Общая информация Scania P / G / R Series с 2004 по 2016 год (+ обновления 2009 - 2013 годов)

1. Общая информация

Общая информация о системе LNG

Примечание:
Описание дано на примере автомобилей с двумя топливными баками.

LNG

LNG (сжиженный природный газ) – это топливо, содержащее приблизительно 90 процентов метана и 9 процентов этана. При атмосферном давлении природный газ превращается в жидкость при -162 °C. При давлении 10 бар природный газ превращается в жидкость при -130 °C. При переходе в жидкое состояние его объем уменьшается примерно в 600 раз. После этого сжиженный газ можно испарить и использовать в качестве природного газа.

Сжиженный газ (LNG) не имеет цвета, запаха, не токсичен и не оказывает агрессивного воздействия. При утечке газа в жидкой форме он стремительно испаряется и улетучивается в атмосферу, поскольку метан легче воздуха. Частицы воды в воздухе замерзают и образуют видимое белое облако, поднимающееся вверх вплоть до исчезновения в атмосфере. Небольшие выбросы быстро переходят в газообразную форму и улетучиваются. Большие выбросы будут лежать на поверхности и испаряться. Интенсивность испарения зависит типа поверхности, ее температуры и площади поверхности, занятой сжиженным газом.

Безопасность

Газообразный LNG (метан) не токсичен при вдыхании, но существует опасность удушья в закрытых помещениях. Газ не имеет запаха. Прямое прикосновение к жидкому LNG может вызвать обморожение.

Жидкий LNG не горит. Для того, чтобы произошло воспламенение, жидкий газ должен сначала испариться, кроме того, должно присутствовать определенное соотношение природного газа и воздуха. Затем что-то, что может воспламенить газ, должно войти в контакт с ним. Поэтому воспламенение возможно только тогда, когда LNG переходит в газообразное состояние и превращается в метан. При этом газ имеет узкий диапазон воспламеняемости и может загореться только если содержание метана в воздухе находится в диапазоне от 5 до 15 процентов.

Топливная система LNG

Автомобиль, работающий на LNG, оснащается специальными топливными баками, предназначенными для LNG. Топливные баки можно заполнять жидким топливом, температура которого составляет около -130 °С. В зависимости от давления в топливном баке из топливного бака подается жидкое или газообразное топливо. Если из топливного бака подается жидкое топливо, оно превращается в газ в теплообменнике, в котором для нагрева холодного топлива используется горячая охлаждающая жидкость от двигателя. На панели газоснабжения происходит очистка газа и регулирование его давления, после чего газ направляется к двигателю.

Топливная система автомобиля, работающего на LNG, полностью зависит от давления. Это означает, что топливо из топливного бака подается к панели газоснабжения под действием давления, присутствующего в топливном баке.

В случае избыточного давления в топливном баке из системы необходимо стравить газ. Это делается посредством основного и вспомогательного разгрузочных клапанов. Для заправки также предусмотрено соединение для возвратного газа, предотвращающее возникновение избыточного давления в топливных баках. Внутри топливного бака предусмотрен бак меньшего размера. Этот бак не позволяет топливному баку полностью заполниться и обеспечивает топливу пространство для расширения после заправки.

Гидравлическая схема топливной системы

A. Газообразное топливо. B. Жидкое топливо. C. Газообразное или жидкое топливо. D. Охлаждающая жидкость.

1. Заправка топливом – Сюда подсоединяется заправочный пистолет при заправке.

2. Вентиляционная трубка – При работе в сервисном центре сюда присоединяется шланг, чтобы отводить газ через основной разгрузочный клапан.

3. Соединение улавливания газа – Сюда при заправке подсоединяется сопло системы улавливания паров топлива. Включает в себя обратный клапан.

4. Обратный клапан – Предотвращает вытекание топлива из топливного бака через топливопровод.

5. Основной разгрузочный клапан – Не позволяет давлению в топливном баке превысить значение 16 бар.

6. Ручной запорный клапан возвратного газа – Используется при заправке горячего топливного бака. При нормальной работе этот кран должен быть закрыт.

7. Внутренний бак – Обеспечивает топливу пространство для расширения после заправки.

8. Манометр – Измеряет текущее давление в топливном баке.

9. Вспомогательный разгрузочный клапан – Не позволяет давлению в топливном баке превысить значение 24 бар.

10. Клапан регулирования давления – В зависимости от давления в топливном баке определяет, в каком состоянии топливо подается в теплообменник: жидком или газообразном. На выходе и входе клапана регулирования давления топлива предусмотрены встроенные фильтры.

11. Датчик указателя уровня топлива – Измеряет уровень топлива в топливном баке.

12. Внутренний обратный клапан – Помогает клапану регулирования давления поддерживать правильное давление в топливном баке; установлен внутри центрального нода.

