Владимир Золотницкий - Автомобильные газовые топливные системы

При работе газобаллонной установки газ из баллонов (8) через вентиль (7) по трубопроводу (11) и магистральному вентилю (12) поступает в газовый электромагнитный клапан (6) с фильтром. Здесь газ очищается от механических примесей и поступает в редуктор высокого давления (3), прогретый теплоносителем системы охлаждения двигателя. В редукторе (3) давление газа понижается до величины, необходимой для нормальной работы редуктора-испарителя (1). Далее установка работает по той же схеме, что и системы для сжиженного нефтяного газа.

Доработка деталей и узлов двигателя ММЗ-245.12, а также изготовление оригинальных деталей для его переоборудования в газовый двигатель с зажиганием от искры осуществляются по чертежам ООО «ВНИИГАЗ».

Отверстия под распылитель в головке цилиндров дорабатываются с целью установки искровых свечей зажигания. В доработанные каналы заворачиваются свечи зажигания с резьбой M12х1,25, длиной резьбовой части 19 мм и размером шестигранника под ключ 16 мм.

Дорабатывается камера сгорания (поршень) с целью увеличения ее объема для снижения степени сжатия. Объем камеры выбран из условия получения заданной степени сжатия. С учетом объема в надпоршневом пространстве, образованном прокладкой головки цилиндров, объемов в выточках под клапаны и кармане свечи в головке, степень сжатия в двигателе составляет S= 12.

Бесконтактно-транзисторная система зажигания, схема которой приведена на рис. 28, применяется на двигателе, переоборудованном под газовое топливо в комплектации со следующими элементами. Электронный блок ограничения частоты вращения (1); электромагнитный клапан (2); доработанный датчик-распределитель (3) (40.3706) с вакуумным регулятором (4); искровые свечи зажигания (5) (BOSCH Y6DC); одноканальный коммутатор (6) (76.3734); одновыводная маслонаполненная катушка зажигания (7) (27.3705); жгут низковольтных проводов с клеммными колодками для соединения датчика-распределителя, коммутатора и катушки зажигания; жгут из пяти проводов высокого напряжения (центральный провод и четыре провода на свечи зажигания).

Общий вид расположения оборудования на автомобиле показан на рис. 30.

Рис. 30. Принципиальная схема монтажа АГТС «САГА-7Б» на автомобиль ЗИЛ-5301 «Бычок»: 1, 3, 4, 13 – рукава; 2 – смеситель газа с дроссельной заслонкой; 5 – редуктор-подогреватель; 6 – вентиль магистральный; 7 – трубопроводы; 8 – кронштейн крепления агрегатов в моторном отсеке; 9 – редуктор высокого давления; 10 – клапан электромагнитный газовый высокого давления; 11 – заправочное устройство; 12 – вентили баллонов; 14 – баллоны; 15 – хомуты.

Реализация новых технологических решений, направленных на использование сжиженного природного газа – метана (СПГ) в качестве моторного топлива, позволяет получить значительный экономический эффект благодаря уменьшению эксплуатационных затрат (обычная «Газель» при заправке газовым топливом проезжает не 200 км, как принято считать, а 450), а также создать энергетический мост в экологически благополучное общество.

Главная особенность в конструкции автомобильной установки для работы на СПГ – наличие бака криогенного топливного (БКТ) с высокими вакуумно-теплоизоляционными свойствами для хранения газа. Охлажденный до температуры –160 °C метан переходит в жидкое состояние уже при атмосферном давлении и значительно уменьшается в объеме.

Научно-производственная фирма «САГА» совместно с НПО «ГЕЛИЙМАШ» разработала газотопливное оборудование, предназначенное для содержания и подачи СПГ в БКТ и в двигатель автомобиля «Газель».

Рис. 31. Схема размещение АГТС «Гелий-САГА» на автомобиле «Газель»: 1 – редуктор-испаритель; 2 – теплообменник; 3 —трубопроводы подачи газа к теплообменнику; 4 – бак криогенный топливный; 5 – арматурный шкаф; 6 – дренажный трубопровод; 7 – панель приборов.

Схема размещения автомобильной газовой топливной системы (АГТС) «Гелий-САГА» на «Газели» приведена на рис. 31. Криогенный топливный бак (4) закреплен при помощи двух кронштейнов на правом лонжероне рамы автомобиля за кабиной водителя. Заправочное устройство контрольно-измерительные приборы установлены в арматурном шкафу (5), размещенном на БКТ. Дренажный трубопровод (6) предназначен для отвода в атмосферу парообразного газа, вышедшего из-под предохранительных клапанов, расположенных в арматурном шкафу, а также для аварийного сброса газа при повреждении арматуры. Дренажный трубопровод выведен над тентом бортового кузова и прикреплен к кузову хомутами. Аварийный сброс газа из БКТ осуществляется через скоростной клапан, также находящийся в арматурном шкафу.

Панель приборов (7), расположенная в кабине водителя, обеспечивает управление газовой аппаратурой и контроль ее работы.

На арматурном шкафу БКТ, окрашенном в красный цвет, белой краской сделана надпись «МЕТАН».

Рис. 32. Бак криогенный топливный.

Криогенный топливный бак представляет собой двойной/ цилиндрический резервуар (рис. 32), изготовленный из нержавеющей стали. Внутренний сосуд рассчитан на избыточное давление, равное рабочему давлению 0,5 МПа. Для поддержания требуемого разрежения в изолирующем пространстве между сосудом внутренним и кожухом для обеспечения термоизоляции наружная поверхность внутреннего сосуда покрыта высокоэффективной вакуумно-многослойной изоляцией (экранно-вакуумная теплоизоляция). Внутренний сосуд закреплен в кожухе двумя цилиндрическими опорными втулками из стеклопластика (на рисунке не показаны).

Вместимость газового сосуда 100 л. Количество СПГ, заливаемого в бак, 90 л (эквивалентный объем газа в нормальных условиях 60 м3).

Запас газа в баке обеспечивает примерно такой же пробег автомобиля, как и на бензине.

В баке газ хранится без потерь в течение пяти суток – так называемое бездренажное хранение. Тепло окружающей атмосферы нагревает бак, и примерно через 120 час давление в нем может увеличиться. При этом срабатывают предохранительные клапаны, и паровая фаза газа выбрасывается в окружающую среду через дренажный трубопровод. Сбросить газ бака для понижения давления можно также через шаровые краны (см. ниже) в дренажный трубопровод.

При заправке уровень СПГ в баке контролируют по манометру в арматурном шкафу, а при движении – по указателю уровня газа, который находится в кабине водителя.