Газовый редуктор

Для понижения (редуцирования) давления сжатого или сжиженного газа до давления близкого к атмосферному используют газовый редуктор 12 (рис. 1). Автомобильные газовые редукторы снабжены дополнительными 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. Увеличение числа ступеней улучшает стабильность регулируемого давления, но одновременно усложняет конструкцию. Для газобаллонных установок сжиженного газа наибольшее распространение получили двухступенчатые редукторы, а для газобаллонных установок, работающих на сжатом газе с давлением до 20 МПа, используют в основном трехступенчатую систему редуцирования газа, состоящую из одно- и двухступенчатого редуктора.

Работа редуктора рассчитана на поступление в него газа в парообразном состоянии. Принцип действия всех ступеней редуктора одинаков.

Рассмотрим работу двухступенчатого газового редуктора (рис. 9), который унифицирован для всех грузовых газобаллонных автомобилей.

При неработающем двигателе и закрытом магистральном вентиле, расположенном в кабине водителя, газ в редуктор не поступает. Пружина 5, (рис. 9, а), прогибает диафрагму 6 посредством двуплечего рычага и открывает клапан 4 первой ступени.

Клапан 7 второй ступени пока закрыт, так как коническая пружина 2 прогибает диафрагму 3 второй ступени, поднимая горизонтальное плечо двуплечего рычага вверх. Давление во всех ступенях редуктора при этом равно атмосферному.

Если открыт магистральный вентиль, то газ (рис. 9, б, в) из баллона поступит в первую ступень редуктора и прогнет диафрагму 6 (рис. 9, б) вниз, которая под давлением 0, 25 – 0,30 МПа посредством двуплечего рычага закроет клапан 4 первой ступени.

При неработающем двигателе газ в полость II не поступает, так как клапан второй ступени закрыт.

При работе двигателя в полость II (рис. 9, в) через выходной патрубок с обратным клапаном 9 передается разряжение из впускного трубопровода двигателя, и диафрагма 3 второй ступени под действием атмосферного давления прогибается внутрь, преодолевая сопротивление пружины 1. Действие пружины 2 и диафрагмы разгрузочного устройства на диафрагму второй ступени прекращаются, так как вследствие разряжения, передаваемого в камеру разгрузочного устройства по трубке 8 из впускного трубопровода двигателя, диафрагма опустится вниз, сжимая пружину и отводя упоры от мембраны второй ступени. При перемещении диафрагмы 3 угловой рычаг освобождает клапан 7, который под давлением газа откроется, и газ из полости I поступит в полость II.

Газ, поступая в полость II, расширяется, вследствие чего давление газа понижается до необходимого значения. Если давление газа начнет превышать нормальное, диафрагма, поднимаясь кверху, закроет клапан. Таким образом, необходимое давление второй ступени будет все время поддерживаться на требуемом уровне.

Далее газ через выпускной обратный клапан 9 по трубопроводу отсасывается в карбюратор-смеситель.

Мембрана второй ступени, освобожденная от дополнительного усилия пружины 2 разгрузочного устройства, обладает большой чувствительностью и в зависимости от режима работы двигателя и изменения разряжения в полости с помощью клапана 7 постоянно регулирует поступление к двигателю газа в необходимом количестве.

При работе двигателя на холостом ходу дроссельную заслонку в карбюраторе-смесителе прикрывают, и разряжение в смесительной камере падает, вследствие чего поступление газа через выходной патрубок редуктора прекращается. При этом газ начинает поступать во впускной трубопровод двигателя по трубке 10 холостого хода (рис. 9, г). Поступление воздуха из карбюратора-смесителя в редуктор устраняется при этом закрывающимся клапаном 9.

Поступление газа в двигатель регулируют в зависимости от его теплотворности поворотом клапана. При работе на газе постоянного состава клапан закрепляют в отрегулированном положении. В случае повышения давления в полости первой ступени выше допустимого открывается предохранительный клапан, сообщающий полость с атмосферой.

Этот редуктор является универсальным, им можно пользоваться при работе на сжатом и сжиженном газах. В случае перехода на другой вид газа заменяют клапан первой ступени и изменяют жесткость пружины первой ступени. Для сжатого газа ставят клапан в виде шарика, изготовленного из нержавеющей стали; для сжиженного газа клапан изготавливают из специальной резины.

