Автоматическое снижение и поддержание на выходе заданного давления газообразного топлива ГБО автомобилей на всех режимах работы двигателя обеспечивают газовые редукторы для автомобильных двигателей. Газовые редукторы являются важнейшей, наиболее сложной и дорогостоящей (не считая баллонов для газа) составляющей ГБО, непосредственно влияющей на показатели работы двигателя и автомобиля.
Газовые редукторы ГБО автомобилей, типы, общие принципы устройства и работы, разгрузочные и дополнительные устройства газового редуктора.
Существуют следующие разновидности автомобильных газовых редукторов:
— Одноступенчатые высокого давления.
— Двухступенчатые низкого давления.
— Трехступенчатые комбинированные высокого и низкого давления.
— Одноступенчатые низкого давления для впрыска.
Газовые редукторы ГБО автомобилей должны отвечать требованиям, перечисленным ниже:
— Автоматически снижать давление газа в системе питания до заданного уровня при постоянно изменяющихся давлении и количестве газа в баллонах и изменяющихся режимах работы двигателя.
— Обеспечивать подачу газа в широком диапазоне температур окружающего воздуха и газа в баллонах и различного агрегатного состояния газа.
— Автоматически прекращать подачу газа в двигатель автомобиля при любой его остановке, в том числе не контролируемой водителем.
— Иметь небольшие размеры и стоимость, окупаемую применением газа.
Для решения этих сложных задач применяют системы последовательного ступенчатого снижения давления (многоступенчатые редукторы). Для понижения давления компримированного природного газа с 20,0 МПа применяют трехступенчатые системы, а для газа сжиженного нефтяного с 1,6 МПа — двухступенчатые системы.
Принципиальная схема простейшего одноступенчатого газового редуктора мембранно-рычажного типа для ГБО автомобилей.
Редуктор состоит из корпуса с крышкой, между которыми зажата эластичная мембрана, герметично разделяющая редуктор. В центре мембрана зажата шайбами, через которые проходит поводок и на одну из которых опирается пружина. Усилие этой пружины регулируется положением крышки пружины. Мембрана поводком соединяется с рычагом, на котором крепится клапан. Рычаг поворачивается на оси, опора которой крепится на корпусе.
Газ поступает в редуктор во входной канал через открытый усилием пружины клапан. Равновесие сил, регулирующих положение клапана и соответственно давление в камере (ступени) редуктора, поддерживается давлением газа на мембрану и усилием пружины. Для подогрева редуктора служит герметичная полость, которая соединена с системой охлаждения двигателя.
В редукторе для пропан-бутановой смеси, подогрев необходим для интенсивного испарения сжиженного газа. Если редуктор понижает высокое давление компримированного природного газа метан, подогрев необходим для предотвращения замерзания влаги, присутствующей в газе. Многоступенчатые редукторы имеют дополнительные камеры для дальнейшего снижения и регулировки давления газа.
Принципиальная схема второй ступени простейшего газового редуктора для ГБО автомобилей.
В следующей ступени редуктора происходит дальнейшее снижение давления. Последняя ступень редуктора состоит из корпуса с крышкой, между которыми зажата эластичная мембрана, герметично разделяющая редуктор. В центре мембрана зажата шайбами, через которые проходит поводок, соединенный с рычагом клапана. Рычаг поворачивается на оси, опора которой крепится на корпусе.
Положение клапана регулируется усилием пружины с помощью крышки. Давление газа в камере зависит от усилия пружины, с одной стороны, и давления поступающего в канал газа. Поступлению газа из выходного канала способствует разрежение, которое образуется в диффузоре смесителя и карбюратора двигателя.
Разгрузочные и дополнительные устройства газового редуктора для ГБО автомобилей.
При эксплуатации автомобиля может возникнуть не контролируемая водителем ситуация, когда зажигание остается включенным, а двигатель не работает или заглох. Если отсутствует устройство блокировки, то при включенном зажигании газ под давлением через открытый магистральный электромагнитный клапан будет продолжать поступать через редуктор в двигатель и затем, не сгорая в нем, в подкапотное пространство и другие полости.
При наличии специального устройства этого не произойдет и клапан будет герметично закрыт. Такие пневматические устройства называются разгрузочными устройствами. Разгрузочное устройство образует в редукторе дополнительную изолированную полость, соединенную с впускным коллектором. Если двигатель не работает, пружина, расположенная в разгрузочном устройстве, через мембрану упирается в рычаг клапана ступени и закрывает таким образом поступление газа в полость этой ступени.
Разгрузочное устройство состоит из пружины, упирающейся в рычаг через упорные шайбы, закрепленные на мембране. Мембрана образует герметичную полость, соединенную через патрубок с впускным коллектором. При запуске двигателя разрежение из впускного коллектора передается в полость разгрузочного устройства, мгновенно втягивая мембрану и сжимая пружину. Упор опускается и освобождает (разгружает) перемещение рычага клапана.
Газовые редукторы могут оснащаться дополнительными (байпасными) каналами, выполняющими функции пусковой системы и системы холостого хода. Система холостого хода позволяет обеспечивать поступление малого количества газа и производить регулировку токсичности на холостом ходу.
Для блокировки подачи газа при неработающем двигателе не обязательно использовать разгрузочное устройство. На входе в газовые редукторы или систему холостого хода достаточно установить дополнительный электромагнитный клапан. Клапан открывается специальным электронным блоком как только на него поступит сигнал о запуске двигателя.
Длина и расположение рычагов клапанов, их форма и размер диаметр мембран, усилие пружин существенно отличаются в различных газовых редукторах ГБО автомобилей и соответственно влияют на характеристики работы редукторов и их систем питания.
По материалам книги «Установка и эксплуатация газобаллонного оборудования автомобилей».
Ю.В. Панов.