3.2. Определение необходимого перечня оборудования для рассматриваемого участка

Автомобильное газобаллонное оборудование – это газодазирующая система, установка которых позволяет использовать в качестве автомобильного топлива сжиженный газ вместо бензина. При этом гбо (газобаллонное оборудование) встраивается в автомобиль дополнительно «поверх» бензинового и может использоваться опционально.

В состав автомобильной газобаллонной установки входят следующие комплектующие:

• автомобильный газовый баллон (емкость со сжиженным газом). Может иметь различные размеры и форму. Чаще всего встречается цилиндрическая, но существует и баллон округлой формы, который можно установить в нише, которая предназначена для запасного колеса.

• переключатель вида топлива. Данная часть устройства газобаллонного оборудования монтируется в салон и используется для смены режима газ/бензин.

• редуктор-испаритель. Часть комплекта газового оборудования для автомобиля, отвечающая за подогрев и испарение сжиженного газа, целью которого является снижение давления газа.

• электромагнитный газовый клапан с фильтром. Эта часть устройства гбо предназначен для перекрытия подачи газа во время простоя автомобиля или использования бензина. Фильтр очищает топливную смесь.

• электромагнитный бензиновый клапан (в карбюраторных автомобилях) или эмулятор форсунок (в инжекторных автомобилях). Служит для прекращения подачи бензина во время использования газа.

• выносное заправочное устройство. Эта часть оборудования гбо устанавливается методом врезки в задний бампер и служит для безопасного присоединения шланга для заправки баллона газом.

• мультиклапан. Выполняет несколько функций, в том числе отвечает за перекрытие утечки газа при повреждении газобалонной установки.

Кроме этого в состав комплектующих для газового оборудования автомобилей входит газовая магистраль высокого давления, смеситель газа, газовый дозатор, газонепроницаемый кожух, а также элементы крепежа, кронштейны, муфты, различные гайки, переходники, хомуты, газовые трубопроводы, рукава, штуцеры, ниппели и т.п.

В настоящий момент существует две схемы подключения газобаллонного оборудования. Первая - классическая, когда газ подается в карбюратор или инжектор и вторая - последовательная, когда газ подается в газовые форсунки, расположенные рядом с бензиновыми. Первая схема газобалонного оборудования – традиционная, она менее дорога при установке, быстро окупается, но имеет существенный недостаток. Смесь, образующаяся в результате переключения режимов, имеет низкое качество, что способствует более быстрому износу двигателя. Вторая – более дорогостоящая, но зато признана на сегодняшний день самой лучшей системой подачи газа.

3.3. Сравнительный анализ существующих аналогов оборудования

Редуктор “САГА-6”

Редуктор, схема которого показана на рис. 3.1, содержит корпус 25 с полостями 5 и 16 низкого и высокого давления соответственно, каналы 13 и 26 подвода и отвода охлаждающей жидкости.

Во входной полости редуктора-испарителя происходит нагрев и испарение сжиженного газа, который через клапан 22 поступает в полость 16 высокого давления. Входная полость и полость высокого давления обогреваются жидкостью (теплоносителем), поступающей через каналы 13,26, что обеспечивает испарение газа и исключает обмерзание каналов.

Клапан 22 перекрывает доступ газа в редуктор, когда давление газа в полости 16 достигает давления 0,05...0,1 МПа с одновременным переходом газа из жидкого состояния в газообразное.

Испаренный газ через канал 15 и клапан 9 второй ступени поступает в полость 5 низкого давления, где давление снижается до величины близкой к атмосферному, и поддерживается в пределах 78 Па (8 мм вод. ст.) на всех режимах работы двигателя.

Из полости 5 через канал 12 с дозатором 11 газ поступает в смеситель, где смешивается с воздухом, поступающим в цилиндры двигателя.

При неработающем двигателе давление в полости 3 разгрузочного уст-

ройства равно атмосферному. Клапан 9 закрыт под действием пружины 4 разгрузочного устройства. Результирующее усилие от пружин 8, 10 может способствовать открытию или закрытию клапана 9 в зависимости от регулировки винтом 12а.

