СИСТЕМА ПИТАНИЯ ГАЗОВЫМ ТОПЛИВОМ

Двигатели газобаллонных автомобилей могут работать на различных природных и промыш­ ленных газах, которые могут находиться как в сжатом, так и в сжиженном виде в специаль­ ных баллонах.

В основном в качестве такого газа используется метан. В баллонах сжатый газ находит­ ся под давлением порядка 20 МПа.

Сжиженный газ — это, как правило, смесь пропана и бутана, находится в жидком состоянии в баллоне при более низком давлении порядка 1,6-2 МПа. Сжиженный газ в баллоне не должен занимать весь объем, часть газа должна находиться в газообразном состоянии, чтобы не произошло разрушения баллона при увеличении объема жидкости вследствие нагрева.

По сравнению с жидким нефтяным топливом газ обладает некоторыми преимуществами при использовании его в качестве топлива для ДВС. Во-первых, газ дешевле жидкого топли­ ва. Во-вторых, он лучше смешивается с воздухом, образуя однородную горючую смесь, и обеспечивает более полное сгорание, поэтому в отработавших газах газобаллонных авто­ мобилей содержится меньше вредных веществ. Кроме того, газ в отличие от бензина не раз­ жижает моторное масло, а это гарантирует уменьшение износа деталей двигателя. Антидето­ национная стойкость газа выше, чем бензина. В то же время смесь газа с воздухом имеет меньшую теплоту сгорания и стандартный двигатель при работе на газе будет иметь мень­ шую мощность, чем тот же двигатель при работе на жидком топливе. Несмотря на некоторые недостатки, газобаллонные автомобили получают все большее распространение в мире.

Перед тем как подать газ в камеру сгорания, нужно снизить его давление, для чего ис­ пользуют специальные редукторы. Сжиженный газ предварительно переводится в газооб­ разное состояние с помощью испарителя — специального теплообменника, подключенного к системе охлаждения двигателя.

Все больше известных производителей автомобилей серийно выпускают модели, пред­ назначенные для эксплуатации на двух видах топлива — жидком и газообразном (Volvo, BMW, FIAT, Rover и др.). На этих автомобилях параллельно устанавливаются две системы пи­ тания — для жидкого топлива и для газа (рис. 2.101). Водитель может с помощью контроль­ ного устройства переключать работу двигателя на тот или другой вид топлива и определять остаток любого топлива с помощью контрольных приборов.

Рис. 2.101. Автомобиль BMW 316 g можетРис. 2.102. Емкость для газа производст- работать на бензине и сжиженном газе ва компании Ford Motors

Необходимо размещать газовые баллоны в безопасном месте, чтобы они не были повре­ ждены в случае аварии. Иногда баллоны устанавливают в багажном отделении легковых ав­ томобилей, но располагают их при этом как можно дальше от задней части автомобиля, которая может подвергнуться удару при аварии. На грузовых автомобилях баллоны для сжа­ того газа обычно размещают между рамой и грузовой платформой. У автобусов баллоны мо­ гут располагаться на крыше. Некоторые производители изготавливают емкости для газово­ го топлива из композитных материалов специальной формы для лучшего использования объема багажника (рис. 2.102).

§16

НАДДУВ ДВС

Одним из способов повышения мощности двигателя внутреннего сгорания является увели­ чение количества поступающего в цилиндры воздуха. Подача в двигатель воздуха при поло­ жительном давлении называется наддувом. В настоящее время зарубежными фирмами про­ изводится от 50 до 90 % двигателей с наддувом от общего объема выпускаемых двигателей. В ДВС применяют механический наддув, когда воздух закачивается специальным на­ сосом (компрессором), имеющим механический привод, и турбонаддув, при котором компрессор приводится в действие турбиной благодаря энергии отработавших газов. Турбо­

компрессоры получили наибольшее распространение.

В турбокомпрессоре используются центробежные насосы. Под действием центробежных сил, вызванных вращением колеса с лопатками, воздух отбрасывается к периферии колеса, а в его центре создается разрежение, что обеспечивает всасывание воздуха (рис. 2.103). Для эффективной работы турбокомпрессора частота вращения колеса компрессора должна быть очень высокой не менее 50-100 тыс. мин-1.

При работе ДВС из выпускного трубопровода под давлением выбрасываются продукты сгорания, которые имеют высокую температуру. Поток газов приводит во вращение колесо турбины, которое передается закрепленному на общем вале колесу компрессора.

Для достижения фазы наддува, т. е. момента, когда давление воздуха на впуске превысит атмосферное, необходимо, чтобы была достигнута определенная частота вращения турбины (не менее 60 000 мин-1). При малых оборотах двигателя турбокомпрессор работает в дежур­ ном режиме (частота 5 000-10 000 мин-1). Необходимо учитывать, что наличие турбины в выпускном тракте создает сопротивление выходу отработавших газов.

Отработав

газы

Существует две проблемы, связанные с наддувом двигателей. Первая заключается в том, что давление наддува увеличивает степень сжатия двигателя и увеличивает

шие

Возд

Турбин

Вал /S Насосное колесо

ух склонность двигателя к детонации. Вторая

проблема связана с тем, что чем больше ча­ стота вращения коленчатого вала, тем боль­ ше образуется отработавших газов и тем быстрее вращается компрессор, увеличивая количество воздуха, поступающего в цилин­ дры. Это приводит к увеличению мощности двигателя и одновременному увеличению количества отработавших газов с последую­ щим ростом числа оборотов турбины. Если не предусмотреть специальных мер, этот

Рис. 2.103. Схема работы турбокомпрес­ сора

процесс приведет к разрушению деталей двигателя или турбокомпрессора.