Газовый двигатель камаз схема

Схема газодизельной системы автомобилей семейства КамАЗ

Схема газодизельной системы автомобилей семейства КамАЗ приведена на рис. 14. Данная система обеспечивает работу дизеля КамАЗ-740 как на смеси дизельного топлива и ПГ, так и на дизельном топливе. СПГ содержится в восьми (десяти) стальных баллонах 10, размещенных поперек рамы автомобиля. На бортовых автомобилях баллоны укреплены на продольных брусьях платформы с помощью кронштейнов и хомутов; на седельном тягаче — за кабиной на держателе, который прикреплен к раме стремянками.

На автомобиле-самосвале шесть баллонов размещены на кронштейне крепления баллонов, 10 — за кабиной и четыре баллона — под платформой на опоре.

Баллоны соединены последовательно трубопроводами и разделены на две группы. Для заполнения системы СПГ на крестовине размещен наполнительный вентиль 8. Каждая группа цилиндров снабжена вентилем 9. При открытии расходного вентиля 7 на распределительной крестовине СПГ по трубопроводу направляется в подогреватель 6 и далее в редуктор 5 высокого давления, где давление СПГ понижается до 0,95. 1,1 МПа. Из редуктора 5 газ по гибкому шлангу подается к электромагнит-ному клапану 4, на входе которого установлен съемный войлочный фильтр, закрытый алюминиевым колпаком.

При включении электромагнитного клапана 4 газ поступает на вход двухступенчатого редуктора 11 низкого давления, в котором давление понижается до атмосферного. Из редуктора 11 поступает в газовый дозатор 13, обеспечивающий подачу необходимой массы газа в диффузор, расположенный во впускном тракте дизеля за воздушным фильтром. Газовоздушная смесь из смесителя 14 поступает во впускной трубопровод и далее в цилиндры двигателя, сжимается поршнем, в конце сжатия в неё через серийную форсунку впрыскивается небольшой объем дизельного топлива. Запальную дозу топлива подают в цилиндр двигателя так, чтобы она воспламенялась раньше, чем газ, и поджигала всю массу газовоздушной смеси.

Газодизельный двигатель оборудован топливным насосом высокого давления с двухрежимным регулятором, привод рычага управления подачей топлива которого снабжен гибким звеном. На крышке топливного насоса размещен ограничитель 1 запальной дозы топлива, снабженный электромагнитным приводом. При переводе питания двигателя на газовое топливо ограничитель 1 переключает топливный насос высокого давления на режим подачи запальной дозы дизельного топлива для воспламенения газовоздушной смеси.

Работу газовой аппаратуры контролируют манометром низкого давления, размещенным в кабине водителя. Давление после первой ступени редуктора должно быть в пределах 0,2. 0,22 МПа. Давление в баллонах 10 контролируют маномет-ром 3, имеющим предел измерений до 25 МПа и установленным на первом баллоне газобаллонной установки.

Для ограничения максимальной частоты вращения коленчатого вала предусмотрена система, уменьшающая подачу газа, когда коленчатый вал двигателя достигает максимальной частоты вращения. Система состоит из зубчатого венца, электромагнитного датчика частоты вращения, электромагнитного реле, трехходового электромагнитного клапана 12, соединяющего полость диффузора смесителя с мембранным механизмом ограничения подачи газа и связанного с осью заслонок дозатора 13 газа.

Рис. 14. Схема газодизельной системы питания автомобилей семейства КамАЗ

При максимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя, равной 2600 мин-1, сигнал от датчика частоты вращения подается к электронному реле, которое включает трехходовой электромагнитный клапан, соединяя полость диффузора с мембранным механизмом дозатора газа.

Под действием вакуума мембранный механизм срабатывает, прикрывая заслонку дозатора газа. При снижении частоты вращения датчик подает сигнал реле, и трехходовой электромагнитный клапан закрывается. Ось дроссельной заслонки дозатора под действием пружины вновь поворачивается, открывая подачу газа.

