ГБО: газ вместо бензина
Содержание
Многие автолюбители, особенно в условиях постоянно растущих цен на топливо, принимают решение о переводе своего автомобиля с бензина на газ. Установка газобаллонного оборудования позволяет существенно экономить денежные средства тем водителям, которые активно эксплуатируют свой автомобиль и имеют солидные пробеги. О преимуществах и недостатках использования ГБО мы поговорим в отдельной статье, а сейчас давайте рассмотрим классификацию подобных решений и принцип работы такого оборудования. Рекомендуем также прочитать статью об устройстве топливной системы бензинового двигателя. Из этой статьи Вы сможете узнать об особенностях бензиновой системы питания, главных принципах работы и составных элементах. Устройство газовой системы Основные компоненты газовых систем:
Принцип работыСтоит отметить, что питание газом и реализация всей системы ГБО ранних поколений заметно проще, чем устройство бензиновой системы подачи топлива. Для наглядности еще раз обратим Ваше внимание на сравнительно небольшой список основных элементов. Перевод автомобиля на систему питания газом и соответствующее переоборудование выглядит следующим образом. В самом начале в багажнике, грузовом отсеке, на раме или под днищем транспортного средства устанавливают емкость для хранения газа (газовый баллон). В моторном отсеке размещают редуктор-испаритель и устройства, отвечающие за подачу газа в двигатель. Дополнительно устанавливают решения, позволяющие выполнять регулирование смеси.  Газом в баллоне выступает пропан-бутан, который является сжиженным нефтяным газом. Если давление находится на уровне атмосферного, тогда вещество пребывает в газообразном состоянии, но при относительно небольшом повышении давления с легкостью переходит в сжиженное состояние. Полученная жидкость склонна к испарению при бытовых температурах. По этой причине газ помещают в герметичные емкости (баллоны) под давлением от 2-16 атм, где он и хранится в виде жидкости. Пары газа создают давление, благодаря чему из баллона они попадают в газовую магистраль, которая называется магистралью высокого давления. Расходуется газ из баллона благодаря его проходу через мультиклапан. Как уже говорилось выше, через этот клапан осуществляется также заправка газом. Для заправки используют дополнительное выносное устройство. Газ в жидком состоянии движется по магистрали и попадает в газовый клапан, оборудованный фильтром. Фильтр предназначен для эффективной очистки газа от примесей и смолистых отложений. Устройство дополнительно отвечает за перекрытие подачи газа в момент выключения зажигания, а также при выборе режима работы мотора на бензине. После фильтра очищенный сжиженный газ движется по газопроводу и оказывается в редукторе-испарителе. В этом устройстве его давление понижается до показателя, приблизительно равного 1 атм. Понижение давления ведет к тому, что жидкий газ начинает испаряться. При этом происходит активное охлаждение редуктора. По этой причине редуктор присоединяют к системе охлаждения мотора. Разогретая ОЖ, которая циркулирует в системе, предотвращает обмерзание редуктора, а также мембран в устройстве. Основной рекомендацией в холодное время года является предварительный запуск и прогрев мотора на бензине, а потом уже осуществляется перевод двигателя на газ. Это требование подразумевает выход ДВС на рабочую температуру с необходимым нагревом ОЖ. Из редуктора газ, который уже имеет парообразное состояние, поступает в цилиндры двигателя. За его подачу отвечают дозирующие устройства. Примечательно то, что в устройстве газовой установки отсутствует элемент, который по своим функциям похож на бензонасос. Газ уже находится в баллоне под давлением и поступает в редуктор самостоятельно, а не принудительно. Это значительно упрощает систему ГБО. Способность газа при смене давления и температуры переходить из жидкостной фазы в паровую еще более сокращает число конструктивных элементов в цепи. Смеситель в ГБО является устройством сложной формы, которое устанавливают перед дроссельной заслонкой. Главной задачей этого решения становится приготовление рабочей смеси газа и воздуха. Дозатор является устройством для регулировки. Перед редуктором устанавливается специальный электромагнитный клапан, который отключает подачу газа.Переключатель выбора бензина или газа в салоне имеет три положения: «газ», «бензин» и нейтральное положение. Выбор режима перекрывает один или оба клапана. Когда зажигание выключается, тогда все клапаны находятся в закрытом состоянии. ГБО могут иметь также функцию отключения подачи газа в том случае, если отсутствует искра зажигания в ДВС. Схема ГБО
