Общее устройство двигателя 18 Классификация, основные параметры, механизмы и системы двигателя 18


Газодизельные установки для работы на СПГ



страница10/11
Дата31.07.2016
Размер2.3 Mb.
ТипГлава
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

8.3. Газодизельные установки для работы на СПГ

Газоподающая аппаратура СПГ и приборы подачи воздуха и жидкого топлива в дизелях составляют газодизельную систему питания. Она обеспечивает возможность работы дизеля как на смеси природного газа и небольшой дозы дизельного топлива, так и на чистом дизельном топливе.

Воспламенение одной только газовоздушной смеси от сжатия в дизелях практически невозможно из-за высокой температуры самовоспламенения газа (700...750°С), значительно превышающей температуру самовоспламенения дизельного топлива (320... 370 °С). Поэтому в цилиндры дизеля подают небольшую дозу (12,.. 17 %) запального дизельного топлива, очаги самовоспламенения которого в цилиндрах обеспечивают надежное сгорание даже сильно

обедненного заряда газовоздушной горючей смеси. При увеличении дозы запального топлива повышается устойчивость процесса сгорания вследствие образования большого количества очагов самовоспламенения.

Газодизельные установки для работы на СПГ применяются на автомобилях КамАЗ следующих моделей: -53208 (бортовой),г53219 (шасси), -54118 (седельный тягач), -55118 (самосвал). На этих автомобилях устанашшвается дизель К-7409 с трехрежимным регулятором частоты вращения коленчатого вала, газоподающей аппаратурой и устройством для подачи запального дизельного топлива.

В газодизельных установках в зависимости от моделей автомобилей сжатый газ содержится в восьми или десяти баллонах, размещенных поперек рамы автомобиля. На бортовых автомобилях баллоны 15 (рис. 8.5) размешают на продольных брусьях платформы; на седельных тягачах и автомобилях-самосвалах — за кабиной, в специальных держателях, закрепленных на раме; на автр-мобилях-шасси — на деревянных брусьях, установленных на лонжеронах рамы. Горловины всех баллонов направлены в одну сторону. Сами баллоны последовательно соединены трубопроводами и разделены на две группы, каждая из которых имеет вентиль 10 и связана трубопроводом с крестовиной, имеющей наполнительный 9 и расходный 8 вентили.

С помощью наполнительного вентиля 9 производится заправка сжатым газом всех баллонов газодизельной установки. При открытии расходного вентиля 8 газ по трубопроводу направляется в подогреватель 7, а из него — в редуктор высокого давления 6, где происходит понижение давления до 0,95... 1,10 МПа. Колебания рабочего давления газа поддерживаются автоматически в пределах 0,15 МПа. Если давление на выходе становится ниже допустимого, то редуктор остается постоянно открытым, а при давлении, большем 1,50 МПа, срабатывает предохранительный клапан 11. Из редуктора высокого давления газ по гибкому шлангу подается к эдек-тромагнитному клапану 4, на входе в который встроен войлочный газовый фильтр. В режиме работы дизеля на жидком топливе электромагнитный клапан под действием пружины находится в закрытом положении и не пропускает газ в редуктор низкого давления. При переходе дизеля на работу в газодизельном режиме электромагнитный клапан 4 открывается, и отфильтрованный от механических примесей газ поступает в двухступенчатый редуктор низкого давления 13. В первой ступени этого редуктора давление газа снижается до 0,20...0,24 МПа, а на выходе из второй ступени — до атмосферного.

Из двухступенчатого редуктора газ поступает в дозатор газа 17 со встроенным в него мембранным механизмом, обеспечивающим подачу необходимого количества газа в смеситель 18, размещенный на впускном коллекторе после воздушного фильтра дизеля. При такте впуска образовавшаяся в смесителе газовоздушная смесь поступает по впускному газопроводу в цилиндры 1 дизеля, затем, в конце такта сжатия, в них Через штатные форсунки впрыскивается небольшое количество дизельного топлива.