13. Ручной запорный клапан подачи топлива – Используется для изолирования топливного бака от остальной топливной системы. При нормальной работе этот кран должен быть открыт.

14. Аварийный клапан перекрытия трубопровода – Предотвращает вытекание топлива из топливного бака при разрыве топливной трубки, идущей к панели газоснабжения.

15. Теплообменник – Переводит топливо из жидкого в газообразное состояние посредством нагрева.

16. Электромагнитный клапан высокого давления – Открывает и закрывает поток газа из бака.

17. Форсунка – В двигателе.

18. Датчик давления и температуры топлива, Т134 – На топливной рампе.

19. Охлаждающая жидкость – Охлаждающая жидкость к теплообменнику от двигателя.

20. Газообразное топливо – Топливо к двигателю.

21. Охлаждающая жидкость – Охлаждающая жидкость от теплообменника к двигателю.

22. Обратный клапан – Предотвращает возврат газа в правый топливный бак.

23. Электромагнитный клапан низкого давления, V175 – На панели газоснабжения.

24. Топливный фильтр – На панели газоснабжения.

25. Регулятор давления – На панели газоснабжения. На входе регулятора давления предусмотрен встроенный фильтр.

26. Датчик давления, Т140 – На панели газоснабжения.

При заправке топливом топливные баки можно заполнить (1) жидким топливом (LNG) с температурой около -130 °C. Для заправки топливом также предусмотрено соединение для возвратного газа (3), предотвращающее возникновение избыточного давления в топливных баках. В случае двойного топливного бака заправка осуществляется путем подсоединения к левому топливному баку. Топливо на своем пути в топливный бак проходит через обратный клапан (4).

Внутри топливного бака предусмотрен бак меньшего размера (7). Этот бак не позволяет топливному баку полностью заполниться и обеспечивает топливу пространство для расширения после заправки. Это позволяет не стравливать избыточное давление.

Перед заправкой

После заправки

В зависимости от давления в баке во время работы через внутренний обратный клапан (12) из топливного бака подается жидкое или газообразное топливо. Если давление поднимается выше 10 бар, клапан регулирования давления (10) открывается и направляет газообразное топливо через внутренний обратный клапан. Если давление ниже 10 бар, из топливного бака подается жидкое топливо.

Топливо течет через ручной запорный клапан (13) и аварийный клапан перекрытия трубопровода (14) к теплообменнику (15). Теплообменник подогревается горячей охлаждающей жидкостью от двигателя. Если через теплообменник проходит жидкое топливо, оно нагревается и превращается в газообразное топливо пере тем, как попасть на панель газоснабжения. После теплообменника газ нагревается и при этом сохраняет приблизительно такое же давление, что и в топливном баке. Затем топливо протекает через электромагнитный клапан (16) к панели газоснабжения, где происходит очистка топлива и регулирование его давления перед подачей к двигателю.

Если давление в топливном баке поднимается выше 16 бар, открывается основной разгрузочный клапан (5), который направляет газообразное топливо через вентиляционную трубку. Если основной разгрузочный клапан не сработал при превышении давления 16 бар, вспомогательный разгрузочный клапан (9) откроется при давлении 24 бар. Под действием избыточного давления с предохранительного клапана сбрасывается красный колпачок, и газовое топливо выпускается в воздух.

В системе предусмотрен мелкоячеистый фильтр, предотвращающий распространение мелких частиц по системе. Эти фильтры встроены на входе и выходе клапана регулирования давления (10) и на входе регулятора давления (25).

Форсунки (GAS)

Форсунки расположены в топливной рампе, распределяющей газ. Все 10 форсунок впрыскивают топливо напрямую во впускные каналы двигателя. Электромагнит управляет игольчатым клапаном, регулирующим поток газа из распылителя форсунки.

Объем впрыскиваемого топлива зависит от количества воздуха, которое требуется двигателю в данный момент. Датчик массового расхода T126 определяет количество воздуха, поступающего в двигатель, сразу же после воздушного фильтра. При работе двигателя на холостом ходу или при низкой частоте вращения, когда дроссельная заслонка практически закрыта, датчик массового расхода регистрирует небольшое количество воздуха. Система управления двигателем использует информацию, поступающую от датчика массового расхода, чтобы сообщить форсункам, что необходим впрыск небольшого объема топлива. Во время ускорения дроссельная заслонка открывается сильнее и поток воздуха, поступающего в двигатель, увеличивается. Датчик массового расхода регистрирует это, и система управления двигателем дает форсункам команду впрыскивать больше топлива.

