Системы питания двигателей легковых автомобилей, работающих на сжиженном нефтяном газе, может работать как по принципу карбюрации, так и по принципу впрыска.
Система питания для сжиженного газа, работающая по принципу карбюрации, используется как на двигателях, работающих на бензине, оборудованных карбюратором, так и на двигателях, оборудованных системой впрыска бензина. Система питания, работающая по принципу карбюрации при использовании ее на двигателях с электронным впрыском бензина (рис. 7.76), кроме основных элементов обычной системы впрыска содержит ресивер 2, редуктор-испаритель 6, серводвигатель для управления расходом газа 7, трубопровод для подачи газа в диффузор.
При переключении на использование газа в качестве топлива, газ поступает из ресивера 2 в редуктор-испаритель, где происходит снижение давление газа и его испарение. В зависимости от сигналов, поступаемых от датчиков, блок управления выдает определенный сигнал на серводвигатель 7, определяющий расход газа на определенном режиме работы двигателя. Газ по трубопроводу поступает в диффузор, где смешивается с воздухом и проходит к впускному клапану, а затем в цилиндр двигателя. Для управления работой двигателя, предусматриваются отдельные блоки управления для работы двигателя на бензине и газе. Между обоими блоками управления идет обмен информацией.
Системы карбюраторного типа могут пока что использоваться на старых автомобилях или в странах с менее строгими требованиями к ограничению токсичности отработавших газов.
Система питания для сжиженного газа, работающая по принципу впрыска используется на двигателях, оборудованных системой впрыска бензина. Система питания для подачи сжиженного газа во впускной трубопровод содержит ресивер с газом, редуктор-испаритель 6, распределитель с шаговым электродвигателем, форсунки-смесители 11 (рис. 7.77).
Газ из баллона 25 поступает в редуктор-испаритель 15, где происходит испарение газа и снижение его давления до 0,16 МПа (1,6 кгс/см2). Баллоны оборудуются наружным клапаном ограничения объема заправки с приспособлением, отсекающим подачу газа при заполнении ресивера на 80% его объема) и соленоидным электромагнитным запорным клапаном 26. Емкости ресиверов для легковых автомобилей составляют от 40 до 128 л.
После выбора типа используемого топлива, с помощью переключателя и включении зажигания, при использовании газа, срабатывает клапан 14 на подачу газа, который выключается после отключения зажигания.
В электронные блоки управления 11и 12 от датчика 10 поступает информация о разряжении во впускном трубопроводе, зависящего от степени открытия дроссельной заслонки, информация о частоте вращения коленчатого вала от датчика 21, информация о составе топливовоздушной смеси от кислородного датчика 7. На основании полученной информации блок управления определяет поворот угол поворота шагового распределителя, регулирующего расход газа, поступающего через форсунки 17 во впускной трубопровод.
Компоненты системы впрыска сжиженного нефтяного газа. Основным компонентом системы является редуктор-испаритель (рис. 7.78), в котором происходит расширение газа в два этапа.
Каждая из ступеней редуктора-испарителя состоит из одной внутренней камеры 7, одной наружной камеры 2 и одной управляющей камеры 3, которые заполнены сжиженным газом. Ступени соединены перепускным каналом 11, по которому сжиженный газ попадает из первой ступени во вторую.
Кроме того, в каждой ступени имеется клапан с заслонкой 8 и поршнем 6. Поршень 6 с помощью резьбового соединения соединён с мембраной 9. В каждой пружинной камере имеется по одной пружине. Давление в камере с пружиной первой ступени равно атмосферному. Давление в камере с пружиной второй ступени равно давлению во впускном коллекторе.
Между 1 и 2 ступенями установлено резиновое уплотнение 15, отделяющее контур охлаждающей жидкости от контура сжиженного газа.
Принцип работы редуктора-испарителя заключается в следующем.
При работе двигателя сжиженный газ поступает, через клапан высокого давления для работы на газе, во внутреннюю камеру 7 первой ступени по давлению не более 1 МПа (10 кгс/см2). При этом заслонка клапана 8 открыта. Сжиженный газ проходит из внутренней камеры 7 в наружную камеру 2 и далее в управляющую камеру 3 первой ступени. Проходя через эти камеры, жидкий газ расширяется и переходит в газообразное состояние. Усилие, действующее на мембрану 9 первой ступени со стороны камеры 4 с пружиной, складывается из усилия соответствующим образом подобранной пружины и силы атмосферного давления (поддерживаемого в этой камере с пружиной).
Как только давление газа с другой стороны мембраны, в управляющей камере 3, превысит 0,16 МПа (1,6 кгс/см2), пружина 5, под воздействием усилия от мембраны 9, сожмётся. Жёстко связанный с мембраной 9 поршень 6 приведёт в движение заслонку 8 и клапан, через который газ поступает в испаритель, закроется. Поступление жидкого газа в испаритель прекратится. Находящийся в испарителе газ продолжает расширяться и через перепускной канал 11 перетекает во внутреннюю камеру 7 второй ступени и далее в ее наружную камеру 2 и управляющую камеру 3. По мере расходования газа давление в управляющей камере 3 второй ступени (действующего на мембрану) уменьшается. Как только давление станет меньше 0,16 МПа (1,6 кгс/см2), пружина 5 второй камеры преодолеет сопротивление мембраны и через поршень 6 откроет заслонку 8 второй камеры, в результате чего сжиженный газ вновь сможет поступать в испаритель.
Электромагнитный запорный клапан газового баллона установлен в блоке клапанов и служит для прерывания подачи газового топлива. Конструктивно он представляет собой электромагнитный клапан, который открывается блоком управления газобаллонной системы во время работы двигателя на газе (рис. 7.79).
