IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Тенденция по установке газобаллонного оборудования (ГБО) в коммерческих и частных автомобилях, появившаяся сравнительно недавно в европейских странах, стала популярной теперь и в нашей стране. Действительно, невысокая стоимость пропана и метана и его высокое октановое число привлекает владельцев автотранспорта, стимулируя к приобретению и установке соответственных газовых систем.

После установки ГБО, возможность использования бензина отнюдь не исключается, при желании или необходимости переключение между видами используемого горючего можно произвести прямо из салона с помощью специального переключателя, если не переключать в этом случае блок управления ГБО включает газ или бензин в режиме автомат. Это существенный момент для тех, кто часто вынужден ездить на большие расстояния без остановки. Плюсы и минусы, которые даёт газовое оборудование при установке на автомобиль, привели к тому, что технология постоянно развивается. В ходе устранений различных недочётов и приспосабливания системы ГБО на разные виды двигателя появилось несколько поколений систем. На сегодняшний момент их шесть. Начальное поколение в своей работе основывалось на принципе, при котором газ подавался в двигатель благодаря механической системе регулирования. В процессе участвовал редуктор вакуумного или электронного типа. Дозировка газа, подаваемого в двигатель, основывалась на механическом принципе. Однако, механическое регулирование имело в своей основе ряд недостатков, которые частично были устранены в следующем поколении систем. Теперь процесс происходил с использованием электронного редуктора и блока управления. Последний получал информацию от датчиков (количество кислорода, частота вращения коленвала и положение дроссельной заслонки). На основе этих данных происходило поддержание на необходимом уровне газо-воздушной смеси. Регулирование происходило при различных режимах работы двигателя[1].

Системы первого и второго поколений не отвечают действующим нормам. Токсичность таких систем находится на уровне норм ЕВРО-1. В связи с этим производители ГБО разработали системы третьего и четвертого поколений, которые находят большее распространение.

Совершенствование топливной системы бензинового авто привело сначала к появлению моноинжекторной системы, затем инжекторной системы с распределенным впрыском, сейчас же на авто стали устанавливать инжекторную систему с непосредственным впрыском топлива в камеры сгорания. Применение системы непосредственного впрыска, когда бензин поступает из топливных форсунок непосредственно в цилиндр, позволило снизить, причем существенно, потребление топлива, при этом выходная мощность установки не снизилась.

Общий принцип работы данной системы питания одинаков, но у разных компаний она имеет разное обозначение: у Volksvagen это FSI и TSI, у Mercedes-Benz – CGI, у Toyota - D4, а у Ford – EcoBoost. Но поскольку бензиновые форсунки устанавливаются в головке блока цилиндров, и распылитель их находится в камере сгорания, то это исключает применение распространенного газобаллонного оборудования 4 поколения на авто с этой системой питания. И все потому, что нельзя прекращать подачу бензина через форсунки, поскольку из-за его отсутствия не производится охлаждение и смазывание элементов форсунки, а отверстия распылителя без постоянного промывания их бензином попросту закоксовывались. В итоге, форсунки без постоянной работы быстро выходят из строя[2].

ГБО 6 поколения принципиально отличается от своих старших аналогов, это касается и комплектации оборудования и принципа работы всей системы. Некоторая конструктивная схожесть и принцип работы все же есть с пятым поколением ГБО.

И это не удивительно, ведь именно оно, скорее всего для некоторых типов двигателей, будет считаться переходным, как когда-то третье поколение было переходным между вторым и четвертым.

Компании, занимающиеся производством газобаллонного оборудования, чтобы не остаться не у дел, взялись за решение данной проблемы, что привело к появлению сначала принципиально нового поколения оборудования, являющегося уже пятым поколением, но это оборудование подходит для использования на инжекторные авто с раздельным впрыском.

Затем на его основе было создано шестое поколение ГБО, дающее возможность использовать его на авто с непосредственным впрыском без нанесения вреда бензиновым форсункам штатной системы.

Официальное название газобаллонного оборудования 6 поколения -Liquid Propane direct ingection, сокращенно LPdi. Конструкция данного оборудования несколько сходна с ГБО 5 поколения, но имеются и конструктивные различия. Основным достижением при создании пятого и шестого поколения оборудования стало обеспечение подачи газа в цилиндры в жидком состоянии. Это обеспечивает меньшие агрегатные потери газа и более точную дозировку. Привело это все к минимизации разницы потребления газа относительно бензина.

Всего этого удалось достигнуть путем полного пересмотра принципа работы оборудования. Многие элементы, которые были общие для первых четырех поколений оборудования, были исключены, на замену им пришли новые[2].

Емкость для содержания газа – баллон, у оборудования 6 поколения остался, но его пришлось дорабатывать. Ведь чтобы газ оставался в жидком состоянии, его нужно подавать под высоким давлением, для создания которого в баллон интегрировали газовый насос высокого давления. Из баллона выходит две магистрали. Первая используется для дальнейшей передачи жидкого газа под давлением на остальные элементы оборудования, а вторая магистраль предназначена для возвращения невостребованного газа обратно в баллон.

Рисунок-1. Устройство ГБО 6-го поколения.

Эти магистрали, в отличие от трубопроводов первых четырех поколений, сделанных из меди, состоят из синтетического волокна, что обеспечивает им высокую надежность.

Это и есть два конструктивных сходства по механической части между ГБО 5 и 6 поколений.Далее конструкция у этих оборудований различная.

