Материал: ГБО
На сегодняшний день ГБО IV поколения является наиболее распространённым и используемым типом газобаллонного оборудования.
Поколение ГБО IV+
Например, у BRC это оборудование называется Direct Injection. Это оборудование разработано специально для двигателей с непосредственным впрыском топлива. В виду конструктивной особенности двигателя бензин на холостых оборотах подаётся маленькой порцией непосредственно к свече зажигания. Подавать газ на холостых оборотах нецелесообразно. Газовый блок отличается от четвёртого поколения принципом работы. Теперь он управляет и бензиновыми, и газовыми форсунками одновременно. Для защиты бензиновых форсунок подача топлива через них не прекращается, а ограничивается. В итоге — соотношение до 20% бензина и
80% газа.
Пятое поколение ГБО
Отличительной особенностью пятого поколения автомобильного газобаллонного оборудования является то, что газ подаётся в цилиндры двигателя в жидком состоянии. Для этого система дополнительно оснащается газовым насосом, который заставляет циркулировать жидкий газ из баллона через систему топливных магистралей в рампу газовых форсунок и таким образом создаёт необходимое постоянное давление перед форсунками. Через клапан обратного давления газ возвращается в баллон.
Газовые электромагнитные форсунки подают газ в жидком состоянии. В таких системах сложнее всего было преодолеть обмерзание газовых форсунок. Компания Siemens разработала специальные форсунки для впрыскивания жидкой фазы газа во впускной коллектор. В результате отпала необходимость в установке редуктораиспарителя, и мотор теперь можно запускать в любую погоду сразу на газе.
Газовый блок управления использует бензиновые топливные карты, заложенные в штатный ЭБУ, и вносит лишь необходимые поправки для адаптации к газу.
Слабым местом этой системы является газовый насос. Конденсат и плохое качество газа сводят его ресурс на нет, а неоправданно высокая стоимость делает это оборудование экономически невыгодным.
Шестое поколение ГБО
Принципиально другой подход к двигателю с непосредственным впрыском топлива. Как мы видели раньше, у газовой индустрии уже были попытки обуздать двигатели с непосредственным впрыском топлива, это системы 4+. Но было много ограничений, и всё равно во время эксплуатации приходилось использовать бензин. Это решение выглядит более грамотным и законченным. Для тех, кто ездит на двигателе MPI (обычный инжекторый двигатель), это оборудование не подойдёт. Газовое топливо подаётся через насос высокого давления и бензиновые форсунки прямо в камеру сгорания. В обычных инжекторных моторах нет насоса высокого давления. Газ с помощью электрического насоса в баллоне подаётся в блок клапанов и уже из него — через насос высокого давления и бензиновые форсунки в двигатель. Часть оборудования, а именно: ВЗУ, баллон и насос перекочевали из пятого поколения. Новое — это блок клапанов. В блок приходит одновременно 2 топлива: и бензин, и газ, и с помощью системы клапанов подаётся необходимое топливо. Бензин не нужен совсем!
11
Но не все двигатели можно оснастить таким оборудованием. В список кандидатов не попали моторы с механическим регулятором давления топлива.
И как любая новая технология эта тоже стоит очень недёшево. Цена начинается от 2021 евро.
7. Баллоны для СНГ, КПГ и СПГ, их арматура
ГАЗОВЫЕ БАЛЛОНЫ ДЛЯ СНГ
Выпускаемые в настоящее время газовые баллоны для СНГ автомобилей и автобусов рассчитаны на рабочее давление Рраб=1,6 МПа и предназначены для хранения газового топлива при температуре — 40...+40°С. Баллоны оборудованы унифицированной расходно-наполнительной и контрольно-предохранительной арматурой. Газовый баллон (рис. 26) представляет собой сосуд с цилиндрической средней частью и сферическими днищами, цилиндрическая часть из листовой углеродистой стали сварная с продольным швом. На переднем днище газового баллона грузовых автомобилей установлена унифицированная арматура: наполнительный вентиль 3, расходные вентили 8 и 2 соответственно для газообразной и жидкой фаз, предохранительный клапан 4, вентиль максимального уровня 7 и датчик 6 указателя уровня СНГ.