Дозу запального жидкого топлива подают в цилиндры с необходимым опережением, обеспечивающим сгорание основной массы газовоздушной смеси при переходе поршня через ВМТ. Ограничитель 3 дозы запального топлива, установленный на топливном насосе высокого давления 2, состоит из электромагнитного привода и подвижного упора 20 регулятора частоты вращения коленчатого вала. При переходе дизеля на газовое топливо ограничитель 3 переключает насос высокого давления на режим подачи только дозы дизельного топлива для воспламенения газовоздушной смеси.

Рис. 8.5. Схема газодизельной установки для работы на СПГ автомобилей

КамАЗ:

1 -^ цилиндр дизеля; 2 — топливный насос высокого давления; 3 — ограничитель дозы запального топлива; 4 — электромагнитный клапан подачи газа; 5 — датчик аварийной выработки газа; 6 — редуктор высокого давления; 7 — подогреватель; 8, 9, 10 — вентили; 11 — предохранительный клапан; 12 — датчик давления газа; 13 — редуктор низкого давления; 14 — манометр; 15 — баллон; 16— электромагнитный клапан дозатора; 17 — дозатор газа; 18— смеситель; 19 — датчик блокировочного устройства; 20 — подвижной упор; 21 — зубчатый венец; 22 — датчик частоты вращения коленчатого вала; А — подача воздуха из воздушного фильтра; Б — подача воздуха к индикатору засоренности газа; В -- подвод нагретой жидкости в систему охлаждения; Г — отвод жидкости из системы

охлаждения

Для ограничения подачи газа при максимальной частоте вращения коленчатого вала предусмотрено устройство, состоящее из зубчатого венца 21, датчика 22 частоты вращения и связанного с ним через электромагнитное реле клапана 16, который соединяетполость диффузора смесителя с мембранным узлом, ограничивающим подачу газа и взаимодействующим с заслонкой дозатора газа 17, обеспечивая ее частичное прикрытие при частоте вращения коленчатого вала около 2600 об/мин.В газодизельной системе питания имеется также блокировка, исключающая поступление в цилиндр дизеля одновременно газа и полной (цикловой) подачи топлива. Она включает в себя подвижной упор 20, датчик 19 блокировочного устройства и ограничитель 3 дозы запального топлива. Блокировка происходит следующим образом. При установке переключателя в положение, соответствующее работе дизеля в газодизельном режиме, подвижной упор 20 перемещается ограничителем 3 в положение, при котором подача запального жидкого топлива ограничивается. При этом подвижной упор 20, воздействуя на датчик блокировки, за
мыкает цепь питания реле, управляющего включением электромагнитного клапана подачи газа. О переходе на газодизельный режим работы сигнализирует контрольная лампа с зеленым светофильтром, установленная в кабине.При нахождении подвижного упора 20 в положении, соответствующем работе дизеля на режиме жидкого топлива, он максимально отдален от ограничителя 3 и не воздействует на датчик 19 блокировочного устройства, разъединяя с помощью реле цепь питания электромагнитного клапана 4 подачи газа. Следовательно, если топливный насос высокого давления работает на полную цикловую подачу дизельного топлива, то газовый электромагнитный клапан закрывается и подача газа автоматически прекращается. Это необходимо для предотвращения разрушения деталей механизмов дизеля из-за передозировки — одновременной подачи газа и дизельного топлива.

Для предотвращения аварийных ситуаций в газодизельных установках предусматривается автоматический переход с газодизельного режима на дизельный в случае внезапного прекращения подачи газа (при полном расходе газа, повреждениях гибких шлангов, трубопроводов и т.д.). С этой целью в магистрали подвода газа установлен датчик 12 давления газа. При падении давления ниже 0,45 МПа с помощью датчика отключается ограничитель 3 дозы запального топлива, а электромагнитный клапан 4 перекрывает подачу газа, обеспечивая тем самым переход газодизельной' установки в режим работы только на дизельном топливе.

