Газовоздушные смесители

Смесители являются устройствами, в кото­рых смешиваются газ и воздух, образуя горючую смесь.

На газобаллонных автомобилях разных моде­лей с двухтопливными системами питания, пред­назначенными для работы, как на газовом топли­ве, так и на бензине, применяются различные типы смесителей: проставки, карбюраторы-смесители.

Наиболее простыми и эффективными явля­ются газовые форсунки (рис. 2.24), устанавливае­мые на карбюраторы ДААЗ типа "Солекс" и "Вебер". Монтаж форсунок заключается в просверли­вании в стенках и диффузорах первичной и вторичной камер карбюратора двух отверстий диаметром 8 мм в местах наибольшей скорости истечения газов, т.е. в самых узких местах диф­фузоров. Далее следует нарезание резьбы М10 и ввинчивание штуцеров до центра диффузоров с направлением их конуса вниз, как показано на рис. 2.24. На штуцерах крепятся хомутами два газоподводящих патрубка. Такой усовершен­ствованный карбюратор-смеситель обеспечи­вает стабильность регулировочных характерис­тик холостого хода, всех показателей двигателя при работе на бензине и газе.Ну, а если нет желания устанавливать штуцеры на дорогосто­ящем карбюраторе (при этом надо сверлить, нарезать резьбу и т.д.), то можно, например, для "Волги" ГАЗ-24 ограничиться впайкой в пере­ходную коробку воздушного фильтра газоподводящих патрубков.

Рис. 2.24. Газовая форсунка.

Смесительные устройства типа проставок (рис. 2.25) можно разделить на две группы. К первой группе относятся смесители, которые устанав­ливаются над карбюратором или в корпус воздухоочистителя, а ко второй – плоские смесители, устанавливаемые в средней части карбюратора. Смесительные устройства первой группы не требуют снятия, разборки или доработки карбюратора, а сам смеситель дол­жен обладать минимальным сопротивлением потоку воздуха и не влиять на показатели дви­гателя при работе на бензине. На практике из-за введения в воздухозаборник такой проставки повышается сопротивление на впуске потока воздуха в карбюратор, что приводит к перерасходу бензина. При эксплуатации наблюдается нестабильность работы двигателя, особенно на режиме холостого хода.

Смесительные устройства второй группы – это плоские тонкие смесители.Их установка достаточно трудоемка. Этот тип смесителей имеет ряд преимуществ. Они лучше смешивают газ и воздух, минимально влияют на работу двига­теля на бензине.

Рис. 2.25. Плоские смесительные проставки: а – устанавливаемые над карбюратором; б – устанавливаемые в середине карбюратора

На автомобилях с карбюратором "Озон" ДААЗ-2105,-2107,-2140 журнал "За рулем" рекомендовал устанавливать смеситель между корпусом дроссельных заслонок и поплавковой камерой взамен штатной теплоизоляционной прокладки с доработкой карбюратора путем просверливания по кондуктору в корпусе дроссельных заслонок двух отверстий разных диамет­ров.

Разработчиками системы"САГА- 6" был спроектирован смеситель, состоящий из сопла Лаваля, через которое проходит воздух в двига­тель, с вмонтированной в его сужении трубкой Вентури, через которую засасывается газ. Уст­ройство обеспечивает стехиометрический состав смеси независимо от режима работы двигателя.

Постоянное давление газа на смесителе поддер­живает редуктор, снижающий давление от 1.6 МПа до атмосферного, с возможностью регулировки вы­ходного давления в пределах ±20 мм.вод.ст., и поддерживающий это давление при лю­бых расходах газа с большой точностью.

Газовые смесители с большим коэффициен­том усиления устанавливаются над карбюрато­ром в полости воздушного фильтра или между воздушным фильтром и карбюратором.

Для иномарок, оборудованных системой впрыска топлива и турбонаддува (рис.2.26), в кожухе воздушного фильтра устанавливаются смесители первой группы, смесители второй группы устанавливаются "вверх по течению" инжекторов между манометром потока воздуха и его всасывающей трубой. Установка не пред­ставляет особых сложностей, необходимо толь­ко снять соединительный фланец с воздушного манометра и вставить смеситель, используя кре­пежные винты, поставляемые вместе со смеси­телем.

