Поколения ГБО - подробное описание
Большая популярность двигательных установок, работающих на сжиженном нефтяном газе, обусловлена их потенциалом снижения эксплуатационных расходов транспортного средства. Эти системы развиваются, чтобы догнать продолжающуюся эволюцию бензиновых двигателей, которая, в свою очередь, обусловлена ужесточением стандартов выбросов.
Эволюция систем ГБО
Самые первые системы преобразования сжиженного нефтяного газа (Пропан), предназначенные для замены бензина автомобильным газом в качестве моторного топлива, были задуманы в Италии вскоре после Второй мировой войны, когда поставки бензина были строго ограничены. Созданные тогда технологические решения и идеи задали ориентир на многие годы вперед. Их основные принципы до сих пор используются в старых типах автомобилей, а именно в автомобилях с карбюраторными двигателями и в автомобилях с одноточечным впрыском топлива и без катализатора.
Введение обязательного катализатора в выхлопную систему каждого автомобиля привело к первым значительным изменениям в бензиновых системах и, следовательно, в их бензиновых аналогах. Карбюратор устарел и был заменен системами одно- и многоточечного впрыска, оснащенными лямбда-зондами. Последнее позволило более точно контролировать состав топливно-воздушной смеси, что, в свою очередь, обеспечивает эффективность катализатора по снижению содержания вредных соединений в выхлопных газах. В результате системы сжиженного нефтяного газа стали более управляемыми электроникой и более точными с точки зрения распределения топлива. Однако общая идея эксплуатации не изменилась и по-прежнему основывалась на оригинальной итальянской концепции.
Введение ужесточения норм выбросов привело к широкому внедрению бортовых систем диагностики (EOBD), отвечающих за контроль качества процесса сгорания. Системы автогаза должны были развиваться дальше, чтобы газообразное топливо можно было более точно дозировать – так появились системы постоянного и последовательного впрыска сжиженного нефтяного газа в газообразном состоянии. Последние в настоящее время стали стандартными и являются наиболее распространенным решением для современных двигателей. Секвентальные системы обязательны и для переоборудования двигателей с длинными (часто переменной длины) впускными коллекторами.
Сегодня на рынке также доступны примеры ГБО 5- го поколения – последовательного впрыска жидкого автомобильного газа. В этих системах газ испаряется перед впрыском и испаряется строго во впускном коллекторе. Эта стратегия обеспечивает более высокую энергетическую плотность топлива и позволяет двигателю сохранять или даже превосходить свои бензиновые характеристики. По функциональности система 5- го поколения существенно не отличается от системы 4 -го поколения и предназначена для переоборудования двигателей с впрыском топлива, лямбда-зондом и системой EOBD.
Анализ эволюции двигательных установок на сжиженном нефтяном газе позволяет классифицировать их с точки зрения технологического прогресса. Обычно существует пять поколений систем ГБО:
Первое поколение ГБО – вакуумная система с ручным регулированием.
Это самая простая доступная газовая система, предназначенная для двигателей с искровым зажиганием (карбюраторных, с одно- и многоточечным впрыском топлива), без лямбда-зонда или катализатора. Газовое топливо подается в двигатель в начале системы впуска – централизованно, перед дроссельной заслонкой. Состав смеси обеспечивает редуктор-испаритель, а количество газа регулируется вручную, чтобы обеспечить правильную работу двигателя во всем диапазоне оборотов и нагрузок. Система полностью механизирована. Однако при установке такой системы на двигатель с впрыском топлива необходимо использовать электронный модуль переключения, который автоматически переключается с бензина на сжиженный нефтяной газ при заданной частоте вращения двигателя (регулируемой потенциометром).
Место подачи топлива: центрально, в начале системы впуска, перед дроссельной заслонкой (как у бензина в карбюраторных двигателях или двигателях с одноточечным впрыском).
Состояние топлива, подаваемого в двигатель: газообразное.