В системе питания газового дизеля предусмотрена блокировка, исключающая подачу одновременно газа и полной дозы запального топлива. Блокировка работает следующим образом. При нахождении подвижного упора 16 в положении, соответствующем работе на режиме дизеля, он максимально отдален от ограничителя 1 запальной дозы топлива и не воздействует на датчик 15 блокировки (не разъединяет посредством реле цепь питания электромагнитного клапана 4 подачи газа). При установке переключателя в положение, соответствующее работе двигателя в газодизельном режиме, подвижный упор перемещается ограничителем 1 подачи запальной дозы в положение, при котором подача запальной дозы жидкого топлива ограничивается. При этом подвижный упор воздействует на датчик блокировки, который размыкает цепь питания реле, управляющего включением электромагнитного клапана подачи газа.

Таким образом, если топливный насос высокого давления подает полную дозу дизельного топлива (например, при внезапном выходе из строя электромагнитного клапана, при работе в режиме дизеля), газовый электромагнитный клапан закрывается и подача газа автоматически отключается. Это исключает возможность разрушения двигателя в результате одновременной полной подачи дизельного топлива и газа.

Система защиты предусматривает также автоматический переход с газодизельного режима на дизельный в случае внезапного прекращения подачи газа (повреждение газовой магистрали, израсходование СПГ и др.), которое при работе двигателя под нагрузкой может вызвать аварию при движении автомобиля на дороге.

Для предотвращения аварийных ситуаций при работе по газодизельному циклу в системе подвода газа установлен датчик 2 давления газа, который при давлении ниже 0,45 МПа срабатывает и отключает ограничитель I запальной дозы. Подача газа в этом случае прекращается и система питания двигателя переходит в режим подачи дизельного топлива. При этом отключается электромагнитный клапан 4 и перекрывается подача газа.

При переходе двигателя с дизельного режима на газодизельный должен быть выполнен комплекс следующих операций: прогрев двигателя до температуры не менее 50 . 60 °С; проверка по манометру высокого давления наличия СПГ в баллонах; открытие вентилей на баллонах (до упора); медленное открытие расходного вентиля на крестовине (до упора); установка клавиши «Газ — дизель» в положение «Газ» (утопить). По манометру низкого давления нужно убедиться, что электромагнитный клапан открылся и газ поступает в первую ступень редуктора низкого давления. После выполнения упомянутых операций на щитке приборов в кабине водителя загорается контрольная лампа, сигнализирующая о готовности двигателя к работе в газодизельном режиме. В этом случае при нажатии на педаль подачи топлива рычаг управления регулятором топливного насоса высокого давления может перемещаться от положения минимального холостого хода до положения, когда цикловая подача соответствует запальной дозе.

Для уменьшения цикловой подачи при переходе двигателя с дизельного режима на газодизельный служит механизм дистанционной установки запальной дозы. Этот механизм с помощью кронштейна закреплен на топливном насосе высокого давления. При включении электромагнита подвижный упор устанавливают в положение, при котором он препятствует дальнейшему перемещению рычага управления топливным насосом высокого давления.

Регулятор на всем скоростном режиме обеспечивает необходимую подачу топлива. Такое положение при двухрежимном регуляторе насоса соответствует частоте вращения 850 . 950 мин-1. Дальнейшее изменение частоты вращения коленчатого вала и мощности двигателя зависит только от массы поступающего во впускной трубопровод газа. Происходит это при нажатии на педаль подачи топлива. Кроме того, на топливном насосе высокого давления закреплен выключатель, исключающий подачу одновременно газа и максимальной дозы запального топлива.

При работе двигателя в режиме дизеля топливная аппаратура работает в обычном режиме. В этом случае газ не поступает

во впускной трубопровод, так как канал подачи газа перекрыт при помощи электромагнитного клапана.

