Сжиженные и сжатые газы

Применяемые на газобаллонных автомобилях в качестве мо­торных топлив горючие газы подразделяются на два основных вида: сжиженные и сжатые.
Сжиженные газы при температуре -30...+30°С и относительно небольшом давлении (1,0... 1,6 МПа) находятся в жидком состо­янии. Основные компоненты сжиженного газа: пропан, бутан, этан и близкие к ним углеводороды — этилен, пропилен, бутилен и их изомеры. Эти газы получаются главным образом при добыче, пе­регонке и крекинге жидких нефтепродуктов, поэтому их часто называют сжиженными нефтяными газами (СНГ). Компонентный (углеводородный) состав этих газов может изменяться в широких диапазонах.
Эксплуатация автомобилей, работающих на сжиженном газе, показывает, что их лучшие экономические, динамические и эко­логические показатели могут быть получены только при условии строгой регламентации компонентного состава газа, используе­мого как моторное топливо в соответствии с принятым стандар­том и техническими условиями.
Стандарт предусматривает выпуск двух марок СНГ: ПА — про­пан автомобильный; ПБА — пропан-бутан автомобильный. Мар­ка газа ПА применяется в зимний период в тех климатический районах, где температура воздуха опускается ниже -20 °С. Реко­мендуемый температурный интервал ее применения от -20 "С до -35 °С. Марка газа ПБА допускается к применению во всех кли­матических районах при температуре окружающего воздуха не ниже -20 "С.
Сжиженный пропан-бутановый газ согласно стандарту содер­жит зимой 80...90% пропана, а летом 40...60% пропана, осталь­ное — бутан.
Сжатые природные газы (СПГ), называемые часто комприми-руемыми газами, при температуре -30...+30 "С и любом высоком давлении находятся в газообразном состоянии. К таким газам от­носятся метан, водород и др. Наибольший интерес для использо­вания в качестве газового топлива на автомобилях представляет метан, являющийся основной частью природного газа, добывае­мого из газовых нефтяных подземных скважин. Метан является также составной частью биогаза, получаемого искусственным пу­тем на химических заводах.
Подаваемые в магистральные газопроводы с различных место­рождений природные газы отличаются своим многообразием по компонентному составу и качественным показателям, но для за­правки автомобилей применяется сжатый до 20 МПа природный газ только двух марок: А и Б. В обоих случаях основой является метан (95...97 %). Точный компонентный состав этих газов опре­делен техническими условиями.
Применение вместо бензина сжатого природного газа благода­ря его огромным запасам и небольшой стоимости целесообразно, особенно на внутригородских и пригородных перевозках. Однако невысокое значение объемной теплоты сгорания сжатого газа по сравнению с сжиженным газом не позволяет обеспечить хране­ние на автомобиле достаточного количества газа даже при высо­ком давлении. Вследствие этого запас хода газобаллонных автомо­билей, работающих на сжатом природном газе, примерно вдвое меньше, чем автомобилей, работающих на сжиженном газе, бал­лоны которого к тому же имеют значительно меньшую массу. Поэтому для газобаллонных автомобилей использование сжижен­ных газов предпочтительнее, чем сжатого.
Перевод автомобильного транспорта с жидкого на газообраз­ное топливо в целом экономически и технически оправдан. Так, стоимость газового топлива примерно в 1,5 — 2 раза меньше сто­имости бензина, а из-за более полного сгорания газа в цилиндрах двигателя срок замены моторного масла увеличен на 35... 50 %. Кро­ме того, из-за отсутствия конденсации газового топлива и смыва масла со стенок цилиндров срок службы двигателя значительно увеличивается.
По сравнению с бензином газообразное топливо обеспечивает также более высокое октановое число, что позволяет значительно повысить степень сжатия, тем самым увеличить мощность и эко­номичность двигателя. По сравнению с карбюраторными (бензи­новыми) двигателями продукты сгорания двигателей, работаю­щих на газе, содержат значительно меньше токсичных веществ и не имеют ядовитых соединений свинца.
Однако применение сжиженных и сжатых газов имеет ряд не­достатков. Меньший срок службы газовой аппаратуры по сравне­нию с бензиновой системой питания требует внедрения более сложных приборов и устройств. Это сопровождается повышением стоимости газовой аппаратуры, составляющей 20...25 % от общей стоимости автомобиля. Наряду с этим газовые баллоны находятся под высоким избыточным давлением. Это требует соблюдения более строгих мер безопасности при эксплуатации автомобилей. Кроме того, повышаются требования к помещениям при техническом обслуживании и ремонте газобаллонных установок.
В зависимости от количества и массы газовых баллонов метал­лоемкость автомобилей при использовании СНГ увеличивается на 70... 150 кг, а при использовании СПГ — на 550...950 кг, что существенно снижает грузоподъемность и повышает материало­емкость газобаллонных автомобилей.
По пусковым качествам при температуре окружающего возду­ха не ниже -5 °С газовые двигатели не отличаются от бензиновых. При более низких температурах пуск холодного двигателя вызы­вает затруднения. Кроме того, к недостаткам применения газового топлива по сравнению с бензиновым относятся худшее массовое наполнение цилиндров, снижение скорости горения смеси и мень­шее выделение теплоты при ее сгорании. В результате этого мощ­ность двигателя в зависимости от вида применяемого газа умень­шается на 7... 10 % при такой же степени сжатия, как у карбюра­торных двигателей. Поэтому увеличение мощности газовых двига­телей достигается обычно путем повышения их степени сжатия. Так, если у бензинового двигателя ЗИЛ-508 степень сжатия 7,1, то у его газовой модификации — 8,2; у бензинового двигателя ЗМЗ-511 — 7,6, а у его газовой модификации — 8,7.

