Тема: Вивчення будови й роботи газового редуктора, газового змішувача й карбюратора-змішувача.
Мета заняття: Вивчити будову, роботу газового редуктора, газового змішувача й карбюратора-змішувача: одержати практичні навички розбирання й складання газового редуктора і вивчити будову дозуючо-економайзерного пристрою.
Обладнання та інструменти: гайкові ключі; викрутка; технічна серветка.
Вказівки до роботи: Під час розбирання й складання не прикладайте надмірних зусиль, щоб не попсувати деталі механізму. Знятий редуктор вимити.
Порядок виконання роботи
Завдання 1. Вивчити теоретичну частину
Користуючись схемами, плакатами й літературою, ознайомтесь з будовою й схемою роботи таких вузлів:
а) загальною будовою газобалонної установки автомобіля ГАЗ-53-27;
б) газового редуктора;
в) газового змішувача й карбюратора-змішувача;
г) приладів, які відносяться до газоподавальної апаратури.
На сучасних автомобілях все частіше використовують як паливо різноманітні природні або промислові (стиснені або зріджені) гази.
Двигуни, що працюють на стиснутих або зріджених газах, створюють на базі карбюраторних. Для цього останні обладнують спеціальною газовою апаратурою й балонами, але вони зберігають здатність працювати і на бензині. При цьому висока детонаційна стійкість газу, октанове число якого вище від 100 од., належним чином не реалізується, бо ступінь стиску двигуна вибирають відповідно до значно меншого, ніж у газі октанового числа бензину. Газобалонний пристрій має комплект додаткового обладнання до основного обладнання серійного автомобіля.
Газобалонна установка для стиснутого газу вантажних автомобілів (ГАЗ-53-27) складається із: семи стальних балонів (Мал.11.1) для стиснутого газу (ЗІЛ-138А - вісім); поповню-вального 6, витратного 8 і магістрального 20 вентилів; підігрівника 19 стиснутого газу; манометра 10 високого тиску і манометра 11 низького тиску; редуктора 13 з фільтром 12 і дозуючим пристроєм 14; газопроводу 3 високого тиску, газопроводу 15 низького тиску; карбюратора-змішувача 16; труби 22, яка з'єднує розвантажувальний пристрій редуктора з впускним трубопроводом двигуна.
Під час роботи двигуна вентилі 8 і 20 відкриті. Стиснутий газ під високим тиском поступає в підігрівник 19 і через фільтр 12 поступає у двоступінчастий газовий редуктор 13. На шляху до редуктора стиснутий газ повинен бути прогрітим, бо вода, яка виділяється при зниженні тиску газу, може замерзнути. В результаті тиск газу знижується приблизно до 100 кПа. Потім газ, пройшовши дозуючий пристрій газового редуктора 14, по газопроводу 15 поступає до карбюратора-змішувача 16, де створюється газоповітряна суміш. Розрідження, яке створюється в циліндрі при такті впуску, передається до карбюратора-змішувача, і пальна суміш поступає в циліндри двигуна.
Роботу газобалонної установки контролюють за показами манометрів: манометра 10 високого тиску, який показує тиск газу в балонах; манометр 11 низького тиску, який показує тиск газу в редукторі.
Підігрівник газу служить для попереднього підігріву стиснутого газу, який має підвищений вміст вологи і вуглецевої кислоти. Його робота дозволяє зменшити концентрацію вологи в газопроводах і запобігає замерзанню її у зимовий період.
Джерелом тепла можуть служити відпрацьовані гази й охолодна рідина двигуна. На автомобілях ГАЗ-52-27 і ЗІЛ-138А встановлений підігрівник, в якому використовується тепло відпрацьованих газів.
Підігрівник складається з корпусу 2 (Мал.11.2), в якому розміщений теплообмінний змійовик 5. Підігрівник включається в систему випуску відпрацьованих газів до глушителя. Відпрацьовані гази, що входять у підігрівник через патрубок 1, пройшовши підігрівник, викидаються в атмосферу, минаючи глушитель, через приварений вивідний патрубок 6. Стиснутий газ поступає в підігрівник через штуцер 3, пройшовши через змійовик 5, виходить у магістраль через штуцер 4.