Во время пуска двигателя стартером в его впускном коллекторе создается разрежение, которое через шланг передается в полость 3 разгрузочного устройства. Под действием перепада давлений, возникающего на диафрагме 2 разгрузочного устройства сжимается его пружина 4, освобождая рычаг 7 клапана 9.

Применение обратной связи в виде канала 14 между полостями 5 и 17 позволяет обеспечить стабильность и экономичность работы двигателя на переходных режимах работы, т.е. при резком от открытии или закрытии дроссельных заслонок карбюратора.

Рис. 3.1. Редуктор “САГА-6”: 1 - крышка редуктора низкого давления; 2 - диафрагма разгрузочного устройства; 3 -полость разгрузочного устройства; 4 - пружина; 5 - полость низкого давления; 6 - диафрагма редуктора низкого давления; 7 - рычаг; 8 - пружина; 9 - клапан; 10 - пружина; 11 - дозатор; 12 - канал выхода газа; 12а - регулировочный винт; 13, 26 - каналы подвода и отвода теплоносителя; 14 - канал обратной связи; 15 - канал, соединяющий полости высокого и низкого давлений; 16 - полость высокого давления; 17 - пружинная полость редуктора высокого давления; 18 - диафрагма редуктора высокого давления; 19 - пружина; 20 - крышка редуктора высокого давления; 21 - рычаг; 22 - клапан; 23 - канал слива конденсатора; 24 - канал подвода сжиженного газа; 25 - корпус редуктора; 27 - канал для подсоединения к задроссельной полости карбюратора; 28 - канал слива конденсата .

Газовый редуктор-испаритель крепится на кронштейнах в подкапотном пространстве в полости, параллельной движению автомобиля, штуцерами вниз.

Конструктивные особенности редуктора “Сага-6”

1. Исключается возможность попадания газа в систему охлаждения двигателя.

2. Самоустанавливающиеся клапаны в редукторе значительно увеличивают его надежность.

3. Конструкция испарителя в редукторе дает возможность поддерживать температуру газа на его выходе, близкой к оптимальной (+45° С), на всех режимах работы двигателя.

4. У всех прочих редукторов есть специальная полость, через которую проходит охлаждающая жидкость (теплоноситель). Скорость прохождения теплоносителя относительно стенок этой полости небольшая. В “САГА-6” теплоноситель проходит по каналам 0 10 мм, и скорость движения жидкости относительно стенок изменяется в зависимости от оборотов двигателя. Следовательно, теплопередача и нагрев газа пропорциональны частоте вращения коленчатого вала двигателя и при отрицательных температурах атмосферы не требуется предварительно прогревать двигатель до 60° С, чтобы перейти с бензина на газ.

5. Полость под крышкой первой ступени редуктора не имеет сообщения с атмосферой, а соединена с выходом второй ступени. При разрыве диафрагмы газ не поступает под капот двигателя.

6. Малое давление на выходе первой ступени редуктора (0,05 МПа) позволяет полностью использовать запас газа в баллоне.

7. Отсутствие электромагнитного клапана принудительной подачи газа перед запуском объясняется тем, что в первой ступени после выключения двигателя остается достаточное количество газа для надежного пуска.

Редуктор “Ловато” итальянской фирмы “Ловато-Автогаз”

Это малогабаритный редуктор (рис. 3.3), через входной канал 1 которого сжиженный газ поступает в камеру первой ступени А. Здесь его давление снижается до 0,05...0,07 МПа, и отжимает диафрагму 12, поворачивая рычаг 13. Клапан 15 перекрывает свое впускное седло 2. При выработке газа в первой ступени А давление падает ниже 0,05 МПа. Пружина 14 возвращает диафрагму в исходное положение, клапан 15 открывается и газ снова поступает в первую ступень А.

Полость С кольцеобразной формы — водяной контур теплообменника.