Газобаллонные установки СНГ и СПГ

Для работы на сжиженных и сжатых газах обычно используют серийные автомобили, на которых устанавливают газобаллонные установки для работы на СНГ или СПГ. Основными моделями автомобилей, работающих на сжиженном нефтяном газе, явля­ются грузовые автомобили ГАЗ-53-19, -33075, ЗИЛ-431810, -441610, легковые автомобили ГАЗ-24-17, автобусы ЛиАЗ-677Г и ЛАЗ-695П, а работающих на сжатом природном газе — автомобили ГАЗ-53-27, -33076, ЗИЛ-431610, -431710, -ММЗ-45054, автобусы ЛАЗ-695НГ, ЛиАЗ-677МГ. Рабочий цикл двигателей этих автомо­билей такой же, как и у карбюраторных, но их системы питания имеют принципиальное различие, так как процесс смесеобразо­вания осуществляется с помощью специальной газоподающей ап­паратуры. Для грузовых автомобилей и легковых автомобилей-так­си ГАЗ-24-17 «Волга» газовые приборы и арматуру выпускает Ря­занский завод автомобильной аппаратуры, а для легковых авто­мобилей ВАЗ, «Москвич» — Новогрудский завод газовой аппара­туры (НГЗА).
В газобаллонных автомобилях, работающих на сжиженном газе, имеются газовая и бензиновая системы питания. Газовая система питания является основной и предназначена для выполнения транспортной работы. Она обеспечивает запас хода газобаллон­ных автомобилей, равный 375...420 км. В закрепленных на рамах этих автомобилей баллонах газ находится одновременно в двух агрегатных состояниях: в жидком и газообразном. Баллоны для
СНГ рассчитаны на избыточное давление 1,6 МПа, а минималь­ное давление газа в них, при котором сохраняется работоспособ­ность газовой аппаратуры и двигателя, должно составлять 0,06...0,08 МПа. Особенность газовой аппаратуры, работающей на СНГ, заключается в том, что рабочее давление зависит не от объема газа в баллоне, а от его компонентного состава и температуры наружного воздуха.
Бензиновая система питания является резервной и предназна­чена для пуска двигателя в холодное время года и передвижения автомобиля на небольшие расстояния (15... 25 км) в случаях пол­ного расходования газа или отказа газового оборудования. При работе двигателя на резервной системе питания его мощность зна­чительно меньше мощности, полученной при работе на газовом топливе.
Газобаллонные автомобили, работающие на СПГ, выполнены по универсальной схеме, т.е. эффективно могут работать как на сжатом газе, так и на бензине. Использование двух систем пита­ния позволяет увеличить запас хода автомобилей и расширить сферы их применения.
В отличие от газобаллонных установок, работающих на СНГ, в установках СПГ рабочее давление газа в баллоне изменяется по мере его расходования от максимального (20 МПа) до давления, близкого к атмосферному.
Газобаллонные установки для работы на СНГ грузовых автомо­билей. Установки для работы на сжиженном газе грузовых автомо­билей ЗИЛ и ГАЗ (рис. 8.1) включают в себя: баллон 11 для хране­ния газа с двумя расходными вентилями (вентиль 12 предназна­чен для отбора жидкостной фазы газа, а вентиль 10 — паровой фазы); магистральный вентиль 8; испаритель 23; двухступенчатый редуктор 2 с фильтром 4, магистральный фильтр 3, газовый сме­ситель 14 с воздхоочистителем 19 и проставкой 75.
Газобаллонные установки СНГ грузовых автомобилей семей­ства ЗИЛ отличаются от установок СНГ грузовых автомобилей семейства ГАЗ в основном тем, что у первых газовый редуктор расположен на двигателе, а у вторых на передней стенке кабины под капотом.
При пуске и прогреве двигателей газобаллонных автомобилей их питание осуществляется газом от паровой фазы, а после про­грева при переходе на нагрузочные режимы — от жидкостной. На нагрузочных режимах газ из баллона 11 через расходный вен­тиль 12 поступает к магистральному вентилю 8, а от него по тру­бопроводу 7 высокого давления — в испаритель 23. Проходя по каналам испарителя, СНГ переходит в парообразное состояние под действием теплоты нагретой жидкости, поступающей по шлан­гу 20 из системы охлаждения двигателя, которая затем отводится в компрессор 21 по шлангу 22.