Работу газодизельной установки контролируют с помощью манометра низкого давления (до 0,6 МПа), размещенного в кабине водителя, и манометра 14 высокого давления (до 25 МПа), установленного на первом баллоне. При снижении давления газа в баллонах ниже 0,95 МПа срабатывает установленный в газовой магистрали датчик 5, подавая сигнал водителю о аварийной выработке газа.
8.4. Газовые испарители, редукторы и смесители

Газовая система питания включает в себя устройства, предназначенные для подогрева и испарения газового топлива, понижения давления сжатого или сжиженного газа до давления, близкого к атмосферному, приготовления и подачи газовоздушной смеси на всех режимах работы двигателя. Эти устройства обеспечивают также прекращение подачи газа при любой остановке двигателя.



Испаритель. Для превращения сжиженного газа в газообразное состояние перед поступлением его в редуктор служит испаритель 23 (см. рис. 8.1). Для испарения газа может быть использована теплота жидкостной системы охлаждения двигателя, теплота отработавших газов или система электрического подогрева.

На автомобилях ЗИЛ-431810, ГАЗ-53-19, -33075 установлен испаритель (рис. 8.6), состоящий из двух литых корпусов 7 и 8, изготовленных из алюминиевого сплава. Внутри этих корпусов находятся жидкостные полости, сообщающиеся между собой при помощи соединительной втулки 9. Полости снабжены входным 4 и выходным 5 жидкостными штуцерами для подвода и отвода нагретой жидкости из системы охлаждения двигателя. При необходимости слива жидкости в нижней части испарителя предусмотрен кран 1.



Рис. 8.6. Испаритель СНГ:



1 — кран; 2 — газовый канал; 3, б — соответственно входной и выходной газовые штуцеры; 4, 5 — соответственно входной и выходной жидкостные штуцеры; 7, 8 — корпуса испарителя; 9 — соединительная втулка; / — жидкостная полость

Вход СНГ в газовые каналы 2 испарителя происходит через штуцер 3, а выход — через штуцер & Разборная конструкция испарителя позволяет очищать газовые каналы от отложений. Испаритель обеспечивает нормальную работу двигателя на всех режимах и в любое время года при температуре охлаждающей жидкости 80 °С и выше. Сжиженный газ, превращенный в газообразное состояние, поступает через фильтр к газовому редуктору. '



Подогреватель сжатого газа. Для предварительного подогрева
сжатых газов, имеющих повышенное содержание влаги и угле
кислоты, служит подогреватель газа. Его работа позволяет избе
жать конденсации влаги в газопроводах и замерзания ее в зимнее
время. .

Источником теплоты могут служить отработавшие газы или охлаждающая жидкость двигателя. На автомобилях ЗИЛ-431610, ГАЗ-53-27, -33076 установлен подогреватель, использующий теплоту отработавших газов. Подогреватель (рис. 8.7) состоит из корпуса 2 в котором помещен тешюобменный змеевик 5. Подогреватель включается через патрубок 1 в систему выпуска отработавших газов до глушителя. Отработавшие газы, пройдя подогреватель, выбрасываются в атмосферу, минуя глушитель, через приваренный выходной патрубок 6. Теплота отработавших газов подогревает СПГ, находящийся в змеевике, соединенном с подводящим 3 и отводящим 4 штуцерами.

Интенсивность подогрева газа регулируется размером отверстий дозирующих шайб, устанавливаемых в патрубке 1, которыми определяется степень подогрева СПГ в зависимости от времени года.

Фильтры газа. Для очистки газа от механических примесей применяют фильтры газа. Сжиженный газ от механических примесей может очищаться как в жидкой, так и в паровой фазе, но улавливание смолистых веществ и сернистых соединений возможно только в паровой фазе газа. Для этих целей в газобаллонной установке автомобиля применяют фильтр с войлочными кольцами и сетчатый фильтр, которые устанавливают в магистрали после испарителя.

Фильтр газа 3 (см. рис. 8.1) с войлочными кольцами имеет фильтрующий элемент, который состоит из сетки и пакета войлочных колец. Сетчатый фильтр газа 4 (см. рис. 8.1) обычно устанавливают в газовом редукторе.

На автомобиле ГАЗ-24-17 «Волга» фильтр газа 12 (см. рис. 8.2) объединен в одном корпусе с электромагнитным клапаном и устанавливается на трубопроводе жидкой фазы газа. Фильтрующим элементом служат чередующиеся сетчатые и войлочные шайбы.

На автомобилях, работающих на сжатом газе, один фильтр установлен на входе в редуктор высокого давления, а другой.— на линии низкого давления перед двухступенчатым редуктором. Фильтр состоит из корпуса 4 (рис. 8.8), стакана 2, войлочного фильтрующего элемента 3 и стяжного болта 1. Конструктивно фильтр объединен в одном корпусе с электромагнитным клапаном 5.



Газовый редуктор. Для понижения (редуцирования) давления сжатого или сжиженного газа До давления, близкого к атмосферному, используют газовый редуктор 2 (см. рис. 8.1).

Автомобильные газовые редукторы снабжены дополнительными

Рис. 8.8. Фильтр газа с электромагнитным клапаном для СП Г:

1 -- стяжной болт; 2 — стакан; 3 —

фильтрующий элемент; 4 — корпус;

5 — электрома! нитный клапан
устройствами, которые обеспечивают автоматическое перекрытие поступления газа к двигателю при его остановке, надежную герметичность при неработающем двигателе, возможность регулировать вторую ступень редуктора на избыточное давление и дозировать подачу газа в соответствии с нагрузочным режимом работы двигателя.

Редукторы могут иметь одну, две и три ступени снижения давления; при этом увеличение числа ступеней улучшает стабильность регулируемого давления, но одновременно усложняет конструкцию.

Для газобаллонных установок сжиженного газа с рабочим давлением 1,6 МПа наибольшее распространение получили двухступенчатые редукторы низкого давления, а для газобаллонных установок, работающих на сжатом газе с давлением до 20 МПа, используют в основном трехступенчатую систему редуцирования газа, состоящую из одноступенчатого редуктора высокого давления и двухступенчатого редуктора низкого давления. Работа редуктора рассчитана на поступление в него газа в парообразном состоянии. Рассмотрим работу двухступенчатого газового редуктора (рис. 8,9), который унифицирован для большинства отечественных грузовых газобаллонных автомобилей.

При неработающем двигателе и закрытом магистральном вентиле, расположенном в кабине водителя, газ в редуктор не поступает. Пружина 1 (рис. 8.9, а) прогибает мембрану 2первой ступени редуктора вверх и с помощью двуплечего рычага 9 открывает клапан 3 первой ступени. Клапан 8 второй ступени пока закрыт, так как коническая пружина 6 прогибает мембрану 4 второй ступени, поднимая горизонтальное плечо двуплечего рычага 7 вверх. Давление во всех ступенях редуктора при этом равно атмосферному.

Если открыть магистральный вентиль, то газ (на рис. 8.9, б, в его движение показано сплошными стрелками) из баллона поступает в первую ступень редуктора и прогибает мембрану 2 (рис. 8.9, б) вниз, которая под давлением 0,24...0,30 МПа с помощью двуплечего рычага 9 закрывает клапан 3 первой ступени. При большем давлении открывается предохранительный клапан 10 и лишний газ из первой ступени редуктора выходит в атмосферу.

Преодолевая усилие конической пружины 6, газ открывает клапан 8 второй ступени и через дозирующее устройство 12 по трубке 13 поступает в смесительную камеру карбюратора-смесителя 14. Для того чтобы открылся клапан 8 второй ступени, разрежение при пуске или во время работы двигателя (на рис. 8.9, б показано контурными стрелками) из впускного газопровода 15 по трубке 16 передается разгрузочному устройству 11, которое под действием разрежения сжимает пружину 6 и позволяет пружине 5 второй ступени прогнуть мембрану 4 вниз и открыться клапану 8.

На рис. 8.9, в показана работа газового редуктора и карбюратора-смесителя на холостом ходу. При этом режиме работы разрежение в диффузоре очень мало, обратный клапан 11закрыт и газ из второй ступени редуктора поступает во впускной газопровод 15 только по трубке 18 холостого хода.