ГАЗОВЫЕ БАЛЛОНЫ ДЛЯ СПГ
Автомобильные газовые баллоны рассчитаны на максимальное рабочее давление рра6=20 МПа и предназначены для длительного хранения СПГ в сжатом состоянии. Баллоны для хранения СПГ являются наиболее ответственным элементом газобаллонной установки. Их изготовляют
из стальных бесшовных труб, а также из круглых горячекатаных или листовых заготовок глубокой вытяжки с последующей раскаткой.
Газовые баллоны для СПГ имеют цилиндрическую форму со сферическим днищем, в горловине баллона расположено одно отверстие для подключения арматуры.
Газовый баллон с арматурой для СПГ: 1 переходный штуцер; 2 баллон; 3 наполнительный вентиль
Автомобильный баллон с арматурой для сжиженного метана КПГ
Криогенный баллон с арматурой для сжиженного метана представлен на рис. 33. На переднее днище 1 баллона выведен заправочный патрубок с горловиной 5 и обратным клапаном 7. На дренажном патрубке газового топлива установлены запорный электромагнитный клапан 2 и коллектор 13. В средней части внутреннего сосуда баллона расположен датчик уровня СжПГ емкостного типа. Преобразование сигнала датчика осуществляется в электронном блоке 12, размещенном на днище I баллона.
Металлические газовые баллоны для автомобилей, имеют цилиндрическую форму, горловину под вентиль с одной стороны и закругленное донышко с другой стороны. Баллоны
ип I такого типа, отливаются в специальных формах, не имеют сварочных швов, что придает им большую прочность и плотность. В процессе изготовления, все баллоны, подвергаются строгому контролю, они должны отвечать всем
12
Тип II
Тип III
Тип IV
требованиям нормативной и технической документации на все 100%. Кроме того каждый баллон проходит ультразвуковую проверку на предмет скрытых
дефектов, а также проверятся избыточным давлением 30
МПа (300 кг/см2).
Металлопластиковые баллоны 2 типа представляют собой герметичный лейнер изготовленный из легированной конструкционной стали прочностью 120кгс/мм2. и вязкостью 100кгс/мм2, основная часть которого покрыта прочной армирующей оболочкой.
Применяемая сталь сохраняет свои механические характеристики при эксплуатации баллонов в условиях низких температур окружающего воздуха.
В металлопластиковом баллоне типа III отличительной особенностью является алюминиевый лейнер, в отличии от типа II. Алюминиевый лейнер усилен специальной оплеткой из карбоволокна, разрывное усилие которой составляет не менее 140 кгс/мм2, нить оплетка пропитывается связующим составом на основе эпоксидной смолы.
Наружные и внутренние поверхности баллона надежно защищены специальным покрытием стойким к коррозии в течение расчетного срока эксплуатации баллона.
По типу конструкции газовые баллоны типа IV схожи с типом III, единственной особенностью является , что материал лейнера используется полимерный, с армирующей оболочкой из композитного материала или углеродного волокна.
Основным плюсом баллонов типа IV является маленький вес баллона, по сравнению с баллонами других типов, но баллоны типа IV пока остаются довольно редким явлением в силу высокой стоимости и небольшой разницы коэффициентов совершенства (отношения объема сосуда к собственной массе) относительно 3-го типа.
Классификация включает четыре основных типа конструкций: цельнометаллические, металлкомпозиционные (двух подтипов) и композиционные баллоны.
Тип1: цельнометаллические баллоны (КПГ1), изготавливаемые из углеродистой или легированной стали (на рисунках показана красным цветом) без применения сварки (full metal).
Тип 2: металлкомпозиционные баллоны (КПГ 2), имеющие облегченную конструкцию из стального тонкостенного лейнера, несущего основную часть нагрузки, и армирующей оболочки из композиционного материала или минерального волокна (показаны желтым цветом) на кольцевой (цилиндрической) части (hoop wrapped).
Тип 3: металлкомпозиционные баллоны (КПГ 3), конструкция которых состоит из металлического, как правило алюминиевого лейнера, заключенного по всей поверхности в армирующую оболочку из композиционного материала по типу
"кокон", которая несет основную нагрузку (fully wrapped - continuous filament).
Тип 4: композиционные баллоны (КПГ 4), конструкция которых включает силовую оболочку из композиционного материала и внутреннюю полимерную
13
герметизирующую колбу с металлическими закладными элементами для подсоединения запорной арматуры. В таких баллонах вся нагрузка приходится на намотку.
Баллоны могут иметь одну или две горловины, к которым присоединяются элементы системы безопасности (клапаны, запирающие баллон при превышении допустимого давления или температуры) и газовые магистрали.
8. Правила и порядок освидетельствования автомобильных газовых баллонов
Баллоны должны:
иметь не истекший срок нормативной годности;
быть очищенными от внешних загрязнений;
иметь конструкцию в зависимости от типа резервуара, соответствующую нормативным требованиям;
быть оснащены арматурой (наполнительной, расходной и пр.), предусмотренной их конструкцией;
не иметь внутри остатков газа.
Восвидетельствовании баллона ГБО будет отказано, если:
1.на корпусе баллона имеются трещины, вмятины и прочие механические повреждения,
2.превышающие 10 % толщины стенок;
3.частично или полностью отсутствуют паспортные сведения;
4.просрочена дата аттестации;
5.вышел срок годности по нормативу.
Порядок проведения освидетельствования баллона ГБО:
Освидетельствование бллона ГБО происходит в четыре этапа, по его результатам на баллоны наносится положенная маркировка.
Подготовка баллона к проверке: перед испытаниями корпус баллона и запорная арматура очищаются от загрязнений, из резервуара удаляют остатки газа. Затем емкость очищают паром под высоким давлением. Подготовка завершается проверкой газоанализатором для выявления остатков газа.
Визуальный осмотр: баллон осматривают снаружи и внутри с целью обнаружения любого рода повреждений и дефектов, снижающих его прочность. При выявлении трещин, сколов и следов коррозии – баллон подлежит ремонту либо выбраковке.
Гидравлическое испытание: тестирование проводится в бронекамере. Если таковой не имеется, баллон помещается в специализированное ограждение, наполняется жидкостью (обычно это вода), имеющей комнатную температуру, и
14
подвергается нагрузке под давлением 25 атмосфер. Под давлением резервуар выдерживают 2 минуты (рекомендуемое время, как правило, указано в техпаспорте изделия), после чего снижают до рабочего в 16 атмосфер. Затем повторно осматривают поверхность корпуса и швы. При обнаружении любых механических деформаций баллон выбраковывают либо предписывают ремонт. По окончании тестирования резервуар сушат горячим воздухом.
Пневматическое испытание: баллон тестируют, приведя его в рабочее состояние вместе с запорной арматурой и наполнив воздухом. Целью является обнаружение утечек в резервуаре и дополнительном оборудовании. Для этого баллон погружают в воду, наполняют воздухом под давлением 16 атмосфер и оставляют на 2 минуты либо время, указанное в техпаспорте изделия. Появление пузырьков говорит о том, что баллон негерметичен. Если утечка обнаружилась в запорной арматуре, ее отправляют в ремонт либо заменяют новой, затем испытание повторяют.
9. Электромагнитные клапаны и фильтры ГБА
Для управления подачей газа и бензина в системе питания газобаллонного оборудования ГБО автомобилей устанавливаются газовые и бензиновые электромагнитные клапаны. Клапаны достаточно часто объединены конструктивно с фильтрами для очистки поступающего топлива.
Электромагнитные клапаны с фильтром газа Электромагнитные газовые клапаны
Специальные газовые электромагнитные клапаны высокого давления для перекрытия подачи газа в ГБО автомобилей
Для перекрытия подачи давления газа (20,0 МПа) используются специальные клапаны высокого давления. Такой клапан состоит из корпуса и электромагнита с клапаном. Герметичность соединения корпуса с электромагнитом, внутри которого перемещается клапан, обеспечивается уплотнительной прокладкой. Работа клапана аналогична представленным выше электромагнитным клапанам.
Для очистки газа в магистралях высокого давления газобаллонного оборудования автомобилей применяются газовые фильтры.
Бензиновые электромагнитные клапаны ГБО автомобилей
Бензиновые электромагнитные клапаны устанавливают в разрыв топливной магистрали. Большинство клапанов имеют устройство для ручного открытия бензомагистрали. Бензоклапан состоит из корпуса, в который запрессованы патрубки входа и выхода бензина. В корпус ввинчена направляющая втулка, которая уплотняется с использованием уплотнительного кольца.
Внутри втулки перемещается подпружиненный якорь, на торце которого запрессован клапан. При подаче питания на обмотку катушки, якорь поднимается и открывает клапан. С противоположной стороны в корпус ввинчен механический аварийный клапан. Вращением его маховичка можно открыть поступление бензина при отключенном питании на катушке.
15