Регулирование: редуктор и ручной регулятор расхода газа, настройки которого универсальные (средние) для всего диапазона оборотов и нагрузок.
Применение: двигатели с искровым зажиганием с карбюратором или впрыском топлива (одно- или многоточечным), без лямбда-зонда и катализатора.
Достоинства: простота, легкость переоборудования, невысокая цена.
Недостатки: в настоящее время ограниченные возможности применения, применимо практически только к старым автомобилям (из-за неточной регулировки состава смеси, достаточно только для двигателей с карбюраторами и простыми системами впрыска).
Второе поколение ГБО – вакуумная система с электронной регулировкой. 
Системы второго поколения являются развитием своих предшественников 1- го поколения и предназначены для использования в двигателях с искровым зажиганием с впрыском топлива (одно- или многоточечным), лямбда-зондом и катализатором. Газовое топливо по-прежнему подается в начале системы впуска – централизованно, перед дроссельной заслонкой. Однако система регулирования была модифицирована и теперь включает в себя электронный модуль управления составом смеси. Модуль использует данные датчика оборотов двигателя, лямбда-зонда и датчика положения дроссельной заслонки для регулирования расхода газа (с помощью шагового двигателя), обеспечивая тем самым оптимальный состав смеси, необходимый для правильной работы катализатора.
Место подачи топлива: центрально, в начале системы впуска, перед дроссельной заслонкой (как у бензина в карбюраторных двигателях или двигателях с одноточечным впрыском).
Состояние топлива, подаваемого в двигатель: газообразное.
Регулировка: редуктор и электронный регулятор расхода газа (шаговый двигатель), по сигналам датчиков двигателя (лямбда, обороты и положение дроссельной заслонки).
Применение: двигатели с искровым зажиганием, с впрыском топлива (одно- или многоточечным), с лямбда-зондом и катализатором. В некоторых случаях возможна конвертация двигателей и с системами EOBD (при условии использования специального эмулятора).
Достоинства: простота, легкость переоборудования, невысокая цена.
Недостатки: возможности применения в настоящее время ограничены, применимы практически только к старым автомобилям, хотя и оснащены лямбда-зондами и катализаторами (из-за неточной регулировки состава смеси эти системы не применимы на новейших двигателях).\
Третье поколение ГБО – постоянный газообразный впрыск сжиженного нефтяного газа.
Эти системы используются в двигателях с искровым зажиганием с впрыском топлива (одно- или многоточечным), с лямбда-зондом и катализатором. В отличие от систем предыдущего поколения, газовое топливо подается в отдельные магистрали впускного коллектора, рядом с клапанами. Несмотря на то, что топливо в двигатель подается постоянно, топливно-воздушная смесь распределяется по всем цилиндрам гораздо лучше, чем в предыдущих поколениях. Порции топлива регулируются электронно (с помощью регулятора, аналогичного регулятору 2- го поколения, но расширенного), а система использует сигналы датчиков двигателя (лямбда, оборотов и потенциометра дроссельной заслонки) для расчета оптимального состава смеси, необходимого для катализатор работает нормально. Благодаря исключению смесителя (по сравнению с предыдущими поколениями) улучшаются характеристики двигателя, при этом снижается расход газа. Топливо подается более точно и явление обратного зажигания практически исключено, поскольку газовое топливо впрыскивается в конец системы впуска, а не заполняет ее.
Место подачи топлива: постоянный впрыск газа во впускные магистрали отдельных цилиндров возле клапанов.
Состояние топлива, подаваемого в двигатель: газообразное.
Регулировка: регулятор расхода с электронным управлением, использующий данные датчиков двигателя (лямбда, частота вращения и положение дроссельной заслонки).
Применение: двигатели с искровым зажиганием, с одно- или многоточечным впрыском топлива, с лямбда-зондом и катализатором, а также с системой EOBD (требуется эмулятор).
Преимущества: данную систему легко использовать для переоборудования двигателей, требующих относительно точного дозирования топлива (за счет длинной впускной системы и точных расходомеров воздуха), но не имеющих электромагнитных топливных форсунок (механического впрыска бензина).