Подача топлива в каждый цилиндр регулируется двумя форсунками – по одной в каждом впускном канале. Они имеют параллельное электрическое подключение и управляются системой управления двигателем. Впрыск во впускные каналы означает, что, если характеристики отдельного распылителя форсунки начнут ухудшаться, это будет компенсироваться всеми распылителями. Это отражается в работе функции адаптации качества газа, которая считывает значение Лямбда и компенсирует время впрыска для получения правильного значения Лямбда.

Значение Лямбда - это показатель количества несгоревшего кислорода в отработавших газах. Чем выше измеренное значение Лямбда, тем больше количество несгоревшего кислорода в отработавших газах. Чем больше количество несгоревшего кислорода, тем беднее топливно-воздушная смесь.

Если характеристики распылителя форсунки ухудшаются слишком сильно функция адаптации качества газа быстро сгенерирует код неисправности. Это произойдет при значительном ухудшении характеристик.

Если характеристики распылителя форсунки медленно ухудшаются в течение некоторого периода времени, диагностическая система может не обнаружить такую проблему. Это может привести к одному из двух вариантов развития событий: функция адаптации качества газа достигнет предела своих возможностей и будет неспособна на дальнейшую компенсацию, или же в цилиндре начнутся пропуски воспламенения.

Более высокое значение Лямбда затрудняет воспламенение газовой смеси, что также ведет к пропускам воспламенения. Обедненная газовая смесь может вызвать износ свечи зажигания и привести к пропуска воспламенения. Частые пропуски воспламенения в одном цилиндре между заменами свечей зажигания не обязательно связаны с системой зажигания. Они также могут быть связаны с топливной системой.

Блок газовых баллонов [CNG]

Блоки газовых баллонов для CNG состоят из нескольких баков для газового топлива, объединенных в один или несколько блоков. Газовые магистрали подсоединены к одному или нескольким заправочным штуцерам и газовой панели автомобиля. Газ в магистралях и в баках для газового топлива сжат и может находиться под давлением более 230 бар.

Емкость баков для газового топлива составляет от 80 до 320 литров. Каждый бак для газового топлива оснащен блоком клапанов, включающим в себя 1 электромагнитный клапан, 1 запорный кран, 1 аварийный клапан и 1 плавкую перемычку.

1. Клапанный блок.
2. Электромагнитный клапан.
3. Механический клапан отсечки подачи топлива.
4. Разрывной клапан трубопровода.
5. Плавкие вставки.
6. Бак для газового топлива.

Электромагнитный клапан управляет выпуском газа из бака для газового топлива. Когда электромагнитный клапан закрыт, бак для газового топлива можно заполнить через обратный клапан. Электромагнитный клапан открывается, только когда блок управления двигателем получает от двигателя сигнал частоты вращения.

В некоторых вариантах ручной запорный клапан может быть оснащен поворотной рукояткой. В других вариантах для закрывания крана может потребоваться инструмент. Ручной запорный клапан управляет заправкой газа в бак и выпуском газа из бака. Заправка газа в бак для газового топлива возможна при открытом ручном запорном клапане. Для выпуска газа требуется, чтобы клапан отсечки и электромагнитный клапан были открыты.

Аварийный клапан открывается, только если перепад давлений между его впускной и выпускной стороной не слишком большой. Если имеется протечка в магистрали высокого давления, клапан разрыва трубопровода закрывается, поскольку на выпуске давление становится ниже.

Внутренняя сердцевина баков для газового топлива выполнена из пластика или алюминия. Сердцевина выполнена в виде многослойной обмотки из углеродного волокна и формирует оболочку бака для газового топлива. Баки для газового топлива расширяются по мере нарастания давления газа, причем это допускается их конструкцией. Если наружный корпус поврежден и разорваны волокна, конструкция становится менее прочной. Со временем это может привести к усталостному разрушению и разрыву бака для газового топлива. Поскольку газ расширяется по мере роста температуры, если бак для газового топлива поврежден, необходимо как можно быстрее сбросить давление. Поврежденный газовый баллон может в течение некоторого времени выдерживать давление, однако, если давление растет, например, под действием солнечных лучей, возможно механическое разрушение газового баллона. Поэтому попытайтесь как можно скорее сбросить давление в газовом баллоне безопасным контролируемым образом. Баки для газового топлива оборудованы одной или несколькими плавкими перемычками.

Плавкие перемычки напрямую соединяются с баком для газового топлива и разрываются при чрезмерно высокой температуре с целью выпуска газа и предотвращения взрыва. Поэтому не следует охлаждать плавкие перемычки в случае возгорания. На каждом баке для газового топлива могут быть установлены несколько плавких перемычек. Конструкция баков для газового топлива и клапанов может варьироваться в зависимости от производителя.

Газовая панель и понижает давление и очищает газ, поступающий в двигатель.

Газовые магистрали проходят вдоль рамы и между газовыми баллонами.