Система управления, защиты и регулирования двигателя обеспечивает работу двигателя в широком диапазоне скоростных и нагрузочных режимов на дизельном и газодизельном режимах без аварийных ситуаций.

Газовые двигатели с факельным зажиганием пока широко не распространены.

Ниже приведены параметры дизеля ЗИЛ-645 и конвертируемого газового аналога.

Система управления двигателем

Транспортные газовые двигатели (ТГД) оборудованы электронной системой управления двигателем (ЭСУД) рисунок 34, которая выполняет следующие функции:

— управление запуском и остановом двигателя;

— управление подачей газа на всех режимах работы двигателя;

— управление временем накопления энергии и моментом зажигания;

— поддержание стабильной частоты вращения двигателя на режимах холостого хода;

— ограничение максимальной частоты вращения двигателя;

— поддержание состава рабочей смеси, удовлетворяющего требованиям к экономичности и токсичности отработавших газов;

— защита двигателя при аварийных режимах работы;

— управление двигателем в аварийных режимах;

— централизованная диагностика элементов системы;

— сигнализация об аварийных и критических режимах работы двигателя и системы.

Система управления транспортного газового двигателя (СУ ТГД) состоит из следующих узлов:

— микропроцессорного блока управления «М 20»;

— жгута проводов СУТГДРВ 03.01;

— датчика углового положения коленчатого вала 23.3847;

— датчика фазы 25.3855;

— датчика температуры воздуха во впускном коллекторе 233.3828;

— датчика температуры охлаждающей жидкости 233.3828;

— датчика давления воздуха во впускном коллекторе (40. 250 кПа), 45.3829 М;

— датчика температуры газа 233.3828;

— датчика давления газа (40. 400 кПа), 59.3829;

— привода дроссельной заслонки;

— модуля педального КДБА 453621.001;

— электромагнитного дозатора газа ИВУА.407212.024;

— катушек зажигания Bosch 0221503001;

Рисунок 34 — Принципиальная схема системы управления газового двигателя:

1,2 — турбокомпрессоры; 3 — охладитель наддувочного воздуха; 4 — дроссельная заслонка; 5 — электромагнитный дозатор газа; 6 — фильтр очистки газа; 7 — свеча зажигания; 8 — электропривод дроссельной заслонки; 9 — модуль педальный; 10 — разъем диагностический; 11 — электронный блок управления газовым двигателем (М 20); 12 — катушка зажигания; 13 — колесо датчика фазы; 14 — зубчатый венец противовеса коленчатого вала переднего; 15 — коленчатый вал; 16 — питание 24 В.

ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

Микропроцессорный блок управления «М 20» предназначен для выработки сигналов управления катушками зажигания, приводом дроссельной заслонки, электромагнитными дозаторами газа и электромагнитным клапаном высокого давления на основе информации, получаемой от датчиков ЭСУД, а также определяет неисправности в системе управления и предупреждает о них водителя включением диагностической лампы «Check Engine» (проверь двигатель) в комбинации приборов.

При включении зажигания лампа должна загореться и погаснуть после пуска двигателя. Если лампа не загорится или горит постоянно, в системе управления двигателем возникла неисправность, в этом случае, водителю необходимо обратиться на станцию технического обслуживания для определения и устранения неисправности в работе двигателя.

В качестве прибора системы диагностики работы ЭСУД используется сканер-тестер, который подключается к диагностическому разъему системы управления. Коды неисправностей ЭСУД даны в руководстве по эксплуатации сканер-тестера.

Датчики системы управления служат для получения информации, необходимой для выработки сигналов управления двигателя.

Привод дроссельной заслонки предназначен для управления положением дроссельной заслонки по сигналам от электронной педали.

Электромагнитный дозатор газа ИВУА.407212.024 осуществляет фазированную подачу необходимого количества газа по сигналам блока управления.

Электромагнитный клапан 113.4412010-20 осуществляет отключение подачи газа при выключении системы управления и при аварийных ситуациях.

Жгут проводов соединяет элементы системы управления с электронным блоком, шиной питания и шиной заземления. Применяемые электрические соединители обеспечивают надежность соединений и их защиту от влияния внешних условий. Расположение жгута проводов на установках должно исключать опасность его перелома при вибрации или повреждения острыми или нагретыми частями.

Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ) 23.3847 — индуктивного типа. Установлен на передней крышке двигателя. Датчик представляет собой катушку с магнитным сердечником. Для нормальной работы системы управления необходимо, чтобы зазор между датчиком и зубьями диска составлял 0,5-1,2 мм. Наличие посторонних частиц (загрязнений) в зазоре не допускается. Соединительный кабель датчика должен быть надежно закреплен во избежание его повреждения вращающимися деталями двигателя. При неисправном датчике положения коленчатого вала, повреждениях соединительного жгута эксплуатация двигателя невозможна.

Датчик фазы 25.3855 установлен на картере маховика. На валу 13 (рисунок 6) находится колесо датчика фаз 18 с выступом. Принцип действия датчика основан на эффекте Холла. Он выдает контроллеру информацию об угловом положении распределительного вала. Наличие посторонних частиц (загрязнений) в зазоре не допускается. Соединительный кабель датчика должен быть надежно закреплен во избежание его повреждения вращающимися деталями двигателя.

Датчик давления 59.3829 и 45.3829 М (газа в системе питания и абсолютного давления во впускном трубопроводе).

Датчик давления газа в системе питания установлен на корпусе фильтра очистки газа, датчик абсолютного давления воздуха во впускном трубопроводе — за дроссельным пространством впускного трубопровода. По измеренным значениям давлений блок управления определяет количество воздуха, поступающего в цилиндры двигателя и количество газа, необходимое для обеспечения режимов работы двигателя.

Датчик питается стабилизированным напряжением 5В и имеет линейную характеристику зависимости выходного напряжения от величины измеряемого давления. Датчик подключается к жгуту проводов посредством трехконтактной вилки. В системе управления применяются датчики модели 45.3829 М (датчик абсолютного давления во впускном трубопроводе) и датчик 59.5829 абсолютного давления газа. Нарушение электрических соединений, работоспособности датчиков приводит к сбоям в работе системы управления.

Не допускается повреждение корпусов датчиков давления и повреждения соединительных шлангов (растрескивание, нарушение герметичности, отсутствие хомутов).

Датчики температуры полупроводникового типа и предназначены для определения температурного состояния систем двигателя (система охлаждения, система питания воздухом, система питания газом). В соответствии с измеренным значением температуры электронный блок корректирует значения угла опережения зажигания, положения дросселя и топливоподачи. Датчик температуры охлаждающей жидкости 233.3828 установлен на корпусе термостатов двигателя, датчик температуры воздуха 233.3828 — на передней стенке впускного трубопровода, датчик температуры газа 233.3828 — на корпусе газового фильтра с электромагнитным клапаном. Датчики подключаются к жгуту проводов посредством двухконтактного соединителя.

Неисправность датчиков приводит к нарушениям работы системы управления и снижению мощности двигателя.

УКАЗАНИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ И ТЕХНИЧЕСКОМУ ОБСЛУЖИВАНИЮ

СУ ТГД относится к необслуживаемым в эксплуатации изделиям группы II вида I по ГОСТ 27.003 — 90 и не требует подстроек, регулировок и технического обслуживания в процессе эксплуатации.

Срок службы СУ ТГД не менее срока службы изделия.

Ремонт блока управления и блока коммутации должен производиться на предприятии-изготовителе или на специализированных предприятиях по согласованию с предприятием-изготовителем.

Не допускается короткое замыкание выводов контактного разъема блока управления на массовый или положительный полюс источника питания.

Не допускается изменение полярности источника питания на время более 1 минуты.