Газобаллонный автомобиль на сжатом природном газе

Сжатый природный газ (СПГ) имеет ряд преимуществ перед сжиженным нефтяным газом (СНГ)

Сжиженный нефтяной газ (СНГ) тяжелее воздуха в 1.5…2 раза и при утечке может скап­ливаться в помещениях, образуя с воздухом взрывоопасную смесь.

Сжатый природный газ(СПГ) легче воздуха в 1.6 раза и при утечках моментально улетучива­ется, не создавая взрывоопасной смеси.

Нижний предел воспламенения СПГ – 5 %, в то время как у сжиженного газа он составляет: у пропана – 2.4 %, у бутана – 1.8 %.

Таким образом, СПГ менее взрывоопасен. Для создания условий взрыва, его должно накопиться в 2.5 раза больше, чем СНГ.

Приняты соответствующие конструктивные меры безопасно­сти на случай пожара. Предусмотрена новая конструкция баллонов, в которых хранится СПГ. Эти баллоны более прочные. Они не взрывают­ся, поскольку содержат разрывную предохранительную мембрану (по температуре).

При работе наСПГ не нужно сливать перио­дически из редуктора маслянистый конденсат, имеющий крайне неприятный запах. Конденсат здесь просто не образуется или мало образуется.

В выбросах отработавших газов доля СО ниже, чем в выбросах СНГ, а содержание СН и того меньше – на 25 %. Большую часть выбросов составляют безвредные водяные пары.

Научно-производственная фирмаСАГА и Пермское авиационное объединение"ИНКАР" разработали, внедрили в производство и уже наладили выпуск автомобильной газовой топливной системы "САГА-7" на СПГ для уста­новки на любые модели легковых автомобилей отечественного и иностранного производства.

В зависимости от марки автомобиля, геомет­рических и весовых характеристик баллонов на автомобиль могут устанавливаться 1-2-3 балло­на. Каждый баллон представляет металлический корпус, покрытый армирующим слоем из стеклопластика, что по­вышает прочность и уменьшает вес. Внутрен­няя поверхность имеет покрытие для защиты от коррозии. Баллоны крепятся с помощью крон­штейнов и хомутов, предохраняющих их от перемещения и повреждений.

Рис. 3.1. Принципиальная схема газобаллонного оборудования системы "САГА-7":1 – баллоны; 2 – вентиль баллона; 3, 10 – трубопровод высокого давления; 4 – газовый электромагнитный клапан: 5 – двухступенчатый редуктор-прогреватель низкого давления; 6 – заправочное устройство; 7 – дренажный гофрированный шланг; 8, 15, 17 – датчики протечки газа; 9 – редуктор высокого давления; 11 – рукав низкого давления; 12 – газовый смеситель; 13 – бензиновый электромагнитный клапан; 14 – дренажный шланг редуктора высокого давления; 16 – дренажный шланг газового электромагнитного клапана; 18 – электронное устройство; 19 – датчик давления газа; 20 – датчик блокировки запуска двигателя; 21 – указатель уровня бензина в баке и давления (количества) газа в баллонах: 22 – трехпозиционный переключатель вида топлива "бензин-0-газ"; 23 – вакуумный шланг; А – двигатель; В– карбюратор; С – бензонасос; D – фильтр; Н – бензопровод; J – бензобак; К – приборный щиток автомобиля; L – катушка зажигания; М – датчик-распределитель зажигания; N – указатель уровня топлива.

Рис. 3.2. Электронное устройство системы "САГА-7": 1 – корпус; 2 – переключатель вида топлива; 3 – светодиод сигнализации о появлении газа в дренажном гофрированном шланге багажного отделения; 4 – светодиод сигнализации о появлении газа в дренажном шланге редуктора высокого давления; 5 – светодиод сигнализации о появлении газа в дренажном шланге газового электромагнитного клапана; 6 – светодиод автоматического встроенного контроля исправности электронного устройства; 7 – электрические разъемы.

Запас газа в баллонах рассчитан на протяжен­ность пути около 250 км.

Каждый баллон снабжен раздельным венти­лем 2, который содержит скоростной клапан и разрывную (предохранительную) мембрану по температуре. Это предотвращает возможность разрыва. Вентиль имеет дренажные каналы, по которым газ в случае утечки выводится через гибкие дренажные гофрированные шланги за пределы автомобиля. В шланг вмонтирован дат­чик8, сигнализирующий об утечке газа.

Баллоны заправляют одновременно через зап­равочное устройство6, в котором имеются ана­логичные дренажные каналы для отвода газа в случае его утечки. В корпусе заправочного уст­ройства размещены фильтр на 20 МПа, запра­вочный вентиль и устройство блокировки за­пуска двигателя20, если заправочный шланг автомобильной газонаполнительной компрес­сорной станции (АГНКС) не отсоединен от заправочного устройства системы.

Баллоны соединены между собой трубопрово­дами высокого давления, переходящими в газо­вую магистраль 3. Трубопроводы выполнены из нержавеющей стали с развальцовкой. Их наружный диаметр – 6 мм, внутренний – 4 мм. Трубопроводы рассчитаны на рабочее давление 20МПа.