В камеру второй ступени В и на смеситель газ поступает по каналу 11 через клапан 10. Диафрагма 3 под действием разрежения в смесителе перемещается к центру редуктора, увлекая за собой рычаг 8. Клапан 10 открывается, регулируя подачу газа во вторую ступень В. Если разрежение в смесителе, а следовательно, и во второй ступени В увеличивается, диафрагма 3, опускаясь позволяет большому количеству газа пройти через клапан 10 во вторую ступень В. И, наоборот, когда разрежение уменьшается диафрагма, поднимаясь, перемещает рычаг и клапан ограничивает проход газа. Когда двигатель не работает, пружина 5, действуя на рычаг 8, обеспечивает полную герметичность клапана 10.

Рис. 3.2. Малогабаритный редуктор-испаритель “Ловато” (Италия): 1 - входной канал; 2 - впускное седло; 3 – диафрагма второй ступени; 4 - диафрагма разгрузочного устройства; 5 - пружина; 6 - электромагнитное устройство; 7 - постоянный магнит; 8 - рычаг; 9 - регулировочный винт давления второй ступени; 10 - клапан второй ступени; 11 - канал; 12 -диафрагма первой ступени; 13 - рычаг; 14 - пружина; 15 - клапан первой ступени; А - полость камеры первой ступени; В - полость камеры второй ступени; С - полость теплообменника.

При запуске двигателя вступает в работу разгрузочное устройство, отличающееся от других систем наличием магнита. Диафрагма 4, управляемая разрежением от впускного коллектора двигателя или из-за дроссельного пространства карбюратора, сжимает пружину 5 до упора. На диафрагме закреплен постоянный магнит 7, притягивающий рычаг 8, который обеспечивает открытие клапана. Это разгрузочное устройство улучшает запуск двигателя при любых погодных условиях. Клапан 10 перед пуском двигателя может быть принудительно открыт электромагнитным устройством 6, который должен использоваться только в случае необходимости, когда мало-мальски исправные электрические либо механические устройства двигателя не годятся для его запуска.

Винт 9 регулирует давление на коротком плече рычага 8; им устанавливаются обороты холостого хода при работе на газе.

Фирма “Ловато-Автогаз” выпускает также редукторы для автомобилей с карбюратором, для автомобилей с карбюратором и электронным блоком управления, для автомобилей с электронным впрыском топлива и турбонаддувом.

Таблица 3.2 - Оценка метод ранжирования испарительного редуктора

	САГА-6	Ловато
Экономичность	4	5
Надежность	4	5
Технологичность	5	5
Эргономичность	5	5
Экологичность	4	5
Эстетичность	4	5
Безопасность обслуживания	5	5
Стандартизация и унификация	5	5
Цена	2,5 тыс. руб	3,5 тыс. руб.
Приобретение		*

Газовый баллон

Газовый баллон легкового автомобиля предназначен для заполнения сжиженным газом при температуре его поверхности от -40 до +45° С. Он рассчитан на максимальное рабочее давление 1,6 МПа (минимальное, при котором сохраняется работоспособность двигателя, равно 0,2 МПа).

Конструктивно газовый баллон представляет собой сосуд цилиндрической формы, по средней части которого проходит продольный шов. С двух сторон к цилиндру приварены крышки, имеющие форму полусфер.

При изготовлении все сварные швы подвергаются тщательному контролю. Нашей промышленностью накоплен опыт изготовления баллонов из углеродистой стали и дуралюмина (такого типа конструкция достаточно легка).

К обечайке баллона приварен унифицированный фланец для крепления блока арматуры, включающий в себя запорно-предохранительную, исполнительную и контрольную аппаратуру с расходным и наполнительным вентилями и стрелкой указателя уровня газа. Расходный и наполнительный вентили должны быть герметичными в пределах не менее 1000 циклов открытия и закрытия (при максимальном рабочем давлении). Вентили и переходники должны ввертываться в горловины блока арматуры на свинцовом сурике.

