ТО и ремонт газобаллонных автомобилей

СОДЕРЖАНИЕ
 
 ВВЕДЕНИЕ
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОМОБИЛЯХХ РАБОТАЮЩИХ НА СЖИЖЕННОМ ГАЗЕ
2. РАСЧЕТ ПЕРИОДИЧНОСТИ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ ГАЗОБАЛЛОННОГО АВТОМОБИЛЯ
3. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ С ГАЗОБАЛЛОННЫМИ УСТАНОВКАМИ
4. РЕМОНТ СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ С ГАЗОБАЛЛОННЫМИ УСТАНОВКАМИ

ВВЕДЕНИЕ
 
Повышение надежности автомобилей и снижение затрат на их содержание составляют одну из сложных проблем в настоящее время. Решение этой проблемы, с одной стороны, обеспечивается автомобильной промышленностью за счет выпуска автомобилей новых конструкций, обладающих большей эксплуатационной надежностью и технологичностью (ремонтопригодностью), с другой стороны, — средствами технической эксплуатации в результате совершенствования методов технической эксплуатации автомобилей, повышения производительности труда (внедрения научных методов), снижения трудоемкости технического обслуживания и ремонта, увеличения межремонтных пробегов автомобилей и их агрегатов, что обеспечивается развитием материально-технической базы автомобильного транспорта, широкого применения средств механизации и автоматизации производственных процессов.
Одновременно большое влияние на совершенствование методов и средств технической эксплуатации оказывает развитие научных исследований в области технической эксплуатации автомобилей, режимов технического обслуживания, нормирования, надежности и долговечности автомобилей.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОМОБИЛЯХ РАБОТАЮЩИХ НА СЖИЖЕННОМ ГАЗЕ.
 
