Принцип работы инжекторных двигателей на газу

Обновлено: 15.05.2024

SergeyKoLeo › Блог › ГБО-2 на инжекторном двигателе.

Всем интересующимся доброго времени суток.
Очень часто в последнее время стали задаваться вопросы на тему ГБО 2 или 4. От неосведомленности люди слушают разные мнения и не интересуются глубиной своего-же вопроса.
Так вот, специально искал статью, которая "разобьет лед" между всеми недопонимания.

Я, как владелец ГБО 2 поколения, выступаю в защиту именно этого устройства. Прошу ознакомиться очень внимательно и сделать выводы.

Газовое оборудование второго поколения идеально подходит для установки на карбюраторные моторы, но это никак не означает, что оно не годится для установки на инжектор. Напротив, бывают случаи, когда установка гбо 2 поколения лучший выбор для инжекторного двигателя. Это конечно не правило и бывает лишь в ряде исключений.

Описание и принцип работы

На карбюраторных двигателях подача газа осуществляется по тому же принципу как и бензина, через карбюратор. На инжекторных двигателях бензин в двигатель поступает через форсунки и подать газ через эти же форсунки не представляется возможным. Но в то время когда вышли в свет двигатели с точечным впрыском бензина, еще не было газового оборудования, повторяющего работу инжектора. Выход был один, подавать газ перед дроссельной заслонкой. Все бы ничего, но по сути такое переоборудование делает из инжекторного двигателя карбюраторный. Как известно в инжекторных моторах устанавливаются впускные коллекторы большого объема с ресиверами запаса воздуха. Так вот при работе на газу эти ресиверы наполнены газо-воздушной смесью, которая может воспламенится.

Этот факт наложил некоторые особенности на установку гбо 2-го поколения на инжектор. В частности пришлось позаботиться о защите от взрывов во впускном коллекторе (обратные хлопки). Перед смесителем газа нужно устанавливать антихлопковый клапан, чтобы защитить от взрыва расходомер воздуха (ДМРВ) и корпус воздушного фильтра с гофроканалом. В основном для этих целей применяются смесители с интегрированным антихлопковым клапаном, но есть варианты и с раздельными узлами.

Так как подача бензина управляется блоком управления при помощи электроники, то и отключать бензин, при работе на газу, можно электроникой. Для этого может подойти даже обычное электромагнитное реле, которое отключит в нужный момент подачу питания на бензиновые форсунки. Если автомобиль не оснащен системой самодиагностики, то вариант с реле будет работать без нареканий, но если в штатном ЭБУ есть система диагностики узлов, контроллер увидит обрыв цепи бензиновых форсунок и перейдет в аварийный режим работы. При этом на табло загорится лампа “check engine”. В разных системах аварийный режим работы протекает по разному, в некоторых системах он проходит без каких-либо изменений, а в некоторых вплоть до полной остановки двигателя. Для борьбы с этой проблемой используется устройство, которое называется “Эмулятор работы инжектора”. Данное устройство выполняет 2 функции:

В отличии от ГБО на карбюраторе, на инжекторе отключение бензина происходит в считанные секунды, поэтому переключение с бензина на газ производится без всяких ожиданий. Обычно переключатель вида топлива для инжекторных моторов оснащен тремя положениями:

Бензин (работа на бензине);
Газ (работа на газу);
Автоматический режим. Служит для удобства, двигатель заводится на бензине, а при достижении определенных оборотов (устанавливается на переключателе) переходит на газ.
Третий режим удобен тем, что во время эксплуатации, практически не требуется вмешательства человека в управление. Допустим, когда двигатель холодный, в автоматическом режиме заводится мотор на бензине, стоя на месте ждем небольшого (примерно 35-40 градусов Цельсия) прогрева и начинаем движение, при подъеме оборотов авто переходит на газ. Более никаких действий не требуется, авто эксплуатируется в штатном режиме. Что касается перехода на бензин перед длительной стоянкой, то этого на инжекторе не требуется.

Неисправности 2-го поколения гбо на инжекторах

Проблема Возможные причины Методы поиска Способы устранения в случае соответствия
ДВС не работает на газу, не заводится либо заводится плохо Не поступает газ Проверить выход мультиклапана гбо на подачу газа Отремонтировать, , в случае невозможности ремонта, заменить
Проверить выход с газового клапана Продуть магистраль, заменить фильтр, заменить клапан газа
Проверить выход редуктора Произвести ремонт, в случае невозможности ремонта, заменить
При проверки подачи газа, газ должен выходить в жидкой фазе (белый густой туман)!
Неправильное кол-во газа выдаваемое в мотор Нарушена регулировка гбо Произвести регулировку
Вышел из строя редуктор Произвести ремонт, в случае невозможности ремонта, заменить
Нарушена герметичность впускной системы Устранить подсос воздуха
Одновременно с газом подается бензин Проверить бензоклапан Отремонтировать либо заменить
Неисправен эмулятор работы инжектора Отремонтировать либо заменить
Обмерзает газовый редуктор Нарушена циркуляция охлаждающей жидкости Низкий уровень охлаждающей жидкости Долить тосол либо антифриз до уровня
Забиты каналы Прочистить каналы
Нарушена герметичность газовых клапанов При остановленном двигателе из редуктора выходит газ Произвести ремонт клапанов либо заменить последние
Недостаточный прогрев двигателя Неисправна система охлаждения автомобиля Прогреть двигатель до нужной температуры
Обратится в сервис для ремонта
Неустойчивая работа двигателя на холостом Неисправна система холостого хода на карбюраторе Проверить работу двигателя на холостом при работе на бензине Произвести ремонт карбюратора
Нарушена регулировка редуктора Выполнить регулировку
Наполнение редуктора газовым конденсатом Слить конденсат из редуктора
Двигатель не развивает обороты после холостого хода, провалы в работе. Недостаточное кол-во газа. Забиты мультиклапан, магистраль, фильтр. Проверить и устранить затор
Перебои в воспламенении топлива Неисправность в системе зажигания автомобиля Проверить свечи зажигания, высоковольтные провода и катушку зажигания
Наблюдаются обратные хлопки во впускном коллекторе Перебои в воспламенении топлива Неисправность в системе зажигания автомобиля Проверить свечи зажигания, высоковольтные провода и катушку зажигания
Бедная газо-воздушная смесь Подсос воздуха во впускной коллектор Найти причину подсоса и устранить
Не правильная регулировка ГБО Произвести регулировку
Неисправность в системе газораспределения Сбиты метки на ремне (цепи) ГРМ Установить по меткам
Нарушены зазоры между клапанами и седлами в двигателе Произвести регулировку зазоров
* если вы не нашли нужной проблемы, опишите свою проблему в комментариях

