Как заработать на газовом оборудовании?

ПОСВЯЩАЕТСЯ БУДУЩИМ

СПЕЦИАЛИСТАМ ПО УСТАНОВКЕ

ГАЗОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

НА АВТОМОБИЛИ

Человек может потерять всё! Дом, машину, деньги,

но потерять ремесло — невозможно!

Введение

Эту книгу Я написал для тех, кто хочет изучить или познакомиться с непростой профессией мастера по установке и обслуживанию автомобильного газового оборудования. Для тех людей, кому интересно как работает газовое оборудование и как оно эволюционировало.

Информация структурирована и подается по ходу движения газа в системе: начиная от заправочного устройства и заканчивая системой управления.

Упор сделан на специалистов, но быть может, найдутся люди, которые захотят самостоятельно установить газовое оборудование на свой автомобиль и впоследствии тоже освоят профессию газовщик.

Система подачи топлива в двигатель

Система подачи топлива с помощью карбюратора

Бензин из бака засасывается механическим насосом и подается под давлением в поплавковую камеру карбюратора.

С помощью поплавка и игольчатого клапана регулируется уровень топлива в поплавковой камере. Если бензина поступает больше чем расходуется, то регулятор перекрывает подачу топлива и бензонасос через перепускной клапан качает его по кругу.

Мы используем эту особенность топливного насоса чтобы перекрыть подачу бензина. Слесарь должен установить бензиновый клапан после бензонасоса! В нормальном состоянии, то есть если на бензиновый клапан не подается электричество, он закрыт. Таким образом, мы получим следующее: когда бензиновый клапан включен, топливо подается в карбюратор как обычно, протекая через него. Если выключить бензиновый клапан, подача топлива прекратится. Бензиновый насос будет нагнетать давление, но перепускной клапан внутри бензонасоса будет сбрасывать его обратно. Бензин будет гоняться по кругу внутри бензинового насоса.

Почему же нельзя поставить бензиновый клапан до насоса? Первое, так как он перекроет вход в бензонасос, насос будет стараться всосать порцию бензина, но вход наглухо закрыт и всосать из шланга невозможно, начнется механическое повреждение мембраны. Вторая неисправность касается перепускных клапанов. Бензин летуч. Во время работы двигателя, бензиновый насос нагреется от него, бензин испарится и в виде паров сгорит, попав в двигатель через карбюратор. Резиновые клапана высохнут и потеряют герметичность. В результате, мы лишимся возможности эксплуатировать автомобиль на бензине и бензонасос придется заменить.

А зачем этот болтик на бензиновом клапане? Это аварийный кран! Если система перестала работать и бензиновый клапан не открывается, то с помощью аварийного крана мы блокируем работу бензинового клапана и бензин протекает в карбюратор беспрепятственно.

Управлять такой системой не просто. Если мы ездим на бензине, то устанавливаем переключатель в положение «Бензин», если решили ездить на газе, то необходимо установить переключатель в положение «Ноль». В этом положении и бензиновый, и газовый клапана закрыты, но двигатель будет продолжать работать за счет остатков бензина в поплавковой камере карбюратора. Обычно, переключение осуществляется «на ходу». Когда топливо в поплавковой камере заканчивается, двигатель начинает глохнуть, водитель переводит переключатель в положение «Газ».

Переводить двигатель обратно на бензин лучше тоже на ходу. Так как поплавковая камера пуста, необходимо время, чтобы накачать в неё бензин. Двигаясь накатом на высокой передаче, переведите переключатель из положения «Газ» в положение «Бензин» минуя положение «Ноль». За счет инерции автомобиля, двигатель накачает топливо, и вы продолжите движение на бензине без рывков, толчков и прочего дискомфорта.

Система подачи топлива одной форсункой (моновпрыск)

В этой системе бензин из бака подается с помощью электрического насоса. Дозирование топлива осуществляется не карбюратором, а подобием карбюратора — одной электрической форсункой.

Как в такой системе запретить подачу топлива? Прерывание подачи топлива осуществляется разрывом питания. Разрезаем провод питания бензиновой форсунки. Питание переключателя, как правило это красный провод, который мы предварительно установили в салоне автомобиля, подключаем к проводу, идущему от блока управления. Ко второму проводу, который идет на бензиновую форсунку, подключаем провод управления бензином, как правило, желтого цвета. Электричество поступает на переключатель, а уже с него идет на питание бензиновой форсунки, конечно, если переключатель стоит в режиме «Бензин». Такое подключение работает, если в блоке управления подачей бензина не предусмотрена функция проверки на обрыв форсунки и система не высвечивает ошибку. Если же вам попался автомобиль с умными мозгами, то придется установить дополнительный блок — эмулятор форсунок.