Схема газобаллонной установки для работы на СНГ грузовых автомобилей ЗИЛ и ГАЗ:

1 — экономайзерное устройство; 2 — двухступенчатый редуктор; 3 — магист­ральный фильтр; 4 — фильтр редуктора; 5 — манометр; 6 — указатель давления газа; 7 — трубопровод высокого давления; 8 — магистральный вентиль; 9 — бензобак; 10 — вентиль паровой фазы; — баллон; 12 — вентиль жидкостной фазы; 13 — трубопровод низкого давления; 14 — газовый смеситель; 15 — про-ставка; 16 — фильтр-отстойник; 17 — бензонасос; 18 — карбюратор; 19 — воз­духоочиститель; 20, 22 — шланги охлаждающей жидкости; 21 — компрессор;
23 — испаритель

Из испарителя газ поступает в магистральный фильтр 31 где очищается от механических примесей и смолистых веществ. Затем газ через дополнительный фильтр 4 поступает в первую ступень редуктора 2, где давление понижается до 0,20 МПа. Затем газ по¬ступает во вторую ступень редуктора, где давление снижается до давления, близкого к атмосферному. Под действием разрежения во впускном газопроводе двигателя газ из второй ступени посту¬пает в дозирующее экономайзерное устройство 7, встроенное в редуктор, а затем — по трубопроводу 13 низкого давления — в газовый смеситель 14, где смешивается с воздухом, образуя горю¬чую смесь, которая поступает в цилиндры, обеспечивая работу двигателя. Остановку двигателя на короткое время производят выключением зажигания, а при длительной остановке перекрывают также и магистральный вентиль 8.
Работу газовой установки контролируют с помощью маномет¬ра 5 и указателя б давления газа, расположенных в кабине водите¬ля и соединенных соответственно с датчиком давления газов в первой ступени редуктора и датчиком уровня сжиженных газов в баллоне. В кабину также выведена рукоятка управления магист¬ральным вентилем 8.
Резервная (бензиновая) система питания (см. рис. 8.1) включает в себя бензобак 9, бензопровод, фильтр-отстойник 16, бензона¬сос 11, карбюратор 18 с сетчатым пламегасителем. Однокамерный беспоплавковый карбюратор 18 горизонтального типа имеет про-ставку 75, которая является переходным узлом для присоединения карбюратора к выпускному газопроводу двигателя. Принцип рабо¬ты резервной системы питания аналогичен принципу работы клас¬сической карбюраторной системы питания бензинового двигате¬ля. Для предотвращения одновременной работы автомобиля на двух видах топлива в систему топливоподачи устанавливают элек¬тромагнитный запорный клапан, а для прекращения подачи бен¬зина в резервную систему питания бензобак 9 снабжают краном.
Работа двигателя на смеси двух видов топлива одновременно приводит к нарушению состава горючей смеси, что сопровожда¬ется обратными вспышками и является пожароопасным.
Газобаллонные установки для работы на СНГ легковых автомо-билей. По принципу действия и расположению аппаратуры газо-баллонные установки сжиженного газа отечественных легковых автомобилей не имеют существенных различий. В газобаллонной установке автомобиля ГАЗ-24-17 «Волга» (рис. 8.2) баллон 5 раз-мещается в багажнике автомобиля. На нем монтируются датчик 6 указателя уровня сжиженного газа и объединенные в один узел расходный вентиль 7 жидкостной фазы и расходный вентиль 9 паровой фазы, а также газонаполнительное устройство 8 с венти¬лями, обратными и предохранительными клапанами. Конструктивно объединены также редуктор 7 с испарителем и газовым фильтром 12 с электромагнитным клапаном.
Сжиженный газ под избытком давления из баллона 5 поступа¬ет через расходные вентили 7или 9 по трубопроводу 11 в газовый фильтр 12. Из фильтра очищенный газ по трубопроводу 13 посту¬пает в двухступенчатый редуктор 1, в испарителе которого проис¬ходит одновременное испарение СНГ и понижение его давления до 0,10... 0,15 МПа. Для испарения газа используется нагретая жидкость системы охлаждения двигателя, которая поступает в испа¬ритель из головки цилиндров через шланг 3 и сливается из него через шланг 14 в трубопровод отопителя кузова. Из редуктора 7 газ по шлангу через регулировочный винт 2 поступает в смесительное устройство 4 и через форсунки — в карбюратор-смеситель, где приготавливается горючая смесь, необходимая для данного режима работы двигателя.