В последнее время все больше автовладельцев устанавливают на свои автомобили оборудование для работы двигателя на сжиженном газе. Ниже приводится информация о достоинствах и недостатках автомобиля, оснащен­ного газовой аппаратурой. Дальнейшие главы посвящены описанию общего устройства, принципу действия и пра­вилам эксплуатации газовой аппаратуры автомобилей, оснащенных как карбюраторами, так и различными систе­мами впрыска, управляемыми с помощью электроники.
Сжиженный нефтяной газ — это сжатый и сжижен­ный газ, который выходит из нефтяной скважины или появляется в процессе очистки нефти. 
Газ сжижается при нормальной температуре при относительно низком давлении и широко использует­ся, благодаря высокой теплотворности. Его основными компонентами являются пропан и бутан.
В жидком состоянии легче воды, в газообразном со­стоянии в 1,5-2 раза тяжелее воздуха и при утечке в ат­мосферу, скапливаясь в низких местах, может стать при­чиной неожиданной аварии при воспламенении.
Достоинства автомобилей, работающих на сжиженном газе.
Обладает хорошей эффективностью сгорания, двигатель не шумит.
Сжиженный газ полностью превращается в газооб­разное состояние, хорошо смешивается с воздухом, смесь достаточно однородна и при составе смеси, близ­кому к теоретическому, полностью сгорает.
Кроме того, скорость сгорания ниже, чем у бензина, обладает высоким октановым числом, не образует де­тонацию, двигатель мало шумит.
Хорошая экономичность.
Стоимость меньше по сравнению с бензином, мень­ше расходов на масло, увеличивается срок службы дви­гателя и расходы составляют в два с лишним раза мень­ше, чем на бензин.
Увеличивается срок службы масла.
Так как у сжиженного газа низкая температура кипе­ния, он полностью превращается в газообразное состо­яние внутри цилиндра и не сжижает масло, мало обра­зуется нагара.
И так как в газ не добавляют различные присадки, он не загрязняет масло нагаром и осадками, очень мало содержит серы (в десять раз меньше, чем в бензине) и почти не разрушает металл выхлопными газами.
Мало загрязняет атмосферу.
Выхлопной газ почти не имеет запаха, очень мало содержит вредного газа СО (в 20 раз меньше, чем в бен­зине), не дымит и мало загрязняет атмосферу.
Отсутствует явление «просачивания» и «газовой пробки».
В бензиновых двигателях могут возникать явления «просачивания» или «газовая пробка», а в двигателях на газе этого явления не возникает, так как топливо сме­шивается в газообразном состоянии.
Увеличивается срок службы двигателя.
Из-за отсутствия примесей в газе свечи зажигания не подвергаются нагарообразованию и срок службы их увеличивается до 60-80 тыс. км пробега.
Увеличение дальности поездки без заправки.
Водитель может находиться в пути от 800 до 1000 км без дополнительной заправки автомобиля (При нали­чии полных топливного бака и газового баллона).
Недостатки автомобилей работающих на сжиженном газе.
Наряду с выше перечисленными достоинствами, га­зовое оборудование обладает и недостатками:
Уменьшение емкости багажного отделенияав­томобиляза счет установки в нем газового баллона, несмотря на то, что в последнее время заводы-изгото­вители выпускают газовые баллоны различной формы.
Затрудненный запуск холодного двигателя на газе.
Увеличение времени на заправку газом.
По сравнению с заправкой автомобиля бензином, процедура заправки автомобиля газом происходит на несколько минут дольше. Особенно эта разница ощу­щается при очередях на заправочных станциях.
Автомобиль, оборудованный газовой аппаратурой, может работать как на бензине, так и на сжиженном газе. Выбор топлива, на котором Вы собираетесь эксп­луатировать автомобиль, осуществляется простым на­жатием клавиши переключателя блока управления, на­ходящегося в салоне автомобиля. В связи с большим разнообразием применяемых систем, рассмотрим об­щий (характерный для всех типов) принцип действия га­зовой аппаратуры.
Из газового баллона под давлением сжиженный газ через запорно-предохранительный блок поступает к электромагнитному газовому клапану, объединенному, как правило, с газовым фильтром в один блок. Здесь газ очищается от примесей, а затем (если электромагнит­ный газовый клапан открыт) поступает к газовому ре­дуктору-испарителю. В газовом редукторе-испарите­ле происходит снижение давления газа до атмосфер­ного и превращение газа в газообразную смесь. Затем газ под действием разряжения двигается и поступает через дозатор газовой смеси и смеситель карбюрато­ра/системы впрыска в цилиндры двигателя.
Для запуска холодного двигателя в газовой аппара­туре используется электромагнитный пусковой клапан, задачей которого является впрыск дополнительной пор­ции газовой смеси в цилиндры двигателя (аналог уско­рительного насоса карбюратора).
При работе автомобиля на газе бензиновая топлив­ная система отключена, так как электромагнитный кла­пан в это время перекрывает подачу бензина в карбю­ратор/систему впрыска.
Управление электромагнитными клапанами, а сле­довательно и работой топливных систем (бензиновой/газовой) осуществляется с блока управления, который представляет собой коробку с кнопкой (кратковремен­ное включение электромагнитного пускового клапана га­зового редуктора) и переключателем режима работы двигателя (бензин -нейтраль -газ). Если переключатель находится в положении «Бензин» — двигатель работает на бензине (электромагнитный газовый клапан закрыт). Если переключатель находится в нейтральном положе­нии — двигатель или выключен, или дорабатывает/дожи­гает топливо (обязательно используется при переклю­чении с одного вида топлива на другое). Если переклю­чатель вида топлива находится в положении «ГАЗ» -дви­гатель работает на сжиженном газе (электромагнитный бензиновый клапан закрыт).
Питание электрических элементов газовой аппара­туры осуществляется от бортовой сети и взято от цепи катушки зажигания. Затем через замок зажигания и до­полнительный предохранитель, напряжение подается на блок управления.
Общее устройство газобаллонной установки
По виду газообразного топлива газобаллонные установки для двигателей внутреннего сгорания подразделяются на три типа: для сжатого природного газа, жидкого метана и сжиженного пропан-бутанового газа. Газобаллонная установка, вне зависимости от вида применяемого газа, состоит из баллонов для хранения и транспортировки газа, испаряющего или подогревающего устройст­ва, газового редуктора, дозирующего устройства, смесителя, трубо­провода и контрольных приборов.
Приборы и аппараты, применяемые для любого вида газа, не имеют существенных отличий по принципу действия. Исключение составляют баллоны для хранения и транспортировки газа. Это объясняется тем, что сжатый природный газ хранится при высо­ком давлении (до 20 МПа) и требует толстостенных сосудов. Жид­кий метан содержится при температуре кипения (—161°С) в изо­термических сосудах, а сжиженный пропанобутановый газ имеет максимальное рабочее давление 1,6 МПа и для его хранения и транспортировки на автомобилях используют баллоны с толщиной стенок от 3,0 до 6,0 мм и вместимостью до 300 л.
Сжиженный пропанобутановый газ из всех газообразных топлив наиболее близко подходит к бензину по концентрации энергии в единице объема, по способу хранения и другим эксплуатационным качествам. Его наиболее широко применяют в качестве топлива для двигателей автомобилей.
Сжиженный газ в газобаллонных автомобилях содержится в баллоне 20 в жидком и парообразном состоянии. Газовый баллон кроме контрольно-предохранительной и наполнительной арматуры снабжен двумя расходными вентилями, позволяющими осуществ­лять питание двигателя паровой или жидкостной фазой газа.
Система питания обеспечивает нормальную работу двигателя при условии подачи газа к редуцирующему устройству в парооб­разном состоянии. Испарение сжиженного газа в системе питания происходит за счет тепловыделения из системы охлаждения дви­гателя.
При пуске и прогреве двигателя незначительный перепад тем­ператур между теплоносителем  (жидкостью системы охлаждения)
/>
Рис. 1. Схема системы питания газобаллонного автомобиля:
1 — проставка, 2 — фильтр-отстойник, 3 — топливный насос, 4 — карбюратор. 5 — смеситель газа, 6 — трубка, соединяющая редуктор с всасывающим трубопроводом, 7,9 — шланги для подвода и отвода жидкости системы охлаждения в испаритель, 8 — испаритель, 10 — трубка для отвода газа в систему холостого хода, 11 — шланг основной подачи газа, 12 — дозирующе-экономайзерное устройство, 13—редуктор газа, 14— газовый фильтр, 15—сетчатый фильтр, 16 — манометр первой ступени редуктора, 17 — указатель уровня сжиженного газа в баллоне, 18 — магистральный вентиль, 19 — топливный бак, 20 — баллон для сжиженного газа, 21 — расходный вентиль паровой  фазы, 22 — расходный вентиль жидкой  фазы
 