На автомобиле установлен двухступенчатый редуктор-подогреватель низкого давления (РНД) 5 из комплекта "САГА-6", применяемый на газо­баллонных автомобилях при использовании СНГ. Для работы двигателя на сжатом газе устанавливается редуктор высокого давления (РВД) 9. Он понижает давление с 20 МПа до 0.5…1.2 МПа. Отличается высокой надежностью и малыми размерами. Изготавливается из латуни. Обогрев РВД осуществляется путем теплопередачи от РНД. Входной штуцер РВД снабжен фильтром на 20 МПа, а на корпусе редуктора размещен датчик15 (фиксирующий утечку газа) со штуце­ром для подключения дренажного гибкого шланга 14, по которому газ в случае утечки выводится за пределы автомобиля.

Газобаллонная установка снабжена газовым трубопроводом (шлангом)11 и газовым смеси­телем12 типа поставки, закрепленной на кар­бюраторе В и предназначенной для приготовле­ния газовоздушной смеси, подача которой осуществляется всасыванием двигателем А.

Бензиновая система питания при установке СПГ содержит традиционные элементы: кар­бюратор, бензиновый электромагнитный кла­пан13, фильтр тонкой очисткиD, бензонасос С, бензопровод Н и бензобак J.

Газовая система питания включает в себя электромагнитный газовый клапан (ЭМК) 4 на 29 МПа, фильтр, датчик17, определяющий утечку газа, со штуцером для подключения гибкого дренажного шланга 16, датчик давле­ния (количества) газа 19, показывающий на приборном щитке автомобиля К количество израсходованного газа в баллонах.

Штатный указатель21 уровня бензина, при работе на этом топливе показывает его количество в бензобаке, а при работе на газе – количество (давление) газа в баллонах.

Принципиальное отличие газобаллонной ус­тановки рассматриваемой конструкции связано с наличием электронного устройства18, вклю­чающего в себя корректор угла опережения зажигания. Он позволяет мгновенно перехо­дить с бензина на газ. При низ­ких оборотах коленчатого вала угол зажигания для газа увеличивается, что повышает крутящий момент двигателя, при высоких – снижает.

Автоматическая электронная установка – блок обработки сигналов, поступающих от датчиков импульсов, обеспечивает:

- звуковую и световую сигнализацию в сало­не водителя об утечке газа и о том, где именно произошла утечка – в багажном отделении, редукторе высокого давления или в электромагнитном газовом клапане;

- сопряжение датчика давления газа в балло­нах с указателем уровня бензина приборного щитка автомобиля:

- выключение электромагнигного газового клапана при остановке двигателя;

- блокировку запуска двигателя, если запра­вочный шланг АГНКС не отключен от запра­вочного устройства системы;

- переключение видов топлива;

- автоматический встроенный контрольный орган исправности электронного устройства.

При работе газобаллонной установки сжатый природный газ из баллонов 1 высокого давления через вентили 2 по магистральному трубопрово­ду 3 поступает в ЭМК 4 с фильтром. Здесь газ очищается от механических примесей и поступа­ет в прогретый теплоносителем РВД 9, где давле­ние газа понижается до 0.5…1.2 МПа. Далее вся работа газобаллонной установки идет по тради­ционной схеме, как и для сжиженного газа.

Примером успешной работы системы "САГА-7" может служить ее эксплуатация на 32-м автокомбинате Москвы. Здесь уже больше года пятьдесят "Газелей", оборудованных системой "САГА-7", обслуживают детские учреждения и больницы. Ежедневный пробег каждой из них составляет 180…200км.

Рис. 3.3. Монтажный чертеж расположения газобаллонной аппаратуры ЗАО «Автосистема» на автомобиле ГАЗ-3110: 1 – РНД; 2 – смеситель; 3 – тройник; 4 – ЭМК; 5 – вентиляционное отверстие; 6 – мультиклапан; 7 – заправочное устройство; 8 – заправочный трубопровод; 9 – крепление баллона; 10 – переключатель «Газ»- «Бензин»; 11 – точка подключения электропи­тания (катушка); 12 – бензонасос; 13 – бензоклапан; 14 – карбюратор.

Переоборудование производится в каждом конкретном случае в соответствии с технической документацией, прилагаемой к каж­дому комплектуГБО. Расположение всех элементовГБО должно строго соответствовать прилагаемым чертежам и схемам (рис. 3.3). В случае возникновения судебно-исковых разбирательств, возник­ших в результате различных аварийных ситуаций с ГБА, ответ­ственность за последствия может быть возложена на организацию, производившую установкуГБО, если будут установлены наруше­ния в технологии и прежде всего в расположении узлов.

Работы по переоборудованию выполняются на специализиро­ванных постах. Оборудование этих постов должно позволять про­изводить монтаж на всех рабочих местах. Для монтажа трубопрово­дов и заправочных устройств по днищу автомобиля используются канавы или подъемники. Для опрессовки должен использоваться источник рабочего давления: для СНГ – 1.6 МПа, для СПГ – 19.8 МПа. Опрессовка ГБО, работающего на СПГ, может выпол­няться на АГНКС газом. Для регулировки газотопливной аппарату­ры (СПГ) и двигателя необходимо иметь двухкомпонентные газо­анализаторы, специализированные стенды или манометры.