- с регулятором давления топлива.

по принципу регулирования состава смеси:

- часовому расходу воздуха;

- часовому расходу воздуха и частоте вращения коленчатого вала двигателя;

- углу открытия заслонки и частоте вращения коленчатого вала двигателя;

- разрежению во впускной системе двигателя;

- разрежению во впускной системе и частоте вращения коленчатого вала двигателя;

- составу отработавших газов.

Газовую топливную аппаратуру можно уста­навливать на любой модели легковых автомо­билей отечественного или иностранного произ­водства, с карбюраторным или инжекторным двигателем, если конструкция позволяет разместить в багажнике цилиндрический или торои­дальный баллон с газом.

Газовую аппаратуру устанавливают и на ма­лотоннажных автомобилях типа "Газелей", на грузовых автомобилях и автобусах.

Газобаллонные оборудования для автомоби­лей выпускают заводы в Рязани, Санкт-Петер­бурге, Перми, Новогрудске (Беларусь), а также заводы конверсионных отраслей. Причем про­дукция Пермского завода с успехом конкуриру­ет с аналогичными изделиями производства Италии, Франции, Болгарии, Югославии и дру­гих стран.

Таким образом, конструктивные решения заводов-изготови­телей газобаллонного оборудования (ГБО) отлича­ются большим разнообразием.

Рис. 2.1.Функциональные системы ГБО