На автомобилях с кузовом типа седан газовый баллон хорошо размещается в глубине багажника, а вот на автомобилях с кузовом хетчбек или универсал газовый баллон, хоть и легко вписывается в багажник между арками колес за спинкой заднего сиденья, его установка — в центре площадки багажника — резко сокращает вместимость последнего и кроме того, лишает автолюбителя возможности при необходимости раскладывать заднее сиденье.

Некоторые изменения, внесенные в конструкцию газовых баллонов, могли бы решить и эту проблему, избавив автолюбителя от лишних неудобств.

Типоразмерный ряд газовых баллонов, выпускаемых нашей промышленностью, в настоящее время ограничивается двумя-тремя модификациями: газовые баллоны объемом 50 — 75 л, наружным диаметром 215 — 320 мм и длиной 790 — 1030 мм.

Основное правило безопасности заключается в том, что баллон должен быть заполнен не более чем на 80% своего объема, остальное пространство заполнит образующаяся паровая подушка, за счет которой при нагревании объем жидкого газа увеличивается, не вызывая опасного увеличения давления в баллоне. На практике давление газа в баллоне при -40° — +45° С находится в пределах 0,2 — 1 МПа.

Для этой цели блок арматуры баллона снабжен ограничительным клапаном уровня заправки. Например, при полном объеме баллона 50 литров он не должен содержать более 42,5 литра газа. Если этот клапан не обеспечивает указанной дозировки, рекомендуется проверить счетчик по стрелке указателя уровня топлива на баллоне и следить, чтобы в баллон не было заправлено слишком много топлива.

На баллон распространяются утвержденные Госгортехнадзором Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением.

Газовые баллоны один раз в два года подвергаются обязательному освидетельствованию на специализированном пункте. Перед освидетельствованием путем пробега автомобиля следует израсходовать остатки газа в баллоне и только после этого приступить к демонтажу. Подвергаются осмотру наружная и внутренняя поверхности баллона.

Для определения механической прочности после дегазации проводят гидравлические испытания баллона под давлением 2,5 МПа. Если испытания оказываются успешными, владельцу автомобиля выдается талон регистрации газобаллонной установки, в котором указываются фамилия владельца, номер и марка автомобиля, номер баллона, дата проведения настоящего испытания и дата очередного. Все эти данные скрепляются штампом пункта, где проводились испытания.

На баллоне устанавливается съемный открывающийся герметичный корпус блока с арматурой. Арматура блока компактна. Конструктивно почти не отличается от блоков, изготавливаемых разными заводами. Так, в некоторых блоках имеется разгрузочный винт стравливания паров сжиженного газа, но отсутствует скоростной клапан, ограничивающий подачу газа при аварийном обрыве магистрального газопровода. В журнале “За рулем” (1993, № 7) канд. техн. наук В.А. Лукшо описал устройство и работу этого прибора, называемого блоком арматуры (разработка НАМИ и Новогрудского завода газовой аппаратуры). По этой причине не буду касаться описания этого блока, так как все изложено достаточно емко и мне добавить нечего.

Рис. 3.3. Блок арматуры фирмы “Ловато-Автогаз”: 1 - ручной наполнительный вентиль; 2 - выносное заправочное устройство; 3 - запорный клапан; 4 - воздуховоды; 5 - вентиляционные рукава; 6 - сапуны (эжекторы); 7 - встроенное заправочное устройство; 8 - отсечной клапан; 9 - пружина; 10 - скоростной клапан; 11 - канал отбора жидкой фазы; 12 - поплавок; 13 - шестеренчатая передача; 14 - приводной механизм отсечного клапана; 15 - магнит; 16 - вентиль; 17 - кольцевой фланец; 18- распорка; 19 - прокладка; 20 - корпус блока; 21 - кольцевая уплотнительная прокладка; 22 - крышка; 23 - указатель уровня жидкого газа; 24 – клеймо.