Типичная схема установки ГБО на инжектор

1. Мультиклапан 2. Эмулятор работы инжектора 3. Смеситель газа 4. Газовый редуктор 5 Газовый клапан 6. Переключатель вида топлива 7. Баллон для пропан-бутана
Электрическая схема подключения газового оборудования на инжекторный двигатель

Схема подключения газобаллонного оборудования на инжекторных авто отличается друг от друга. Это связано с определенным типов двигателей и типом оснащения. Основным электрическим узлом в схеме является переключатель газ-бензин и он устанавливается в обязательном порядке независимо от типа двигателя. Вот его схема.

Как мы видим, электрическая схема переключателя видов топлива на инжекторных двигателях не особо отличается от карбюраторного типа, а управление другое. Здесь уже нет переходного режима, а вместо него появился “Автомат”. В этом режиме мотор стартует на бензине, а при достижении определенных оборотов (порог оборотов задается потенциометром сбоку переключателя) переходит на газ. Что касается коричневого провода, то на схеме показано его подключение в виде намотки на высоковольтный провод и к клемме импульса катушки зажигания. Приоритет здесь нужно отдавать второму варианту. Почему?

Это надежно (спираль вокруг высоковольтного провода может попросту размотаться)
Простота замены высоковольтных проводов
Четкий и правильный сигнал для переключателя
Эмулятор работы инжектора, схема подключения

На схеме также изображен бензиновый клапан, однако в большинстве случаев на инжекторных моторах, его установка практически не возможна. Гораздо проще и правильней отключать бензин электроникой. Тут есть два варианта, как это сделать. Как уже говорилось выше, системы впрыском топлива могут оснащаться самодиагностикой, в таком случае отсекание бензина нужно производить с помощью специального устройства “Эмулятор работы инжектора”. Вот его схема.

Эмулятор работы инжектора

Основной жгут проводов подключается в разрыв бензиновых форсунок. Таким образом он контролирует состояние цепи. При работе на бензине, цепь замкнута, а при работе на газу цепь размыкается и пускается через нагрузочные резисторы, тем самым не показывая ЭБУ обрыв проводов. Эмулятор подбирается по количеству форсунок двигателя, обычно это 2, 4, 6 форсуночные модели. Управлением для включения эмулятора служит провод от переключателя гбо, который подключен к газовому клапану, в тот момент когда клапан газа открывается, самая пора отключать бензин (обычно это синий провод, но бывают и исключения). Черный провод подключается к массе авто. Также на эмуляторе инжектора есть регулировка времени задержки отключения бензина, так как газ не может молниеносно добраться до цилиндров мотора. Регулируется данная задержка экспериментальным путем.

Реле для отключения бензина

Если в системе отсутствует самодиагностика, отсекание бензина можно произвести обычным автомобильным реле. Данное решение будет единственным возможным, при установке гбо на двигатель, где бензиновые форсунки управляются двумя проводами, либо установке на двигатель с моноинжектором.

Проверить есть или нет самодиагностика просто! На работающем двигателе нужно отключить разъем бензиновой форсунки и посмотреть загорится лампа “Check Engine” или нет. Если таковая лампа не загорается, то и самодиагностики в автомобиле нет. Есть исключения, но они настолько редки, что и говорить о них не стоит.
Вот схема отключения бензина, при помощи реле.

Схема реле для отключения бензиновых форсунок

Реле используется пяти-контактное. Контакты 87а и 30 нормально замкнуты, при подачи питания на 86 контакт они размыкаются и питание на форсунки не идет. Как правило, бензиновые форсунки управляются минусом, поэтому сколько бы ни было форсунок установлено на двигателе, провод питания на них идет один, а потом расходится на все форсунки. Нужно только найти где он расходится и разорвать общий, либо разорвать все плюсовые провода и подключить их по данной схеме параллельно. Есть еще один вариант подключения, с использованием 4-контактного реле, в котором контакт 87а отсутствует. Тогда провод +12Вольт к форсунки разрывается и концы подключаются на контакты 87 и 30. На 86 контакт реле подключается провод питания бензо-клапана (желтый). При положении переключателя в бензиновом режиме на желтом проводе есть +12В, реле включается и замыкает контакты 87 и 30, без питания данные контакты разомкнуты. Минус такого подключения в том, что с отключенным переключателем вида топлива двигатель не заведется, потому что цепь бензиновых форсунок будет разорвана. В первом варианте двигатель заведется даже если демонтировать всю проводку гбо.

Эмулятор работы Лямбда Зонда

Также в электрической схеме подключения инжекторного автомобиля может присутствовать эмулятор работы Лямбда-Зонда (Датчик кислорода). По датчику кислорода компьютер регулирует подачу топлива в двигатель. При работе на втором поколении бензиновый контроллер не участвует в регулировании количества газа, подаваемого в мотор. Поэтому показания ДК не реагируют на его попытки изменить качество смеси в ту или иную сторону. После таких показаний, контроллер делает вывод о неисправности ДК, переводит работу двигателя в аварийный режим и зажигает лампу Check Engine на табло приборов.

Схема подключения эмулятора Лямбда Зонда

Эмулятор работы Лямбда Зонда, при работе на бензине, замыкает цепь сигнального провода на датчик кислорода и система управлением подачи топлива работает в штатном режиме. При работе на газу, цепь сигнального провода датчика кислорода разрывается и эмулятор посылает на бензиновый компьютер “правильный сигнал”. Таким образом ЭБУ автомобиля не видит реального сигнала с датчика кислорода и думает, что качество топливной смеси в норме. Включается эмулятор при появлении +12В на синем проводе, поэтому подключать его нужно к плюсовому проводу газового клапана. Тип сигнала для каждого ЭБУ может отличатся, поэтому на эмуляторах есть всяческие настройки выходного сигнала, но это не тема данной статьи

Устройство и принцип работы инжектора

На сегодняшний день инжекторный (или, говоря по-научному, впрысковый) двигатель практически полностью заменил устаревшие карбюраторные двигатели. Инжекторный двигатель существенно улучшает эксплуатационные и мощностные показатели автомобиля (динамика разгона, экологические характеристики, расход топлива).