По принципу подачи газа в двигатель ГБО условно принято делить на поколения. В качестве наглядного примера возьмем ранние системы и проследим за алгоритмом их работы. Нефтяной газ (пропан-бутан), который находится в сжиженном состоянии и под давлением, поступает из баллона (1). Газ идет по магистрали высокого давления (3). За контроль расхода газа отвечает мультиклапан (2). Посредством этого же клапана осуществляется заправка при помощи выносного заправочного устройства (4). В жидкой фазе по магистрали газ проникает в газовый клапан-фильтр (5). Там происходит его очистка от взвесей и смолистых отложений, а также фильтр перекрывает подачу газа в момент отключения зажигания или при выборе режима работы на бензине. Очищенный в фильтре газ идет по трубопроводу и оказывается в редукторе-испарителе (6). Давление газа понижается там до уровня атмосферного. Начинается интенсивное испарение газа. Разряжение во впускном коллекторе запущенного ДВС позволяет газу из редуктора пройти по шлангу низкого давления. Далее газ проникает в дозатор (7) и оказывается в смесителе (8). Смеситель установлен между воздушным фильтром и дроссельной заслонкой. На крбюраторных авто вместо смесителя может быть осуществлена врезка газовых штуцеров прямо в карбюратор. Режимы работы ДВС на бензине или газе выбираются при помощи переключателя видов топлива (10), который ставят на приборной панели. Когда выбран режим «газ», переключатель инициирует открытие электромагнитного газового клапана (5) и происходит отключение электромагнитного бензинового клапана (9). Если имеет место переход с газа на бензин, тогда переключатель осуществляет закрытие газового клапана и позволяет открываться бензиновому. Подсветка на переключателе позволяет определить, какой вид топлива задействован в тот или иной момент. В процессе эволюции сложилась устоявшаяся практика деления установок на поколения. В СНГ с классификацией ГБО возникли определенные сложности. Дело в том, что третье поколение после его появления на рынке не получило широкого распространения и после исчезло, а первое и второе по этой причине стали ошибочно называть вторым и третьим.Еще большую путаницу вносят многочисленные установщики, которые в ряде случаев ошибочно присваивают системам ГБО с функцией OBD-коррекции, а также системам BRC Sequent Direct Injection для моторов с непосредственным впрыском топлива, статус пятого поколения. Для максимальной ясности системы стоит делить по способу подачи газа в ДВС:
Поколения ГБО и конструктивные особенностиI поколение К этому поколению относятся механические системы, которые выше были частично описаны в виде схематичного примера. Решения получили вакуумное управление, а также оснащаются механическим дозатором газа. Такие системы устанавливаются на бензиновые агрегаты, конструктивно имеющие карбюратор или простой инжектор. ГБО первого поколения получили также смеситель газа. Регулирование подачи газа в смеситель для таких систем реализуется вручную. Для этого используется дозатор. Дозатор представляет собой патрубок, который позволяет изменять проходное сечение посредством вкручивания регулировочного винта, который вставлен в патрубок. Под регулировкой дозатора понимают такое положение винта, которое позволяет мотору устойчиво работать на газе в различных режимах. Положение винта в процессе эксплуатации авто изредка может потребовать коррекции, особенно при засорении воздушного фильтра. Переключатель выбора топлива в таких ГБО может дополнительно иметь указатель уровня газа в баллоне. Функция реализуется при наличии сенсора уровня топлива в конструкции мультиклапана. Первое поколение ГБО для автомобилей с инжектором конструктивно отличается тем, что бензиновый клапан для прекращения подачи бензина заменен на устройство, которое называется эмулятор форсунок. В процессе подачи газа элемент имитирует работу штатных бензиновых форсунок, чтобы ЭБУ двигателя не переходил в аварийный режим работы. Аналогичное решение в виде эмулятора лямбда-зонда позволило решить проблему касательно ошибок ЭБУ инжекторного двигателя. II поколениe Механическая система дополнилась электронным дозирующим устройством, работа которого основывалась на обратной связи с лямбда-зондом (датчик содержания кислорода). Такое решение устанавливается на инжекторные двигатели с катализатором. ГБО второго поколения избавили от ручного дозатора. Его место занял электронный дозатор, который регулирует подачу газа при помощи электродвигателя шагового типа. Дозатор управляется электронным блоком, который опирается на сигналы штатного лямбда-зонда. Это позволяет обеспечить поддержание оптимального состава газо-воздушной рабочей смеси. Электронный блок дополнительно принимает сигналы от датчика положения дроссельной заслонки и датчика оборотов двигателя, что необходимо для оптимизации смеси на переходных режимах работы силового агрегата. Настройку ГБО этого типа производят при помощи ПК. Такие системы устанавливались на автомобили с электронными карбюраторами или инжекторами, которые оборудованы лямбда-зондом и катализатором, имеют в конструкции датчик положения дроссельной заслонки. Эти поколения ГБО являются системами переходного типа. Сегодня такие решения практически не используются.