Оригинальные конструктивные решения, повышающие надежность блока арматуры, осуществлены итальянской фирмой “Ловато автогаз” (рис. 19). Баллон оборудован кольцевым фланцем 17, к которому крепится блок арматуры с указателем количества сжиженного газа. На случай сброса давления, прекращения заправки, аварийного выброса газа, утечки газа блок арматуры снабжен тремя предохранительными устройствами: ограничителями уровня заправки и выброса газа из заправочного устройства в момент отсоединения пистолета и аварийного выброса большой массы газа. Блок арматуры состоит из ручного наполнительного вентиля 1, встроенного 7 или выносного 2 заправочных устройств с автоматическим обратным запорным клапаном 3, предотвращающим утечку газа при отсоединении заправочного наконечника АГЗС от переходника, и отсечным клапаном 8, связанным с поплавком 12 приводным механизмом 14, блоки - клапаном 8, связанным с поплавком 12 приводным механизмом 14, блокирующим подачу топлива при достижении 80%-ного наполнения баллона сжиженным газом.

В канале отбора жидкой фазы 11 размещен скоростной клапан плунжерного типа 10. При нормальной работе системы истечения жидкого газа, он сжимая пружину 9, перекрывает канал выхода, что позволяет избежать аварийного выброса большой массы газа, чем обеспечивается возможность быстрого принятия необходимых противопожарных мер.

Указатель уровня жидкого газа 23 показывает степень заполнения баллона в процентах и представляет собой магнитный топливомер, положение которого определяется поворотным магнитом 15 внутри баллона, управляемым поплавком, связанным шестеренчатой передачей 13. Могут также устанавливаться датчики дистанционного контроля с индикатором на приборной панели.

Блок арматуры размещается в закрытом вентилируемом корпусе блока 20, сообщающегося с атмосферой, и крепится винтами к фланцу обечайки баллона. Герметичность обеспечивается кольцевой уплотнительной прокладкой 21. На блоке отчетливо видно клеймо 24, на котором указывается диаметр приобретаемого баллона и угол его установки относительно вертикальной плоскости. Для вентиляции багажника и удаления газа в случае его утечки на корпусе блока имеются два воздуховода 4, на которые монтируются гофрированные вентиляционные рукава 5. Через них с одной стороны проходит магистральный трубопровод высокого давления, поступающий в электромагнитный клапан газа, расположенный в отсеке двигателя, а с другой — трубопровод к выносному заправочному устройству. В днище автомобиля врезаются два сапуна (эжекторы) 6, к которым присоединяются гофрированные рукава от герметичного корпуса блока на баллоне. Устанавливать сапуны следует по ходу автомобиля так, чтобы их выходные отверстия были направлены, как показано на рис. 19.

Рис. 3.4. Блок арматуры “САГА-6”: 1 - поплавок; 2 - кулачок; 3 - труба; 4 - клапан предохранительный; 5 - штуцер дренажный; 6 - вентиль дренажный; 7 - шток с магнитом; 8 - датчик уровня газа; 9 - вентиль расходно-заправочный; 10 - блок арматуры; 11 - штуцер заправочный; 12 - штуцер выходной; 13 - фланец газового баллона; 14 - шток рабочего клапана; 15 - трубопровод; 16 - корпус рабочего и ограничительного клапанов; 17 - шарик клапана.

Баллон “САГА-6” (Рис. 3.4.) оборудован унифицированной расходно-наполнительной и контрольно-предохранительной арматурой, которая состоит из следующих элементов:

- заправочно-расходный блок с одним вентильным устройством 9;

- датчик уровня газа в баллоне 8;

- автоматическое устройство, ограничивающее наполнение баллона до 80% его емкости. Оно снабжено поплавком 1, штоком рабочего клапана 14, кулачком 2. Запорный элемент устройства, находящийся в корпусе рабочего и ограничительного клапанов 16 обеспечивает в закрытом состоянии скорость наполнения не выше 1 л/мин;

- устройство, позволяющее стравливать (выпускать) из баллона паровую фазу газа. Конец трубки 3 находится на уровне 80% емкости баллона. Газ выходит через дренажный штуцер 5 при открытии дренажного вентиля 6;

- предохранительный клапан 4, настроенный на давление 2,5 МПа и устанавливаемый в зоне, где часть газа находится в газообразном состоянии;

- рабочий (запорный) и ограничительный клапаны 16. Первый предназначен для прекращения заправки газом при достижении 80% объема баллона, второй — для ограничения потока газа через выходное или входное отверстие мультиклапана.

