Как устроена и работает система питания газового двигателя

Устройство топливных насосов

Несмотря на многолетнюю практику автомобилестроения, конструкторы применяют различные конструкции механизмов нагнетания энергоносителя. Ответ на такие вопросы как ТНВД (топливный насос высокого давления), что это такое и какие функции выполняет, кроется в устройстве агрегатов.

В классификации основных узлов систем впрыска топлива различают следующие модификации:

• Вакуумные механизмы. Созданы на базе механических устройств, привод заменен на электрический;
• Плунжерные модели. Редкие по конструкции, чаще всего это топливные насосы с форсунками высокого давления для дизельных двигателей;
• Использование центробежной силы активно используется в одноименных элементах, обладающих внушительным эксплуатационным ресурсом;
• Роликовые и шестеренчатые устройства нагнетают бензин и другое топливо за счет разрежения подвижных элементов. Отличаются устойчивыми показателями снабжения.

Механические топливные насосы

До появления моделей с электрическим приводом нового поколения эти модификации оставались основными для снабжения карбюраторных двигателей. Приводимые в движение через эксцентриковые кулачки распределительного вала обеспечивали ожидаемую точность впрыска по дозировке и временным интервалам. Альтернативные модели механических бензонасосов получали импульс от масляного насоса.

Комплектация устройства следующая:

• Толкатель с кулачком привода и рычагом;
• Возвратная пружина толкателя;
• Мембрана подвижного привода на штоке;
• Система клапанов всасывания и нагнетания;
• Фильтрующий элемент;
• Корпусная часть.

Основной принцип работы топливного механического насоса строится на базе системы, обеспечивающей создание разрежения и последующий контроль давления. Из недостатков – необходимость задания настроек (калибровки), частичная потеря мощности двигателя. Вторая проблема впоследствии была решена за счет перераспределения нагрузки с распределительного вала мотора на масляный насос.

Как проверить работу механического топливного насоса

От исправности этой детали зависит равномерность движения автомобиля. При полном выходе из строя насоса машина попросту не заведется или старт двигателя будет происходить с трудом. Обнаружить неисправность можно на холостом ходу, когда проявляются так называемые «плавающие обороты. Также выход из строя механического топливного насоса вызывают ощутимую потерю динамики.

Учитывая, что нагнетатель представляет собой сложное устройство, проверка исправности осуществляется по следующим направлениям:

• Напряжение на клеммах насоса;
• Предохранитель;
• Нормативное давление в рампе.

Если по внешним признакам не удается выявить неисправность, поломка произошла внутри сборки. В этом случае чаще всего рекомендуется полная замена агрегата.

Насосы для подачи топлива с электрическим приводом

Основным предназначением систем с импульсным управлением является обеспечение рабочего цикла двигателей с распределенным впрыском топлива. Вопрос о том, что такое электрический бензонасос, достаточно обширный, поскольку для распределения жидкостной рабочей среды используется практически весь арсенал технологий. Вакуумные, роликовые и даже вихревые устройства, каждые из таких механизмов подбирается под тип непосредственно конструктором автомобиля.

Как проверить работоспособность электрического насоса

Причины выхода из строя генератора давления топливной системы аналогичным симптомам для механических устройств. Потеря динамики, прерывистое движение, — износ бензонасоса выявляется по принципу работы. На первых этапах сервиса производится замена фильтра, проверка работоспособности предохранителя. Также в ходе опроса автовладельца может быть выявлена привычка ездить с малым количеством топлива, в результате чего агрегат работает «на сухую», подвергаясь повышенному износу.

Принцип работы

Основной функцией редуктора-испарителя (вариант с пропановым топливом) является понижение давления газовой смеси, поступающей из баллона в сжиженной фазе под давлением 16 атм., до рабочего (1-2 атм.). Её перевод в газообразное состояние путём подогрева от охлаждающей жидкости ДВС и подачу/дозировку к камерам сгорания мотора.

Работа вакуумного редуктора-испарителя

Сжиженный газ, поступая из баллона через мультиклапан к редуктору, преодолевает усилие клапана, на который давит пружина мембраны первой ступени. Далее газовая смесь расширяется, нагреваясь от циркуляции тосола/антифриза в теплообменной полости, чем воздействует на мембрану, которая перемещает коромысло, прижимая резиновый клапан, к седлу перекрывая подачу топлива.