Встречались машины с дополнительной функцией. Чтобы сберечь ресурс электрического бензонасоса, мастер по просьбе клиента устанавливал дополнительное реле, с помощью которого разрывал питание бензонасоса. Отрицательным моментом было лишь то, что во время переключения с газа на бензин необходимо время для поднятия давления в топливной магистрали и наблюдался небольшой толчок при переключении.

Основная сложность в монтаже оборудования на эти моторы лежит не в плоскости электричества, а в его механической части. Очень непросто было найти смеситель на электронный карбюратор.

Система подачи топлива индивидуальными форсунками (MPI)

Бензин из бака, как и прежде подается с помощью электрического насоса. Далее в рампу и через форсунку во впускной коллектор.

Прерывание топлива в таких системах осуществляется разрывом СИГНАЛЬНОГО ПРОВОДА на бензиновой форсунке.

На данный момент эта система подачи топлива самая распространенная.

На первом этапе, система подавала топливо в каждый цилиндр в одно время. Другими словами, топливо впрыскивается одновременно во все цилиндры. Такой способ подачи топлива называется FULL GROUP. Многие газовые блоки управления не умеют работать с такими системами.

Следующий способ подачи топлива — Попарный. Двигателя не оснащенные датчиком положения распредвала используют попарный способ подачи топлива. Бензиновый блок управления двигателем не понимает в каком цилиндре, первом или четвертом, втором или третьем, в данный момент происходит фаза выхлопа и наливает топливо и в первый и четвертый одновременно или во второй и третий в зависимости от положения коленчатого вала. Для правильной работы газового оборудования на этих моторах лучше использовать «скоростные форсунки», для того, чтобы точно отработать каждый впрыск.

Маленькая поправка.

В современных системах управления двигателем датчик положения распределительного вала отсутствует. Мотор запускается в попарном режиме и по искусственным пропускам воспламенения определяет последовательность впрыска топлива. Далее впрыск топлива становится фазированным и топливо впрыскивается в каждый цилиндр индивидуально.

И последний — фазированный впрыск. Впрыск бензина в каждый цилиндр в свое время. Самая распространенная система, самая удобная, самая точная, самая экологичная система! Но и здесь есть подводные камни. В чем они заключаются? Это так называемые «экстравпрыски» и дробление впрыска топлива. Для равномерного вращения мотора используется УОЗ, но в некоторых моторах, особенно американского производства, дополнительно к основному впрыску доливается ещё небольшая порция топлива — это и есть экстравпрыски. Побороть их достаточно просто, чего не скажешь про дробление впрыска. Если в первом случае видно длительность основного впрыска и дополнительного, то во втором — это два впрыска одинаковой длительности и математически вырезать второй уже не получится. Например, 3 и 3 мс. Первая порция подаётся на закрытый клапан, вторая на этапе всасывания топливно-воздушной смеси. Нужны очень быстрые газовые форсунки и поканальная работа блока. Не каждый газовый блок может похвастать такой производительностью.

Система подачи топлива форсунками в камеру сгорания (GDI, FSI)

С баком всё понятно, там как и прежде стоит бензонасос. После электрического насоса бензин подается на насос высокого давления. Далее в рампу и через форсунку непосредственно в камеру сгорания.

Прерывание подачи топлива осуществляется разрывом СИГНАЛЬНОГО ПРОВОДА на бензиновую форсунку.

Система очень похожа на подачу дизельного топлива. Топливо тоже разгоняется ТНВД и подается в камеру сгорания очень маленькой порцией непосредственно под свечу зажигания. Двигатель работает на сверхбедной смеси. Но это только на малых оборотах. Такой способ подачи топлива позволяет значительно снизить выбросы вредных веществ. Особенно в пробках.

Особые требования эти моторы предъявляют к качеству топлива и моторного масла. Некачественный бензин быстро сокращает жизнь топливного насоса высокого давления, а некачественное масло выгорая откладывается в виде шубы на стенках всасывающего коллектора значительно уменьшая его пропускную способность.

Слабое место — система зажигания. Повышенная компрессия и бедная смесь не терпят отступления от рекомендаций завода изготовителя. Высоковольтные провода и свечи зажигания лучше использовать оригинальные.

На сегодняшний день таких моторов всё больше и больше.