Недостатки: иногда дозирование топлива оказывается недостаточно точным. Это последнее поколение газовых систем, работающих параллельно с бензиновыми системами впрыска, т.е. ЭБУ газовой системы самостоятельно собирает необходимые данные и регулирует состав топливовоздушной смеси. По этой причине требуются внешние эмуляторы (для форсунок и – опционально – EOBD, если этого требует двигатель).
Четвертое поколение ГБО – последовательный, фазированный впрыск газа!
Они предназначены для переоборудования двигателей с искровым зажиганием и многоточечным впрыском топлива (с лямбда-зондом, катализатором и системой EOBD). На данный момент системы 4- го поколения являются наиболее популярными и наиболее точными среди всех систем подачи СУГ в газообразной стадии в камеры сгорания двигателя. Топливо впрыскивается в каждую магистраль впускного коллектора индивидуально, рядом с клапанами, через форсунки с электромагнитным управлением. Они управляются ЭБУ, который, используя только сигналы управления бензиновыми форсунками и сигнал частоты вращения, рассчитывает время впрыска для системы автогаза. Системы четвертого поколения не требуют никаких других сигналов от датчиков двигателя, поскольку – в отличие от систем предыдущего поколения – они не являются параллельными системами. Это означает, что ЭБУ автомобильного газа пересчитывает только сигналы бензиновых форсунок из исходного ЭБУ в соответствующие сигналы для форсунок сжиженного нефтяного газа. Вся стратегия работы двигателя фактически выполняется бензиновым ЭБУ, все диагностические системы работают нормально, нет необходимости использовать внешние эмуляторы (эмулятор форсунок встроен в бензиновый ЭБУ).
Место подачи топлива: последовательный впрыск автогаза во впускные магистрали отдельных цилиндров, возле клапанов.
Состояние топлива, подаваемого в двигатель: газообразное.
Регулирование: электронное – время впрыска сжиженного нефтяного газа рассчитывается на основе времени впрыска бензина.
Применение: двигатели с искровым зажиганием с многоточечным впрыском топлива, лямбда-зондом, катализатором и системой EOBD.
Преимущества: очень точная дозировка топлива, простота переоборудования.
Недостатки: относительно высокая цена.
Пятое поколение ГБО - Впрыск жидкого газа
Как и системы 4- го поколения, они предназначены для двигателей с искровым зажиганием, многоточечным впрыском топлива, лямбда-зондом, катализатором и системами EOBD. В отличие от всех предыдущих поколений, автогаз подается в двигатель в жидком виде, без испарения. Как и в 4- м поколении, СУГ попадает во впускную систему в самом конце, возле впускных клапанов. Сжиженный газ испаряется в потоке воздуха, поступающем к камерам сгорания, тем самым охлаждая заряд и повышая объемный КПД (что приводит к улучшению производительности в определенных диапазонах оборотов). Системы пятого поколения работают и управляются так же, как и их аналоги четвертого поколения , и используют сигналы управления бензиновыми форсунками.
Место подачи топлива: последовательный жидкостный впрыск автогаза во впускные магистрали отдельных цилиндров, вблизи впускных клапанов.
Состояние топлива, подаваемого в двигатель: жидкое.
Регулирование: электронное – время впрыска сжиженного нефтяного газа рассчитывается на основе времени впрыска бензина.
Применение: двигатели с искровым зажиганием с многоточечным впрыском топлива, лямбда-зондом, катализатором и системой EOBD.
Преимущества: очень точная дозировка топлива, простота переоборудования.
Недостатки: высокая цена и ограниченность применения – системы 5- го поколения обычно предназначены для конкретных моделей автомобилей.