Затем газ в парообразном состоянии следует во вторую камеру, отпирая клапан, откуда поступает к двигателю. Этот цикл осуществляется на заведённом моторе, из-за разряжения в подающей на карбюратор магистрали, способом эжекции (высасывания) газа. В случае прекращения работы ДВС, по аналогии с первой ступенью, газовая смесь, заполняя пространство, давит на диафрагму, запирая клапан, прекращает поступление топлива.

Схема газового редуктора 1 поколения

Принудительная подача газа происходит для обогащения топливной смеси при пуске двигателя, из салона авто, нажатием кнопки управления газовым оборудованием.

Для обеспечения пожарной безопасности при заглушенном ДВС, срабатывает разгрузочное устройство, которое состоит из пружины с толкателем, подпирающим коромысло клапана второй ступени, отсекая подачу газа. При пуске двигателя диафрагма устройства, под действием разряжения от впускного коллектора через трубку и штуцер на редукторе, пересиливает упругость пружины, тем самым прекращает препятствовать перемещению коромысла клапана.

Работа электронного механизма

Такие устройства наиболее эффективны и экономичны. Кардинальных отличий в принципе действия газового испарителя ГБО 2 поколения с электроуправлением и вакуумного 1 поколения нет. За исключением того, что в первом варианте подача газа осуществляется с участием электромагнитного клапана.

А вот принцип работы редуктора ГБО 4 поколения, а также его управление во многом отличаются из-за отсутствия второй камеры. В машинах с таким оборудованием подача газового топлива происходит распределённым впрыском на каждый цилиндр. Такой подход требует поддержания стабильного давления в редукторе ГБО 4 поколения (1-1.4 атмосфер зависит от ДВС авто). Управляется механизм контроллером газовой системы, который принимает сигналы от ряда датчиков.

При достижении рабочей температуры редуктора ГБО 40-60°C (настраивается с помощью программного обеспечения), сигнал с температурного датчика устройства поступает на ЭБУ оборудования. На основании чего блок управления автоматически переводит топливную систему с бензина на газовую смесь, путём подачи импульса к катушке электроклапана, который дозирует жидкую фазу газа в полость, где при нагреве она переходит в парообразную форму, далее поступая к форсункам.

Для регулировки оборудования на холостом ходу и аварийного сброса топлива во всасывающий коллектор, к штуцеру механизма подводится вакуумная трубка от впускного тракта двигателя.

Как работает газогенератор

Чтобы понять, какая может быть польза от газогенератора в домашнем хозяйстве, надо разобраться в его принципе работы, а потом и устройстве. Тогда можно будет оценить затраты на его изготовление, а главное, какой удастся получить результат.

Итак, пиролизный газогенератор – это комплекс узлов и агрегатов, предназначенный для выделения смеси горючих газов из твердого топлива с целью его использования в двигателях внутреннего сгорания.

Если древесину сжигать в закрытом пространстве, ограничивая подачу кислорода, то на выходе можно получить смесь горючих газов. Вот их перечень:

• угарный газ (оксид углерода СО);
• водород (Н2);
• метан (СН4);
• прочие непредельные углеводороды (CnHm).

Эффективный дровяной газогенератор должен не просто вырабатывать горючую смесь, но и сделать ее пригодной к использованию. Поэтому весь цикл получения топлива для ДВС можно смело назвать технологическим процессом, состоящим из таких этапов:

• газификация: древесина даже не горит, а тлеет при подаваемом количестве кислорода в размере 33—35% от необходимого для полноценного сжигания;
• первичная грубая очистка: летучие частицы продуктов горения, что вырабатывают древесные газогенераторы после первого этапа, отделяются с помощью сухого вихревого фильтра – циклона;
• вторичная грубая очистка: производится в скруббере – очистителе, где поток горючего пропускается через воду;
• охлаждение: продукты сгорания с температурой до 700 ºС проходят его в воздушном либо водяном теплообменнике;
• тонкая очистка;
• отправка потребителю: это может быть закачка горючего компрессором в бак-распределитель либо подача в смеситель, а затем — сразу в ДВС.