В газовій системі живлення автомобіля, яка працює на стиснутому газі, встановлюють два фільтри: один, призначений для виловлювання механічних частин розміром більше 50 мкм — на вході в редуктор високого тиску 12 (Мал.11.3,а); другий (Мал.11.3,б) — на лінії низького тиску (1-1,2 мПа) перед двоступінчастим редуктором. Фільтр складається з корпусу 2 (Мал.11.3,6), стакана 4, повстяного фільтрувального елемента 3 і стяжного болта 5. Конструктивно фільтр об'єднаний в одному корпусі з електромагнітним клапаном 1.
Газовий редуктор призначений для зниження тиску стиснутого або зрідженого газу до тиску, близького до атмосферного, який надходить до змішувача.
Одночасно з регулюванням тиску редуктори мають додаткові пристрої, які забезпечують автоматичне перекривання доступу газу до двигуна при його зупинці, надійну герметизацію при непрацюючому двигуні, можливість регулювання підвищення тиску в редукторі другого ступеня й дозування подавання газу у відповідності до режиму роботи двигуна.
Редуктори можуть мати одну, дві й три ступені зниження тиску. Збільшення ступенів поліпшує стабільність відрегульованого газу, але одночасно ускладнює конструкцію редуктора.
Для газобалонних установок, які працюють на стиснутому газі з тиском до 20 мПа, застосовують в основному триступінчасту систему пониження тиску газу, яка складається з одно- і двоступінчастих редукторів.
Редуктор може працювати тільки при умові, якщо до нього поступає газ в пароподібному стані. Принцип дії першої і другої ступені редуктора однаковий. Кожна ступінь має клапан, мембрану і важіль, які шарнірно зв'язують клапан із мембраною, а пружину - з регулювальною гайкою.
На всіх газобалонних вантажних автомобілях, які випускаються на території колишнього Радянського Союзу, використовують уніфікований двоступінчастий газовий редуктор.
Редуктор (Мал. 11.4) складається із двох ступенів, клапанів 8,12 і 13, трьох мембран 2,11,15 і інших деталей. Редуктор має шість порожнин А - Е. Якщо двигун не працює і магістральний вентиль закритий, то клапан 8 першого ступеня відкритий, а клапан 12 другого ступеня закритий. В цьому випадку в усіх порожнинах редуктора тиск дорівнює атмосферному. Клапан 8 відкритий, так як пружина 9 прогинає мембрану 11 догори і повертає важіль 10, відкриваючи клапан 8 першого ступеня. Клапан 12 закритий під дією конічної 5 і циліндричної 3 пружин. Пружина 5 через три упори 18 діє на мембрану 2, з'єднану із штоком 4. Пружина 3 переміщує вгору шток 4, внаслідок чого мембрана 2 прогинається. Шток, зв'язаний з важелем 17, притискує клапан 12 до сідла.
При відкритому магістральному вентилі, який розміщується в салоні водія, газ через фільтр і клапан 8 першого ступеня проходить в порожнину Г, тиск в якій зростає від 100 кПа до 200 кПа. Заповнюючи порожнину першого ступеня, газ починає тиснути на мембрану 11. Вона прогинається вниз, переборюючи опір пружини 9 (пружина стискається), і через колінчастий важіль 10 закриває клапан 8. Положення клапана 8 визначається співвідношенням діючих на нього сил; з одного боку, тиск газу, який поступає з магістралі і намагається відкрити кран, а з другого - різниця тиску газу в порожнині Г і сила пружності пружини 9, яка намагається закрити кран.
Для періодичного відкривання й закривання клапана 8 тиск газу в порожнині Г повинен бути то більшим, то меншим сили пружності пружини 9. Таким чином, при непрацюючому двигуні перший ступінь редуктора автоматично перекриває газову магістраль, тобто виконує функції клапана.
При запуску двигуна і його роботи розрідження із впускного трубопроводу через патрубок 20 і канал 16 передається в порожнину В другого ступеня і в порожнину А розвантажувального пристрою. Кільцева мембрана 6, стискаючи конічну пружину 5 (переборюючи опір), прогинається вниз і відводить упори 18 від мембрани 2, внаслідок чого розвантажується мембрана 2 і клапан 12. Робота розвантажувального пристрою й розрідження, яке створюється в порожнині В, приводять до того, що мембрана 2 прогинається вниз, переборюючи опір пружини 3. Клапан 12 відкривається під дією тиску газу в порожнині Г і штока 4, який опускається вниз.
При відкриванні клапана 12 газ переходить із порожнини Г в порожнину В, створюючи в ній надлишок тиску 50-100 Па при малих навантаженнях двигуна. Мембрана 2 сильніше прогинається вниз і відкривання клапана 12 збільшується. Цією мембраною регулюють подачу газу до вихідного патрубка 20 у залежності від розрідження в змішувачі газу. У справного редуктора клапани першого й другого ступеня автоматично закриваються при кожній зупинці двигуна.
Щоб забезпечити роботу двигуна в режимі максимальних навантажень пальну суміш (газоповітряну) дещо збагачують. Для цього служить економайзер, який є в редукторі. При середніх навантаженнях двигуна дросельна заслінка змішувача відкрита приблизно наполовину, і розрідження, яке створюється у впускному трубопроводі, по каналу 16 передається в порожнину Е економайзера. Мембрана 15 дозуючого економайзерного пристрою, стискаючи пружину 14, втримує клапан 13 у закритому положенні. При максимальній потужності дросельна заслінка відкривається повністю. Кількість газоповітряної суміші, яка поступає в циліндр, збільшується, але розрідження в порожнині Е знижується. Пружина 14 вигинає мембрану вгору і відкриває клапан 13 економайзера. Додаткова порція газу поступає по каналу 19 у вихідний патрубок 20, і газоповітряна суміш збагачується.
Якщо в порожнині Г тиск газу чомусь зростає до 450 кПа, то відкривається запобіжний клапан 7, і газ вийде в атмосферу. При збільшенні тиску в порожнині В мембрана 2 вигинається вгору і через систему важелів закриває клапан 12.
Приготування пальної суміші й регулювання її подачі для одержання заданої частоти обертання колінчастого вала двигуна відбувається у змішувачі газу.
Суттєвою різницею роботи змішувача газу від карбюратора є та, що в ньому паливо не випаровується (розпилюється), бо газ у ньому у вигляді пари. Так як газ, який подається у змішувач, перебуває в одному агрегатному стані з повітрям (як складова компонента пальної суміші), то дозуючі елементи змішувача винесені в окремий блок або об'єднані з газовим редуктором (розглянуті раніше). Цим спростили конструкцію змішувача. Крім того, змішувач не потребує прискорювального пристрою, так як при різкому відкриванні дросельних заслінок (режим максимальних навантажень на двигун) витрата газу зростає пропорційно подачі повітря.
Конструктивно змішувачі газу можуть бути об'єднані з карбюратором (карбюратор-змішувач) або виконані окремо.
Змішувачі, в залежності від моделі двигуна, бувають різної модифікації: різняться діаметром дифузорів, способом регулювання обмежувача максимальної частоти обертання колінчастого вала двигуна, приводом дросельних заслінок. Основні елементи дозування палива змішувачів однакові і конструктивно з'єднані з редуктором газу.
Змішувач газу СГ-250(Мал. 11.5), який встановлюють на двигунах автомобілів ЗІЛ-138А, ГАЗ-53-07, двокамерний, з вертикально спадаючим потоком пальної суміші, з паралельним відкриванням дросельних заслінок 10, двома горизонтальними форсунками 5, які розміщені у звуженнях знімних дифузорів 6. Для збагачення пальної суміші при запуску двигуна змішувач має заслінку повітря 4 з автоматичними клапанами, які виключають можливість перезбагачення пальної суміші.
На вхідному патрубку 2 розміщений зворотний клапан З, що перекриває подачу газу в основну систему при роботі двигуна на мінімальній частоті обертання колінчастого вала двигуна і захищає редуктора газу від зворотного тиску, який виникає при випереджувальних спалахах у двигуні (порушення кута випередження запалювання).
Подачу газу, що поступає в систему холостого ходу через штуцер 7, регулюють гвинтами 8 і 9, які розміщені в кришці каналів холостого ходу. На змішувачі розміщується виконавець відцентрово-вакуумного обмежувача 1 частоти обертання колінчастого вала двигуна.