Гибридная система подачи топлива

Новая разработка инженеров автомобилестроения. В данной технологии объединены и MPI и FSI системы. На данных двигателях топливо впрыскивается и в коллектор и в камеру сгорания.

Эта технология получила достаточно широкое распространение на автомобилях японской марки TOYOTA.

И это очень неудобно для газовщиков и крайне не выгодно для владельца автомобиля. Можно использовать дешевую систему подачи топлива четвертого поколения, но форсунки установленные в коллекторе работают не во всём диапазоне нагрузок. Дополнительно, бензин будет расходоваться через форсунки высокого давления и для них придётся ставить дополнительное оборудование поколения 4+.

Всё это лирика, на практике придётся ставить шестое поколение и подавать газ в магистраль вместо бензина, но насколько терпеливо к этому отнесутся бензиновые форсунки высокого давления? Ведь прецеденты уже были.

Типы газового оборудования

Первое поколение газового оборудования

Принцип работы первого поколения основан на регулировании давления газа, поступающего из редуктора-испарителя и последующей дозировке количества подаваемого газа механически. Эти системы устанавливали на три типа автомобилей: карбюраторные, моновпрысковые и инжекторные.

В комплект газобаллонного оборудования первого поколения входили как с вакуумным, так и редуктора с электронным управлением.

1. Заправочное устройство

2. Газовый баллон

3. Мультиклапан

4. Магистральная трубка

5. Газовый клапан

6. Редуктор-испаритель

7. Газовый шланг

8. Тосольные шланги

9. Регулятор

10. Расход. Я не стал отображать проставку, смеситель или врезку в карбюратор.

Отличались редуктора системой безопасности. Вакуумный редуктор с помощью специальной мембраны перекрывал подачу газа. Редуктор соединялся со всасывающим коллектором шлангом. Когда двигатель запущен, с помощью разряжения мембрана прижималась к корпусу и освобождала место для рабочего хода основной мембраны. Когда двигатель останавливался, мембрана с помощью пружины возвращалась на своё место и подача газа прекращалась.

Давление в первой камере регулировалось одной пружиной, давление во второй, другой. Пружинки, клапанки, мембраны. Ой, как вспомнишь… Всё сделано грамотно, но всё основано на точности механических элементов. Если всё новое и рабочее, то настроить систему можно и на слух, но если редуктор уже «подустал», то нам поможет четырех компонентный газоанализатор Инфракар или подобный ему. Он покажет и качество смеси, и состояние двигателя.

Второе поколение газового оборудования

Системы второго поколения имеет в своем составе электрический редуктор и электронное дозирующее устройство, которое опирается на сигналы датчика содержания кислорода (лямбда-зонд) в выпускном коллекторе двигателя, датчика положения дроссельной заслонки (TPS — Throttle Position Sensor) и датчика частоты вращения коленвала (RPM). Газовый электронный блок управления (лямбда-контроллер) получает сигналы от указанных выше датчиков и поддерживает необходимый (стехиометрический) состав газо-воздушной смеси как на установившихся, так и на переходных режимах работы двигателя.

В отличии от первого поколения, во втором подстройка по смеси осуществляется постоянно, за этим следит электронный блок управления. В роли дозирующего устройства выступает шаговый мотор, установленный на шланге после редуктора. Он регулирует проходное отверстие.

Эти системы стали применять на инжекторных двигателях. Это первые попытки задействовать вычислительную технику в подаче газо-воздушной смеси.

Отключение подачи бензина осуществляется устройством под названием «Эмулятор форсунок». После получения сигнала о включении, устройство разрывает управляющий провод на бензиновую форсунку, чтобы не загорелся чек (лампочка на панели приборов ПРОВЕРЬТЕ ДВИГАТЕЛЬ). Также оно эмулирует наличие бензиновой форсунки с помощью катушки или сопротивления.

К минусам этой системы можно отнести её регулировку и точность подачи топлива. По-прежнему нужно было сбалансировать настройки и на редукторе-испарителе и дозатором на шланге. Шаговый дозатор быстро засорялся и переставал работать.

Настроить такую систему было тоже не просто. Настройщику пришлось отойти от традиционных регулировок с помощью одного только газоанализатора и научиться пользоваться ноутбуком.

Третье поколение газового оборудования

В системах газобаллонного оборудования третьего поколения электронный блок вместе с дозатором распределителем обеспечивает распределённый синхронный впрыск газа во впускной коллектор с помощью механических форсунок. Электронный блок опирается на сигналы датчика положения дроссельной заслонки (TPS), датчика содержания кислорода в выпускном коллекторе двигателя (лямбда-зонд), датчик частоты вращения коленвала (RPM), датчика абсолютного давления (MAP) и регулирует режим подачи газа.