и газом не обеспечивает его испарение. В этом случае питание двигателя осуществляется паровой фазой газа через вентиль 21. После прогрева двигателя его питание осуществляется жидкой фазой газа через вентиль 22. Питание двигателя жидкой фазой позволяет исключить кипение жидкости и падение давления в газо­вом баллоне, а также сохранить стабильность показателей газа, так как в жидкой фазе все компоненты хорошо перемешаны и хи­мический состав топлива практически не меняется по мере опорож­нения баллона.
Из баллона газ подводится к магистральному вентилю 18, ко­торый служит для быстрого прекращения подачи газа к двигателю. Управляют вентилем из кабины водителя. После магистрального вентиля сжиженный газ попадает в испаритель 8, в котором через шланги 7 и 9 циркулирует горячая жидкость из системы охлажде­ния двигателя. Пройдя змеевик испарителя, сжиженный газ из жидкого состояния полностью переходит в парообразное и подвер­гается очистке. Для этой цели в системе установлены фильтр 14 с войлочными кольцами и сетчатый фильтр 15.
Очищенный газ подается в редуктор 13, где происходит двух­ступенчатое снижение давления до величины, близкой к атмосфер­ному давлению. Управление работой редуктора осуществляется разрежением из всасывающего трубопровода, которое передается в него по трубке 6. Из редуктора через дозирующе-экономайзерное устройство 12 и шланг 11 основной подачи газ направляется в сме­ситель 5 газа.
Кроме того, по трубке 10 газ, минуя дозирующе-экономайзерное устройство, из редуктора подается в систему холостого хода сме­сителя. В смесителе газ смешивается с воздухом, образуя горючую смесь, которая засасывается в цилиндры двигателя.
Газобаллонная установка автомобиля снабжена двумя конт­рольными приборами: дистанционным электрическим манометром 16, показывающим давление газа в первой ступени редуктора, и указателем 17 уровня сжиженного газа в баллоне.
Резервная система питания двигателя бензином состоит из топ­ливного бака 19, фильтра-отстойника 2, топливного насоса 3 и однокамерного карбюратора 4, установленного на проставке 1, расположенной под газовым смесителем.
Наличие на автомобиле резервной системы питания создает возможность при полном израсходовании газа или неисправности газовой аппаратуры работы двигателя на бензине. При переходе с газообразного топлива на бензин, или наоборот, не следует допус­кать работу двигателя на смеси двух топлив, так как это приводит к обратным вспышкам, опасным в пожарном отношении.
При переводе питания двигателя с одного вида топлива на другой обязательно останавливают двигатель. При этом перекры­вают подачу и вырабатывают из системы один вид топлива, затем рычаг управления дроссельной заслонкой присоединяют к карбю­ратору (или, наоборот, к смесителю), открывают подачу другого вида топлива и пускают двигатель обычным способом.