При переключении на работу на бензине, при выключении двигателя, в случае аварии (распознавание столкновения) или при отказе электропитания клапан автоматически закрывается под воздействием усилия пружины, и поступление сжиженного газа к испарителю прекращается. Под воздействием усилия пружины клапан прижимается к седлу и перекрывает сжиженному газу доступ в к испарителю (рис. 7.80, а).
В режиме работы на сжиженном газе блок управления газобаллонной установки подаёт напряжение на клапан газового баллона. Под воздействием магнитного поля катушки якорь сдвигается вверх, преодолевая усилие пружины. Доступ к испарителю открывается (рис. 7.80, б).
Клапан контроля максимального наполнения (рис. 9.56) установлен в блоке клапанов в газовом баллоне. Он служит для отсекания подачи газа при заправке баллона.
Подача газа отсекается, когда газовый баллон оказывается заполненным на 80% своего общего объёма.
Привод клапана осуществляется механически поплавковым рычагом. Под воздействием давления заполнения верхний и нижний золотники смещаются вниз. Верхний золотник выполняет функцию обратного клапана. Нижний открывает выпускные отверстия, через которые сжиженный газ попадает в газовый баллон. Кроме того, в нижнем золотнике имеется небольшое центральное осевое отверстие, пройдя через которое сжиженный газ через открытый запорный клапан также попадает в газовый баллон.
При открытом запорном клапане давление в нижней камере клапана создаться не может. При изменении уровня сжиженного газа в баллоне во время заправки поплавок, перемещаясь, поворачивает волновую шайбу. Волновая шайба, в свою очередь, связана с запорным клапаном. Когда поплавок достигает положения, соответствующего заполнению 80% объёма баллона, шток запорного клапана входит в выемку профиля волновой шайбы, и запорный клапан закрывается. Сжиженный газ не может больше выходить через запорный клапан, и в нижней камере клапана создаётся повышенное давление. Под воздействием этого давления, а также усилия пружины, нижний золотник смещается вверх. При этом боковые выпускные отверстия перекрываются. Давление в клапане повышается до давления заполнения, заправочная колонка отключается, и верхний золотник закрывает под воздействием усилия пружины впускной канал.
Предохранительный клапан (рис. 9.57) установлен в газовом баллоне, в блоке клапанов. Он служит для предотвращения разрушения газового баллона при существенном увеличении давления в нём, например, вследствие повышения температуры.
При нормальном давлении пружина прижимает тарелку клапана вниз, клапан закрыт (рис. 7.81, а). Выходное отверстие для защиты от пыли закрыто заглушкой. Когда сила давления в газовом баллоне становится больше, чем усилие пружины клапана — 2,75 МПа (27,5 кгс/см2), тарелка клапана поднимается, и предохранительный клапан открывается (рис. 7.81, б). Газ выталкивает защитную заглушку и попадает в блок клапанов, из которого по вентиляционным шлангам выводится наружу за пределы салона автомобиля.
Клапан подачи СНГ (клапан высокого давления) (рис. 7.82) установлен на испарителе и служит для перекрывания доступа газа в испаритель.
В клапан высокого давления встроен фильтр. Он необходим для очистки сжиженного газа от могущих иметься в нём загрязнений и защиты от них чувствительных деталей механизма испарителя. Клапан является электромагнитным клапаном и открывается блоком управления газобаллонной установки во время работы двигателя на газе.
Если напряжение на катушку не подается (рис. 7.82, а), под воздействием усилия пружины клапан прижимается к седлу и перекрывает сжиженному газу доступ к испарителю. Когда все условия, необходимые для переключения на работу на газе, выполнены, блок управления газобаллонной установки подаёт напряжение на клапан высокого давления для работы на газе. Под воздействием магнитного поля катушки якорь сдвигается, преодолевая усилие пружины. Доступ газа в испаритель открывается (рис. 7.82, б).
При завершении работы на сжиженном газе блок управления газобаллонной установки отключает катушку клапана. Пружина автоматически перекрывает доступ газа в испаритель. При переключении на работу на бензине, при выключении двигателя, в случае аварии (распознавание столкновения) или при отказе электропитания клапан автоматически закрывается, и поступление сжиженного газа к испарителю прекращается.
Газовые форсунки с электрическим управлением встроены в распределительную магистраль, в которую газ поступает из газового фильтра газ (рис. 7.83). Форсунки пропускают дозированное количество газа.
При работе двигателя на газе форсунки подают сжиженный газ (в газообразном состоянии.) Схема газовой форсунки и принцип ее работы показан на рис. 7.84.
При обесточенном состоянии форсунки (рис. 7.84, а) напряжение на обмотку клапана не подаётся. Через впускной штуцер газ проходит в нижнюю, а из неё через отверстия в якоре в верхнюю камеру клапана подачи газа. В результате этого давление, которое действует на якорь в верхней и нижней камерах, одинаково. Под воздействием усилия пружины поршень вместе с анкером и уплотнительной кромкой сдвигаются вниз и закрывают канал выхода газа во впускной коллектор.
В корпусе форсунки имеется электрический разъём и катушка электромагнита. Когда по катушке протекает ток, вокруг неё возникает магнитное поле. Под воздействием магнитного поля якорь с уплотнительной кромкой поднимается вверх, преодолевая усилие пружины (рис. 7.84, б). Через отверстия в якоре газ перетекает из верхней камеры клапана обратно в нижнюю. Форсунка газа открывается. Через впускной коллектор газ попадает в камеру сгорания.