Змішувач газу СГ-250 призначений для спільної роботи з двоступінчастим редуктором газу МКЗ-НАМИ (Мал.11.6). Основна подача газу здійснюється дозуючо-економайзерним пристроєм 1 через канал 2, зворотний клапан 6 і форсунки газу 7, які розміщені у звуженні дифузора 8. Для стійкої роботи двигуна на мінімальній частоті обертання колінчастого вала двигуна і плавного переходу від режиму до режиму в змішувачі є спеціальна система з двома виходами газу в кожну змішувальну камеру.
При роботі двигуна на мінімальній частоті обертання колінчастого вала двигуна зворотний клапан 6 закритий, і через отвір 4 прямокутної форми, який знаходиться в зоні низького розрідження, газ поступає в змішувальну камеру нижче дросельної заслінки через круглий отвір 3. Кількість газу, який поступає, регулюють гвинтом 11. Повітря в цьому випадку поступає через щілини між дросельними заслінками й стінками змішувальної камери.
При відкриванні дросельних заслінок 5 отвори 4 переходять у зону високого розрідження, і через них починає поступати газ. Частота обертання колінчастого вала двигуна збільшується. Загальну подачу газу в систему холостого ходу регулюють гвинтом 10.
Із збільшенням частоти обертання колінчастого вала двигуна збільшується розрідження в дифузорах 8 і відкривається зворотний клапан 6, включається основна подача газу.
Більш плавний перехід від режиму холостого ходу до режимів навантаження можна досягти при підведенні газу в систему холостого ходу з порожнини редуктора, яка розміщена до дозуючого пристрою, тобто безпосередньо із другого ступеня редуктора. Проте таке живлення двигуна на режимах холостого ходу приводить до перезбагачення пальної суміші на малих навантаженнях його роботи. Це викликає погіршення якості роботи двигуна при зміні режимів його роботи. У зв'язку з цим газ в систему холостого ходу змішувача подається по каналу з порожнини, розміщеній до дозуючого пристрою, і по каналу 7 і 12 — із порожнини, яка розміщена після нього.
Для забезпечення можливості руху автомобіля у випадку відсутності газу, при виникненні в дорозі складних несправностей із газовою апаратурою, при утрудненні при запуску двигуна на газі при низьких температурах навколишнього середовища, використовують карбюратор-змішувач, який виготовляється на базі стандартних карбюраторів із деякими змінами їх конструкції, щоб встановити газову форсунку і приєднати трубки газу для холостого ходу.
Карбюратор-змішувач К-22К (Мал.11.7) виконаний на базі карбюратора К-22 і складається з поплавцевої камери, газової приставки 5 і змішувальної камери. Газова приставка 5 має патрубок 1 із форсункою для підведення газу, штуцер 4 для подачі газу в систему холостого ходу і пристрою для розведення пружних пластин 6 на газі. При розведенні пружних пластин дифузора виключається можливість перезбагачення газоповітряної суміші дифузора при роботі двигуна в різних режимах. Подачу газу в систему холостого ходу регулюють гвинтом 3.
Завдання 2. Розібрати перший ступінь редуктора
Ослабте контргайку 3(Мал.11.8).
Викрутіть болт 14 пружини високого тиску і вийміть пружину 12.
Відкрутіть гайки 15 і зніміть нижню кришку 11 редуктора.
Роз'єднайте шток мембрани першого ступеня з важелем 5, зніміть мембрану 8, викрутіть вісь 10 важеля і вийміть важіль разом із клапаном?
Відкрутіть дві гайки, зніміть фільтр 2 разом із сідлом 1 клапана.
Завдання 3.
Розібрати другий ступінь редуктора
1. Відкрутіть гайки і зніміть дозуючий економайзерний пристрій (Мал. 11.9,а).
Дістаньте клапан 14, для чого зніміть фланець трубки холостого ходу, викрутіть вісь 9 важеля мембрани і зніміть важіль 12 із штока.
Зніміть мембрану в такій послідовності:
а) послабити штопорний гвинт і відкрутити ковпак 1 сідла пружини;
б) вийняти зі штока шплінт 7;
в) зняти упорну шайбу 2 і пружину 3;
г) послабити контргайку 4 і викрутити сідло 5 пружини;