Вывод:
Очевидно, что изменения, которые двигатели претерпели за последние годы под давлением ужесточения стандартов выбросов, в равной степени влияют и на технологию автогаза. Работы все еще продолжаются и разрабатываются новые системы, в том числе для бензиновых двигателей с непосредственным впрыском топлива (также прямой впрыск жидкого сжиженного нефтяного газа) и для дизельных двигателей (двухтопливные системы, смешивающие дизельное топливо и автомобильный газ для снижения эксплуатационных расходов и вредных выбросов). Все эти новые приложения основаны на системах 4- го и 5 -го поколений, поскольку их можно легко адаптировать к новым условиям работы просто путем внесения модификаций программного обеспечения.
Эволюция системы автогаза
Самые первые системы преобразования сжиженного нефтяного газа, предназначенные для замены бензина автомобильным газом в качестве моторного топлива, были задуманы в Италии вскоре после Второй мировой войны, когда поставки бензина были строго ограничены. Созданные тогда технологические решения и идеи задали ориентир на многие годы вперед. Их основные принципы до сих пор используются в старых типах автомобилей, а именно в автомобилях с карбюраторными двигателями и в автомобилях с одноточечным впрыском топлива и без катализатора.
Введение обязательного катализатора в выхлопную систему каждого автомобиля привело к первым значительным изменениям в бензиновых системах и, следовательно, в их бензиновых аналогах. Карбюратор устарел и был заменен системами одно- и многоточечного впрыска, оснащенными лямбда-зондами. Последнее позволило более точно контролировать состав топливно-воздушной смеси, что, в свою очередь, обеспечивает эффективность катализатора по снижению содержания вредных соединений в выхлопных газах. В результате системы сжиженного нефтяного газа стали более управляемыми электроникой и более точными с точки зрения распределения топлива. Однако общая идея эксплуатации не изменилась и по-прежнему основывалась на оригинальной итальянской концепции.
Введение ужесточения норм выбросов привело к широкому внедрению бортовых систем диагностики (EOBD), отвечающих за контроль качества процесса сгорания. Системы автогаза должны были развиваться дальше, чтобы газообразное топливо можно было более точно дозировать – так появились системы постоянного и последовательного впрыска сжиженного нефтяного газа в газообразном состоянии. Последние в настоящее время стали стандартными и являются наиболее распространенным решением для современных двигателей. Секвентальные системы обязательны и для переоборудования двигателей с длинными (часто переменной длины) впускными коллекторами.
Сегодня на рынке также доступны примеры систем сжиженного нефтяного газа 5- го поколения – последовательного впрыска жидкого автомобильного газа. В этих системах газ испаряется перед впрыском и испаряется строго во впускном коллекторе. Эта стратегия обеспечивает более высокую энергетическую плотность топлива и позволяет двигателю сохранять или даже превосходить свои бензиновые характеристики. По функциональности система 5- го поколения существенно не отличается от системы 4 -го поколения и предназначена для переоборудования двигателей с впрыском топлива, лямбда-зондом и системой EOBD.
Анализ эволюции двигательных установок на сжиженном нефтяном газе позволяет классифицировать их с точки зрения технологического прогресса. Обычно существует пять поколений систем автогаза:
© Газео.comВакуумная система с ручным регулированием (1 – редуктор-испаритель, 2 – электроклапан СУГ, 3 – регулирующий клапан)Поколение I – вакуумная система с ручным регулированием.
Это самая простая доступная газовая система, предназначенная для двигателей с искровым зажиганием (карбюраторных, с одно- и многоточечным впрыском топлива), без лямбда-зонда или катализатора. Газовое топливо подается в двигатель в начале системы впуска – централизованно, перед дроссельной заслонкой. Состав смеси обеспечивает редуктор-испаритель, а количество газа регулируется вручную, чтобы обеспечить правильную работу двигателя во всем диапазоне оборотов и нагрузок. Система полностью механизирована. Однако при установке такой системы на двигатель с впрыском топлива необходимо использовать электронный модуль переключения, который автоматически переключается с бензина на сжиженный нефтяной газ при заданной частоте вращения двигателя (регулируемой потенциометром).
