Установка для сжиженного газа.

В установку автомобиля ГАЗ-53-07 (рис. 2) входят:

Ø баллон 5;

Ø магистральный вентиль 1;

Ø испаритель 16;

Ø газовый редуктор 15;

Ø смеситель 13;

Ø контрольные манометры 2, 10 идругие детали.

Баллон расположен под платформой с левой стороны автомобиля и укреплен на кронштейнах двумя стяжными лентами. Испаритель и редуктор установлены под капотом двигателя. Сжиженный газ перед использованием испаряют, т. е. переводят в газообразное состояние. Для этого из баллона 5 жидкость при открытом вентиле 9 поступает через магистральный вентиль 1 к испарителю 16, подогреваемому горячей водой из системы охлаждения двигателя. Сжиженный газ испаряется и в парообразном состоянии поступает в фильтр, а затем в двухступенчатый редуктор 15, где давление газа снижается до 100кПа. Далее газ проходит через дозирующее экономайзерное устройство, смеситель 13 газа и при такте впуска поступает в цилиндры двигателя. На автомобиле установлен газовый двигатель, имеющий повышенную (8,5) степень сжатия. Работу газобаллонной установки контролируют по манометрам 2 и 10: первый показывает давление газа в баллоне, а второй — в редукторе.

Для заправки баллона служат наполнительный 7 и контрольный 6 вентили. Баллон нельзя наполнять сжиженным газом полностью, так как с увеличением температуры окружающего воздуха газ расширяется и давление в баллоне повышается. Поэтому баллон наполняют сниженным газом только на 90% объема, а 10% объема оставляют для паров. Давление в баллоне зависит не от количества находящегося в нем сжиженного газа, а лишь от давления его паров, на которое оказывают влияние температура окружающей среды и состав газа.

Приборы и арматура

Баллоны.Резервуарами для сжатого или сжиженного газа являются баллоны. Для сжатого газа баллоны изготовляют из бесшовных труб (материал труб — легированная сталь) и подвергают термической обработке (закалке и отпуску) для повышения прочности и обеспечения безосколочности при разрушении. На переднем днище баллона 5 (рис. 2) расположены необходимые вентили и приборы; на баллоне выбиты клейма с указанием завода-изготовителя, массы, объема, даты (месяц и год) изготовления, давлений — рабочего и при испытании, года следующего испытания, а также клеймо контролера ОТК (отдела технического контроля) завода.

Все баллоны соединяют газопроводами высокого давления. Газопроводы от баллона до редуктора изготовлены из медных или стальных трубок. От редуктора до смесителя газопроводом служит шланг из бензомаслостойкой резины.

Газовый редуктор. При открытом магистральном вентиле газ поступает в редуктор, который уменьшает его давление, автоматически изменяет количество газа, поступающего к смесителю (в зависимости от режима работы двигателя), и быстро выключает подачу газа при любой остановке двигателя. В корпус редуктора ввернут сетчатый фильтр, очищающий газ и предохраняющий газовую аппаратуру и двигатель от проникновения в них пыли, окалины и других механических и иных примесей.

Рис.3. Элементы газобаллонной установки: а – двухступенчатый редуктор; б – газовый смеситель; 1 – дозатор; 2 – мембрана второй ступени; 3 – цилиндрическая пружина; 4 – шток; 5 – коническая пружина разгрузочного устройства; 6 – мембрана разгрузочного устройства; 7 – предохранительный клапан; 8 – клапан первой ступени; 9 – пружина первой ступени; 10 – рычаг клапана первой ступени; 11 – мембрана первой ступени; 12 – клапан второй ступени; 13 – клапан экономайзера; 14 – пружина мембраны; 15 – мембрана дозирующего экономайзерного устройства; 16 и 19 – каналы; 17 – рычаг клапана второй ступени; 18 – упор; 20 – выходной патрубок; 21 – ограничитель частоты вращения коленчатого вала двигателя; 22 – газовый смеситель; 23 – рычаг дроссельных заслонок; 24 – газоподводящий патрубок; 25 – обратный клапан; 26 – корпус смесителя; 27 – дроссельная заслонка; 28 – регулировочный винт минимальной частоты вращения холостого хода; 29 – регулировочный винт общей подачи газа в систему холостого хода; 30 – штуцер для подвода газа в систему холостого хода; 31 – диффузор; 32 – газовая форсунка; 33 – воздушная заслонка; А – полость разгрузочного устройства; В – полость второй ступени (низкого давления газа); Г – полость первой ступени (высокого давления газа); Д – полость атмосферного давления первой ступени; Е – полость дозирующего экономайзерного устройства.