Рис.2.26. Смесители для иномарок, оборудованных системой впрыска топлива: а – смеситель первой группы; б – смеситель второй группы.

Серийный карбюратор-смеситель К-126С ус­танавливают на автомобиль ГАЗ-24 (рис. 2.27). В основу его конструкции положен карбюратор К-126Г бензинового двигателя, в который встроены дополнительные три газовые дозирующие систе­мы – холостого хода, главная и эконостатная.

Газовая система холостого хода, снабженная регулировочным винтом, сообщается с задросселъным пространством через газовый канал с одним выходным отверстием. Выходные отвер­стия главной газовой дозирующей системы рас­положены в больших диффузорах по окружно­сти. Газовая эконостатная система размещена в корпусе карбюратора-смесителя.Все три газовые системы соединены с газораспределительной полостью, выполненной в виде отдельного эле­мента, устанавливаемого на корпусе карбюра­тора-смесителя.

Карбюратор-смеситель, состоящий из двух систем топливоподачи – газовой и бензиновой, обеспечивает равноценную работу двигателя, как на газе, так и на бензине.

Газовая система питания содержит газорасп­ределительную полость 28, в которой размеще­ны регулировочный винт 22 системы холостого хода, топливные жиклеры 23 и 25 главной дозирующей системы первичной и вторичной камер, топливный жиклер26 эконостата и газоподводящий патрубок 27.

Большой съемный диффузор19 с полостью 30 дозирующей системы и полостью29 эконо­стата размещен в главном воздушном канале. Каждый диффузор19 имеет по 12 радиальных выходных отверстий34 диаметром 2.8 мм.

Конструкция данного диффузора была оптимизирована по результатам совместных работ ЗМЗ–ТАДИ.

Эконостат состоит из горизонтального кана­ла, сообщающегося с полостью29, и вертикаль­ного канала с распылителем газа 5, входящим в главный воздушный канал вторичной камеры.

По результатом проведенных работ под руководством автора в ТАДИ было разработано оригинальное газосмесительное устройство (а.с. 1673746. МКИ F 02М, 21/02 Базаров Б.И. и др. заяв. 27.12.89. опуб. 30.08.91; Бюл. № 32) с применением дозирующих элементов газа переменного сечения ( рис2.29) данное устройство позволяет частично устранить влияние гидравлического сопротивления впускного тракта (выходное давление газа в зависимости от режима работы составляет +20….+40 мм вод.ст. (+196…392 Па) вместо +15…-25 мм вод.ст.(+17…-245 Па) на показатели газового двигателя и тем самым частично реализуется преимущество инжекторной системы подачи топлива и, следовательно, улучшаются пусковые и динамические свойства газовых ДВС.

Бензиновая система питания включает вход­ной штуцер с сетчатым фильтром15, подвешен­ный на оси поплавок16, взаимодействующий с топливной иглой18 клапана 17. В крышке13поплавковой камеры находятся воздушная зас­лонка10 и балансировочное отверстие3.

Система холостого хода имеет топливный жиклер11, воздушный жиклер12, соединитель­ные каналы, регулировочный винт 21 и эмульсионный винт холостого хода (винт качества горючей смеси) 20.

В состав переходной системы вторичной камеры входят топливный жиклер 7, каналы, воз­душный жиклер 6 и выходное отверстие, распо­ложенное над верхней кромкой дроссельной заслонки.

Главная дозирующая система состоит из глав­ного топливного жиклера 2, эмульсионной труб­ки 4 с отверстиями и главного воздушного жиклера14. Дополнительная дозирующая сис­тема – эконостат действует при открывании дроссельных заслонок, близком к полному. Под действием разрежения дополнительное количе­ство топлива через жиклер эконостата и распыли­тель 8 поступает во вторичную камеру, обога­щая смесь.