Место подачи топлива: центрально, в начале системы впуска, перед дроссельной заслонкой (как у бензина в карбюраторных двигателях или двигателях с одноточечным впрыском).
Состояние топлива, подаваемого в двигатель: газообразное.
Регулирование: редуктор и ручной регулятор расхода газа, настройки которого универсальные (средние) для всего диапазона оборотов и нагрузок.
Применение: двигатели с искровым зажиганием с карбюратором или впрыском топлива (одно- или многоточечным), без лямбда-зонда и катализатора.
Достоинства: простота, легкость переоборудования, невысокая цена.
Недостатки: в настоящее время ограниченные возможности применения, применимо практически только к старым автомобилям (из-за неточной регулировки состава смеси, достаточно только для двигателей с карбюраторами и простыми системами впрыска).
© Газео.comВакуумная система с электронным регулированием (1 – редуктор-испаритель, 2 – электроклапан ГБО, 3 – шаговый двигатель, 4 – ЭБУ)Поколение II – вакуумная система с электронной регулировкой.
Системы второго поколения являются развитием своих предшественников 1- го поколения и предназначены для использования в двигателях с искровым зажиганием с впрыском топлива (одно- или многоточечным), лямбда-зондом и катализатором. Газовое топливо по-прежнему подается в начале системы впуска – централизованно, перед дроссельной заслонкой. Однако система регулирования была модифицирована и теперь включает в себя электронный модуль управления составом смеси. Модуль использует данные датчика оборотов двигателя, лямбда-зонда и датчика положения дроссельной заслонки для регулирования расхода газа (с помощью шагового двигателя), обеспечивая тем самым оптимальный состав смеси, необходимый для правильной работы катализатора.
Место подачи топлива: центрально, в начале системы впуска, перед дроссельной заслонкой (как у бензина в карбюраторных двигателях или двигателях с одноточечным впрыском).
Состояние топлива, подаваемого в двигатель: газообразное.
Регулировка: редуктор и электронный регулятор расхода газа (шаговый двигатель), по сигналам датчиков двигателя (лямбда, обороты и положение дроссельной заслонки).
Применение: двигатели с искровым зажиганием, с впрыском топлива (одно- или многоточечным), с лямбда-зондом и катализатором. В некоторых случаях возможна конвертация двигателей и с системами EOBD (при условии использования специального эмулятора).
Достоинства: простота, легкость переоборудования, невысокая цена.
Недостатки: возможности применения в настоящее время ограничены, применимы практически только к старым автомобилям, хотя и оснащены лямбда-зондами и катализаторами (из-за неточной регулировки состава смеси эти системы не применимы на новейших двигателях).
© Газео.comСистема впрыска СУГ с постоянной газовой ступенью (1 - редуктор-испаритель, 2 - электроклапан СУГ, 3 - регулятор расхода, 4 - эмулятор форсунки)Поколение III – постоянный газообразный впрыск сжиженного нефтяного газа.
Эти системы используются в двигателях с искровым зажиганием с впрыском топлива (одно- или многоточечным), с лямбда-зондом и катализатором. В отличие от систем предыдущего поколения, газовое топливо подается в отдельные магистрали впускного коллектора, рядом с клапанами. Несмотря на то, что топливо в двигатель подается постоянно, топливно-воздушная смесь распределяется по всем цилиндрам гораздо лучше, чем в предыдущих поколениях. Порции топлива регулируются электронно (с помощью регулятора, аналогичного регулятору 2- го поколения, но расширенного), а система использует сигналы датчиков двигателя (лямбда, оборотов и потенциометра дроссельной заслонки) для расчета оптимального состава смеси, необходимого для катализатор работает нормально. Благодаря исключению смесителя (по сравнению с предыдущими поколениями) улучшаются характеристики двигателя, при этом снижается расход газа. Топливо подается более точно и явление обратного зажигания практически исключено, поскольку газовое топливо впрыскивается в конец системы впуска, а не заполняет ее.
Место