Рассмотреть устройство и принцип работы газогенератора в промышленном исполнении можно на технологической схеме, представленной ниже:

Полный цикл получения газа достаточно сложен, поскольку включает в себя несколько различных установок. Самая основная – это газогенератор, представляющий собой металлическую колонну цилиндрической либо прямоугольной формы, имеющую сужение книзу. В колонне имеются патрубки для воздуха и выхода газа, а также лючок доступа в зольник. Сверху агрегат оборудован крышкой для загрузки топлива, дымоход к корпусу не присоединяется, он просто отсутствует. Процесс горения и пиролиза, проходящий внутри колонны, хорошо отражает схема газогенератора:

Не вдаваясь в тонкости химических реакций, проходящих внутри колонны, отметим, что на выходе из нее получается смесь газов, описанная выше. Только она загрязнена частицами и побочными продуктами горения и обладает высокой температурой. Изучив чертежи газогенераторов любой конструкции, можно заметить, что все остальное оборудование предназначено для приведения газа в норму. Воздух в зону горения подается принудительно тяговой или дутьевой машиной (простыми словами — вентилятором).

Надо сказать, что самодельный газогенератор на дровах делается домашними мастерами-умельцами не такой сложной конструкции и технология выделения газа в нем несколько упрощена, о чем будет рассказано ниже.

Основные элементы

Редуктор-испаритель. Элемент системы, предназначенный для подогрева пропанобутановой смеси. Он контролирует испарение, уменьшает давление до атмосферного. Конструкционно газовый редуктор представляет собой механизм, состоящий из нескольких последовательно соединенных камер. Друг от друга они разделены клапанами.

Клапан электромагнитный для газа. Механизм предназначен для блокировки топливного трубопровода. Это нужно в период простоя двигателя, после его переключения на автомобильный бензин. Клапан дополнительно оснащен фильтром очистки топлива.

Клапан электромагнитный для бензина. Этот механизм прекращает подачу автомобильного бензина в карбюраторных моторах, когда они функционируют на газовой смеси. Газовый блок управления исполняет аналогичную задачу в инжекторах.

Переключатель автомобильного топлива. Этот механизм обустраивают в салоне транспортного средства. Переключатели могут отличаться конструктивно. Некоторые варианты имеют подсветку, индикаторную шкалу, которая показывает, сколько в баллоне осталось газовой смеси.

Мультиклапан. Механизм располагается на горловине баллона. В его конструкции предусмотрены следующие клапана: скоростной, расходный, заправочный. Дополнительно мультиклапан оснащен заборной трубкой, измерителем уровня топливной смеси. Клапан скоростной при поломке трубопровода предупреждает газовую течь.

Венткамера. Этот компонент системы также расположен на горловине баллона. В коробку помещают мультиклапан. Основная функция этого элемента – отвод наружу газовых паров при возникновении в багажнике газовой течи.

Газовый баллон (специальная емкость для содержания сжиженного газа). Он может иметь торроидальную или цилиндрическую форму. Первый вариант предоставляет возможность размещать емкость с газом в нише, предназначенной для хранения запасного колеса. Согласно правилам техники безопасности при эксплуатации баллонов с газом емкость заполняется газовой смесью всего на 80% от ее максимальной вместимости.

Разбор деталей комплекта газобаллонного оборудования четвертого поколения: как выглядят детали устройства, зачем они нужны и как все работает

Выбросы отработавших газов

При работе двигателя на природном газе коли­чество выбросов СO₂ снижается, по сравнению с работой на бензине, приблизительно на 25%. Причина заключается в более благоприятном соотношении водород/углерод (отношение Н/С) — почти 4:1 (для бензина приблизительно 2:1). Это приводит к образованию во время сгорания природного газа большего количе­ства воды и меньшего количества СO₂.

Кроме практически полного отсутствия в вы­бросах твердых частиц, в сочетании с трехком­понентным каталитическим нейтрализатором, двигатель, работающий на природном газе, производит очень небольшие количества ток­сичных веществ (NO_x, СО и НС). Каталитический нейтрализатор для двигателя, работающего на природном газе, содержит большее количество благородного металла, что необходимо для улуч­шения преобразования углеводородов, состоя­щих в основном из химически стабильного ме­тана, и компенсации более высокой температуры «поджига» для природного газа (минимальная температура каталитического нейтрализатора, при которой начинается преобразование токсич­ных веществ). Следует указать, что, в отличие от Европы, в США метан классифицируется как нетоксичное вещество и, следовательно, не рас­сматривается американским законодательством в области ограничения токсичности отработав­ших газов, как загрязняющее вещество.

Автомобили, работающие на природном газе, отвечают высоким требованиям в отно­шении предельного содержания токсичных веществ в отработавших газах, особенно это относится к автобусам, которые должны отвечать более строгим требованиям EEV (усо­вершенствованный экологически чистый автомобиль). Использование природного газа также дает значительные преимущества по сравнению с бензиновыми и дизельными двигателями в отношении выбросов загряз­няющих веществ, не регламентируемых за­конодательством. Некоторые из них являются канцерогенами, а также способствуют образованию смога и кислотных дождей.

Классификация двигателей

Двигатели разделяют по нескольким параметрам: рабочему циклу, типу конструкции, типу подачи воздуха.

Классификация двигателей в зависимости от рабочего цикла

В зависимости от цикла, описывающего термодинамический (рабочий процесс), выделяют два типа моторов:

• Ориентированные на цикл Отто . Сжатая смесь у них воспламеняется от постороннего источника энергии. Такой цикл присущ всем бензиновым двигателям.
• Ориентированные на цикл Дизеля . Топливо в данном случае воспламеняется не от искры, а непосредственно от разогретого рабочего тела. Такой цикл лежит в основе работы дизельных двигателей.

Чтобы работать с современными дизельными моторами, важно уметь хорошо разбираться в системе управлениям дизелями EDC (именно от неё зависит стабильное функционирование предпускового подогрева, системы рециркуляции отработанных газов, турбонаддува), особенностях системы впрыска Common Rail (CRD), механических форсунках, лямбда-зонда, обладать навыками взаимодействия с ними. А для работы с агрегатами, работающими по циклу Отто, не обойтись без комплексного изучения свечей зажигания, системы многоточечного впрыска

Важно отличное знание принципов работы датчиков, каталитических нейтрализаторов

А для работы с агрегатами, работающими по циклу Отто, не обойтись без комплексного изучения свечей зажигания, системы многоточечного впрыска

Важно отличное знание принципов работы датчиков, каталитических нейтрализаторов

И изучение дизелей, и бензодвигателей должно быть целенаправленным и последовательным. Рациональный вариант – изучать дизельные ДВС в виде модулей.

Классификация двигателей в зависимости от конструкции

Поршневой . Классический двигатель с поршнями, цилиндрами и коленвалом. При работе принципа ДВС рассматривалась как раз такая конструкция. Ведь именно поршневые ДВС стоят на большинстве современных автомобилей.
Роторные (двигатели Ванкеля) . Вместо поршня установлен трехгранный ротор (или несколько роторов), а камера сгорания имеет овальную форму. У них достаточно высокая мощность при малых габаритах, отлично гасятся вибрации. Но производителям невыгодно выпускать такие моторы. Производство двигателей Ванкеля дорогостоящее, сложно подстроиться под регламенты выбросов СО2, обеспечить агрегату большой срок службы. Поэтому современные мастера СТО при ремонте и обслуживании с такими автомобилями встречаются крайне редко

Но знать о таких двигателях также очень важно. Может возникнуть ситуация, что на сервис привезут автомобили Mazda RX-8

RX-8 (2003 по 2012 годов выпуска) либо ВАЗ-4132, ВАЗ-411М. И у них стоят именно роторные двигатели внутреннего сгорания.

Классификация двигателей по принципу подачи воздуха

Подача воздуха также разделяет ДВС на два класса :

• Атмосферные . При движении поршня мотор затягивает порцию воздуха. Для вращения турбины и вдувания сжатого воздуха у турбокомпрессорных двигателей внутреннего сгорания используются непосредственно выхлопные газы.
• Турбокомпрессорные . Организована дополнительная подкачка воздуха в камеру сгорания.

Для вращения турбины и вдувания сжатого воздуха у турбокомпрессорных двигателей внутреннего сгорания используются непосредственно выхлопные газы.

Атмосферные системы активно встречаются как среди дизельных, так и бензиновых моделей. Турбокомпрессорные ДВС – в большинстве своём, дизельные двигатели. Это связано с тем, что монтаж турбонаддува предполагает достаточно сложную конструкцию самого ДВС. И на такой шаг готовы пойти чаще всего производители авто премиум-класса, спорткаров. У них установка турбокомпрессора себя оправдывает. Да, такие решения более дорогие, но выигрыш есть в весе, компактности, показателе крутящего момента, уровни токсичности. Более того! Выигрыш есть и в расходе топлива. Его требуется существенно меньше.

Очень часто решения с турбокомпрессором выбирают автовладельцы, которые предпочитают агрессивный стиль езды, высокую скорость.

Типы газовых установок

Как известно, есть две широко используемых разновидности газовых установок:

1. для метана (сжатого газа); 2. для пропан-бутана (сжиженного газа).

