Устройство, поколения ГБО

В общих чертах технология переоборудования автомобиля на газ следующая: в багажник, грузовой отсек, на раму или под днище автомобиля устанавливается газовый баллон, в моторный отсек – редуктор-испаритель и устройства подачи газа в двигатель и регулирования смеси.

Газ пропан-бутан (сжиженный нефтяной газ) при нормальном давлении и температуре находится в газообразном состоянии, но при незначительном повышении давления и обычной температуре переходит в легкоиспаряющуюся жидкость. Именно поэтому газ хранится в герметичных баллонах под давлением (2-16 атм) в сжиженном состоянии.

За счет давления собственных паров сжиженный газ поступает из баллона в газовую магистраль высокого давления. Расход газа из баллона происходит посредством мультиклапана, через который также осуществляется заправка с помощью выносного заправочного устройства (ВЗУ).

По магистрали газ в жидкой фазе попадает в газовый клапан с фильтром, который очищает газ от взвесей и смолистых отложений и перекрывает подачу газа при выключении зажигания или при переходе на бензин.

Далее очищенный жидкий газ по газопроводу поступает в редуктор-испаритель, где давление газа понижается почти до одной атмосферы. Интенсивно испаряясь, газ охлаждает редуктор, поэтому последний присоединяется к системе охлаждения двигателя. Циркуляция антифриза позволяет избежать обмерзания редуктора и его мембран. Поэтому в холодное время чтобы автомобиль работал на газе, его необходимо предварительно прогреть на бензине.

От редуктора испаренный газ при помощи дозирующих устройств подаётся в двигатель. По принципу подачи газа в двигатель ГБО условно можно разделить на поколения:
    
ГБО 1 поколения

Системы с вакуумным управлением и механическим дозатором газа, которые устанавливают на бензиновые карбюраторные и простые инжекторные автомобили. Это традиционные устройства со смесителем газа.



Под действием разряжения, создаваемого во впускном коллекторе работающего двигателя, испаренный газ из редуктора по шлангу низкого давления через дозатор поступает в смеситель, установленный между воздушным фильтром и дросcельными заслонками карбюратора. Иногда вместо установки смесителя производится непосредственная врезка газовых штуцеров в карбюратор.

В ГБО первого поколения регулирование подачи газа в смеситель осуществляется вручную, с помощью так называемого дозатора, который представляет собой патрубок с изменяющимся проходным сечением при ввинчивании или вывинчивании винта, вставленного поперек патрубка. В дозаторе выбирается некое среднее положение винта, при котором мотор стабильно работает на газе. Это положение винта при эксплуатации автомобиля остается практически неизменным и лишь иногда корректируется при засорении воздушного фильтра.

Управление режимами работы (на газе или на бензине) осуществляется с помощью переключателя видов топлива, установленного на панели приборов автомобиля. При выборе позиции "ГАЗ" переключатель открывает электромагнитный газовый клапан и отключает электромагнитный бензиновый клапан. И, наоборот, при переходе с газа на бензин, переключатель закрывает газовый клапан и открывает бензиновый. С помощью светодиодов переключатель позволяет контролировать, какое топливо используется в данный момент.
Переключатель может быть оснащен указателем уровня топлива в баллоне (для этого мультиклапан должен быть оснащен сенсором уровня топлива).

Установка ГБО первого поколения на инжекторные автомобили отличается тем, что вместо бензоклапана для отсечения подачи бензина используется эмулятор форсунок. Когда подается газ, этот эмулятор имитирует работу бензиновых форсунок, чтобы штатный компьютер не перешел в аварийный режим. По этой же причине нужно устанавливать эмулятор лямбда-зонда.
    
ГБО 2 поколения

В ГБО второго поколения используется не ручной, а электронный дозатор, осуществляющий регулирование газа с помощью шагового электродвигателя. Управление дозатором осуществляет электронный блок, который для поддержания правильного состава газо-воздушной смеси использует сигнал от штатного лямбда-зонда автомобиля. Электронный блок также использует сигналы положения дроссельной заслонки и датчика оборотов двигателя, для оптимизации топливно-воздушной смеси на переходных режимах работы двигателя. ГБО этого поколения настраивается с помощью ПК.

Эти системы устанавливались на автомобили, оснащенные электронными карбюраторными или инжекторными двигателями, с лямбда-зондом и датчиком подожения дроссельной заслонки (ДПДЗ). ГБО 2-го и 3-го поколений относятся к переходному типу ГБО и в настоящее время практически не устанавливаются.
    