Схема газобаллонной уста­новки для работы на СНГ автомо­биля ГАЗ-24-17 «Волга»:

1 — редуктор; 2 — регулировочный винт; 3, 14 — шланги охлаждающей жидкости; 4— смесительное устройство; 5 — баллон; 6 — датчик указателя уров­ня газа; 7— расходный вентиль жидко­стной фазы; 8— газонаполнительное ус­тройство; 9 — расходный вентиль паро­вой фазы; 10 — бензиновый трубопро­вод; 11, 13 — газовые трубопрово­ды; 12 — газовый фильтр

Газобаллонная установка позволяет полноценно работать авто-мобилю ГАЗ-24-17 «Волга» как на СНГ, так и на бензине, который поступает к двигателю по трубопроводу 10 из топливного бака. В кабине водителя под панелью приборов установлены: пере¬ключатель вида топлива (СНГ — бензин), выключатель электро¬магнитного клапана газового фильтра и кнопочный выключатель пускового клапана. Пусковой электромагнитный клапан срабаты¬вает после включения системы зажигания.
В газобаллонных установках, применяемых на легковых авто¬мобилях малого класса ВАЗ и «Москвич» (рис. 8.3), сжиженный нефтяной газ хранится в несъемном баллоне 4. Его полный объем составляет 50 л, полезный (за вычетом воздушной подушки над жидким газом) — 43 л. На баллоне установлен корпус блока 3 наполнительно-расходной арматуры, закрытый герметизирующим кожухом, к которому подсоединены вентиляционные шланги, отводящие (при появлении утечки) просочившийся под днище автомобиля газ.
Для заправки предусмотрен наполнительный вентиль, а к дру¬гому расходному вентилю присоединен газопровод 1. В блок арма¬туры баллона кроме наполнительного и расходного вентилей с штуцерами входят контрольно-предохранительные устройства, включая датчик указателя уровня СНГ и контрольный клапан максимального наполнения баллона. Наполнительный вентиль снабжен также обратным клапаном, который при заполнении баллона предотвращает возможный выброс газа из него в

Схема размещения газового оборудования на автомобилях малого класса (ВАЗ и «Москвич»):

1,11 — газовые трубопроводы; 2 — бензобак; 3 — блок наполнительно-расход-ной арматуры; 4 — баллон; 5 — бензиновый трубопровод; 6 — переключатель; 7 — бензонасос; 8 — электромагнитный клапан; 9 — карбюратор; 10 — газо­смесительное устройство; 12 — жидкостные трубопроводы (шланги); 13— редук­тор-испаритель;14 — газовый клапан-фильтр