В этой системе конструкторы заменили двухступенчатый редуктор на одноступенчатый. С помощью разрежения во впускном коллекторе и сопротивления пружины происходила регулировка подачи газа. Начиная с этого поколения все редуктора-испарители работают с постоянным, избыточным давлением.

Индивидуальная подача газа в каждый цилиндр осуществляется дозирующим устройством — газовым инжектором. Механические форсунки открываются за счет избыточного давления в магистрали подачи газа. Электронный блок ГБО третьего поколения создает собственные топливные карты и из-за особенностей конструкции шагового дозатора недостаточно оперативно корректирует состав газовоздушной смеси, но тем не менее, такие системы активно устанавливали автопроизводители. При правильном монтаже и периодическом обслуживании, форсунки могли проработать долгие годы.

Четвертое поколение газового оборудования

Эта система получила самое широкое распространение. Думаю, и по количеству продаж она превзошла все предыдущие системы подачи газа. Принцип работы: с помощью электромагнитных форсунок обеспечивается распределённый, последовательный или параллельный впрыска газа. Принцип действия этой системы отличается от предыдущих поколений более точной дозировкой топлива, так как подача топлива осуществляется рядом с бензиновой форсункой вблизи впускных клапанов.

Настоящим прорывом стали высокоточные форсунки. Некоторые образцы по скорости могли дать фору бензиновым. А они, между прочим, подавали горячий испаренный газ.

Много новых функций появилось в программном обеспечении. Некоторые производители научились подавать в камеру сгорания сразу два вида топлива и бензин, и газ. Это благоприятно сказывалось на качестве сгорания топливно-воздушной смеси. Смесь сгорала раньше, а, следовательно, меньше грела выпускные клапана.

Работа электромагнитных газовых форсунок корректируется при помощи газового блока управления (аналог штатного автомобильного электронного блока управления (ЭБУ). Газовый блок управления считывает сигналы сгенерированные бензиновым ЭБУ, идущие на бензиновые форсунки и на их основе производит расчет сигналов для управления газовыми форсунками. В расчете порции газа используются данные с датчиков: температуры газа, давления газа, температура редуктора, разряжение в коллекторе. Управление впрыском газа фактически осуществляется на основе сигналов, взятых с бензиновых форсунок. Блокировка подачи бензина осуществляется газовым блоком путем разрыва сигнала на бензиновой форсунке и эмуляции работы бензиновой форсунки с помощью сопротивления или катушки, для предотвращения образовании ошибки «Обрыв форсунки».

Для защиты газовых форсунок стали применять фильтра, отсеивающие тяжелые фракции и примеси в газе. Разновидности их огромны, бумажные, поролоновые, стекловолокно. С отстойником и без. Глаза разбегаются. Но лучшими по результатам теста признаются фильтра с отстойником хорошо зарекомендовавшие себя у таких производителей как LOVATO и POLETRON.

Отдельно стоит отметить, что переключатель теперь имеет только два положения: бензин и автомат. С бензином всё понятно, газовая система выключена и автомобиль заводится и работает только на бензине, а вот с автоматическим режимом интереснее. Нажимая на кнопку, водитель только изъявляет желание ехать на газе, всё остальное делает компьютер. Он определяет температуру редуктора-испарителя и по готовности открывает газовые клапана. Нагретый газ поступает к рампе с форсунками. Датчик температуры газа расскажет о качестве топлива. Датчик давления газа о наличии газа в системе. Датчик разрежения, соединенный с впускным коллектором, информирует о нагрузке на двигатель. Учитывая эти параметры газовый блок производит вычисление и начинает последовательный или каскадный переход на газ. Форсунка за форсункой с указанным интервалом система подменяет одно топливо другим совершенно незаметно для бензинового блока.

Газовое оборудование поколения 4+

Например, у BRC это оборудование называется Direct Injection. Это оборудование разработано специально для двигателей с непосредственным впрыском топлива. В виду конструктивной особенности двигателя бензин на холостых оборотах подается маленькой порцией непосредственно к свече зажигания. Подавать газ на холостых оборотах нецелесообразно и поэтому на холостом ходу мотор работает на бензине. Это неприятно для кошелька водителя, но это решение положительно влияет на экологию.