Инжекторные системы подачи топлива имеют перед карбюраторными следующие основные преимущества:

Точное дозирование топлива и, следовательно, более экономный его расход;
Снижение токсичности выхлопных газов. Достигается за счет оптимальности топливно-воздушной смеси и применения датчиков параметров выхлопных газов;
Увеличение мощности двигателя примерно на 7-10% за счет улучшения наполнения цилиндров, оптимальной установки угла опережения зажигания, соответствующего рабочему режиму двигателя;
Улучшение динамических свойств автомобиля. Система впрыска незамедлительно реагирует на любые изменения нагрузки, корректируя параметры топливно-воздушной смеси;
Легкость пуска независимо от погодных условий.

Виды инжекторных систем

Первые инжекторы, которые массово начали использовать на бензиновых моторах все еще были механическими, но у них уже начал появляться некоторые электрические элементы, способствовавшие лучшей работе мотора.

Современная же инжекторная система включает в себя большое количество электронных элементов, а вся работа системы контролируется контроллером, он же электронный блок управления.

Всего существует 3 типа инжекторных систем, различающихся по типу подачи топлива:

Центральная;
Распределенная;
Непосредственная.

Центральная (моновпрыск) инжекторная система

Центральная инжекторная система сейчас уже является устаревшей. Суть ее в том, что топливо впрыскивается в одном месте – на входе во впускной коллектор, где оно смешивается с воздухом и распределяется по цилиндрам. В данном случае, ее работа очень схожа с карбюратором, с единственной лишь разницей, что топливо подается под давлением. Это обеспечивает его распыление и более лучшее смешивание с воздухом. Но ряд факторов мог повлиять на равномерную наполняемость цилиндров.

Центральная система отличалась простотой конструкции и быстрым реагированием на изменение рабочих параметров силовой установки. Но полноценно выполнять свои функции она не могла Из-за разности наполнения цилиндров не удавалось добиться нужного сгорания топлива в цилиндрах.

Распределенная (мультивпрыск) инжекторная система

Распределенная система – на данный момент самая оптимальная и используется на множестве автомобилей. У этого инжектора топливо подается отдельно для каждого цилиндра, хоть и впрыскивается оно тоже во впускной коллектор. Чтобы обеспечить раздельную подачу, элементы, которыми подается топливо, установлены рядом с головкой блока, и бензин подается в зону работы клапанов.

Благодаря такой конструкции, удается добиться соблюдения пропорций топливовоздушной смеси для обеспечения нужного горения. Автомобили с такой системой являются более экономичными, но при этом выход мощности – больше, да и окружающую среду они загрязняют меньше.

К недостаткам распределенной системы относится более сложная конструкция и чувствительность к качеству топлива.

Система непосредственного впрыска

Система непосредственного впрыска – разновидность распределенной и на данный момент самая совершенная. Она отличается тем, что топливо впрыскивается непосредственно в цилиндры, где уже и происходит смешивание его с воздухом. Эта система по принципу работы очень схожа с дизельной. Она позволяет еще больше снизить потребление бензина и обеспечивает больший выход мощности, но она очень сложная по конструкции и очень требовательна к качеству бензина.

Виды электронных форсунок

Существует классификация электронных форсунок, основывающихся на способе впрыска топлива. Выделяют такие три разновидности:

Электромагнитная. Зачастую характерна для бензиновых ДВС (и с прямым впрыском тоже). Конструкцию нельзя назвать очень сложной, а основными составляющими её частями выступают клапан с иголкой (электромагнитный), сопло. Контроль за работой указанной форсунки выполняется с помощью ЭБУ, обеспечивающего на обмотке клапана напряжение в наиболее подходящий для этого момент. Электрогидравлическая. По большей части используют на дизельных движках. Являет собой электромагнитный клапан, дополненный камерой управления, а также сливным и впускным дросселями. Рабочий принцип этой разновидности форсунок основывается на участии давления самой топливной смеси в любой момент работы. За деятельностью электрогидравлической форсунки следит ЭБУ, именно он отправляет рабочие сигналы электромагнитному клапану. Пьезоэлектрическая. Считается наиболее удачным устройством среди всех представленных, но может работать только на дизельных агрегатах с системой впрыска Common Rail. Основное преимущество этого типа — быстрота реакции, что гарантирует многократную подачу топлива за один полный цикл. В основе работы пьезоэлемента — гидравлический принцип действия (как и в предыдущем варианте), предусматривающий срабатывание поршня толкателя за счёт увеличения длины пъезоэлемента под воздействием электрического сигнала ЭБУ. Количество подаваемого за один раз топлива определяется продолжительностью такого воздействия и давлением топливной смеси в топливной рампе.

Принцип работы инжектора

топливный бак;
электрический бензонасос;
фильтр очистки бензина;
топливопроводы высокого давления;
топливная рампа;
форсунки;
дроссельный узел;
воздушный фильтр.

Конечно, это не полный список составных частей. В систему могут быть включены дополнительные элементы, выполняющие те или иные функции, все зависит от конструктивного исполнения силового агрегата и системы питания. Но указанные элементы являются основными для любого двигателя с инжектором распределенного впрыска.

Бак является емкостью для бензина, где он хранится и подается в систему. Электробензонасос располагается в баке, то есть забор топлива производится непосредственно им, причем этот элемент обеспечивает подачу топлива под давлением.

Далее в систему установлен топливный фильтр, обеспечивающий очистку бензина от сторонних примесей. Поскольку бензин находится под давлением, то передвигается он по топливопроводу высокого давления.

Для предотвращения превышения давления, в систему входит регулятор давления. От фильтра, через него по топливопроводам бензин движется в топливную рампу, соединенную со всеми форсунками. Сами же форсунки устанавливаются во впускном коллекторе, недалеко от клапанных узлов цилиндров.