Блок газовых баллонов располагается на раме. Автомобили, работающие на сжиженном природном газе (CNG), имеют в нескольких местах маркировку в форме ромба с текстом CNG.

Топливный бак [LNG]

Примечание:
Подробнее см. раздел выше “Общая информация о системеLNG”.

Топливные баки LNG предлагаются в одинарном или двойном варианте. По причине необходимости сохранения низкой температуры топлива (-130°C) конструкция топливного бака представляет собой термофлягу. Топливный бак состоит из внутренней и внешней стенок. Между внутренним и внешними стенками топливного бака поддерживается полный вакуум, предотвращающий нагрев топлива.

Если наружный корпус поврежден, на поврежденном участке утрачивается изоляция топливного бака, и газ быстрее улетучивается. Очевидным признаком этого может стать холодный участок на наружной стороне топливного бака.

Частичное обмерзание указывает на то, что в месте образования обмерзания внутренняя и внешняя стенки топливного бака касаются друг друга. Полное обмерзание топливного бака указывает на отсутствие полного вакуума между внешней и внутренней стенками топливного бака. В обоих случаях топливный бак требуется заменить.

Панель газоснабжения

Газовая панель [CNG]

1. Манометр используется для проверки давления в контуре низкого давления топливной системы. Используйте его перед выполнением любых работ на автомобиле, чтобы убедиться в том, что давление в системе сброшено.

2. Датчик давления Т140 регистрирует давление газа в регуляторе давления на газовой панели. Эта информация передается в дополнительный блок управления газовым двигателем Е88 и поступает на щиток приборов, в форме сигнала о количестве газового топлива.

3. Электромагнитный клапан V175 расположен на газовой панели и используется для подачи топлива в двигатель. Электромагнитный клапан открывается по сигналу от блока управления двигателем. Электромагнитный клапан также используется для диагностики протечек в системе.

4. Фильтр низкого давления используется для того, чтобы масло не повредило чувствительные элементы, в частности, систему впрыска. При отсутствии на газовой панели фильтра высокого давления он улавливает посторонние частицы.

5. Регулятор давления расположен на газовой панели и используется для снижения давления в газовом баллоне до уровня, подходящего для системы впрыска двигателя. Требуемое регулируемое давление должно быть отрегулировано с использованием шланга в соответствии с давлением на впуске. По соображениям безопасности предусмотрен перепускной клапан, не позволяющий регулируемому давлению превышать максимальное рабочее давление в системе впрыска.

6. Ручной клапан отсечки подачи топлива используется для отсечки подачи топлива в двигатель при ремонте или обслуживании. При отсечке подачи топлива перед началом работ двигатель должен быть включен, чтобы сбросить давление в системе вплоть до двигателя.

7. Фильтр высокого давления используется для того, чтобы масло и посторонние частицы не повредили чувствительные элементы, в частности, систему впрыска.

Газовая панель [LNG]

Газовая панель – это комбинированный блок, в котором газ из газовых баллонов проходит фильтрацию и регулировку давления, после чего он поступает в двигатель. Давление газа, подаваемого к регулятору давления, достигает 16 бар. Регулятор давления уменьшает давление до уровня примерно на 7,3 бар выше давления во впускном трубопроводе. Перед регулятором давления находится датчик давления, отслеживающий давление газа. Датчик давления также используется для обнаружения утечек газа.

На входе регулятора давления встроен мелкоячеистый фильтр, предотвращающий рассеивание мелких частиц по системе.

После газорегулятора газ проходит через топливный фильтр и затем через электромагнитный клапан, которой перекрывает поток газа при выключении двигателя и восстанавливает поток газа после запуска двигателя.

Для отсечки подачи газа непосредственно на баках для газового топлива предусмотрены механические запорные клапаны. Как правило, они используются при обслуживании газовых двигателей, чтобы магистрали, идущие от баков для газового топлива к газовой панели, также разгружались во время работы двигателя до момента полной выработки газового топлива.

Прохождение газа через газовую панель. Красной линией обозначен газ, поступающий напрямую из баллонов при высоком давлении, когда давление в баллонах достигает 16 бар. Желтая линия обозначает поток газа при регулируемом давлении, примерно 7,3 бар, подаваемый на форсунки двигателя.

1. Топливопровод для подачи газа из газового баллона.
2. Газорегулятор, снижающий давление газа, поступающего из газовых баллонов.
3. Датчик давления T140, служащий для мониторинга давления газа.
4. Отводящий трубопровод.
5. К впускному трубопроводу (магистраль опорного давления).
6. Топливный фильтр, низкое давление.
7. Электромагнитный клапан отсечки подачи газа V175, низкого давления.
8. Топливопровод для подачи газа к двигателю.