Причиной послужило то, что ранние поколения ГБО не соответствуют действующим требованиям по вопросу токсичности, находясь на уровне норм ЕВРО-1. С учетом этих требований производители создали системы третьего и четвертого поколений, которые намного более распространены. III поколениe Такие системы способны обеспечить распределенный синхронный впрыск газа. Конструктивно имеют дозатор-распределитель с управлением от электронного блока. Подача газа во впускной коллектор реализована посредством механических форсунок. Форсунки открываются за счет избытка давления в газовой магистрали высокого давления. Электронно-механический дозатор-распределитель шагового типа находится между редуктором, который подаёт избыточное давление, и штуцерами-клапанами, которые установлены во впускном коллекторе двигателя. Элемент отвечает за оптимальную дозировку газового потока во впуск. Переключение режимов и создание оптимальной газо-воздушной рабочей смеси возложено на электронный блок управления, который получает сигналы от штатных датчиков двигателя (МАР-сенсор, лямбда-зонд, ДПДЗ и т.д.).
Стоит отметить, что ГБО 3-го поколения не задействуют ЭБУ автомобиля и не опираются на топливные карты, которые зашиты в штатный блок управления ДВС. Системы подачи газа работают параллельно и имеют собственные топливные карты. Корректировка состава смеси в таких ГБО не самая качественная, что напрямую зависит от скорости работы шагового дозатора-распределителя. После введения норм ЕВРО-3, а также появления систем OBD II и EOBD (бортовая диагностика второго поколения), газовые системы 3-го поколения утратили популярность. Выход систем ГБО 4-го поколения вытеснил предыдущее 3-е с рынка окончательно. IV поколениe ГБО этого поколения получило название распределенного газового впрыска ( также встречается определение фазированного распределённого впрыска газа). Поколение систем распределенного последовательного впрыска газа с электромагнитными форсунками имеет управление от более совершенного электронного блока. Подобно системам 3-го поколения, газовые форсунки монтируются на впускном коллекторе. Установка подразумевает непосредственную близость сопла форсунки и впускного клапана каждого отдельного цилиндра. Это поколение ГБО задействует мощности ЭБУ и топливные карты, которые заложены в штатную программу контроллера автомобиля. В 4-ом поколении вносятся только необходимые поправки для того, чтобы адаптировать газовую систему применительно к топливной карте в ЭБУ, рассчитанной на бензин. В этом поколении систем газ из редуктора-испарителя проходит через фильтр тонкой очистки газа. Далее он поступает в специальную рампу газовых форсунок. Эти форсунки устанавливаются на впускном коллекторе, а местом их установки становится пространство около бензиновых штатных инжекторов. Газовые форсунки в основе имеют тарированные жиклеры, через которые и осуществляется подача газа в область нахождения впускного клапана силового агрегата. Управляет газовыми форсунками отдельный блок управления. Блок использует те сигналы, которые идут от штатного бортового компьютера в автомобиле и предназначены для бензиновых форсунок. Газовый блок преобразует эти сигналы и направляет на газовые форсунки. Бензиновые форсунки в этот момент отключаются этим же блоком. Необходимое количество газа, которое распределяется по впускному коллектору, рассчитывается на основе времени впрыска, которое определяет штатный ЭБУ. Блок управления газовыми форсунками корректирует это время для газа, так как необходимо учитывать его давление и температуру. Результатом становится то, что газ своевременно и в точно определенном количестве попадает в каждый цилиндр ДВС. Настраивается ГБО 4-го поколения при помощи персонального компьютера и соответствующих программ. Софт должен быть совместим с поколением ГБО. Отдельным плюсом таких систем выступает функция перехода в автоматическом режиме с бензина на газ при прогреве двигателя. Если же в баллоне газ закончился, тогда также произойдет автоматический переход на бензин. Возможность ручного выбора топлива при помощи переключателя в салоне осталась неизменной. Сегодня ГБО 4-го поколения является наиболее популярным и оптимальным оборудованием для инжекторных