Газовый блок отличается от четвертого поколения принципом работы. Теперь он управляет и бензиновыми и газовыми форсунками одновременно. Для защиты бензиновых форсунок от перегрева, подача топлива через них не прекращается, а ограничивается. В итоге получается пропорция — 20% бензина и 80% газа.

Устанавливать такое оборудование одно удовольствие. Производитель предоставляет обширную техническую документацию, так называемую технологическую карту и прошивку. В технологической карте указаны места крепления элементов ГБО, перечень этих элементов, в общем всё, что необходимо для монтажа. Прошивка — это отдельная тема. Её подготавливают квалифицированные специалисты на специальном оборудовании. Полностью настроенная машина на стенде! Прошил контроллер и в путь! Машина готова.

Датчики, редуктор и форсунки ничем не отличаются от четвертого поколения. Изменения коснулись блока управления и проводки. В четвертом поколении необходимо было разорвать сигнальный провод на бензиновой форсунке и этого было достаточно, чтобы перекрыть подачу топлива. В новой проводке добавился еще силовой провод для управления бензиновой форсункой. Дело то не шуточное, управлять форсунками под давлением более 100 атм.

Пятое поколение газового оборудования

Отличительной особенностью пятого поколения автомобильного газобаллонного оборудования является то, что газ подается в цилиндры двигателя в жидком состоянии. Для этого система дополнительно оснащается газовым насосом, который заставляет циркулировать жидкий газ из баллона через систему топливных магистралей в рампу газовых форсунок и таким образом создает необходимое постоянное давление перед форсунками. Через клапан обратного давления газ возвращается в баллон. За основу взята технология подачи топлива Евро 3.

1. Заправочное устройство

2. Газовый баллон

3. Мультиклапан — топливный насос

4. Магистральная трубка

5. Газовые форсунки

Газовые электромагнитные форсунки подают газ в жидком состоянии. В таких системах сложнее всего было преодолеть обмерзание газовых форсунок. Компания Siemens разработала специальные форсунки для впрыскивания жидкой фазы газа во впускной коллектор. В результате отпала необходимость в установке редуктора-испарителя и мотор теперь можно заводить в любую погоду на газе.

Газовый блок управления использует бензиновые топливные карты, заложенные в штатный ЭБУ, и вносит лишь необходимые поправки для адаптации.

Слабым местом этой системы является газовый насос, расположенный в баллоне. Конденсат и плохое качество газа сводят его ресурс на нет, а неоправданно высокая стоимость делают это оборудование экономически невыгодным.

Шестое поколение газового оборудования

Принципиально другой подход к двигателю с непосредственным впрыском топлива. Как мы видели раньше у газовой индустрии уже были попытки обуздать двигатели с непосредственным впрыском топлива, это системы 4+. Но в ней много ограничений и все равно во время эксплуатации приходилось использовать бензин. Шестое поколение — решение технически более грамотное.

1. Заправочное устройство

2. Газовый баллон

3. Мультиклапан — топливный насос

4. Магистральная трубка

5. Клапанная группа

6. ТНВД

7. Бензиновые форсунки

8. Бензиновая магистраль

Как оно работает? Газовое топливо из бензобака обычным насосом подается на блок клапанов, которыми управляет газовый блок. Далее, в насос высокого давления (ТНВД), штатный насос, через который проходит бензин и далее через бензиновые форсунки прямо в камеру сгорания. В ТНВД топливо разгоняется и через бензиновые форсунки поступает в двигатель, непосредственно в цилиндр, как на дизельном моторе.

Из чего состоит? Часть оборудования, а именно ВЗУ, баллон, насос перекочевали из пятого поколения. Новое — это блок клапанов, другой газовый ЭБУ. В блок клапанов приходит одновременно два топлива: и бензин, и газ. С помощью системы клапанов подается необходимое топливо. Бензин в этой системе больше не нужен совсем!

Но не все двигатели можно оснастить таким оборудованием. В список кандидатов не попали моторы с механическим регулятором давления топлива и уж точно карбюраторы и MPI. В обычных инжекторных моторах нет насоса высокого давления.

Инструмент для монтажа

Инструмент необходимый для монтажа ГБО

У хорошего мастера и инструмент хороший! Конечно каждый выбирает по вкусу и бюджету, но есть инструмент, без которого никак не обойтись.

— Набор рожковых ключей. Обязательно должны быть все ключи начиная от 7 до 19 с шагом 1. Без 13 или 14 не закрутить гайку на газовой трубке, а без 18 не закрутить ВЗУ.

— Плоскогубцы и большие и малые.