Основными требованиями, предъявляемыми к работе газового редуктора, являются малые колебания входного давления газа при работе двигателя на холостом ходу и нагрузочных режимах. Дозирующе-экономайзерное устройство. Дозирование газа осуществляется в дозирующе-экономайзерном устройстве.



Рис. 8.9. Схема работы двухступенчатого газового редуктора низкого давления:



а — при неработающем двигателе; б — при нагрузочном режиме двигателя; в — на холостом ходу; 1,5,6— пружины; 2 — мембрана первой ступени; 3 — клапан первой ступени; 4 — мембрана второй ступени; 7 — двуплечий рычаг второй ступени; 8 — клапан второй ступени; 9 — двуплечий рычаг первой аупени; 10 — предохранительный клапан; 11 — разгрузочное устройство; 12 — дозирующее устройство; 13, 16, 18 — соединительные газовые трубки; 14 — карбюратор-смеситель; 15 — впускной газопровод; 17 — обратный клапан

Рис. 8.10. Схема работы дозирующего экономайзериого устройства:



1, 2 — жиклеры соответственно экономичной и мощностной регулировок; 3 — клапан; 4, 6 — пружины; 5 — мембрана

Оно позволяет регулировать качество горючей смеси в соответствии с режимами работы двигателя. Подача газа регулируется таким образом, чтобы на частичных нагрузках двигатель работал на обедненных смесях, позволяющих получить наилучшую экономичность и минимальную токсичность отработавших газов. При полном открытии дроссельных заслонок (в режиме максимальной мощности двигателя) горючая смесь при помощи экономайзериого устройства обогащается.

В дозирующе-экономайзерное устройство пневматического типа (рис. 8.10) входят жиклеры экономичной 1 и мощностной 2 регулировок, клапан 3, мембрана 5 и пружины 4 и 6. Работа экономайзериого устройства осуществляется под действием разрежения, создаваемого во впускном газопроводе.

При разрежении во впускном газопроводе, равном 0,018... 0,055 МПа (что соответствует переходу к работе двигателя с минимальной частотой вращения коленчатого вала на частичные нагрузки), мембрана 5, преодолевая усилие пружины 6 экономайзера, прогибается и клапан 3 экономайзера, под действием пружины 4 клапана закрывается. В этом случае газ в смеситель поступает только через жиклер 1 экономичной регулировки.

При более низком разрежении во впускном газопроводе пружина б экономайзера открывает клапан 3, и дополнительная порция газа через жиклер 2 мощностной регулировки поступает в газовый смеситель.

На включение пневматического экономайзера влияет разрежение перед клапаном 3, которое, в свою очередь, зависит от расхода газа.



Газовые смесители. Приготовление горючей смеси и регулирование ее подачи для получения заданной частоты вращения коленчатого вала двигателя происходит в газовых смесителях. Чтобы повысить коэффициент наполнения и мощность двигателя, смеситель должен обладать минимальным сопротивлением потоку га- ; зовоздушной смеси. Смеситель должен обеспечивать надежный пуск и устойчивую работу двигателя на холостом ходу, а также плавный его переход с одного нагрузочного режима работы на другой.

Существенным отличием работы газового смесителя от карбю- j ратора является то, что в нем топливо не испаряется, так как газ в него подается уже в парообразном состоянии. Подача газа в смеситель в одинаковом с воздухом агрегатном состоянии позволяет вынести дозирующие элементы в отдельный блок или объединить их с газовым редуктором, упростить конструкцию смесителя. Кроме того, смесители газа не требуют ускорительных устройств, так как при резком открытии дроссельных заслонок для увеличения мощности двигателя расход газа растет пропорционально расходу воздуха. Конструктивно газовые смесители могут быть объединены с карбюратором (карбюратор-смеситель) или выполнены отдельно.

Смесители для работы на СНГ в зависимости от модели двигателя имеют различные модификации, отличающиеся диаметром: диффузоров, способами регулировки частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу двигателя и приводом дроссельных заслонок. Основные топливодозирующие элементы смесителей одинаковы и конструктивно объединены с газовым редуктором.