момент отсоединения наконечника заправочного шланга.
При выходе из баллона сжиженный газ предварительно посту¬пает в топливозаборную трубку, закрепленную на корпусе блока J наполнительно-расходной арматуры. В соединении трубки и кор¬пуса установлен скоростной клапан, предотвращающий выход газа из баллона при обрыве магистрального газопровода или от¬казах газоподающей аппаратуры. Следовательно, система подачи сжиженного газа к двигателю снабжена несколькими предохра¬
нительными устройствами, исключающими утечку газового топ¬лива.
При работе двигателя топливо из баллона сначала поступает в газовый клапан-фильтр 14, установленный под капотом, оттуда — в двухступенчатый редуктор-испаритель 13, где происходит испа¬рение газа под действием горячей жидкости, циркулирующей по трубопроводам 12, и снижение его давления до атмосферного. Да¬лее по газопроводу 11 через тройник-дозатор топливо поступает в газосмесительное устройство 10 и карбюратор 9, где приготавли¬вается горючая смесь, поступающая в цилиндры двигателя.
Для перехода с одного вида топлива на другой служит пере¬ключатель 6, расположенный на панели приборов рядом с кноп¬кой управления пусковым электромагнитным клапаном редукто¬ра-испарителя. Электромагнитный клапан 8 (между бензонасосом и карбюратором) отключает подачу газа при работе двигателя на бензине, который бензонасосом 7 подается в карбюратор 9 по трубопроводу 5 из бензобака 2

Газовая система питания включает в себя устройства, пред-назначенные для подогрева и испарения газового топлива, пониже¬ния 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 отработав¬ших 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 на¬гретой жидкости из системы охлаждения двигателя. При необхо¬димости слива жидкости в нижней части испарителя предусмотрен кран 1. Вход СНГ в газовые каналы 2 испарителя происходит через штуцер

Испаритель СНГ:

1 — кран; 2 — газовый канал; 3, 6 — соответственно входной и выходной газо­вые штуцеры; 4, 5 — соответственно входной и выходной жидкостные штуцеры; 7, 8 — корпуса испарителя; 9 — соединительная втулка; 1 — жидко­стная полость

3, а выход — через штуцер 6. Разборная конструкция ис¬парителя позволяет очищать газовые каналы от отложений. Испаритель обеспечивает нормальную работу двигателя на всех режи¬мах и в любое время, года при температуре охлаждающей жидко¬сти 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 избежать 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 тепло¬ту отработавших газов. Подогреватель (рис. 8.7) состоит из корпуса 2 в котором помещен теплообменный змеевик 5. Подогреватель вклю¬чается через патрубок 1 в систему выпуска отработавших газов до глушителя. Отработавшие газы, пройдя подогреватель, вы¬брасываются в атмосферу, минуя глушитель, через приваренный выходной патрубок 6. Теплота отработавших газов подогревает СПГ, находящийся в змеевике, соединенном с подводящим 3 и отводя¬щим 4 штуцерами.
Интенсивность подогрева газа регулируется размером отвер¬стий дозирующих шайб, устанавливаемых в патрубке 7, которы¬ми определяется степень подогрева СПГ в зависимости от време¬ни года.
ни года.

Фильтры газа. Для очистки газа от механических примесей применяют фильтры газа. Сжи¬женный газ от механических примесей может очищаться как в жидкой, так и в паровой фазе, но улавливание смолистых ве¬ществ и сернистых соединений возможно только в паровой фазе газа. Для этих целей в газобал-

Подогреватель СП Г автомо­билей ГАЗ и ЗИЛ:

1,6 — соответственно входной и вы­ходной патрубки отработавших газов; 2 — корпус; 3, 4 — соответственно под­водящие и отводящие газовые штуце­ры; 5 — теплообменный змеевик

лонной установке автомобиля применяют фильтр с войлочными кольцами и сетчатый фильтр, которые устанавливают в магистра¬ли после испарителя.
Фильтр газа 3 (см. рис. 8.1) с войлочными кольцами имеет фильтрующий элемент, который состоит из сетки и пакета вой¬лочных колец. Сетчатый фильтр газа 4(см. рис. 8.1) обычно уста¬навливают в газовом редукторе.
На автомобиле ГАЗ-24-17 «Волга» фильтр газа 12(си. рис. 8.2) объединен в одном корпусе с электромагнитным клапаном и уста-навливается 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 атмосфер¬ному, используют газовый редуктор 2 (см. рис. 8.1).
Автомобильные газовые редукторы снабжены дополнительными

устройствами, которые обеспе-чивают автоматическое перекры-тие поступления газа к двигателю при его остановке, надеж¬ную герметичность при нерабо-тающем двигателе, возможность регулировать вторую ступень ре-дуктора на избыточное давление и дозировать подачу газа в со-ответствии с нагрузочным ре-жимом работы двигателя.
Редукторы могут иметь одну, две и три ступени снижения дав-ления; при этом увеличение числа ступеней улучшает ста¬бильность регулируемого давления, но одновременно усложняет конструкцию.