2.РАСЧЕТ ПЕРИОДИЧНОСТИ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ ГАЗОБАЛЛОННОГО АВТОМОБИЛЯ.
Для расчетов  курсового проекта за единицу транспортного средства будем принимать следующие данные:
легковой автомобиль ВАЗ 2107, в котором используется газобаллонное оборудование:
среднесуточный пробег – 125 км;
категория условий эксплуатации – I.
Для расчёта производственной программы  необходимо  предварительно  выбрать нормативные значения пробегов подвижного состава  до  КР и  периодичности  ТО-1  и   ТО-2,   которые   установлены   положением   для определённых, наиболее типичных  условий,  а  именно:  I  категории  условий эксплуатации, базовых моделей автомобилей, умеренного климатического  района с умеренной агрессивностью окружающей среды.
Нормативный пробег автомобиля малого класса (ВАЗ-2107) составляет:
— до КР – Lнц=150.000 км;
— до ТО-1 – Lн1=5.000 км;
— до ТО-2 – Lн2=20.000км.
Однако для конкретного предприятия указанные выше условия могут отличаться, поэтому, в общем случае, расчетный ресурсный пробег (LР) и периодичности TO-1 (L1) и   ТО-2 (L2) определяются с помощью коэффициентов (табл. 1.3).
/>
/>
/>
 
/>
/>
/>
где К1 — коэффициент, учитывающий категорию условий эксплуатации;
      K2 — коэффициент, учитывающий модификацию подвижного состава;
      K3 — коэффициент, учитывающий климатический район;
       /> — нормативный ресурсный пробег, км;
    />  — нормативная периодичность соответственно TO-Iи ТО-2, км;
Нормативный расчетный пробег до капитального ремонта /> определяется как нормативный ресурсный пробег />
Согласно нормативам периодичности ТО должны быть кратны между собой, а ресурсный пробег кратен периодичности ТО. При корректировке эта кратность может быть нарушена. Поэтому, для дальнейших расчетов, необходимо скорректировать нормативные ресурсный пробег и периодичности между собой и со среднесуточным пробегом. Допускаемое отклонение от нормативов периодичности ТО составляет ±10%.

3.              ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ С ГАЗОБАЛЛОННЫМИ УСТАНОВКАМИ
 