Современная форсунка – электромагнитная, в ее основе лежит соленоид. При подаче электрического импульса, который поступает от ЭБУ, в обмотке образуется магнитное поле, воздействующее на сердечник, заставляя его переместиться, преодолев усилие пружины, и открыть канал подачи. А поскольку бензин подается в форсунку под давлением, то через открывшийся канал и распылитель бензин поступает в коллектор.

С другой стороны через воздушный фильтр в систему засасывается воздух. В патрубке, по котором движется воздух, установлен дроссельный узел с заслонкой. Именно на эту заслонку и воздействует водитель, нажимая на педаль акселератора. При этом он просто регулирует количество воздуха, подаваемого в цилиндры, а вот на дозировку топлива водитель вообще никакого воздействия не имеет.

Для своей работы ЭБУ использует показания датчиков:

Лямбда-зонд, устанавливается в выпускной системе авто, определяет остатки несгоревшего воздуха в выхлопных газах;
Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ), расположен в корпусе воздушного фильтрующего элемента, определяет количество проходящего через дроссельный узел воздуха при всасывании его цилиндрами;
Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ), установлен в дроссельном узле, подает сигнал о положении педали акселератора;
Датчик температуры силовой установки, располагается возле термостата, регулирует состав смеси в зависимости от температуры мотора;
Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ), установлен возле шкива коленчатого вала;
Датчик детонации, расположен на блоке цилиндров;
Датчик скорости, установлен на коробке передач;
Датчик фаз,предназначен для определения углового положения распредвала, установлен в головке блока.

Элекробензонасос заполняет всю систему топливом. Контролер получает показания от всех датчиков, сравнивает их с данными, занесенными в блок памяти. При несовпадении показаний, он корректирует работу системы питания двигателя так, чтобы добиться максимального совпадения получаемых данных с занесенными в блок памяти.

На основе данных от датчиков, контролером высчитывается время открытия форсунок, чтобы обеспечить оптимальное количество подаваемого бензина для создания топливовоздушной смеси в необходимой пропорции.

При поломке какого-то из датчиков, контролер переходит в аварийный режим. То есть, он берет усредненное значение показаний неисправного датчика и использует их для работы. При этом возможно изменение функционирование мотора – увеличивается расход, падает мощность, появляются перебои в работы. Но это не касается ДПКВ, при его поломке, двигатель функционировать не может.

Преимущества инжектора и его недостатки

Если бы в этой системе не было преимуществ, инжекторы не получили бы столь широкое распространение. Надежность инжектора многие могут оспорить, ведь автомобилисты нередко сталкиваются с проблемами и неизлечимыми болезнями системы. Тем не менее, в технологии намного больше плюсов, которые привлекают покупателей и дарят определенные выгоды в поездке.

Несмотря на то, что инжектор дороже в обслуживании и более прихотлив к качеству бензина, его надежность и возможность широкой настройки параметров опережает на сотни шагов вперед карбюратор. В конце концов, за определенный пробег два типа мотора могут выйти одинаково в цене, только карбюратору нужно будет чаще уделять внимание, а инжектор сделать один раз и надолго.

И напоследок представляем вашему вниманию видео для более полного понимания принципа работы инжектора.

Газовый двигатель внутреннего сгорания – меняет ли топливо принцип действия?

Первый газовый двигатель внутреннего сгорания был разработан немецким изобретателем Н. Отто. Принцип его работы заключался в том, что горючая смесь предварительно подвергалась сильному сжатию в верхней точке положения поршня. На создание экономичного двигателя, КПД которого достигал 15 %, изобретателю потребовалось около 15 лет, он получил название четырехтактного, поскольку рабочий цикл в нем протекал за четыре хода поршня.

Газовый двигатель внутреннего сгорания – общее описание агрегата

Современные двигатели такого рода работают на природном и попутном газах, а также на сжиженном пропан-бутане, доменном газе и других. Преимущество таких двигателей заключается в меньшем износе основных узлов и деталей, что достигается путем создания качественной горючей смеси и ее эффективного сжигания. К тому же, в выхлопах практически отсутствуют вредные примеси.

КПД современных двигателей на таком топливе достигает порядка 42 %. Наиболее широко они применяются в газовой и нефтяной промышленности в качестве приводных устройств на газоперекачивающих установках. В последнее время перестали быть новинкой такие агрегаты и в автомобиле.

В отличие от них первый двигатель Отто был достаточно низкооборотным и обладал большой массой. При увеличении оборотов вала до 180 об/мин происходили перебои в его работе, а также ускоренный износ золотника. В качестве бака для хранения газа использовался большой резервуар, поэтому установка его на автомобили была попросту невозможной, однако его стали широко применять на различных заводах и фабриках.

Система питания газовых двигателей и общая схема устройства

Система питания газовых двигателей внутреннего сгорания, которая устанавливается на автомобилях – это дозирующая система, позволяющая использовать вместо бензина сжиженный газ. В ее комплект входят:

топливный баллон, который может иметь различную форму;
переключатель вида топлива, вмонтированный в салон автомобиля;
редуктор-испаритель, который предназначен для подогрева и испарения сжиженного топлива;
газовый клапан (электромагнитный), перекрывающий подачу топлива во время стоянки автомобиля;
электромагнитный бензиновый клапан или эмулятор форсунок, служащий для перекрытия подачи бензина во время использования газа;
заправочное устройство (выносное);
мультиклапан, который предотвращает утечку газа.

Работает такое оборудование практически так же, как и бензиновое. Вначале сжиженный газ по топливной магистрали поступает в клапан-фильтр, где проходит предварительную очистку от различных взвесей и смол. Далее очищенный газ поступает в редуктор-испаритель, в котором его давление понижается до 1 атмосферы, после чего через дозатор подается в смеситель.

В оборудовании для инжекторных двигателей не применяется бензиновый клапан, вместо него устанавливается эмулятор форсунок.

Газовый двигатель своими руками – реально ли это?

В настоящее время на автомобилях применяются две схемы подключения оборудования:

классическая – газ подается непосредственно в карбюратор или инжектор;
последовательная – топливо поступает в форсунки, которые установлены параллельно с бензиновыми.