Таблица 3.2 - Оценка метод ранжирования блок арматуры

	САГА-6	Ловато-Автогаз
Экономичность	4	5
Надежность	4	5
Технологичность	5	5
Эргономичность	5	5
Экологичность	4	5
Эстетичность	4	4
Безопасность обслуживания	5	5
Стандартизация и унификация	5	5
Цена	3 тыс. руб	3,5 тыс. руб
Приобретение		*

Выбо стенда:

Стенд - К-278А (рис. 3.5.) для проверки и регулировки системы питания автомобилей переоборудованных для работы на сжиженном и сжатом газе. На стенде осущетсвляется проверка аппаратуры снятой с автомобиля. К-278А выполняет: проверку утечек газовой системы трубопроводов, электромагнитного газового клапана, газовых редукторов низкого и высокого давления, регулировку газовых редукторов, проверку герметичности клапанов.

Рис. 3.5. Стенд К-278А

Технические характеристики К-278А.

Давление воздуха в сети высокого давления, МПа (кгс/см2) 14,7…15,6 (150… 160)

Давление воздуха в магистрали низкого давления, МПа (кгс/см2) 0,98… 1,76 (10…18)

Разряжение при проверке на герметичность, кПа (мм рт. ст.) 73,2±6,5 (550±50)

Разряжение при регулировании редуктора, кПа (мм рт. ст.) 1±0,2 (100±20)

Потребляемая мощность, кВт 0,15

Напряжение при проверке электромагнитных клапанов, В 12

Питание 220 В, 50 Гц

Габаритные размеры пульта управления, мм 1200 х 620 х 1510

Масса стенда, кг 300

Срок службы 8 лет

Стенд Х-297Б

Стенд для проверки и регулировки газовой топливной аппаратуры. предназначен для технического обслуживания и ремонта системы питания автомобилей, работающих на сжиженном и сжатом газе.

Рис. 3.6. Стенд Х-297Б

- испытание нагнетательного вентиля;

- испытание расходного вентиля;

- испытание и регулировка редуктора высокого давления;

- испытание электромагнитного клапана;

- испытание дозирующе-экономайзерного устройства редуктора низкого давления;

- испытание разгрузочного устройства редуктора низкого давления;

- испытание и регулировка редуктора низкого давления;

- проверка герметичности редуктора высокого давления, электромагнитного клапана и системы трубопроводов непосредственно на автомобиле.

Стенд оборудован баллоном со сжатым газом до 200 кгс/с м² и вакуумным насосом, создающим разрежение до 0,9 кгс/с м² .

Испытательное давление в контуре низкого давления 10-18 кгс/с м² .

Габариты 1300×300×1610 мм

Таблица 3.3 - Оценка метод ранжирования стенда проверки герметичности

	Стенд К-278А	Стенд Х-297Б
Экономичность	5	3
Надежность	5	4
Технологичность	5	4
Эргономичность	5	5
Экологичность	5	4
Эстетичность	5	4
Безопасность обслуживания	5	5
Стандартизация и унификация	5	4
Цена	15000 тыс. руб	25000 тыс. руб
Приобретение	*

Таблица 3.4 - Оценка метод ранжирования

№ Поз	Наименования оборудования	Тип, модель	Количество	Стоимость, руб
1	Газовый фильт	«Элплин»	10	550
2	Блок арматры	«Ловато-Автогаз»	10	1500
3	Газовый редуктор	«Ловато»	10	3100
4	Набор ключей		1	800
5	Дрель электрическая		1	1200
6	Стенд	«К-278А	1	15000
ИТОГО				17550