Ускорительный насос, снабженный штоком 1 с разбалансировочным каналом 33, включает в себя поршень с манжетой31, обратный кла­пан 32, нагнетательный клапан 24, распылитель 9 ускорительного насоса и распылитель 8 эко­ностата.

Рис.2.27. Карбюратор-смеситель К-126С:а– карбюратор; б – диффузор; 1 – шток ускорительного насоса; 2 – главный топливныйжиклер; 3 – балансировочное отверстие; 4 – эмульсионная трубка; 5 – газовый распылитель эконостата; 6 – воздушный жиклер переходной системы; 7 – топливный жиклер переходной системы; 8 – распылитель эконостата; 9 – распылитель ускорительного насоса; 10 – воздушная заслонка; 11 – топливный жиклер холостого хода; 12 – воздушный жиклер холостого хода; 13 – крышка поплавковой камеры; 14 – главный воздушный жиклер; 15 – топливный фильтр; 16 – поплавок; 17 – топливный клапан; 18 – игла; 19 – большой диффузор; 20 – регулировочный винт качества смеси; 21 – винт токсичности; 22 – регулировочный винт газовой системы холостого хода; 23 – топливный газовый жиклер; 24 – нагнетательный клапан; 25 – топливный газовый жиклер вторичной камеры; 26 – топливный жиклер эконостата; 27 – газоподводящий патрубок; 28 – газораспределительная полость; 29 – полость эконостата; 30–полостьглавной дозирующейсистемы; 31 –поршень с манжетой ускорительного насоса; 32 – обратныйклапан; 33 –разбалансировочный канал.

Рис 2.28. Газовый смеситель с дозатором переменного сечения.

Для ГБА, оснащенных двигателями, работающими только на газе с большим рабочим объемом, и газовых автобусов использу­ются смесители типа СГ-250 (для запуска и прогрева двигателя одновременно могут использоваться простейшие вспомогательные карбюраторы).

Смеситель СГ-250 (рис. 2.29) имеет два диффузора с воздушны­ми 4 и дроссельными 11 заслонками, которые открываются в обе­их камерах одновременно. Для подачи газа используются патрубки главной системы 7 и систем переходных режимов и холостого хода 6. Регулировка частоты вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу, переходных режимах и токсичности выполняется винтами 7 и 8.

Рис. 2.29. Смеситель СГ-250: 1 и 6 – патрубки подвода газа; 2 – обратный клапан; 3 – крышка; 4 – воздушная заслонка; 5 – газонаполнительное устройство; 7– регулировочный винт переход­ных режимов; 8 – регулировочный винт системы холостого хода; 9 – канал холо­стого хода; 10 – канал переходного режима; 11 – дроссельная заслонка.

В режиме запуска и прогрева двигателя воздушные и дроссель­ные заслонки закрыты, и обогащенная газовоздушная смесь обра­зуется при поступлении газа через канал 10. В режиме холостого хода воздушная заслонка открыта, а дроссельная закрыта, и газ поступает через канал 10 и канал холостого хода 9. Обратный тарельчатый клапан 2 при этом препятствует поступлению газа из главной системы.На переходных режимах, частичной и полной нагрузки дроссельная заслонка находится в различных открытых положениях, и газ поступает через клапан 2 и каналыхолостого хода и переходного режима 9.

При переоборудовании автомобиля установка такого смесителя или универсального газобензинового карбюратора требует допол­нительных затрат. Значительно снизить стоимость переоборудова­ния можно, устанавливая смесительные устройства на штатных бензиновых карбюраторах. Этот способ подачи газа нашел наи­большее распространение как наиболее доступный, простой и дешевый.

Существует три основ­ных варианта подачи газа по месту установки га­зовых смесителей. Наибо­лее простым является ус­тановка смесителя на верх­нюю часть карбюратора (рис. 2.30). Такие смесите­ли называют насадкой. На­садка 2 устанавливается в корпус воздушного филь­тра 1.

Рис. 2.30. Схема подачи газа над карбюратором: 1– воздушный фильтр; 2 – смеситель-насад­ка; 3 – отверстие для подвода газа; 4 – корпус карбюратора.