Классическая схема считается менее затратной, отличается простотой установки, но имеет существенный недостаток. При переключении режимов образуется смесь низкого качества, в результате чего двигатель быстро изнашивается. На сегодняшний день последовательная система хоть и является более дорогостоящей, но отличается более качественной подачей газа.

Основные достоинства применения такого оборудования:

Возможность легко создать газовый двигатель своими руками, то есть смонтировать установку на автомобиле самостоятельно.
Низкая стоимость топлива.
Высокое октановое число.
Отсутствие вредных выбросов.
Более качественная работа двигателя.
Благодаря применению газа значительно увеличивается ресурс двигателя.

Снижение динамики разгона автомобиля.
Существенно возрастает нагрузка на клапаны газораспределительного механизма.
Все оборудование занимает слишком много места.
Сложности с использованием оборудования в зимнее время.

Газобаллонное оборудование (ГБО), которое дополнительно может встраиваться своими руками в уже существующую топливную систему автомобиля, приобретается на рынке, каждой модели двигателя соответствует своя модель ГБО. Заправочный баллон с комплектующими (клапан и испаритель) крепится в какой-нибудь нише, чаще всего это место для «запаски».

Следом подсоединяется выносное заправочное устройство, отверстие которого будет выходить на внешнюю сторону кузова. А затем на двигателе устанавливаются клапаны против утечки газа, для перекрывания бензина при включении газа. А в салоне автомобиля располагается переключатель бензин-газ. Если вы сомневаетесь в своих знания о традиционном устройстве мотора, то не рискуйте к нему присоединять ГБО, лучше обратитесь к специалистам.

Инжекторные системы подачи газового топлива в ГБО автомобилей, устройство и принцип работы.

Газовые системы подачи газового топлива в ГБО автомобилей могут оснащаться так называемыми инжекторными системами подачи газа. В отличие от энжекционных устройств — редукторов низкого давления, которыми газ подается при давлении, близком к атмосферному, в полость карбюратора над дроссельной заслонкой инжекторные устройства подают газ во впускной коллектор под значительно большим давлением (0,1-0,2 МПа).

Инжекторные системы подачи газового топлива в ГБО автомобилей, устройство и принцип работы.

Дозирование газа осуществляется за счет изменения времени возвратно-поступательного движения специального газового клапана — инжектора. По принципу управления подачей газа инжекторные системы подачи газа в ГБО аналогичны системам впрыска бензина. Инжекторные системы могут устанавливаться как на карбюраторные, так и на инжекторные бензиновые автомобили.

Газовым инжектором управляет сигнал, поступающий от электронного блока. В свою очередь электронный блок получает информацию о работе двигателя (о частоте вращения двигателя — от катушки зажигания, о составе смеси — от зонда). Помимо этого информация о нагрузке на двигатель поступает на дифференциальный редуктор в виде разрежения во впускном коллекторе.

Разрежение также косвенно дает информацию о расходе воздуха, поступающего в двигатель. Таким образом, дифференциальный редуктор совместно с инжектором также участвует в управлении подачей газа в двигатель. Газ из баллона поступает сначала в испаритель и затем в дифференциальный редуктор.

Схема инжекторной системы дозирования газового топлива в ГБО автомобилей.

Мембрана дифференциального редуктора выполнена из резинометаллического материала. Работой редуктора управляет разрежение из впускного коллектора двигателя, поступающее в штуцер для отвода разряжения. Изменения разрежения во впускном коллекторе автоматически отслеживается дифференциальным редуктором, который, в свою очередь, корректирует подачу топлива.

Газ поступает в редуктор через штуцер. Давление газа регулируется за счет перемещения клапана на втулке. Втулка находится под воздействием разрежения, передаваемого на мембрану, усилия пружины и, с другой стороны — давления газа, которое оказывает усилие на мембрану.

Давление газа понижается до заданного уровня (0,1-0,2 МПа) в полости низкого давления, после чего газ поступает к инжектору через штуцер. Регулировка давления выполняется вращением заглушки с которой предварительно снимают колпачок.

Газовый инжектор в инжекторных системах подачи газового топлива в ГБО автомобилей.

Газовый инжектор это быстродействующий электромагнитный клапан, который по сигналу от электронного блока открывается, и через него проходит доза топлива (газа). Открытие и закрытие клапана происходит синхронно с вращением коленчатого вала за счет воздействия магнитных сил сердечника на якорь. Электромагнитный инжектор обеспечивает открытие отверстия для прохода топлива за 0,6 мс и закрытие за 2,0 мс и позволяет работать с частотой до 250 Гц.

Подача газа из инжектора производится непосредственно во впускной коллектор, что препятствует загрязнению карбюратора, улучшает наполнение цилиндров, снижает риск «обратного хлопка» в инжекторных автомобилях. Электронный блок управляет системой таким образом, что при остановке двигателя немедленно прекращается подача газа.

При включении зажигания газовый клапан кратковременно открывается, выдавая необходимую для запуска порцию газового топлива. При неработающем двигателе и включенном зажигании газовый клапан закрыт.

Электронный блок управления в инжекторных системах подачи газового топлива в ГБО автомобилей.

Электронный блок управления предназначен для обработки сигналов, поступающих с датчиков оборотов (катушки), температуры и зонда, и управления работой газового клапана и газового инжектора. В электронном блоке размещены электронные схемы управления инжектором, газовым и бензиновым клапанами. При настройке электронного блока управления на автомобиле используется специальный тестер. Электронный блок управления устанавливается в салоне автомобиля.

Пульт управления и переключения режимов «Бензин» — «Газ».

Пульт управления предназначен для переключения режимов «Бензин» — «Газ» и регулировки длительности открытия форсунки. На переднюю панель блока выведены ручка потенциометра «тонкой» подстройки, переключатель «Бензин» — «Газ» и обеспечен доступ к разъему тестера и потенциометрам установки времени открытия инжектора.

Испаритель в инжекторных системах подачи газового топлива в ГБО автомобилей.

Испаритель предназначен для подогрева газа с помощью охлаждающей жидкости двигателя и испарения жидкой фазы пропан-бутановой смеси. Его подсоединение аналогично подсоединению редуктора низкого давления.