автомобилей. ГБО IV и непосредственный впрыскОтдельно стоит отметить ГБО 4-го поколения для таких автомобилей, в которых система топливоподачи устроена по принципу непосредственного топливного впрыска. Некоторые компании по установке ГБО относят этот тип системы к пятому поколению, но детальное изучение вопроса выявляет ошибочность такого определения. На самом деле, система остается оборудованием 4-го поколения, которое доработано и адаптировано применительно к конкретному типу ДВС. Еще не так давно установка ГБО на автомобили с непосредственным впрыском топлива в цилиндры была попросту невозможной. К таким авто можно отнести Mitsubishi с линейкой моторов GDI, VW, Skoda и Audi с агрегатами FSI, отдельные модели Toyotа, Nissan и т.д. Главной проблемой являлось то, что бензиновые форсунки в таких моторах осуществляют топливный впрыск не во впускной коллектор, а подают топливо напрямую в камеру сгорания. Установить газовые форсунки для прямой подачи газа в камеру сгорания было невозможно. Обычное ГБО 4-го поколения с газовыми форсунками на впускном коллекторе также не подходило, так как сильно страдала бензиновая система питания этих ДВС и за короткий срок выходила из строя. Для нормальной работы бензиновых форсунок на двигателях, в которых подача топлива реализована прямо в цилиндр, необходимо их постоянное охлаждение. Это охлаждение обеспечивает проходящий по форсункам бензин. Если просто перевести мотор на газ, тогда бензиновые форсунки большую часть времени отключены. Это приводит к тому, что бездействующие инжекторы быстро закоксовываются. Разработчики из итальянской компании BRC успешно решили эту задачу. Результатом стало появление в 2007 году системы BRC Sequent Direct Injection (SDI). Данное решение представляет собой такую систему питания газовым топливом, которая разработана специально для взаимодействия с двигателями, которые имеют непосредственный впрыск топлива.Sequent Direct Injection представляет собой многоточечную систему, которая обеспечивает последовательный фазовый впрыск (распределенный впрыск газа). Подобно обычным системам ГБО четвертого поколения, газ по-прежнему впрыскивается во впускной коллектор, а бензин параллельно впрыскивается в камеру сгорания по схеме производителя. Такой подход позволил предотвратить закоксовывание бензиновых форсунок. Во время работы мотора на газу одновременно производится подача небольшого количества бензина, который охлаждает форсунку. Соотношение составляет 10% бензина от общего количества поданного газа. Итогом стало то, что инженеры сохранили простоту установки ГБО, оставили возможность использования уже проверенных механических элементов, которые имеют заметные преимущества и высокий показатель надежности. Такое оборудование отличается от обычной системы ГБО BRC (система распределенного газового впрыска) лишь уникальным блоком управления. Редуктор, газовые форсунки и другие элементы системы Sequent Direct Injection остались такими же. Главной особенностью SDI остается то, что подобную систему можно устанавливать исключительно на определенные модели силового агрегата. Нужно учитывать, что BRC SDI ставится на конкретную модель самого мотора, а не на все машины конкретной марки. Для примера стоит упомянуть двигатель 2.0 FSI концерна Volkswagen. Этот ДВС стоит на Passat или Golf, Skoda Octavia, SuperB, Seat Leon, Audi A3, A4 и т.д. Указанное газовое оборудование подойдет только для такого мотора. Помимо системы от BRC предлагается также система Easy Fast Direct Injection, которую производит итальянская компания Lovato. Данное оборудование очень редко встречается на просторах СНГ. V поколениe Система LPi (Liquid Propane Injection) является впрыском сжиженного газа. Такая система стала детищем компании из Голландии Vialle. Специалисты бренда разработали и первыми представили системы впрыска газа, который находится в жидком состоянии, еще в далеком 1995 году. Главным отличием этой системы от других систем ГБО с распределенным впрыском является то, что газ впрыскивается во впускной коллектор ДВС не в испаренной фазе, а в жидком виде. Данное поколение газовой системы имеет также ряд отличий по составным компонентам. Большинство элементов системы LPi отличаются от тех привычных решений, которые используются в конструкции привычных предыдущих систем ГБО. В газовом баллоне присутствует газовый насос. Указанный насос позволяет обеспечить подачу газа именно в жидком состоянии. В таком виде газ поступает к газовым форсункам. Необходимость испарять газ во впускном коллекторе отпала, что автоматически исключает из системы редуктор-испаритель. Вместо данного элемента присутствует регулятор давления. Задачей устройства становится поддержание постоянного рабочего давление в системе подачи газа. Показатель находится на такой отметке, чтобы выходное давление было минимум на 5 бар выше давления в газовом баллоне. Такое давление не позволяет газу перейти в паровую фазу в трубках по причине нагрева работающего двигателя. Необходимость подогревать элементы ГБО под капотом путем их интеграции в систему охлаждения ДВС для циркуляции разогретой ОЖ теперь утратила актуальность. Регулятор давления заключен в специальный блок, в котором имеется электроклапан безопасности. Этот клапан открыт при работе ДВС на газе, закрывается устройство при переводе мотора на бензин. Остатки неизрасходованного газа из форсунок поступают через регулятор давления обратно в баллон, что напоминает принцип «обратки» в бензиновых агрегатах. Видоизменилась и топливная магистраль. В ранних поколениях ГБО присутствовала трубка, материалом изготовления которой в большинстве случаев выступала рафинированная медь. Трубка использовалась для подачи газа из баллона к редуктору-испарителю. В системе 5-го поколения её заменили на одиночные магистрали, материалом для которых послужил армированный пластик. Если внимательно изучить систему LPi, тогда вполне очевидно значительное сходство с бензиновой инжекторной системой питания ДВС. Жидкий впрыск позволяет целиком заменить бензиновую систему питания. Южнокорейские автопроизводители оценили такую возможность, наладив для своего внутреннего рынка выпуск монотопливных газовых авто.Основным преимуществом ГБО 5 выступает высокая точность впрыска, отсутствие подключения к системе охлаждения ДВС, независимость от уровня давления газа в баллоне и т.д. Более того, за счет эффекта охлаждения при испарении газа, мотор при работе на некоторых режимах выдает чуть более высокую мощность. Запустить ДВС в условиях низких температур становится проще, так как в холода в LPi сжиженный газ имеет лучшую характеристику испарения сравнительно с бензином, что позволяет не заливать свечи. К недостаткам системы можно отнести высокую конечную стоимость и небольшой опыт обслуживания данных решений специалистами на территории стран СНГ. Если за системой не ухаживать должным образом, тогда срок эксплуатации без поломок ГБО 5-го поколения сокращается в разы. Для примера, газовый насос старого образца для своей безотказной работы требовал периодической смазки. Не все специалисты знали о такой необходимости. Отсюда и возникли мифы о быстром выходе газовых насосов из строя, которые списывались на низкое качество газа в СНГ, конструктивные недоработки системы и т.п. Правильное же обслуживание, даже с учетом реалий и посредственного качества газа, способно обеспечить минимальный ресурс Vialle LPi даже с насосом старого типа около 200-300 тыс. км. В современных системах применен еще более совершенный насос турбинного типа, что и вовсе исключает необходимость дополнительной смазки и других манипуляций для ухода за системой. VI поколениe Система Liquid Propane Direct Injection представляет собой решение для непосредственного впрыска жидкого газа. Параллельно с системой LPi, компания из Голландии Vialle создала систему LPdi. Это решение предназначено для моторов с непосредственным впрыском горючего в цилиндры. Данная система занимает условный статус шестого поколения ГБО, повторяя ситуацию с 4-м поколением и системой Sequent Direct Injection (SDI). Решение имеет схожую конструкцию с ГБО 5-го поколения. Главным отличием является то, что жидкий газ подается через штатные бензиновые форсунки силового агрегата. В системе используется все тот же баллон с газовым насосом высокого давления. Этот насос подает сжиженный газ к специальному устройству, которое называется селектором топлива. Именно в этом устройстве и происходит переключение между подачей бензина или газа.  Вполне очевидно, что основой данной системы ГБО выступает указанный селектор топлива. Это устройство является запатентованным блоком клапанов. В процессе работы блока бензин, находящийся перед топливным насосом высокого давления, подменяется жидким газом. Оставаясь в сжиженном состоянии, газ подается в штатный ТНВД. Указанный ТНВД Еще одним положительным моментом от использования ГБО 6-го поколения является возможность не только сохранить ту мощность мотора, которую инженеры заложили в него на заводе, но и превысить этот показатель. Производитель приводит пример, что после установки такой системы ГБО на Volkswagen Passat 1.8 TSI, паспортная мощность которого на бензине 160 л.с, мощностная характеристика на газе выросла до 169 л. с. Производить установку системы Vialle LPdi возможно только на отдельные модели автомобилей с соответствующим типом силового агрегата.
|
Загрузка. Пожалуйста, подождите...