Если у ГБО 5 поколения дальше в конструкцию был включены блок клапанов с регулятором давления и газовые форсунки, которые подавали жидкий газ в коллектор, то у газобаллонного оборудования 6 поколения всего этого нет.

В ГБО 6 поколения жидкий газ подается в блок замещения топлива, он же модуль согласования или Fuel Selection Unit, сокращенно FSU. Этот блок врезается в магистраль подачи бензина и получается, что к нему подводится и бензиновые магистрали и газовые.

Это и вся механическая составляющая газобаллонного оборудования 6 поколения. Никаких газовых форсунок нет. А электронная часть состоит из блока управления, подключенного к штатному блоку управления инжекторной системы.

А работает это все так. При включении системы в работу, насос начинает качать жидкий газ, для увеличения давления и исключения перехода газа в газообразное состояние. Под давлением газ по магистрали подачи поступает к блоку замещения топлива.

При переходе работы силовой установки на газ, блок замещения перекрывает бензиновые магистрали и открывает газовые.

Газ в жидком состоянии, уже по бензиновым магистралям, проходит через бензиновый насос высокого давления, где его давление выравнивается согласно требованиям и далее подается на бензиновые форсунки, которые выполняют роль газовых.

При этом газом производится смазка и охлаждение их, а также предотвращается закоксовывание распылителей, поскольку форсунки постоянно включены в работу.

Излишки газа, которые были не востребованы, по магистрали обратной подачи возвращаются в баллон. Поскольку дозировка газа производится штатной системой питания, то в задачу газового электронного блока входит только переключение магистралей подачи в блоке замещения топлива[1].

У ГБО 6 поколения достаточно преимуществ:

Поскольку газ поступает в жидком состоянии, то теперь возможна более точная его дозировка. При этом многие элементы бензиновой системы питания становятся комбинированными, так что они выполняют роль и газового оборудования, это очень важно, особенно для работы форсунок. Точная дозировка газа обеспечивает не только более экономичный его расход, но еще и не влияет на мощность силовой установки.

При этом если дополнительно силовую установку оснастить вариатором опережения зажигания, обеспечивающего более полное сгорания газа, то мощностные показатели силовой установки, работающие на газе, могут даже возрасти.

Данное оборудование позволяет автомобилю быть монотопливным, поскольку газ имеет жидкое состояние и не требуется прогревание мотора для обеспечения перехода газа в газообразное состояние, как это было в 1-4 поколении ГБО.

Это оборудование является необслуживаемым, поскольку такой надобности нет. Единственное, это использование специального переходника с фильтром при заправке, чтобы удалить из газа механические примеси[3].

Но имеются и недостатки. Поскольку в работу газовой установки включены и элементы бензиновой системы, то переход между видами топлива производится не сразу.

Ведь после перехода, к примеру, с бензина на газ, в магистралях, идущих от блока замещения топлива к форсункам, остается бензин, и переход осуществится только после выработки бензина из магистралей. Помимо этого, функционирование ГБО 6 поколения возможно только с газом, находящимся в жидком состоянии. А ведь он может испаряться, особенно летом, образуя в магистрали подачи газовые пробки.

Поэтому перед переходом или запуском силовой установки, работающей на газе, газовый насос должен «прокачать» систему, чтобы избавиться от пробок. Частично этот недостаток устранили путем включения насоса в работу сразу после открытия двери авто. Ну и еще одним недостатком, причем существенным, является высокая цена на газобаллонное оборудование 6 поколения.

По словам поставщиков и установщиков оборудования, LPdi при своей немаленькой стоимости, около 19000 грн., имеет весомые преимущества – исключаются потери мощностных характеристик, обеспечивается снижение выбросов СО2 на 20% и соответствие нормам Euro 5 и Euro 6. Экология пока мало интересует наших автовладельцев, а вот возможность сохранить мощность, да еще получить выигрыш в расходах на топливо для нас очень актуальна[4].

В итоге, если посчитать расходы на ГБО 6-го поколения, можно найти ему альтернативу – модификацию автомобиля с дизельным мотором. Частично в этом есть смысл, но у дизеля есть свои недостатки, например, характерная шумность работы, в начале зимы возможны проблемы из-за применения летней солярки и т. д. Так что данное ГБО имеет право на жизнь.

Список литературы:

1. http://gboteh.ru/vse-o-gbo/chto-takoe-gbo-v-avtomobile.html © Gboteh[дата обращения 01.12.2016]

2. http://www.avto-pulss.ru/obuchenie/750-gbo-6-pokoleniya.html [дата обращения 01.12.2016]

3. http://www.alphagas.ru/states.php?states=1343974320[дата обращения 02.12.2016]

4. Журнал «Автотранспорт».- ООО «ИД Панорама», №10/ 2016г.- 68с. [дата обращения 02.12.2016]

BevzDmitryAlexandrovich, student

BelgorodstatetechnologicalUniversity. V. G. Shukhov,

Belgorod,Russia

(e-mail:[email protected])

Prokhorova E. V., associate Professor

Belgorod state technological University. V. G. Shukhov,

Belgorod,Russia

(e-mail: [email protected] )

IMPROVEMENT OF GAS-CYLINDER EQUIPMENT

Abstract.This article describes the advantages and disadvantages of gas equipment, especially gas fuel, installation diagram and principle of operation of the gas installation on the car.

Key words: car, gas, equipment, engine.

 

6

 

Код для цитирования: Скопировать