Фильтр газа с электромаг¬нитным клапаном для СПГ:

1 — стяжной болт; 2 — стакан; 3 — фильтрующий элемент; 4 — корпус; 5 — электромагнитный клапан

Для газобаллонных установок сжиженного газа с рабочим дав¬лением 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 редукто¬ра (рис. 8.9), который унифицирован для большинства отечествен¬ных грузовых газобаллонных автомобилей.
При неработающем двигателе и закрытом магистральном вентиле, расположенном в кабине водителя, газ в редуктор не поступает. Пружина 7 (рис. 8.9, а) прогибает мембрану 2 первой 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. Дав¬ление 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 двупле¬чего 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, разре¬жение 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 17 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 17 закрыт 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

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 ступени; 10 — предохранительный клапан; 11 — разгрузочное устройство; 12 — дозирующее устройство; 13, 16, 18 — соединительные газовые трубки; 14 — карбюратор-смеситель; 15 — впускной газопровод; 17— обратный клапан

работе двигателя на холостом ходу и нагрузочных режимах.
Дозирующе-экономайзерное устройство. Дозирование газа осуществляется в дозирующе-экономайзерном устройстве. Оно по

Схема работы дозирующего экономайзерного устройства:

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

зволяет 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 от¬крытии дроссельных заслонок (в режиме максимальной мощности двигателя) горючая смесь при помощи экономайзерного устройства обогащается.
В дозирующе-экономайзерное устройство пневматического типа (рис. 8.10) входят жиклеры экономичной 1 и мощностной 2 регу¬лировок, клапан 3, мембрана 5 и пружины 4 и 6. Работа экономайзерного 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 ми¬нимальной частотой вращения коленчатого вала на частичные на¬грузки), мембрана 5, преодолевая усилие пружины 6 экономай¬зера, прогибается и клапан 3 экономайзера, под действием пру¬жины 4 клапана закрывается. В этом случае газ в смеситель посту¬пает только через жиклер 1 экономичной регулировки.
При более низком разрежении во впускном газопроводе пру¬жина 6 экономайзера открывает клапан 3, и дополнительная пор¬ция газа через жиклер 2 мощностной регулировки поступает в газовый смеситель.
На включение пневматического экономайзера влияет разре¬жение перед клапаном 3, которое, в свою очередь, зависит от расхода газа.
Газовые смесители. Приготовление горючей смеси и регулиро¬вание ее подачи для получения заданной частоты вращения ко¬ленчатого вала двигателя происходит в газовых смесителях. Чтобы повысить коэффициент наполнения и мощность двигателя, сме¬ситель должен обладать минимальным сопротивлением потоку га¬зовоздушной смеси. Смеситель должен обеспечивать надежный пуск и устойчивую работу двигателя на холостом ходу, а также плав¬ный его переход с одного нагрузочного режима работы на другой.
Существенным отличием работы газового смесителя от карбю¬ратора является то, что в нем топливо не испаряется, так как газ в него подается уже в парообразном состоянии. Подача газа в сме¬ситель 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 объедине¬ны с карбюратором (карбюратор-смеситель) или выполнены отдельно.
Смесители для работы на СНГ в зависимости от модели двига¬теля имеют различные модификации, отличающиеся диаметром диффузоров, способами регулировки частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу двигателя и приводом дроссельных заслонок. Основные топливодозирующие элементы смесителей оди¬наковы и конструктивно объединены с газовым редуктором.