ГБО 2 поколения, комплектация, принцип работы, плюсы и минусы.

Развитие бензиновых топливных систем двигателей привело к тому, что ГБО 1, которое замечательно подходило и работало на карбюраторных двигателях, для двигателей с впрыском топлива было использовать затруднительно. Это привело к возникновению ГБО 2 поколения.

Описание и комплектация

ГБО 2 предназначалось для перевода на газовое топливо как карбюраторных так и двигателей с впрыском топлива (моно инжекторов и других инжекторных двигателей). Следует отметить, что по европейской классификации поколений наше ГБО 2 – это тоже первое поколение у европейцев.

В отличии от первого поколения в состав комплекта ГБО 2 входит электронный редуктор испаритель вместо вакуумного, а так же вместо обычной кнопки переключателя вида топлива появляется кнопка выбора топлива оснащенная электроникой.

Карбюратор

Комплект ГБО 2 поколения на карбюратор теперь выглядит следующим образом.

Инжектор

ГБО 2 на инжектор имеет схожий с карбюратором комплект оборудования, за исключением нескольких изменений. В комплектации для инжекторного мотора в вышеизложенном перечне вместо бензинового электроклапана используется эмулятор работы форсунок и эмулятор лямбда-зонда.

Помимо эмуляторов ГБО 2 поколения на инжекторе устанавливают так называемую «хлопушку». Это анти хлопковый клапан предупреждающий разрушение впускного коллектора. В отличии от алюминиевых карбюраторных версий, он зачастую выполнен из пластика. Клапан открывается при излишнем давлении во впускном коллекторе, а после нормализации давления опять закрывается. В основном он монтируется на корпусе воздушного фильтра.

Принцип работы

Принцип работы ГБО 2 поколения от принципа работы ГБО 1 кардинально не отличается.

Сжиженная пропан-бутановая смесь, находящаяся в баллоне под давлением, через мультиклапан и расходную магистраль, подается к газовому электроклапану.
Далее при переключении кнопки выбора топлива в положение газ, газовый электроклапан открывает подачу сжиженной газовой смеси в редуктор-испаритель, и далее, через дозатор и смеситель, в двигатель.

Отличие от ГБО 1 проявляется лишь в том, что использование кнопки выбора вида топлива, оснащенной электроникой, позволяет производить запуск автомобиля на газовом топливе без дополнительных манипуляций. Если двигатель не заведется в течение определенного периода времени, электроника кнопки автоматом перекроет подачу газа к редуктору испарителю сигнализируя об этом светодиодами-индикаторами. На физическом уровне это означает обесточивание электро клапана газа.

Для последующего запуска нужно будет либо переключить вид топлива кнопкой на бензин, либо выключить и включить зажигание.

Поэтому в ГБО 2 кнопки переключатели выбора вида топлива для карбюраторных двигателей и инжекторных отличаются. (Например кнопка ГБО 2 фирмы Stag для карбюратора будет Stag2-G, а для инжектора Stag2-W).

Схема работы ГБО 2 поколения

В дальнейшем, при работе автомобиля на газу, кнопкой-переключателем вида топлива контролируются работа двигателя. Работа на газу основывается на импульсах, созданных системой зажигания, и при их отсутствии (отсутствие импульсов – означает отсутствие искры, двигатель не работает) снимается напряжение с электро клапана газа. После снятия напряжения, запорным элементом перекрывается подача пропан-бутановой смеси. А индикаторы, на корпусе кнопке-переключателе вида топлива, сигнализируют свечением светодиодов-индикаторов о прекращении работы.

Время, на которое будет открыт газовый клапан при запуске автомобиля, и/или частота оборотов, при которой двигатель автоматом перейдет на работу на газовом топливе, выставляется на кнопке переключения вида топлива переменным резистором.

В холодную пору года, перед переходом на работу двигателя на газовом топливе(при температуре окружающей среды ниже +10°С), двигатель предварительно заводят и прогревают на бензине в штатном режиме работы, до достижения температуры охлаждающей жидкости порядка +40°С.

Преимущества и недостатки

К плюсам ГБО 2 поколения можно отнести:

Возможность использования как в двигателях с впрыском топлива, так и в карбюраторных двигателях.
Сохранилась простота конструкции.
Легкость установки и монтажа.
Простота регулировки.
Возможность штатного пуска двигателя на газовой смеси при положительных температурах.

Но остались и минусы, которые были присущи ГБО 1 поколения:

Установка ГБО 2 своими руками

Система газобаллонного оборудования второго поколения довольно проста в монтаже, если понимать основные принципы ее работы.

Пошаговое руководство установки ГБО 2 поколения включает следующие шаги:

Установка газового баллона и мультиклапана

Этот процесс одинаков что для первого, что для четвертого поколений. Первое с чем Вам потребуется определиться, так это с тем, баллон какой формы Вам нужен, а также с местом установки. Пошаговая инструкция по установке баллона на классику, а также в багажник вместо запаски находиться тут.

Установка ВЗУ

Как и в предыдущем пункте следует определиться с местом размещения выносного заправочного устройства. Обычно его крепят под бампером автомобиля, т.к. это наименее трудозатратный вариант.

Самые первые установщики не заморачивались с размещением ВЗУ и монтировали его прямо в багажнике авто рядом с баллоном. Это еще проще. Но при таком способе монтажа для заправки баллона прийдется открывать багажник.

В более дорогих и современных авто ВЗУ можно разместить в лючке бензобака. В этом случае эстетический вид автомобиля не пострадает, но с собой нужно возить специальный переходник для пистолета. И при заправке давать его работнику АГЗС.

Прокладка газовой магистрали

Следующим этапом следует проложить газовую магистраль от баллона ГБО до моторного отсека. Прокладку осуществляют под днищем автомобиля, располагая трубопровод так, чтобы минимизировать риск его повреждения. Некоторые установщики советуют расположить газовую магистраль рядом с бензиновой. В целях безопасности мы бы советовали все же разнести эти магистрали.

Обратите внимание! Выход и вход магистрали делают несколько больше диаметра, чтобы иметь возможность вставить в них уплотнители.

О том, какие материалы используются для магистралей читайте здесь.