1110 9

Рис. 8.11. Газовый смеситель СГ-250: 1 — ограничитель максимальной частоты вращения коленчатого вала; 2 — входной патрубок; 3 — обратный клапан; 4 — воздушная заслонка; 5 — газовая форсунка; 6 — диффузор; 7 — входной штуцер; 8, 9 — регулировочные винты; 10 — дроссельные заслонки; 11 — корпус смесителя

На газобаллонных автомобилях средней массы, а также на некоторых моделях автобусов применяется смеситель СГ-250 (рис. 8.11).— двухкамерный, вертикальный с падающим потоком горючей смеси, с параллельным открытием дроссельных заслонокВ корпусе 11 газового смесителя расположены две дроссельные заслонки 10, два съемных диффузора 6 и две горизонтальнее газовые форсунки 5. Для обогащения смеси при пуске двигателя в смесителе имеются воздушные заслонки 4 с автоматическими клапанами, которые исключают возможность переобогащения горючей смеси. Во входном патрубке 2 расположен обратный клапан 5, который перекрывает подачу газа в главную дозирующую систему при работе двигателя в режиме холостого хода при минимальной частоте вращения коленчатого вала и предохраняет редуцирующее устройство от противодавления при обратных вспышках в двигателе. Подачу газа, поступающего в систему холостого хода через штуцер 7, регулируют винтами 8 и 9, которые расположены в крышке каналов холостого хода. Кроме того, на смесителе расположен исполнительный механизм центробежно-вакуумного ограничителя 1 частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Газовый смеситель СГ-250 предназначен для совместной работы с двухступенчатым газовым редуктором (рис. 8.12).Основная подача газа осуществляется дозирующе-экономайзерным устройством 1 через канал 2, обратный клапан б и газовые форсунки 7, которые расположены в узком сечении диффузоров 8.



Рис. 8.12. Схема соединения газового смесителя и-двухступенчатого

редуктора:

1 — дозирующе-экономайзерное устройство; 2, 9, 12 — каналы; 3, 4 — соответственно круглое и прямоугольное отверстия; 5 — дроссельная заслонка; 6 — обратный клапан; 7 — газовая форсунка; 8 — диффузор; 10, 11 — регулировочные

винты


Для устойчивой работы при холостом ходе двигателя и плавного его перехода на нагрузочный режим в смесителе имеется переходная система с двумя выходами газа в каждую смесительную камеру.

При работе двигателя на указанном режиме обратный клапан 6 J закрыт, отверстие 4 прямоугольного сечения находится в зоне низ- ; кого разрежения и газ поступает только в задроссельную полость ; смесительных камер через круглое отверстие 3. Количество поступающего газа регулируют винтом / /. Воздух в этом случае поступает через щели между дроссельными заслонками и стенками смесительных камер.

При постепенном открытии дроссельных заслонок 5 прямоугольные отверстия 4 переходят в зону высокого разрежения, че- < рез них начинает поступать газ и частота вращения коленчатого •. вала двигателя увеличивается. Общую подачу газа в систему холостого хода на переходном режиме регулируют винтом 10.

С увеличением частоты вращения коленчатого вала двигателя увеличивается разрежение в диффузорах 8 и открывается обрат- ; ный клапан 6, обеспечивающий подачу основной массы газа и переход двигателя на нагрузочные режимы работы.

Наиболее плавный переход от частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу двигателя к его нагрузочным режимам может быть достигнут при отборе газа в систему холостого хода из ?
полости редуктора, расположенной до дозирующего устройства, т.е. непосредственно из второй ступени редуктора. Однако такого питание газом двигателя на режимах холостого хода приводит к
переобогащению горючей смеси при переходе на малые нагрузочные режимы его работы.Если отбирать газ из полости за дозирующим устройством, то . ухудшается качество работы двигателя на переходном режиме. В связи с этим в систему холостого хода смесителя газ подается из ' полости, расположенной до дозирующего устройства, по каналу 12 и после дозирующего устройства — по каналам 2 и 9.



Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница