Система питания газодизеля Камаз

По способу воспламенения газодизель можно отнести к двигателям с принудидительным воспламенением

Его рабочий процесс отличается от рабочего процесса двигателей с искровым зажиганием тем, что электрическая искра как источник за­жигания рабочей смеси заменена дозой ди­зельного топлива

В конце такта сжатия в нагретый воздушно-газовый заряд впрыс­кивается небольшая (запальная) доза ди­зельного топлива.

Запальную дозу топлива подают в цилиндр с таким расчетом, чтобы она воспламенилась раньше, чем газ, и подожгла всю массу газовоздушной смеси.

При переоборудовании дизеля для ра­боты в режиме газодизеля в конструкцию системы питания добавляются газовоздуш­ный смеситель с системой регулирования подачи газа при изменении нагрузки и модернизированный регулятор частоты вращения коленчатого вала с ограничите­лем подачи топлива при работе двигателя в режиме газодизеля.

Такой способ переобо­рудования обеспечивает возможность бы­строго перехода с дизельного режима на газодизельный и обратно.

Сведения о топливе для газодизеля

В качестве основного топлива в газодизеле применяют сжатый природный газ.

Харак­теристика сжатых природных газов, исполь­зуемых в качестве моторного топлива, дол­жна соответствовать требованиям ТУ 51-166—83, устанавливающим две марки газа: "А" и "Б".

Эти газы при обычной температу­ре окружающей среды и высоком (до 20 МПа) давлении сохраняют газообразное состояние.

Основным компонентом природ­ного газа является метан, представляю­щий собой полноценное топливо с хорошими антидетонационными характеристиками и достаточно высокой удельной теплотой сго­рания.

В природных газах имеются и вредные примеси, процентное содержание которых ограничено техническими условиями.

К ним относятся токсичные газы (сероводо­род и оксид углерода), негорючие газы (азот, углекислый газ) и влага.

Оксид углерода (СО) и сероводород (H2S) обладают сильным токсичным воздействием на организм человека, кроме того, сероводород при сгорании образует сернистые соединения, разрушающие дета­ли двигателя и газовой аппаратуры.

Содер­жание СО в газе не должно превышать 1 %, а масса сероводорода в 100 м ³ не более 2 г.

Наличие влаги ведет к образованию пробок в трубопроводах при отрицатель­ных температурах и редуцировании газа.

С сернистыми соединениями влага образует кислоты, которые вызывают коррозию сте­нок баллонов и трубопроводов.

Одоризация сжатого природного газа позволяет на рабочем месте и в рабочей зоне по запаху определить наличие газа.

При одоризации на 1 м ³ газа добавляют 0,016 г меркаптановой серы.

По токсикологической опасности пре­дельно допустимая концентрация газа на рабочих местах и в рабочих зонах не дол­жна превышать 300 мг/м ³. Ее определяют с помощью газоанализаторов.

Вследствие того что метан намного лег­че воздуха, отсосы для вентиляции и дат­чики сигнализации загазованности долж­ны устанавливаться в верхней части поме­щений для технического обслуживания и ремонта газодизельных автомобилей.

Кроме перечисленных примесей в при­родном газе содержатся другие горючие газы: пропан, этан, бутаны и пентаны, про­центное содержание которых незначитель­но, поэтому свойства сжатых природных газов определяет основная их составляю­щая — метан (СНц).

Пределы воспламеняемости характеризуют концентрацию газов в смеси с воздухом, при которой возможна работа двигателя.

У природного газа при температуре +20 °С и нормальном давлении предел воспламеняемости: нижний — 4%, верхний — 15 % содержания газа в объеме воздуха. При такой концентрации смесь газа с воздухом взрывоопасна.

Коэффициент сжимаемости газа учитывает непропорциональность изменения его объема с увеличением давления.

Для метана коэффициент сжимаемости при 0°С изменении давления от 0,1 до 20 колеблется в пределах от 1 до 0,82.

С учетом коэффициента сжимаемости на газонаполнительных  станциях  разработаны таблицы вместимости баллонов автомобиля.

Газобаллонная установка

В газобаллонной установке природный газ храните в сжатом до 20 МПа состоянии в баллонах.

Запас природного газа в одном баллоне при давлении 20 МПа составляет около 10 м ³.

Для обеспечения хода в 250...300 км может быть применено шесть, восемь или десять баллонов в зависимости от модели автомобиля.

На рисунке показана схема газобаллонной установки седельного тя­гача КамАЗ-54118 с восемью баллонами 4.

Пакет баллонов состоит из двух секций по четыре баллона в каждой. Такая схема позволяет обеспечить работу двигателя на запасе газа одной секции при нарушении герметичности в другой.

Секции баллонов, в каждой из которых предусмотрен запор­ный вентиль 3, подключены к крестовине с наполнительным 1 и расходным 2 вен­тилями.

Во время работы двигателя в газоди­зельном режиме вентили 2 и 3 открыты.

Сжатый газ под большим давлением про­ходит подогреватель 22, в котором теплоно­сителем является жидкость системы охлаж­дения двигателя, и поступает в односту­пенчатый газовый редуктор 20 высокого давления, где давление газа снижается до 0,9-1,1 МПа.

По пути к редуктору газ подогревается во избежание ледяных про­бок в трубопроводе, которые могут образо­ваться из-за сильного охлаждения газа при резком снижении давления в редукторе.

Затем газ подается к фильтру 21 с войлоч­ным элементом и электромагнитным клапа­ном, а из него в двухступенчатый газовый редуктор 7, где происходит снижение его давления практически до атмосферного.

Управление работой редуктора осуще­ствляется разрежением, передаваемым в него по трубке из диффузора смесителя 11.

Из редуктора газ через дозатор 10 поступа­ет в смеситель, где образуется газовоз­душная смесь, и далее вместе с воздухом засасывается в цилиндры двигателя.

Давление газа в баллонах, а следо­вательно, запас топлива в них контроли­руют по манометру 5 высокого давления. По манометру 8 низкого давления прове­ряют работу первой ступени редуктора.

На крышке регулятора частоты вращения коленчатого вала установлен элек­тромагнитный механизм 13, ограничива­ющий ход рычага управления регулятором от положения минимальной частоты вра­щения холостого хода до положения, соот­ветствующего подаче запальной дозы топ­лива.

В газодизельный режим двигатель пе­реводят после пуска и прогрева дизеля до температуры охлаждающей жидкости не менее 50°С переключением клавиши на щитке приборов кабины в положение «Газ».

Система управления двигателем электрическая. Для этого на автомобиле установлено дополнительное газодизель­ное электрооборудование.

В него также входят система ограничения подачи газа:при достижении коленчатым валом макси­мальной частоты вращения, когда механи­ческий регулятор частоты вращения выклю­чает подачу запальной дозы жидкого топ­лива, и электроблокировка, предотвраща­ющая одновременную подачу газа и пол­ную подачу жидкого дизельного топлива (двойную тягу).

Баллоны для сжатого газа. Баллоны предназначены для хранения и транспор­тирования газового топлива и являются наиболее ответственными узлами газового оборудования автомобиля. От их надеж­ности и герметичности зависит безопас­ность эксплуатации автомобиля.

Баллоны рассчитаны на рабочее давление 20 МПа. Их изготовляют из цельнотянутых бесшов­ных труб методом закатки днищ и горловин.

Для повышения прочности и обеспечения безосколочности при разрушении  подвергают термической обработке, закалке и отпуску.

В настоящее время применяют баллон двух видов из углеродистой или легированной стали.

Обычный баллон из углеродистой стали вместимостью 50 л. имеет массу 93 кг.

Баллон из легированной стали имеет такую же вместимость, но масса его не более 65 кг.

Готовые баллоны проходят испытание прочность и герметичность соединений с арматурой.

Годные баллоны окрашивают красный цвет и на переднем днище наносят клеймением следующие паспортные данные: товарный знак завода-изготовителя, номер баллона, массу, дату изготовления и год следующего испытания, рабочие давление и давление при испытании, вместимость, клеймо контролера ОТК завод, изготовителя и номер стандарта.

Рассмотрим пример обозначения дат изготовления и следующего испытания 10-89-94 — баллон изготовлен и испытан октябре 1989 г., повторные гидравлическое, испытания должен пройти в 1994 г.

Место на баллоне с паспортными данными покрывается бесцветным лаком и обводится кра­сочной рамкой.

Горловина баллона имеет отверстие конической резьбой, в которое вворачивается переходник для подсоединения трубок

Необходимое условие правиль­ной установки переходника в баллоне — наличие на переходнике 3-4 запасных ниток резьбы.

Баллоны между собой соединены газо­проводами высокого давления. Их изготов­ляют из стальных бесшовных трубок с на­ружным диаметром 10 мм и толщиной сте­нок 2 мм.

Газопроводы соединяют без прок­ладок. Герметичность соединений дости­гается при врезании ниппеля 3 в трубку 4 и плотном прижатии торца трубки к присоединяемому штуцеру 1 с помощью накидной гайки 2.

Ниппельное соединение допускает мно­гократную разборку. При установке нового ниппеля необходимо следить за тем, чтобы он находился на расстоянии около 1,5-2 мм от конца трубки.

При затягивании накидной гайки 2 ниппель 3 деформируется и принимает форму внутреннего коничес­кого отверстия в штуцере, обеспечивая гер­метичность соединения.

Одновременно ниппель врезается острой кромкой в стенки трубки, препятствуя ее вырыву из соедине­ния под действием высокого давления.

Усилие затяжки накидной гайки в процес­се предварительного врезания кольца должно составлять 40-56 Н.

Ниппель дол­жен быть плотно посажен на трубке. Если после затяжки гайки ниппель не обеспечи­вает герметичность соединения, то его следует заменить совместно с газопрово­дом.

Предварительная пайка ниппеля при­поем и развальцовка концов трубок не до­пускаются.

Если ниппельное соединение после за­тяжки гайки 2 не обеспечивает полной гер­метичности, то его следует заменить.

Для этого ниппель 3 обрезают вместе с кусоч­ком трубки, очищают конец трубки на дли­не 13-15 мм от краски и антикоррозион­ного покрытия и устанавливают на него но­вый ниппель.

Для компенсации скручивающих уси­лий, которые передаются через баллоны на газопровод при возможных деформациях рамы автомобиля, трубки высокого дав­ления загнуты так, что образуют компен­сационные кольца.

Эти кольца также ком­пенсируют уменьшение длины трубки при замене ниппеля.

Баллоны на автомобиле закреплены кронштейнами и хомутами.

Смещение бал­лонов из-за ослабления их крепления может вызвать разрыв газопроводов высокого давления в ниппельном соединении.

Обры­вы трубок, как правило, сопровождаются серьезными последствиями, вплоть до за­горания. Поэтому крепление баллонов должно полностью исключать возможность их перемещения.

Особое внимание следует уделять укреплению баллонов с помощью стяжных хомутов. Затяжка хомутов до соприкосновения их концов не допуска­ется.

Вентили

Газобаллонная установка имеет четыре вентиля: два баллонных, на­полнительный и расходный (магистраль­ный).

Баллонные вентили служат для под­ключения секций баллонов к общей маги­страли.

Наполнительный вентиль предна­значен для заправки баллонов сжатым га­зом.

Штуцер наполнительного вентиля имеет специальную левую резьбу и закрыт заглушкой, предохраняющей от попадания на него грязи и влаги.

На других вентилях штуцера с правой резьбой.

Для подсоеди­нения газопроводов на этот штуцер уста­навливается переходник, уплотняемый прокладкой. В остальном все вентили уст­роены одинаково, их конструкция показа­на на рисунке.