Баллоны и арматура

Баллоны для СНГ. Газовые баллоны автомобилей и автобусов, работающих на сжиженном газе, обеспечивают его хранение при температуре -40...+40 "С. Баллоны оборудованы контрольно-пре-дохранительной и расходно-наполнительной арматурой. При заполнении баллона жидким газом часть его немедленно испаряется, и весь свободный объем над уровнем жидкости образует паро¬вую подушку. Испарение жидкости продолжается до тех пор, пока образовавшиеся пары не достигнут точки насыщения при данной температуре. Во избежание разрушения баллона давлением жид¬кости и пара при повышении температуры окружающей среды разрешается заполнять его сжиженным газом лишь до определенного уровня — обычно до 87...90% объема баллона, а примерно 10... 13 % объема оставляют для паров.
Обечайка (средняя часть баллона) 11 (рис. 8.14) — цилиндри¬ческая, а переднее днище 1 — сферическое. На переднем днище баллона установлена унифицированная арматура. Она состоит из расходных вентилей 8 и 2 соответственно паровой и жидкостной фаз газа, наполнительного вентиля 3, предохранительного клапа¬на 4, датчика 6 указателя уровня СНГ и вентиля 7 его максималь-

Газовый баллон с арматурой для работы на СНГ:

1 — переднее днище; 2, 8 — расходные вентили соответственно жидкостной и паровой фаз газа; 3 — наполнительный вентиль; 4 — предохранительный кла­пан; 5 — тройник; 6 — датчик указателя уровня СНГ; 7 — вентиль максимального уровня газа; 9 — маркировочная таблица; 10 — сливная пробка; 11 — обечайка (средняя часть) баллона

ного уровня. Из баллона в магистральные трубопроводы сжиженный газ отбирается через тройник 5 в жидкой или газообразной фазе. Для слива конденсата (неиспарившейся части СНГ) в ниж¬ней части баллона установлена сливная пробка 10, а с целью пред¬охранения арматуры от грязи перед передней частью баллона размещают брызговик.
Газовые баллоны, применяемые на отечественных газобаллон¬ных автомобилях для работы на СНГ, могут быть различны по объему (вместимости), размерам и собственной массе. Разрабо¬танный типоразмерный ряд предусматривает семь модификаций газовых баллонов, объемом 50...250 л. При этом наружный диа¬метр баллонов составляет 360...575 мм, длина — 800... 1300 мм, а масса — 45,0...98,5 кг.
Баллоны подвергают пневматическим и гидравлическим испы¬таниям, первоначальному клеймению на заводе-изготовителе, а затем и в эксплуатации. Пневматические испытания проводят (пос¬ле изготовления) под максимальным рабочим давлением 1,6 МПа. Годные газовые баллоны окрашивают в красный цвет. На них де¬лают надписи «Пропан», «Огнеопасно». Результаты пневматичес¬ких испытаний (заводом-изготовителем) заносят в паспорт на баллон, оформленный в соответствии с правилами Госгортехнад-зора России. Гидравлические испытания под давлением 2,4 МПа осуществляют в процессе эксплуатации автомобилей один раз в два года на специальных испытательных пунктах.
При заводском клеймении баллона на переднем днище нано¬сят маркировочную таблицу 9 (см. рис. 8.14), в которой указывают: завод-изготовитель с клеймом ОТК, порядковый номер баллона, рабочее давление, объем и собственную массу баллона, дату (ме¬сяц и год) его изготовления. Даты первого и последующих гидрав¬лических испытаний в период эксплуатации наносят на средней цилиндрической части 11 баллона белой краской. При этом ука¬зывают месяц и год первого и год последующего переосвидетель¬ствований (например, 05.90 — 92).
Автомобили запрещается эксплуатировать после истечения срока испытания баллона, без клейма ОТК завода на баллонах, с нару¬шенной герметичностью вентилей и ослабленным креплением баллонов, а также с баллонами, имеющими повреждения (забои¬ны, вмятины, глубокую коррозию). На забракованных баллонах рядом с датой последнего испытания выбивают круглое клеймо диаметром 12 мм с изображением креста внутри круга, а сами баллоны приводятся в негодность путем нанесения насечки на резьбе горловины, исключающей возможность

Баллон для СПГ с арматурой:

1 — штуцер; 2 — баллон; 3 — наполнительный вентиль; L, S, D — соответ­ственно длина, толщина стенки, диаметр баллона

дальнейшей эксплуатации таких баллонов.
Баллоны для СПГ и их арматура. Газовые баллоны 2 (рис. 8.15) рассчитаны на максимальное рабочее давление и должны обеспе¬чивать длительное хранение СПГ в сжатом состоянии. Их изготавливают в виде бесшовных труб диаметром D = 219 мм, толщиной стенки S= 6,5...9,3 мм и длиной L = 1660... 1750 мм. Материалом для них может служить углеродистая или легированная сталь с последующей термической