Основные неисправности газобаллонных установок их признаки и способы устранения
При работе двигателя на газе в системе питания могут возник­нуть неисправности, которые вызывают затрудненный пуск двига­теля, неустойчивую работу на холостом ходу, неудовлетворитель­ные переходы от холостого хода к нагрузочным режимам, сниже­ние мощности двигателя. Ниже рассмотрены признаки и способы устранения этих неисправностей.
Негерметичность соединений газовой установки может быть двух видов: внутренняя и внешняя. Под внутренней негерметичностью газового оборудования понимают неплотности, в результа­те которых происходит утечка газа в систему питания. Наиболее часто эта неисправность встречается в подвижных запорных сое­динениях (клапан — седло) у расходных и магистрального венти­лей, а также в клапанах первой и второй ступеней редуктора.
При внутренней негерметичности расходных и магистральных вентилей в трубопроводах и аппаратуре газовой установки авто­мобиля все время будет избыточное давление газа. При этом уве­личивается вероятность утечки газа в окружающее пространство и не допускается проводить ремонт газовой аппаратуры и пере­вод двигателя на работу с газа на бензин.
Утечки газа через клапан первой ступени редуктора опреде­ляются по показанию манометра редуктора. В этом случае при остановке двигателя повышается давление в камере первой сту­пени, что может повлечь за собой открытие клапана второй ступе­ни редуктора. При этом газ начнет выходить в подкапотное про­странство.
Нарушение герметичности клапана второй ступени, который выполняет роль запорного вентиля при неработающем двигателе и открытых магистральном и расходном вентилях, вызывает утечку    газа из    редуктора    в смеситель и    далее через    воздушный фильтр в подкапотное пространство.
Причиной нарушения герметичности соединений типа клапан — седло является попадание механических примесей (окалина, стружка, кристаллы сернистых соединений и др.) на их запираю­щие поверхности, а также повреждение уплотнителя клапана.  Внешняя негерметичность представляет собой неплотность га­зового оборудования, вызывающего утечку газа в окружающее пространство. Неплотность топливной аппаратуры, арматуры и топливопроводов ведет к утечкам газа в зонах технического обслу­живания и стоянки газобаллонных автомобилей и может создать опасную концентрацию газа, превышающую санитарные нормы и требования пожаро- и взрывобезопасности.
По характеру работы все соединения газовой установки авто­мобиля могут быть разделены на соединения, работающие под высоким (1,6 МПа) и низким (0,2 МПа) давлениях. Соединения, работающие под высоким давлением, в свою очередь, подразделя­ются на работающие под давлением жидкой или паровой фазы газа.
Учитывая, что истечение газа прямо пропорционально давле­нию и что масса жидкого газа приблизительно в 250 раз больше парообразного, наибольшую опасность с точки зрения утечек пред­ставляют соединения, работающие под высоким  давлением жидкой фазы газа.
Способы устранения утечек газа зависят от конструкции соеди­нений и характера неисправностей. В ниппельном соединении утечку устраняют дополнительной затяжкой гайки. Если затяжкой гайки утечка не устраняется, то разбирают соединение, отрезают конец трубки вместе с ниппелем и собирают соединение с новым ниппелем. В соединениях, уплотняемых конической резьбой, сте­пень герметичности может повышаться покрытием резьбы свинцо­вым глетом  или клеями АК-20, БФ-2.
Во фланцевых и резьбовых соединениях, где герметичность обеспечивается прокладками, при возникновении утечек дополни­тельно подтягивают соединение или заменяют прокладку. Заделки в шлангах высокого давления являются неразборным соединени­ем и при появлении утечки газа в них шланг полностью заменяют.
В оборудовании, работающем под высоким давлением паровой фазы газа, насчитывается несколько меньше соединений. Это — соединения по разъемам испарителя и фильтра, в штуцерах и в трубопроводах. Негерметичность этих соединений вызывает утечку газа в подкапотное пространство. Конструктивное исполнение, виды неплотностей и способы устранения аналогичны конструк­циям, неплотностям и способам устранения для соединений, рабо­тающих под давлением жидкой фазы газа.
Затрудненный пуск двигателя происходит при переобогащении или переобеднении горючей смеси. Причинами переобогащения горючей смеси являются негерметичность клапанов первой и вто­рой ступеней редуктора и неплотность обратного клапана смеси­теля. Переобеднение горючей смеси вызывается негерметичностью шланга подачи газа в систему холостого хода и засорением или сужением проходного сечения канала системы холостого хода.
При негерметичности разгрузочного устройства редуктора или трубки, соединяющей полость разгрузочного устройства с впуск­ным трубопроводом двигателя, прекращается подача газа из ре­дуктора в смеситель и пуск двигателя в этом случае становится невозможным.
Неустойчивая работа двигателя на холостом ходу может быть вызвана неправильной регулировкой подачи газа в систему холо­стого хода; поступлением газа через основную систему вследствие неплотности обратного клапана смесителя или клапана второй ступени редуктора; уменьшением подачи газа в систему холостого хода из-за негерметичности шланга системы или засорения его проходного сечения. Для устранения неустойчивой работы двига­теля регулируют систему холостого хода или устраняют неплот­ности.
Неудовлетворительные переходы от холостого хода к нагрузоч­ным режимам работы двигателя («провалы») появляются при резком открытии дроссельных заслонок смесителя в результате обеднения горючей смеси ввиду запаздывания включения основ­ной системы подачи газа. Включение основной системы обеспечи­вается поднятием обратного клапана смесителя под действием разрежения в диффузорах при частоте вращения коленчатого вала двигателя  1300—1400 об/мин.
Запаздывание открытия обратного клапана возникает при уменьшении общей подачи газа в систему холостого хода, что не позволяет развить требуемой частоты вращения коленчатого вала двигателя и создать необходимого разрежения в диффузорах. К появлению «провалов» приводит и прилипание обратного кла­пана к седлу, так как в этом случае требуется большое усилие для его открытия.
Неудовлетворительные переходы в работе двигателя появляются при скоплении маслянистого конденсата во второй ступени редуктора. В этих условиях для открытия клапана второй ступени редуктора требуется большее усилие и смесь на переходном режиме переобедняется.
Не только к «провалам», но и  к остановке двигателя  может привести  негерметичность    разгрузочного  устройства,  вследствие чего уменьшается или прекращается подача газа из редуктора смеситель.
Для устранения «провалов» в работе двигателя на переходны: режимах регулируют систему холостого хода, протирают обратный клапан, удаляя загрязнения, сливают конденсат из редукторе устраняют негерметичность разгрузочного устройства. Указанны работы выполняют при необходимости в полном объеме или от дельно каждую.