Установка смесителя

Следующим шагом необходимо выбрать смеситель, который будет установлен между впускным коллектором автомобиля и карбюратором. Следует обязательно добиться герметичности подключения и предотвратить возможный подсос воздуха в местах соединения.

Установка электромагнитных клапанов

Следующим шагом необходимо установить бензиновый и газовый электромагнитный клапан. Следует обратить внимание, на то, что электромагнитные газовые клапаны есть нескольких видов. Оптимальным вариантом будет выбор клапана с фильтром грубой очистки.

Установка редуктора

Монтаж редуктора процедура не сложная, но выполнить ее нужно правильно, иначе вся система будет работать нестабильно. О том, как правильно установить редуктор на классику читайте в этой статье.

Подключение и герметизация

Обратите внимание! Более полное руководство по установке ГБО 2 поколения на карбюратор можно найти здесь.

Регулировка системы

После того, как Вы убедились, что все узлы системы герметичны необходимо произвести регулировку и настройку системы ГБО 2 поколения. Делать это можно как самостоятельно, так и обратившись к специалистам, ведь в любом случае Вам потребуются документы от установщиков системы.

Процесс регулировки состоит из нескольких этапов:

О том, как выполнить настройку ГБО второго поколения самостоятельно читайте в этой статье.

Газовые системы для инжекторных автомобилей

Когда под натиском научно-технического прогресса карбюраторные системы подачи топлива, доминировавшие в автомобильной промышленности продолжительное время, уступили своё место впрысковым системам, лучшие дни традиционных газовых редукторных систем отошли в прошлое. Незадолго до наступления этой новой эры автомобилестроения производители газовой аппаратуры начали активные поиски решений по адаптации традиционных редукторных газовых систем к реальности современного инжекторного автомобиля.

Системы усложнялись введением новых электронных устройств, и каждая новая комбинация провозглашалась гордым именем нового поколения. Однако результат все равно оставался неудовлетворительным, поскольку, как и в редукторной системе, подача газа по-прежнему осуществлялась через смеситель в пространство перед дроссельной заслонкой, далеко от камеры сгорания. Серьёзные недостатки такой стратегии топливоподачи проявлялись в нестабильности работы двигателя, опасности воспламенения газовоздушной смеси, заполняющей впускной коллектор, и разрушения самого впускного коллектора (т.н. хлопки), значительном ухудшении динамических характеристик автомобиля и излишне высоком расходе газа. В конечном счете, после серии неудачных экспериментов пришло понимание, что для осуществления возможности работы инжекторного автомобиля на газовом топливе современная газовая система в своих принципах должна иметь сходные алгоритмы работы с современной бензиновой системой, так же как газовый редуктор повторял логику работы бензинового карбюратора. В такой системе подача топлива должна быть не постоянной, а цикловой, причём расположение подающего газ устройства должно быть максимально приближено к камере сгорания.

Поэтому общепринятая система классификации поколений автомобильных газовых систем, если исходить из принципа дозирования топлива, представляется несколько искусственной, с неподобающим распределением статусов нового поколения.

Классификация газовых систем питания

По принципу работы, применяемые в настоящее время газовые системы, можно разделить на четыре поколения:

I поколение
Механические системы с вакуумным управлением, которые устанавливают на бензиновые карбюраторные автомобили.

II поколение
Механические системы, дополненные электронным дозирующим устройством, работающим по принципу обратной связи с датчиком содержания кислорода (лямбда-зонд). Они устанавливаются на автомобили, оснащенные инжекторным двигателем и каталитическим нейтрализатором отработавших газов.

III поколение
Системы, обеспечивающие распределенный синхронный впрыск газа с дозатором-распределителем, который управляется электронным блоком. Газ подается во впускной коллектор с помощью механических форсунок, которые открываются за счет избыточного давления в магистрали подачи газа.

IV поколение
Системы распределенного последовательного впрыска газа с электромагнитными форсунками, которые управляются более совершенным электронным блоком. Как и в системе предыдущего поколения, газовые форсунки устанавливаются на коллекторе непосредственно у впускного клапана каждого цилиндра.

ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ РАСПРЕДЕЛЁННОГО ВПРЫСКА ГАЗА И ЕЁ НАИБОЛЕЕ ВАЖНЫЕ ОСОБЕННОСТИ.

ОБЩИЙ ПРИНЦИП РАБОТЫ .

Сжиженный нефтяной газ (далее СНГ), хранящийся в баллоне, подаётся под собственным давлением по медным трубопроводам в подкапотное пространство автомобиля. Обычное давление СНГ в баллоне составляет летом 7-12 Атм., а зимой 0.5 – 4 Атм. При достижении температуры -43°С давление падает до нуля и подача СНГ прекращается.

1 — газовый клапан
2 — испаритель / регулятор давления СНГ
3 — температурный датчик
4 — питание от силовой цепи зажигания

5 — заземление на корпус автомобиля
6 — газовый фильтр 5-7 мкм
7 — газовый инжектор
8 — бензиновая форсунка
9 — кабель эмулятора бензиновых форсунок
10 — подающая трубка
11 — переключатель вида топлива с индикатором
12 — электронный блок управления
13 — впускной воздушный коллектор двигателя
14 — двигатель автомобиля

СНГ проходит через электромагнитный клапан отсечки и поступает в редуктор. К редуктору подводится охлаждающая жидкость двигателя для подогрева, чтобы СНГ начал активно испаряться. При испарении СНГ расширяется и создает рабочее давление. Величина рабочего давления может быть отрегулирована на заводе изготовителе, либо возможность регулировки может быть предусмотрена на редукторе. Обычно регулировка осуществляется вращением винта, находящегося в центре передней крышки редуктора.

Далее испаренный газ проходит по трубопроводу в фильтр тонкой очистки, где отделяются механические примеси. После фильтра газ проходит по трубопроводу в распределительную рампу, откуда поступает к газовым инжекторам. Газовый инжектор открывается по сигналу электронного блока управления, пропуская дозу газа, и закрывается по окончании сигнала электронного блока. Бензиновая схема топливоподачи повторяется с той лишь особенностью, что газ, в отличие от бензина, очень хорошо смешивается с воздухом, и не требует тщательно сформированного факела распыления.