Они различаются разве в способе накопления и сбережения топливной смеси. В двух видах оборудования установлены баллоны. Вот только для метана необходимы толстостенные емкости, рассчитанные на высокое давление, достигающее показателя 200 кГс. Они более габаритны, чем баллоны с тонкими стенками для пропан-бутана, рассчитанные на давление всего до 10 кГс.

Вопрос точной настройки оборудования актуален для всех видов топливных смесей. Слаженная работа всех узлов позволяет повысить ресурс двигателя

Вот только есть важное различие параметров сгорания газа и бензина. Газ известен большей детонационной стойкостью, чем у бензина с самым высоким октановым числом

Вообще-то для улучшения работы на газовом топливе неплохо бы уменьшить камеру сгорания и тем самым увеличить степень сжатия. Но тогда мотор уже не сможет нормально работать на бензине.

Современные разработки автомобильных систем подачи горючего предусматривают две варианта установки газового оборудования:

1. Классическая схема предусматривает собой подачу газа напрямую в карбюратор или инжектор. 2. Последовательная схема позволяет топливу подаваться в форсунки, находящиеся на уровне, параллельном с бензиновыми силовыми агрегатами.

Первый принцип подачи популярен, как более экономичный. К его преимуществам относится несложная установка на автомобиль. Правда, существует один важный нюанс – во время перехода между режимами потребления разных видов топлива, смесь выходит неудовлетворительного качества. Как результат, некоторые части двигателя подвергаются быстрому износу. Специалисты поэтому и утверждают, что последовательная схема хоть и требует больше затрат, но характеризуется высшим качеством подачи газового топлива.

Преимущественные стороны установки газового оборудования на автомобиль:

1. Установить газовый двигатель можно собственноручно – это совсем не сложно. Достаточно лишь собрать данную установку на автомобиле самостоятельно. 2. Экономия средств на более дешевом виде топлива. 3. Желаемое качество, основанное на высоком октановом числе. 4. Относительная экологичность – выбросы переработанного газа не содержат токсичных веществ. 5. Повышения мощности двигателя и качества его работы. 6. Использование газа в качестве сжигаемой смеси, увеличивает ресурс силового агрегата.

Нюансы:

1. На автомобиле наблюдается снижение динамики разгона. 2. Клапаны газораспределительного механизма подвергаются повышенной нагрузке. 3. Газовая установка является габаритной, и занимает много пространства. 4. В холодное время года водитель может столкнуться с трудностями запуска аппаратуры. 5. Газобаллонное оборудование можно установить собственноручно и дополнительно подсоединить к заводской топливной системе автомобиля. Его зачастую покупают на рынке. А к определенной модели силового агрегата необходимо подбирать соответствующий вид аппаратуры.

Емкость для топлива с дополнительными деталями, такими, как клапан и испаритель, занимают место «запаски».

Затем, нужно установить внешнюю заправочною емкость. Ее отверстие следует вывести на внешнюю сторону кузова. После чего на двигателе устанавливаются клапаны против утечки газа, для перекрывания бензина при включении газа. А в салоне автомобиля располагается переключатель бензин-газ. Если вы сомневаетесь в своих знаниях о традиционном устройстве мотора, то не рискуйте к нему присоединять газовую аппаратуру, лучше обратитесь в специализированную компанию.

Как работает инжектор автомобиля?

Инжектор представляет собой электронный механизм впрыска топлива в автомобиль, а если быть точным, в двигатель. Производит этот впрыск специальный насос в виде форсунки. Эта деталь состоит из главного сопла, приёмной и смешивательной камер, а также диффузора. Вкратце рассмотрим принцип работы. Сначала бензин из бака по каналам под атмосферным давлением подается в насос. Затем топливо проходит регулятор, а только потом попадает в форсунки. Количество топлива, которое дойдет в форсунку, регулируется самим изделием. И чем дольше открыта форсунка, тем больше топлива соответственно туда попадет.

Чтобы инжектор прослужил вам долгую и верную службу, необходимо промывать и чистить его. Определить, загрязнен он или нет, легко по работе двигателя. Так как производительность форсунок уменьшается с загрязнением, то соответственно повышается расход топлива, которое будет накачивать насос. При движении это очень легко заметить, ваш автомобиль станет подергиваться, и начнутся резкие провалы во время разгона. На холостом ходу могут появиться нестабильные обороты. В холодное время при загрязненном впрыскивателе топлива автомобиль будет заводиться с трудом. Если тщательная промывка и чистка вам не помогла, то необходим ремонт инжектора.