ГБО 3 поколения

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.

Между редуктором, который подаёт избыточное давление и штуцерами-клапанами установленными во впускном коллекторе, находится электронно-механический шаговый дозатор - распределитель, который обеспечивает правильную дозировку потока газа во впускной коллектор.

Управление переключением режимов и поддержанием правильной подачи газо-воздушной смеси занимается электронный блок управления, на который поступают необходимые сигналы со штатных датчиков двигателя (TPS, лямбда-зонд, MAP, RPM).

ГБО 3-го поколения не используют вычислительных мощностей и топливных карт заложенных в штатных бензиновых контроллерах, они попросту работают в "параллельном" режиме, т. е. создают собственные топливные карты. Скорость реакции на корректировку смеси у ГБО третьего поколения не высокая и обусловлена скоростью работы шагового дозатора - распределителя. Поэтому с появлением экологических требований Евро-3 и систем бортовой диагностики второго поколения OBD II и EOBD, спрос на газовые системы 3-го поколения упал, а учитывая их довольно высокую стоимость и появления систем ГБО 4-го поколения - практически исчез.
    
ГБО 4 поколения

Системы распределенного последовательного впрыска газа с электромагнитными форсунками, которые управляются более совершенным электронным блоком. Они используют вычислительные мощности и топливные карты, заложенные в штатный контроллер а/м, и вносят лишь необходимые поправки для адаптации газовой системы к бензиновой топливной карте.

ГБО 4-го поколения называют «распределенный газовый впрыск», «фазированный распределённый впрыск» или просто «газовый впрыск».

В системах четвертого поколения газ из редуктора-испарителя через фильтр тонкой очистки газа поступает на рампу газовых форсунок, установленную на впускном коллекторе рядом с бензиновыми инжекторами. Газовые форсунки подают газ через тарированные жиклеры в район расположения впускных клапанов двигателя автомобиля.

Управление работой газовых форсунок осуществляет «газовый» блок управления. Он берет сигналы, посылаемые штатным бортовым компьютером автомобиля на бензиновые форсунки, преобразует их, и посылает на газовые форсунки, отключая при этом бензиновые.

Количество газа, которое необходимо ввести в каждое ответвление коллектора, рассчитывается на основе времени впрыска, получаемого блоком управления бензина, которое преобразуется во время впрыска для газа, с учетом его давления и температуры. Таким образом, газ подается к каждому цилиндру двигателя в нужное время и в нужном объеме.

Настройка ГБО 4-го поколения осуществляется исключительно при помощи персонального компьютера и программного обеспечения, совместимого с газовой системой.

Важным плюсом систем 4 поколения является функция автоматического перехода с бензина на газ при прогреве двигателя, и с газа на бензин по окончании газа в баллоне. Функция выбора топлива вручную также осталась, для этого в салоне автомобиля устанавливается кнопка-переключатель видов топлива с индикацией уровня газа в баллоне (чтобы работала индикация мультиклапан должен быть оснащен сенсором уровня топлива).

На текущий момент ГБО 4-го поколения - это самое распространенное оборудование в связи с обилием инжекторных бензиновых автомобилей, для которых этот тип ГБО является оптимальным.

Примечательно, что некоторые специалисты по монтажу считают, что оборудование, которое может работать с системой OBD автомобиля, является ГБО 5-го поколения. По мнению экспертов, данное утверждение ошибочно: речь идет про оборудование 4-го поколения, которое более совершенно с технической точки зрения.
    
ГБО 4 поколения для автомобилей с непосредственным впрыском топлива

До недавнего времени не было возможным установить ГБО на автомобили с непосредственным впрыском топлива в цилиндры (Mitsubishi GDI, VW Skoda Audi FSI, Toyota D4, Nissan Neo DI и пр.).

Это связано с тем, что на таких автомобилях бензиновые форсунки впрыскивают топливо не во впускной коллектор, а в камеру сгорания. Установить газовые форсунки для подачи газа в камеру сгорания не представляется возможным, а при установке обычного ГБО 4-го поколения (газовые форсунки на коллектор), бензиновая система питания таких автомобилей быстро выходила из строя. Дело в том, что для нормальной работы бензиновых форсунок, подающих топливо непосредственно в цилиндр, необходимо, чтобы они охлаждались проходящим через них бензином. А в момент работы на газе бензиновые форсунки отключаются, что приводит к их быстрой закоксовке.

