Автоматическое снижение и поддержание на выходе заданного давления газообразного топлива на всех режимах работы двигателя обеспечивают редукторы для автомобильных двигателей. Редукторы являются важнейшей, наиболее сложной и дорогостоящей (не считая баллонов для КПГ) составляющей ГБО,непосредственно влияющей на показатели работы двигателя и автомобиля. Существуют следующие разновидности автомобильных газовых редукторов:
- одноступенчатые низкого давления для впрыска.
Рис. 3.18. Принципиальная схема одноступенчатого редуктора:
1 - крышка; 2 - крышка пружины; 3 - пружина; 4 - шайбы мембраны; 5- по-
лость 1-й ступени; 6- мембрана 1-й ступени; 7- канал выхода газа; 8 - кор-
пус полости подогрева; 9 - полость подогрева; 10 - канал выхода охлаж-
дающей жидкости; 11 - канал входа охлаждающей жидкости; 12 - канал
входа газа; 13 - клапан; 14 - корпус редуктора; 15 - рычаг; 16 – поводок
Редукторы должны отвечать требованиям, перечисленным ниже:
- автоматически снижать давление газа в системе питания до заданного уровня при постоянно изменяющихся давлении и количестве газа в баллонах и изменяющихся режимах работы двигателя;
- обеспечивать подачу газа в широком диапазоне температур окружающего воздуха;
- автоматически прекращать подачу газа в двигатель автомобиля при любой его остановке, в том числе не контролируемой водителем;
- иметь небольшие размеры и стоимость, окупаемую применением газа.
Для решения этих сложных задач применяют системы последовательного ступенчатого снижения давления (многоступенчатые редукторы). Для понижения давления компримированного природного газа с 20,0 МПа применяют трехступенчатые системы, а для газа сжиженного нефтяного с 1,6 МПа - двухступенчатые системы.
Принципиальная схема простейшего одноступенчатого газового редуктора мембранно-рычажного типа представлена на рис. 3.18. Редуктор состоит из корпуса 14 с крышкой 1, между которыми зажата эластичная мембрана 6, герметично разделяющая редуктор. В центре мембрана зажата шайбами 4, через которые проходит поводок 16, и на одну из них опирается пружина 3.
Усилие этой пружины регулируется положением крышки пружины 2. Мембрана 6 поводком 16 соединяется с рычагом 15, на котором крепится клапан 13. Рычаг поворачивается на оси, опора которой крепится на корпусе 14.Газ поступает во входной канал 12 редуктора через открытый усилием пружины 3 клапан 13. Равновесие сил, регулирующих положение клапана 13 и соответственно давление в камере (ступени) редуктора, поддерживается давлением газа на мембрану 6 и усилием пружины 3.
Для подогрева редуктора служит герметичная полость 9, которая соединена с системой охлаждения двигателя. В редукторе для ГСН подогрев необходим для интенсивного испарения сжиженного газа. Если редуктор понижает высокое давление компримированного природного газа, подогрев необходим для предотвращения замерзания влаги, присутствующей в газе. Многоступенчатые редукторы имеют дополнительные камеры для дальнейшего снижения и регулировки давления газа.
В следующей ступени редуктора происходит дальнейшее снижение давления. Последняя ступень редуктора состоит из корпуса 12 с крышкой 1, между которыми зажата эластичная мембрана 2, герметично разделяющая редуктор. В центре мембрана зажата шайбами 4, через которые проходит поводок 3, соединенный с рычагом клапана. Рычаг поворачивается на оси, опора которой крепится на корпусе 12.
Положение клапана регулируется усилием пружины 16 с помощью крышки 17. Давление газа в камере зависит от усилия пружины 16, с одной стороны, и от давления газа, поступающего в канал 14, - с другой. Поступлению газа из выходного канала 13 способствует разрежение, которое образуется в диффузоре смесителя и карбюратора двигателя. При эксплуатации автомобиля может возникнуть не контролируемая водителем ситуация, когда зажигание остается включенным, а двигатель не работает или заглох. Если отсутствует устройство блокировки, то при включенном зажигании газ под давлением через открытый магистральный электромагнитный клапан будет продолжать поступать через редуктор в двигатель и затем, не сгорая в нем, в подкапотное пространство и другие полости. При наличии специального устройства этого не
произойдет - клапан 15 будет герметично закрыт. Такие пневматические устройства называются разгрузочными устройствами. Разгрузочное устройство образует в редукторе дополнительную изолированную полость, соединенную с впускным коллектором. Если двигатель не работает, пружина, расположенная в разгрузочном устройстве, через мембрану упирается в рычаг клапана ступени и закрывает таким образом поступление газа в полость этой ступени. Разгрузочное устройство состоит из пружины 10, упирающейся в рычаг 6 через упорные шайбы 7, закрепленные на мембране 8. Мембрана 8 образует герметичную полость, соединенную через патрубок 11 с впускным коллектором. При запуске двигателя разрежение из впускного коллектора передается в полость 9 разгрузочного устройства, мгновенно втя-
гивая мембрану и сжимая пружину 10. Упор 7 опускается и освобождает (разгружает) перемещение рычага 6. Редукторы могут оснащаться дополнительными (байпасны-
ми) каналами, выполняющими функции пусковой системы и системы холостого хода. Система холостого хода позволяет обеспечивать поступление малого количества газа и производить регулировку токсичности на холостом ходу. Для блокировки подачи газа при неработающем двигателе
не обязательно использовать разгрузочное устройство. На входе в редуктор или систему холостого хода достаточно установить дополнительный электромагнитный клапан. Клапан открывается специальным электронным блоком как только на него поступит сигнал о запуске двигателя. Длина и расположение рычагов клапанов, их форма и размер, диаметр мембран, усилие пружин существенно отличаются в различных редукторах и соответственно влияют на характеристики работы редукторов и их систем питания.