Пример установки на­садки РЗАА на карбюратор типа «Озон» представлен на рис. 2.31. Газ поступает в периферийную кольцевую полость 7 и из нее через каналы 6к центральному кольцевому отверстию 5. В этом отверстии и далее в диффузоре карбюратора газ смешивается с возду­хом, поступающим из воз­душного фильтра. Для подачи газа в насадку необходимо просвер­лить отверстие в корпусе воздушного фильтра.

На рис. 2.32 представлены различные варианты газовых смеси­телей НПФ «САГА».

Другим способом подачи газа является установка плоской про­ставки между частями карбюратора. На рис. 2.33 представлен вари­ант проставки ЗАО «Автосистема». Проставка 9 устанавливается между средней 1 и нижней 3 частью карбюратора. Для этого необ­ходимо демонтировать карбюратор с впускного коллектора 4 и ра­зобрать его. Проставка 9 устанавливается на место теплоизоляционной прокладки. Газ поступает на входные штуцеры насадки и по внутренним каналам к отверстиям, расположенным по кольцево­му периметру внутренних отверстий насадки.

На ряде карбюраторов, например типа «Солекс», установку та­кой насадки невозможно выполнить конструктивно.

Третий способ подачи газа заключается в установке в корпусе карбюраторов штуцеров 2 (рис. 2.34). Для этого необходимо сверле­ние в корпусе в зоне максимального сужения диффузоров карбю­ратора двух отверстий диаметром 8...10 мм в зависимости от рабо­чего объема двигателя. Штуцеры ввинчиваются в эти отверстия. Однако такой на первый взгляд простой способ требует большой трудоемкости и хорошего знания конструкции карбюратора, так как необходимо точно определить место сверления отверстий, чтобы не повредить внутренние каналы карбюратора.

Рис. 2.31. Газовый смеситель-насадка РЗАА на карбюраторе «Озон»:

1 – корпус карбюратора; 2 – штуцер подвода бензина; 3 – насадка;

4 – впускной коллектор; 5 – центральное кольцевое отверстие; 6 – канал;

7 – периферийная кольцевая полость.

Рис. 2.32. Газовые смесители НПФ «САГА»: 1 – для карбюраторов типа «Озон», «Солекс» (ВАЗ); 2 – для карбюраторов К-151 (ГАЗ); 3 и 4 – для автомобилей иностранного производства; 5 – для инжекторных систем питания.

Предпочтительным считается применение проставок и штуце­ров, так как они практически не оказывают влияния на работу двигателя на бензине и одновременно обеспечивают при работе на газообразном топливе эффективные показатели мощности двига­теля, расхода газа и низкую токсичность.

Газовые смесители обычно рассчитаны насовместную работу сгазовым редуктором определенного типа.

При переоборудовании бензиновых инжекторных систем пита­ния для работы на газовом топливе также используются насадки. Они устанавливаются в разрыв воздушного трубопровода перед дроссельной заслонкой.

В отличие от рассмотренного выше смесителя СГ-250 газоподающие системы с установленными на штатных бензиновых карбю­раторах смесителями оснащаются дополнительными устройствами для регулировки минимальной частоты вращения на холостом ходу, а также для регулировки и управления подачи топлива на различ­ных режимах. Для этого используютсядозаторы, или дозирующе-экономайзерные устройства (ДЭУ).

Рис.2.33. Газовый смеситель-проставка ЗАО «Автосистема» на карбюраторе «Озон»: 1 – средняя часть корпуса карбюратора; 2 – воздушный фильтр; 3 – нижняя часть карбюратора; 4 – впускной коллектор; 5, 7 и 11 – хомуты; 6 – патрубок подвода теплоносителя; 8 – патрубок подвода газа; 9 – проставка-смеситель; 10 – штуцер подвода бензина.

Рис. 2.34. Схема подачи газа через штуцер: 1 – воздушный фильтр; 2 – штуцер для подвода газа; 3 – корпус карбюратора