Основными требованиями, предъявляемыми к работе газового редуктора, являются малые колебания входного давления газа при работе двигателя на различных режимах.

Одноступенчатый газовый редуктор (рис. 10) устанавливаемый дополнительно на автомобилях, работающих на сжатом газе, имеет клапан 6, делящий внутреннее пространство на две камеры А и В..При подаче газа в баллон давление в полости А действует на диафрагму 4, соединенную со штоком клапана 6 с помощью тарелки 2. При равенстве силы давления Р_В и упругой силы пружины 3 диафрагмы 4 прогибается вверх, клапан 6 закрывается. Расход газа из полости В приводит к снижению давления. Клапан открывается.

Дозирующее-экономайзерное устройство. Дозирование газа происходит в дозирующем экономайзерном устройстве. 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, позволяя получить наилучшую экономичность и минимальную токсичность отработанных газов. При полном открытии дроссельных заслонок (для получения максимальной мощности двигателя) горючая смесь при помощи экономайзерного устройства обогащается.

 

В дозирующее-экономайзерное устройство пневматического типа (рис. 11) входят жиклеры 1 экономичной и 2 мощностной регулировок, клапан 3, мембрана и пружины. Работа экономайзера происходит под действием разряжения создаваемого во впускном трубопроводе.

При больших значениях разряжения (0,016 – 0,065 МПа) во впускном трубопроводе, что соответствует работе двигателя на минимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя и частичных нагрузках, мембрана 5, преодолевая усилие пружины 6 экономайзера, прогибается и клапан 3 экономайзера под действием пружины 4 клапана закрывается. В этом случае газ поступает только через жиклер 1 экономичной регулировки. При более низком разряжении во впускном трубопроводе пружина 6 экономайзера открывает клапан 3 и дополнительная порция газа через жиклер 2 мощностной регулировки поступает в цилиндры двигателя.

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

7.4.4. Газовые смесители

Приготовление горючей смеси и регулирование ее подачи для получения заданной частоты вращения коленчатого вала двигателя происходит в газовых смесителях (рис. 12).

Чтобы повысить коэффициент наполнения и мощность двигателя, смеситель должен обладать минимальным сопротивлением потоку газовоздушной смеси. Смеситель должен также обеспечивать надежный пуск двигателя, устойчивую работу его на холостом ходу, плавный переход с малой частоты вращения коленчатого вала двигателя к нагрузочным режимам, приемистость двигателя, а на универсальных двигателях, работающих на газе и бензине, - возможность быстрого перевода двигателя с работы на одном топливе на другое.

Существенным отличием работы газового смесителя от карбюратора является то, что в нем топливо не испаряется, так как газ в него подается уже в парообразном виде. Подача газа в смеситель в одинаковом с воздухом агрегатном состоянии позволяет вынести дозирующие элементы в один блок или объединить их с газовым редуктором, упростить конструкцию смесителя. Кроме того, смеситель не требует ускорительных устройств, так как при резком открытии дроссельных заслонок для увеличении мощности двигателя расход газа растет пропорционально расходу воздуха.

Конструктивно газовые смесители могут быть объединены с карбюратором (карбюратор-смеситель) или выполнены отдельно. Подвод газа в смеситель может происходить через газовые форсунки или через отверстия в узком сечении диффузора, либо между диффузором и дроссельной заслонкой.

Для газобаллонных автомобилей, работающих на сжиженном газе, применяют газовый смеситель и карбюратор-смеситель.

Смесители в зависимости от модели двигателя имеют различные модификации, отличающиеся диаметром диффузоров, способом регулировки ограничителя частоты вращения коленчатого вала и приводом дроссельных заслонок. Основные топливодозирующие элементы смесителей одинаковы и конструктивно объединены с газовым смесителем.

Карбюраторы-смесителиизготовляются на базе стандартных карбюраторов с некоторыми изменениями их конструкции, необходимыми для установки газовой форсунки и присоединения газовой трубки холостого хода. Переоборудование карбюратора не исключает возможности работы двигателя на бензине.