Редуктор (рис.3) состоит из двух ступеней, клапанов 8, 12 и 13, трех мембран 2, 11, 15 и других деталей. Редуктор имеет шесть полостей А — Е. Если двигатель не работает и магистральный вентиль закрыт, то клапан 8 первой ступени открыт, а клапан 12 второй ступени закрыт. В этом случае во всех полостях редуктора давление равно атмосферному. Клапан 8 открыт, так как пружина 9 выгибает мембрану 11 вверх и повертывает рычаг 10, освобождая клапан первой ступени. Клапан 12 закрыт под действием конической 5 и цилиндрической 3 пружин. Пружина 5 через три упора 18 действует на мембрану 2, соединенную со штоком 4. Пружина 3 перемещает вверх шток 4, вследствие чего мембрана 2 выгибается. Шток, связанный с рычагом 17, прижимает клапан 12 кседлу.

При открытом магистральном вентиле газ через фильтр и клапан 8, первой ступени проходит в полость Г, давление в которой возрастает от 100 до 200кПа. Заполняя полость первой ступени, газ начинает давить на мембрану 11. Она прогибается вниз, преодолевая сопротивление пружины 9, и через коленчатый рычаг 10 закрывает клапан 8. Положение клапана 8 определяется соотношением действующих на него сил: с одной стороны, давления поступающего из магистрали газа, который стремиться открыть клапан, а с другой - разности и давления газа в полости Г и силы пружины 9 (эта разность сил стремится закрыть клапан). Для периодического закрытия и открытия клапана 8 давление газа в полости Г должно быть то больше, то меньше силы сопротивления пружины 9. Таким образом, при неработающем двигателе первая ступень редуктора автоматически перекрывает газовую магистраль, т. е. выполняет функцию клапана.

Во время пуска двигателя и его работы разрежение из впускного трубопровода через патрубок 20 и канал 16 передается в полость В второй ступени и в полость А разгрузочного устройства. Кольцевая мембрана 6, преодолевая сопротивление конической пружины 5, прогибается вниз и отводит упоры 18 от мембраны 2, в результате чего разгружаются мембрана 2 и клапан 12. Работа разгрузочного устройства и разрежение, создаваемое в полости В, приводят к тому, что мембрана 2 прогибается вниз, преодолевая сопротивление пружины 3. Клапан 12 открывается под действием опускающегося вниз штока 4 и давления газа в полости Г.

При открытии клапана 12 газ перетекает из полости Г в полость В, создавая в ней избыточное давление 50-100Па при малых нагрузках двигателя. С увеличением нагрузки расход газа возрастает и в полости В создается разрежение 200-300Па. Мембрана 2 сильнее прогибается вниз, и открытие клапана 12 увеличивается. Этой мембраной регулируют подачу газа к выходному патрубку 20 в зависимости от разрежения в газовом смесителе. У исправного редуктора клапаны первой и второй ступеней автоматически закрываются при каждой остановке двигателя.

Подача газа должна быть такой, чтобы двигатель работал с наибольшей экономичностью. Для получения максимальной мощности газовоздушную смесь несколько обогащают, для чего служит экономайзер, имеющийся в редукторе. При средней нагрузке двигателя дроссельная заслонка смесителя открыта примерно наполовину, и разрежение, создающееся во впускном трубопроводе, по каналу 16 передается в полость Е экономайзера. Мембрана 15 дозирующего экономайзерного устройства, преодолевая сопротивление пружины 14, удерживает клапан 13 в закрытом положении. Для получения максимальной мощности дроссельную заслонку открывают полностью. Количество газовоздушной смеси, поступаю щей в цилиндры, увеличивается, но разрежение в полости Е снижается, Пружина 14 выгибает мембрану вверх и открывает клапан 13 экономайзера. Дополнительная порция газа поступает по каналу 19 ввыходной патрубок 20, и газовоздушная смесь обогащается.

Если в полости Г давление газа почему-либо возрастет до 450кПа, то откроется предохранительный клапан 7 и газ выйдет в атмосферу. При увеличении давления в полости В мембрана 2 выгибается вверх и через систему рычагов закрывает клапан 12.

Газовый смеситель. Двигатель имеет двухкамерный газовый смеситель (рис.3,б), который работает только на газообразном топливе. Подача газа на режиме холостого хода осуществляется через два регулируемых отверстия круглого сечения, расположенных ниже дроссельных заслонок. При переходе на повышенную частоту вращения газ подается еще из двух отверстий прямоугольного сечения (нерегулируемых), расположенных на уровне дроссельных заслонок газового смесителя. Основная подача газа происходит через газоподводящий патрубок 24 и две форсунки 32. В канале газоподводящего патрубка установлен обратный клапан 25.

P.S.Наполнительный, контрольный, расходный магистральный вентили, предохранительный клапан, датчик уровня сжиженного газа рассмотреть самостоятельно.

Лекция 8.