Специалистам итальянской компании BRC удалось решить эту проблему. Разработанная в 2007 году система BRC Sequent Direct Injection (SDI) – это система питания газовым топливом, разработанная для наилучшей интеграции с двигателями с непосредственным впрыском бензина.

Sequent Direct Injection  – это многоточечная система последовательного фазового впрыска газа (распределенный газовый впрыск). Как и в других системах ГБО четвертого поколения, впрыск газа происходит во впускной коллектор, в то время как впрыск бензина производится непосредственно в камеру сгорания. Закоксовывание бензиновых форсунок в этой системе не происходит потому, что при работе на газе одновременно подается небольшая порция бензина (около 10% от количества подаваемого газа), необходимая для охлаждения форсунки.

Этот подход позволяет получить ту же простоту установки и возможность использовать те же механические компоненты с очевидными проверенными преимуществами. Фактически, это оборудование отличается от обычного BRC (распределенный газовый впрыск), только блоком управления, а все остальные компоненты (редуктор, форсунки и т.д.) - те же самые.

Поэтому мы не склонны, в отличие от других установщиков ГБО, относить этот тип оборудования к пятому поколению.

Особенностью BRC SDI является то, что установить эту систему  можно только на определенные модели двигателя. Ознакомиться со списком моделей можно здесь.

Обратите внимание, что BRC SDI можно устанавливать именно на конкретную модель двигателя, а не марки автомобиля. Один и тот же двигатель 2.0 FSI может стоять на Volkswagen Passat, Jetta, Golf; Skoda Octavia, SuperB; Seat Leon; Audi A3, A4, A6 и именно для этого двигателя можно установить оборудование.

Кроме BRC Sequent Direct Injection существует также система Easy Fast Direct Injection, производимая итальянской компанией Lovato. На российский рынок это оборудование пока не поставляется.
    
ГБО 5 поколения. LPi (Liquid Propane Injection) – система жидкого впрыска газа

Голландская компания Vialle была первопроходцем и разработчиком системы впрыска газа в жидком состоянии, представив систему Vialle LPi ещё в 1995 году.

От распределенного газового впрыска эта система отличается тем, что газ впрыскивается во впускной коллектор не в испаренной фазе, а в жидкой.

Это поколение ГБО отличается от предыдущих не только способом подачи газа в двигатель. Почти все компоненты в системе LPi – абсолютно новые и отличаются от тех элементов, которые применяются в более ранних поколениях газовых систем.

В баллоне находится газовый насос, который обеспечивает подачу газа в жидком состоянии к газовым форсункам.

Так как нет необходимости испарять газ перед подачей в двигатель, отпадает необходимость в редукторе-испарителе. Вместо него установлен регулятор давления, который поддерживает постоянное рабочее давление в системе (+5 бар от давления в баллоне). Это давление препятствует образованию паровой фазы в трубках из-за  тепла, исходящего от двигателя. В блоке с регулятором давления также есть электроклапан безопасности, который открыт при работе системы на газе и закрыт при работе двигателя на бензине.

Излишки газа от форсунок возвращаются через регулятор давления обратно в баллон.

Изменения коснулись также и топливной магистрали. Привычная для всех ранних поколений трубка из рафинированной в 99% меди, служащая для подачи газа из баллона к редуктору-испарителю, была заменена на две одиночные магистрали из армированного пластика.

По сути, система LPi – это полный аналог бензиновой инжекторной системы автомобиля. Более того, жидкий впрыск можеть полностью заменить бензиновую систему, что позволяет отказаться от нее как таковой. Именно это и сделали автопроизводители в Южной Корее – для внутреннего рынка Hyundai, Kia, GM Daewoo, Renault-Samsung выпускают монотопливные газовые автомобили.
Наш партнер, компания «Корея-Моторс», занимается поставкой газовых автомобилей из Южной Кореи. Посмотреть модели поставляемых газовых автомобилей можно здесь.

К преимуществам жидкого впрыска можно отнести более высокую точность впрыска, отсутствие необходимости подключения к системе охлаждения двигателя, независимость от давления газа в баллоне, а за счет охлаждающего эффекта испарения газа на некоторых режимах можно получить более высокую выходную мощность двигателя.

Кроме того, завеcти автомобиль на газе можно при любой температуре окружающей среды – в холода автомобиль с системой LPi заводится лучше бензинового, т.к. газ испаряется лучше бензина и не заливает свечи. Прошлой зимой мы без всякого прогрева заводили корейские LPi-автомобили при температуре -40 градусов.
    
На просторах русскоязычного интернета завершающим описанием систем 5-го поколения ГБО почти на всех сайтах является фраза: «К недостаткам системы можно отнести её высокую чувствительность к грязному газу, низкую ремонтопригодность и высокую сложность. Три этих недостатка практически перечёркивают все её преимущества в условиях эксплуатации в странах восточной Европы и России».

С уверенностью можно сказать, что это чистой воды «copy-paste». Практически никто с этим оборудованием не работал, доступа к программе не имел. И вся эта история о малом ресурсе системы - надуманная теми, кто не смог, по определенным причинам, в ней разобраться.

Дело в том, что на наш рынок с Европы часто приходят автомобили с установленным Vialle LPi. А как их обслуживать у нас знают единицы. Например, газовый насос старого образца для нормальной работы необходимо было периодически смазывать, естественно никто это не делал, отсюда и все мифы о выходе из строя газовых насосов из-за низкого качества нашего газа и т.п.

Тот, кто реально имеет опыт обслуживания систем LPi, знает, что даже насосы старого образца при должном обслуживании на нашем газе ходят 200-300 тысяч. В современных системах используются насос турбинного типа, поэтому отпадает необходимость в использовании дополнительной системы смазки.

Единственная причина, по которой ГБО 5-го поколения LPi не получило широкого распространения в России является высокая стоимость этих систем.
    
ГБО 6 поколения. LPdi (Liquid Propane Direct Injection) – непосредственный впрыск жидкого газа

Помимо системы LPi, голландская компания Vialle разработала систему LPdi для моторов с непосредственным впрыском топлива в цилиндры.

Это оборудование, которое у нас условно относят к шестому поколению, имеет общие черты с ГБО 5-го поколения. А отличается оно тем, что газ подается в жидком состоянии через «родные» бензиновые форсунки двигателя. Как и в предыдущем случае, здесь используется баллон с насосом высокого давления, которые подает жидкий газ к специальному устройству согласования (селектор топлива), где происходит переключение подачи газа и бензина.

Основой системы является запатентованный блок клапанов – селектор топлива, при помощи которого бензин перед топливным насосом высокого давления, постепенно заменяется жидким газом. Жидкий газ подается уже в штатный ТНВД, где его давление повышается до более чем 100 бар и поступает к топливным форсункам.

С использованием этой системы полностью сохраняются все преимущества работы мотора с непосредственным впрыском. Это супер точное дозирование топлива, работа на обедненных смесях, а благодаря применению сжиженного газа можно дополнительно достигнуть снижения выбросов СО2 на 20%!

Данное оборудование также привлекательно тем, что позволяет не только сохранить заводскую мощность мотора, но и повысить ее. Так, по информации производителя, на автомобиле VW Passat 1,8 TSI мощность 160-сильного мотора повышается до 169 л. с.

Также как и BRC Sequent Direct Injection, установить систему Vialle LPdi можно только на определенные модели автомобилей.

Кроме Vialle, холдинг M.T.M.S.r.l, производитель газобаллонного оборудования под торговой маркой BRC, заявил о готовности выпуска в конце 2011 года «доступной по цене для рядового автомобилиста» системы 6-го поколения.

  На просторах бывшего СССР с классификацией ГБО произошла необъяснимая метаморфоза. Нераспространенное и неприжившееся третье поколение исчезло, а первое и второе поднялись на ступеньку выше, став вторым и третьим соответственно. Кроме того, многие установщики ошибочно называют пятым поколением ГБО системы газового впрыска с OBDкоррекцией, или систему BRC Sequent Direct Injection, разработанную для автомобилей с непосредственным впрыском топлива.
Поэтому чтобы избежать путаницы, наименования устанавливаемых сегодня газобаллонных систем можно разделить по способу подачи газа в двигатель:
«эжекторное оборудование» – первое поколение ГБО, аналог бензинового карбюратора
«распределенный газовый впрыск» – четвертое поколение ГБО
«жидкий впрыск» – пятое поколение ГБО
«непосредственный впрыск жидкого газа» – шестое поколение ГБО.

ВСЕ о ГБО на форуме


Источник: www.lpg.ru