Электронный блок управления считывает управляющие сигналы бензиновых форсунок, вырабатываемые штатным блоком управления автомобиля, и сигналы дополнительных датчиков, поставляемых с газовой системой, и формирует расчетным образом сигналы управления газовыми инжекторами, отключая при этом сами бензиновые форсунки.

РЕДУКТОР

Газовое топливо, как и прежде, поступает из баллона к редуктору, закреплённому в подкапотном пространстве автомобиля. Редуктор испаряет жидкую фазу СНГ и стабилизирует выходное давление в диапазоне от 0,2 до 1 Атм. В инжекторных газовых системах редуктор не осуществляет дозирующей функции, в нем нет тонких, чувствительных мембран. За счет этого впрысковой редуктор значительно надёжнее редукторов систем прошлого поколения. Конструктивно он напоминает редуктор для газовой плиты, с добавленным испарителем. Вместе с тем, при всей простоте своей конструкции, впрысковой редуктор должен надежно поддерживать заданное давление и температуру испаренного газа. Если давление или температура на впрысковом редукторе становятся нестабильными, электроника не в состоянии в полной мере компенсировать возникающие ошибки дозирования. Для обеспечения стабильной температуры выходящего из редуктора газа необходимо, чтобы газ максимально долго протекал по внутренним каналам редуктора, завихрялся и подогревался от разогретых стенок. Таким образом, ключевым параметром редуктора является развитость внутренних контактных поверхностей или его размер: чем больше, тем лучше.

ФИЛЬТР ТОНКОЙ ОЧИСТКИ ГАЗА

Требования к этому компоненту очень просты – сохранять герметичность при максимально допустимом давлении и пропускать достаточное количество отфильтрованного газа. Чистота фильтрации до 5-7 микрон. При всей внешней схожести с фильтрами для бензинового инжектора, они не взаимозаменяемы. Фильтр для бензина имеет пористость фильтроэлемента в диапазоне 12-17 микрон, и в случае применения в составе газового впрыска не обеспечивает необходимой степени очистки. Это может привести к неисправности самого ответственного узла всей системы – газового инжектора.

ГАЗОВЫЙ ИНЖЕКТОР

Является наиболее ответственным компонентом всей системы. В основном от характеристик газового инжектора зависит качество работы автомобиля на газе. Газовый инжектор должен:

по скорости срабатывания должен быть близок к бензиновому инжектору, то есть время открытия должно быть не более 2,0-2,5 м.сек, а лучше менее 2,0 м.сек.

Решение задачи ресурса

Если примерно перевести километры пробега в количество срабатываний инжектора, то на фазированном (в каждый цилиндр отдельный впрыск) типе впрыска на 1000 км приходится примерно 1.000.000 срабатываний инжектора, на попарно-параллельном (инжекторы работают попарно) – 2.000.000 срабатываний. Соответственно на пробеге в 50000 км каждый инжектор сработает от 50 до 100 миллионов раз. Таких ресурсов возможно достичь, применяя очень прочные износостойкие материалы, среди которых самый верный путь – твердые сплавы или поверхностно упрочненные композиции.

Многие производители в своём инжекторе применили латунное седло, и в якорь вставили резиновую прокладку для обеспечения герметичности закрытия. Таким решением они избавились от некоторых проблем. Например, так называемый конденсат в инжекторе стремится приклеить якорь к седлу, в результате чего двигатель начинает работать нестабильно с выпадением одного или нескольких цилиндров («троить»), а если в якоре имеется резиновая прокладка, якорь отлипает очень просто, в отличие от полностью стальной пары якорь-седло. Чтобы представить, в чём различие, попробуйте резину положить на мокрое стекло. Взяв резину за один край, поверхности очень просто разъединить между собой. Если же положить на мокрое стекло другое стекло, разъединить поверхности будет очень сложно. Примерно то же самое происходит и в газовом инжекторе миллион раз каждую тысячу километров. Инжектору с резиновой прокладкой проще, но он быстро изнашивается, стальному сложнее, но он долговечен.

Решение задачи скорости открытия инжектора

РАМПА

На текущий момент в мире наиболее развиты две концепции монтажа газовых инжекторов на автомобиле:

В обоих случаях есть свои плюсы и минусы. При монтаже газовых инжекторов необходимо обеспечить одинаковое расстояние от инжектора до впускного клапана на разных цилиндрах в целях обеспечения равномерности подачи газа и соответственно равномерности работы двигателя. С другой стороны, необходимо чтобы само расстояние от инжектора до цилиндра двигателя было по возможности минимальным.

Кстати конструктивное исполнение инжекторов сильно влияет на температуру газа. Общая рампа с массивным, чаще алюминиевым корпусом и стоящими над ней катушками очень сильно охлаждает газ, вплоть до того, что покрывается инеем на больших нагрузках. А одиночный инжектор, в котором корпус является одновременно магнитным контуром, газ подогревается еще и электромагнитной катушкой, в свою очередь снимая с нее лишнее температурное напряжение.

К видимым минусам конструкции с использованием отдельных инжекторов можно отнести удорожание за счет наличия у каждого инжектора собственного корпуса, и увеличения количества соединений газовой магистрали от рампы до инжектора.

Однако с точки зрения качества монтажа, удобства обслуживания и качества работы двигателя эта конструкция имеет неоспоримые преимущества перед блок-рампой:

ЭЛЕКТРОННЫЙ БЛОК УПРАВЛЕНИЯ

Также является одним из ключевых элементов впрысковой газовой системы. На сегодняшний день ещё не сформировалось общее мнение, какая логика взаимодействия блока управления автомобилем и блока управления газовым впрыском оптимальна.

Существуют полностью независимые программы управления впрыском газа, комбинированные, полностью зависимые от штатного блока управления. Для всех из них характерны свои плюсы и минусы. Приведём некоторые общие характеристики электронных блоков и жгутов проводов, на которые стоит обратить внимание:

Какие плюсы у газового топлива по сравнению с бензином?
Не только цена, из-за которой обычно ГБО устанавливается:

цилиндро-поршневая группа двигателя служит больше (газ не смывает масло со стенок цилиндров и лучше перемешивается с воздухом, что способствует более равномерному сгоранию),

А минусы?
Их тоже хватает:

Читайте также: