Как устроено газовое оборудование на автомобиль
Гбо и коротко о нем
Газобаллонное оборудование (газовое оборудование) автомобиля — дополнительное оборудование, позволяющее хранить и подавать в двигатель внутреннего сгорания (ДВС) газообразное топливо.
В зависимости от вида применяемых газообразных топлив и типа двигателей автомобили производятся или переоборудуются в газобаллонные автомобили: однотопливные, двухтопливные с независимым питанием двигателя одним из топлив и двухтопливные с одновременной подачей двух топлив (газодизели).
К газообразным автомобильным топливам относятся:
— компримированный (сжатый) природный газ (КПГ) (метан); — газ сжиженный нефтяной (ГСН) (пропан-бутановая смесь).
В зависимости от применяемого газового топлива принципиальные схемы систем питания имеют свои специфические особенности и одновременно общие элементы. Для классификации систем ГБО используют термин поколения. Хотя, на данный момент, официально утверждённой международной классификации автомобильного ГБО не существует, в профессиональных кругах сложилась определенная градация.
Конструкционно газобалонное обрудование состоит из:
Заправочное устройство
Электромагнитный газовый клапан
Блок высокого давления
Газовый редуктор
Дозатор газа
Смеситель газа
Электромагнитный бензиновый клапан
Блок управления электромагнитными клапанами
Переключатель вида топлива
Манометр высокого давления
Трубопроводы и шланги
Баллон газовый с арматурой
Первое поколение газобаллонного оборудования автомобиля (ГБО)
Принцип работы первого поколения основан на регулировании давления газа, поступающего из редуктора-испарителя и последующей дозировке количества подаваемого газа механически. Эти системы устанавливали на два типа автомобилей: карбюраторные, инжекторные (моновпрысковые). В первом поколении ГБО используются как вакуумные, так и электронные газовые редукторы (без лямбда-зонда). Это — традиционные устройства со смесителем газа.
В комплект газобаллонного оборудования первого поколения входили как вакуумные, так и электрические редукторы с электронным управлением.
Второе поколение ГБО
Системы второго поколения имеет в своем составе электрический редуктор и электронное дозирующее устройство, которое опирается на сигналы датчика содержания кислорода (лямбда-зонд) в выпускном коллекторе двигателя, датчика положения дроссельной заслонки (TPS — Throttle Position Sensor) и датчика частоты вращения коленвала (RPM). Газовый электронный блок управления (лямбда-контроллер) получает сигналы от указанных выше датчиков и поддерживает необходимый (стехиометрический) состав газо-воздушной смеси как на установившихся, так и на переходных режимах работы двигателя.
Третье поколение ГБО
В системах газобаллонного оборудования третьего поколения электронный блок вместе с дозатором распределителем обеспечивает распределённый синхронный впрыск газа во впускной коллектор с помощью механических форсунок. Электронный блок опирается на сигналы датчика положения дроссельной заслонки (TPS), датчика содержания кислорода в выпускном коллекторе двигателя (лямбда-зонд), датчик частоты вращения коленвала (RPM), датчика абсолютного давления (MAP) и регулирует режим подачи газа.
Индивидуальная подача газа в каждый конкретный цилиндр осуществляется дозирующим устройством — газовым инжектором. Механические форсунки открываются за счет избыточного давления в магистрали подачи газа. Электронный блок ГБО третьего поколения создает собственные топливные карты и из-за особенностей конструкции шагового дозатора недостаточно оперативно корректирует состав газовоздушной смеси.
Четвёртое поколение ГБО
Данная система, с помощью электромагнитных форсунок, обеспечивает распределённый последовательный или параллельный впрыска газа. Принцип действия этой системы отличается от предыдущих поколений более точной дозировкой топлива, т.к. подача топлива осуществляется рядом с бензиновой форсункой.
Работа электромагнитных газовых форсунок корректируется при помощи газового блока управления (аналог штатного автомобильного электронного блока управления (ЭБУ) мотором). Газовый блок управления считывает сигналы (сгенерированные бензиновым ЭБУ) идущие на бензиновые форсунки и на их основе производит расчет сигналов для управления газовыми форсунками. В расчете порции газа используются данные с датчиков: температура газа, давление газа, температура редуктора, разрежение в коллекторе. Управление впрыском газа фактически осуществляется на основе сигналов штатного ЭБУ. Блокировка подачи бензина осуществляется газовым блоком путем разрыва сигнала на бензиновой форсунке и эмуляции работы бензиновой форсунки, для предотвращения образовании ошибки «Обрыв форсунки».
Поколение ГБО Четыре +
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 подается маленькой порцией непосредственно к свече зажигания. Подавать газ на холостых оборотах нецелесообразно. Газовый блок отличается от четвертого 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, пропорция до 20% бензина и 80% газа.
Пятое поколение ГБО
Отличительной особенностью пятого поколения автомобильного газобаллонного оборудования является то, что газ подается 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 создает 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 редуктора-испарителя, и мотор теперь можно заводить 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 делают 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 все 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 подойдет. Газовое топливо подается 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 подается 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 подается необходимое топливо. Бензин не нужен совсем!
Но не все двигатели можно оснастить таким оборудованием. В список кандидатов не попали моторы с механическим регулятором давления топлива.
Устройство и схема работы ГБО
Описание и назначение основных элементов. Принцип работы устройства и схема газобаллонной установки.
Схема газобаллонного оборудования наиболее распостраненного четвертого поколения
Основные элементы
Редуктор-испаритель. Элемент системы, предназначенный для подогрева пропанобутановой смеси. Он контролирует испарение, уменьшает давление до атмосферного. Конструкционно газовый редуктор представляет собой механизм, состоящий из нескольких последовательно соединенных камер. Друг от друга они разделены клапанами.
Клапан электромагнитный для газа. Механизм предназначен для блокировки топливного трубопровода. Это нужно в период простоя двигателя, после его переключения на автомобильный бензин. Клапан дополнительно оснащен фильтром очистки топлива.
Клапан электромагнитный для бензина. Этот механизм прекращает подачу автомобильного бензина в карбюраторных моторах, когда они функционируют на газовой смеси. Газовый блок управления исполняет аналогичную задачу в инжекторах.
Переключатель автомобильного топлива. Этот механизм обустраивают в салоне транспортного средства. Переключатели могут отличаться конструктивно. Некоторые варианты имеют подсветку, индикаторную шкалу, которая показывает, сколько в баллоне осталось газовой смеси.
Мультиклапан. Механизм располагается на горловине баллона. В его конструкции предусмотрены следующие клапана: скоростной, расходный, заправочный. Дополнительно мультиклапан оснащен заборной трубкой, измерителем уровня топливной смеси. Клапан скоростной при поломке трубопровода предупреждает газовую течь.
Венткамера. Этот компонент системы также расположен на горловине баллона. В коробку помещают мультиклапан. Основная функция этого элемента – отвод наружу газовых паров при возникновении в багажнике газовой течи.
Газовый баллон (специальная емкость для содержания сжиженного газа). Он может иметь торроидальную или цилиндрическую форму. Первый вариант предоставляет возможность размещать емкость с газом в нише, предназначенной для хранения запасного колеса. Согласно правилам техники безопасности при эксплуатации баллонов с газом емкость заполняется газовой смесью всего на 80% от ее максимальной вместимости.
Разбор деталей комплекта газобаллонного оборудования четвертого поколения: как выглядят детали устройства, зачем они нужны и как все работает
Принцип работы
Необходимо отметить, питание газовой смесью, исполнение всей газобаллонной системы предыдущих поколений значительно проще, чем конструкция бензиновой системы подачи топливной смеси.
Перевод транспортного средства для работы на газобаллонном оборудовании, его соответствующее переустройство выглядит таким образом. Предварительно в багажном, грузовом отделении, под днищем машины, на раме монтируют специальную емкость, предназначенную для заполнения газом. В двигательном отсеке (подкапотное пространство) устанавливают редуктор-испаритель, дополнительные устройства, функции которых связаны с подачей в мотор газовой смеси, и механизмы регулировки топлива.
Баллоны заправляются жидкой смесью пропана-бутана. Если давление соответствует атмосферному, топливо имеет газообразное состояние. Если давление выше атмосферного, газ преобразуется в жидкое топливо, которое при бытовых температурах может испаряться. Поэтому под сжиженный газ используются только герметичные емкости. Давление в них может составлять 2-16 атмосфер.
Газовые пары формируют давление, благодаря которому они подаются в газовый трубопровод повышенного давления. Заправка газового баллона и подача из него топлива в магистраль производится через мультиклапан. Для выполнения заправки дополнительно применяется специальное выносное приспособление.
Сжиженная газовая смесь направляется по трубопроводу и проходит через газовый клапан с фильтровальным элементом. Такая дополнительная фильтрация позволяет эффективнее очищать топливо от смолистых соединений, прочих примесей. Это устройство также предназначено для блокировки подачи газовой смеси при отключении зажигания, переключении рабочего режима двигателя на автомобильный бензин.
После фильтрации топливная смесь направляется в редуктор. Здесь давление газовой смеси падает до показателя, составляющего примерно 1 атмосферу. Снижение давления способствует испарению жидкой газовой смеси. При прохождении данного процесса редуктор активно охлаждается. Именно по данной причине его соединяют с системой охлаждения автомобильного двигателя. Подогретая охлаждающая жидкость в результате циркуляции по системе не дает редуктору обмерзать. В холодный период года рекомендуется производить запуск автомобильным бензином, а уже после предварительного прогрева двигателя стоит переводить его рабочий режим на газобаллонное оборудование. Данное требование предполагает выход мотора на рабочий температурный режим, а также подогрев охлаждающей жидкости до необходимой температуры.
После редуктора уже парообразный газ направляется в цилиндры мотора. В ГБ системе отсутствует деталь, схожая функционально с бензонасосом. Газовая смесь содержится в баллоне под определенным давлением, и поступает в редуктор автономно, дополнительная подкачка для этого не требуется. Благодаря этому система ГБО по конструкции значительно проще. А способность газа преобразовываться из жидкости в пар при изменении показателей температуры, давления еще больше сокращает количество элементов конструкции ГБО установок.
Специальный переключатель, установленный в автомобильном салоне, позволяет переключаться с бензина на газ и обратно. После выключения зажигания переключатель занимает нейтральное положение. Газобаллонное оборудование может быть наделено дополнительно функцией отключения подачи газовой смеси, если в автомобильном двигателе отсутствует искра.
Схема установки
По схеме подачи топлива ГБ оборудование условно подразделяется на поколения. Например, рассмотрим ранние системы, проанализируем их рабочий алгоритм. Пропанобутановая смесь в сжиженном состоянии, содержащаяся под определенным давлением в специализированной емкости, подается в трубопровод повышенного давления через специальный мультиклапан, фиксирующий расход топлива. С помощью этого клапана и выносного заправочного приспособления производится заправка. Далее сжиженный газ по трубопроводу проходит через газовый клапан, дополнительно оснащенный фильтрующим элементом, где осуществляется его очистка от различных примесей, смолистых соединений. Этот механизм системы при выключенном зажигании, переключении рабочего режима двигателя на автобензин перекрывает подачу газовой смеси.
Далее по трубопроводу чистый газ перемещается на редуктор, где его давление уменьшается до атмосферного. В результате этой процедуры газовая смесь начинает интенсивно испаряться. В коллекторе работающего мотора образуется разряжение, что предоставляет возможность газовой смеси пройти по рукаву пониженного давления. Дальше газ направляется через дозатор в топливный смеситель, который размещен между дросселем, воздушным фильтром. На карбюраторных моторах может использоваться газовый штуцер.
Нужный вид топлива для работы двигателя включается топливным переключателем из автомобильного салона, который размещен на панели. При включении режима «газ» переключатель активизирует открытие газового клапана, одновременно перекрывается бензиновый клапан. При переключении рабочего режима автомобильного двигателя на бензин, соответственно перекрывается газовый клапан. Благодаря предусмотренной для переключателя подсветке всегда можно посмотреть, на каком топливе работает мотор.
Сертифицированный мультибрендовый центр по установке, обслуживанию и ремонту газового оборудования:
Пан Пропан: 20 вопросов про газобаллонное оборудование для автомобиля
Газобаллонное оборудование автомобиля (ГБО) – система из нескольких устройств, позволяющая использовать газ в качестве топлива для двигателя. Все, что нужно знать перед решением перевести машину на газ, – в этом материале.
Заменяет ли ГБО штатную систему питания, которую придется снимать?
ГБО позволяет ехать только на газе, не используя бензин. Но штатная система питания не демонтируется. Обе системы – бензиновая и газовая – существуют параллельно. Может работать то одна, то другая.
Какой именно газ используют в качестве топлива?
На автотранспорте получили распространение два вида горючего газа: сжатый природный и сжиженный нефтяной. Природный газ нашел широкое применение в качестве топлива на крупных машинах – грузовиках и автобусах, поскольку он требует больших заправочных емкостей и более сложной системы питания.
Легковушки используют сжиженный нефтяной газ, для которого не нужны большие баллоны и сложная топливная аппаратура. Этот газ – смесь пропана и бутана, которая получается на нефтеперерабатывающих заводах в виде побочного продукта производства. На заправочные станции газ поставляется в смеси «летняя», которая состоит на 45-55% из пропана, и «зимняя»: содержит 85-95% пропана.
Как устроена система для езды на газе?
Основными частями системы для езды на сжиженном газе являются баллон, редуктор-испаритель и смеситель «газ-воздух». Из баллона по магистрали газ поступает в редуктор-испаритель, который понижает давление с 16 до 1-2 ат, переводя газ в парообразное состояние. После этого летучий газ идет по магистрали в смеситель, где перемешивается с воздухом: готовая горючая смесь всасывается в цилиндры двигателя.
За переключение с бензина на газ и наоборот отвечают управляемые кнопкой из салона электромагнитные клапаны, один из которых стоит в газовой, а другой – в бензиновой магистралях. Для заправки баллона существует вентиль со стандартным разъемом под штуцер «пистолета» ГЗС.
Какие преимущества дает использование газа?
Прежде всего, на установку ГБО идут, чтоб экономить на топливе – газ, в среднем, в 2 раза дешевле бензина (этот вопрос подробно разберем ниже). Есть и технические плюсы газа. Пропан-бутановая смесь имеет октановое число 105 – больше чем у любого бензина.
Газ сгорает в цилиндрах двигателя без детонации, ровно и полностью, не смывает масляную пленку, образуя гораздо меньше нагара на стенках и свечах. За счет этого двигатель работает в более благоприятных условиях, отчего его ресурс вырастает на 30-40%. Особенно это заметно по времени «жизни» лямбда-зонда и катализатора, которые при езде на газе служат вдвое и дольше и даже более. А это тоже хоть и косвенная, но экономия: как минимум, на «промывках», как максимум – на крупном ремонте.
А каковы недостатки?
При использовании газа в качестве топлива мощность двигателя снижается на 10-15%. При этом расход газа оказывается на 15-30% больше, чем бензина. Газобаллонное оборудование увеличивает массу автомобиля на 45-70 кг. Баллон занимает место в багажнике или грузовом отделении. Газ более взрыво- и пожароопасен, чем бензин. И, наконец, чтобы поставить газовое оборудование, нужно заплатить.
На какой автомобиль можно поставить такое оборудование?
Теоретически на газ можно перевести любой двигатель. В том числе турбированный и дизельный. (Правда, для «дизелистов» газ все-таки менее актуален).
Нет особых проблем и с типом кузова. Владельцам седанов проще всего – стандартный цилиндрический баллон без особого ущерба свободному пространству ставится в глубину багажника, за спинку задних сидений. Для хэтчбеков и универсалов используют тороидальные баллоны, которые ставятся в нишу «запаски». Есть варианты и с двумя небольшими «боковыми» баллонами, размещаемыми по разным сторонам багажного отделения.
Сколько времени занимает заправка баллона?
Приблизительно от 4 до 7 мин.
На сколько хватает баллона?
В зависимости от объема двигателя, режима езды, емкости баллона – от 200 до 400 км.
Где заправляться?
Газозаправочных станций значительно меньше, чем обычных АЗС. Но все же они есть. Например, в Петербурге 9 таких станций: они располагаются ближе к окраинам. Такие же станции есть почти во всех районных центрах Ленобласти.
Кто производит газобаллонное оборудование и сколько оно стоит?
Сейчас на рынке царствуют итальянские производители: Bedini, Landi Renzo, Lovato, Marini, Tartarini, Zavoli и др. Есть на рынке и продукция турецких (Voltran), венгерских (Kargas, Longas) и польских (Elpigas) фирм. Активно работают российские производители – такие, как «Компрессор», НЗГА, «Полиавто» и «САГА».
Цены на газобаллонное оборудование начинаются от 6 000 руб. за простые системы для карбюраторных машин. Сложная, электронная система с распределенным впрыском газа, с большим количеством дополнительных блоков и датчиков, может обойтись в районе 30 000-40 000 руб. и выше. Как правило, система для трех-семилетней инжекторной иномарки стоит 12 000-20 000 руб. плюс от 3000 до 7 000 руб. за установку.
Можно ли снять газовое оборудование, вернув «все как было», без ущерба для автомобиля?
Можно. Но демонтаж, особенно электронных систем, требует квалификации. Поэтому, если есть желание отказаться от газа, то разумнее снять только баллон, что несложно сделать самому. Аппаратура же под капотом и магистрали не помешают, и их можно не снимать. А то вдруг опять надо будет ставить.
Насколько опасно ездить на газе?
Сейчас техника, конечно, продвинулась вперед. Современное электронное ГБО имеет датчики утечки газа и возгорания, систему сброса давления при аварии и систему пожаротушения. В конструкции баллонов применяются специальные слоистые материалы и ячеистые наполнители, снижающие взрывоопасность. Как утверждают производители, сейчас машины с ГБО не опаснее бензиновых.
Однако у автомобиля с газобаллонным оборудованием, особенно при аварии, больше риски возгорания и взрыва.
Верно ли, что в машине на газу ужасно пахнет?
Чем качественнее уплотнения в клапанах, вентиле, магистралях, редукторе-испарителе и смесителе – тем меньше выхлоп. Современные исправные системы почти не распространяют запаха. Но все-таки, в багажнике, где стоит баллон, или под капотом, больше или меньше, но пахнет всегда.
Можно ли курить в машине с ГБО?
Можно, только осторожно. Ремнем лучше не пристегиваться – вдруг придется выпрыгивать… А если серьезно, то при несильном запахе газа зажженная сигарета в салоне прямой опасности не представляет. Вспомним-ка «газовые такси» 80-х годов, где пассажиры просто задыхались от вони, а таксисты при этом смолили вовсю, и нигде не слышно было, чтоб кто-нибудь взлетел на воздух.
Сколько конкретно можно сэкономить, если ездить на газе?
Посмотрим цены на топливо. На момент написания материала, средняя цена 1 л 92-го бензина в Петербурге составляла 18 руб., 95-го – 21 руб. За 1 л сжиженного газа на ГЗС просили 10 руб. 50 коп.
Возьмем теперь «среднестатистическую» машину, расходующую 12 л бензина на 100 км (с учетом городского цикла). Газа она «съест» больше – примерно 14.5 л. Таким образом, за 100 км пути на 92-м бензине придется выложить 216 руб., на 95-м – 252, а на газе – 152 руб. 25 коп.
Отсюда получаем экономию: 63 руб. 75 коп. на 100 км на 92-м бензине и 99 руб. 75 коп. – на 95-м. Из чего следует, что система за 20 000 руб. с установкой окупит себя через 20 050 км пробега для 95-го бензина, а для 92-го – через 31 372 км.
Каков срок службы газовой аппаратуры?
Основные узлы системы – баллон, редуктор, электроника – сами по себе служат столько же как, например, головка блока цилиндров. Но вот различные прокладки и уплотнения клапанов, соединений в магистралях придется менять не реже чем раз в 2-3 года, а возможно, и чаще.
Нужно ли специальное ТО для газового оборудования?
Нужно. У автомобилей с ГБО раз в полгода на станции, имеющий сертификат на такие работы, делается осмотр системы на предмет утечек. Если система электронная, то проводится и диагностика блока. Обязательно проверяются баллоны: первая проверка делается через 10 мес. со дня продажи, а затем – каждый год-два (согласно обозначенной в талоне дате).
Как проходят техосмотр машины с газобаллонным оборудованием?
Для прохождения техосмотра для автомобиля с ГБО нужно иметь дополнительные документы. Это свидетельство о проверке баллона; документ об установке, выданный станцией; копия лицензии станции-установщика. Если ГБО куплено самостоятельно, то нужна будет и копия сертификата на оборудование. Все эти документы рекомендуется всегда возить с собой.