Для газобаллонных автомобилей промышленность выпускает смеси пропана и бутана технических (СПБТ) двух составов:
СПБТЗ — зимнюю, содержащую не менее 75% пропана и не более 20% бутана;
СПБТЛ — летнюю, содержащую не менее 34% пропана и не более 60% бутана.

Помимо пропана и бутана, в состав топлива входят также метан, этан, этилен, пропилен, бутилен, пентан и другие, общее содержание которых в смеси составляет 5…6%.

Пропановые фракции (пропан и пропилен) обеспечивают необходимое давление в газовом баллоне автомобиля. Бутановая составляющая (нормальный бутан, изобутан, бутилен, изобутилен) — наиболее калорийный и легкосжижаемый компонент сжиженных газов.

Важнейшими свойствами сжиженных газов, определяющими их пригодность для использования в качестве топлива для газобаллонных автомобилей, являются: теплота сгорания пропана — 45,7 (10972), бутана — 45,2 (10845), бензина — 43,8 (10500) МДж/кг (ккал/кг); плотность жидкого пропана — 0,509, а бутана — 0,582 кг/м3; октановое число у пропана — 120, у бутана — 93.

Газ не должен содержать механических примесей, водорастворимых кислот, щелочей, смол и других вредных примесей.

Давление насыщенных паров для смеси сжиженных газов колеблется в пределах от 0,27 МПа (2,7 кгс/см2) при температуре — 20 °С до 1,6 МПа (16 кгс/см2) при температуре +45 °С.

Сжиженные газы обладают большим коэффициентом объемного расширения. Поэтому баллоны следует заполнять газом не более чем на 90% их объема. Остальные 10% составляет объем паровой подушки, без которой даже незначительное повышение температуры газа приводит к резкому увеличению давления в баллоне (примерно 0,7 МПа, или 7 кгс/см2 на ГС повышения температуры сжиженного газа).

Газобаллонная установка. Отечественная автомобильная промышленность выпускает газобаллонные грузовые автомобили ЗИЛ-138, ГАЗ-53-07 и автобусы ЛАЗ-695П и ЛИАЗ-677Г. Все эти автомобили отличаются от базовых моделей ЗИЛ-130, ГАЗ-53А, ЛАЗ-695Н и ЛИАЗ-677 наличием газобаллонной установки, а также модифицированным газовым двигателем, имеющим более высокую, чем базовый карбюраторный двигатель, степень сжатия.

Для обеспечения возможности передвижения автомобиля при неисправности газобаллонной установки или отсутствии газа в системе питания имеется карбюратор, на котором двигатель может развивать мощность, достаточную для движения автомобиля с полной нагрузкой со скоростью 30…40 км/ч, и бензиновый бак. Длительно работать на бензине не разрешается.

Схема газобаллонной установки автомобиля ЗИЛ-138 показана на рис. 32. В нее входят: газовый баллон с арматурой, магистральный вентиль, испаритель газа, газовый фильтр, редуктор, манометр, смеситель, воздушный фильтр, газопроводы. Для работы на бензине имеются карбюратор и бак.

Рис. 32. Схема газобаллонной установки автомобиля ЗИЛ-138:
1 — воздушный фильтр; 2 — трубка подвода воды к испарителю; 3 — шланг высокого давления от испарителя к фильтру газа; 4 — испаритель газа; 5 — шланг подвода воды от испарителя к компрессору; 6 — газопровод системы холостого хода; 7 — шланг высокого давления от магистрального вентиля к испарителю газа; 8 — труба подвода газа к смесителю; 9 — дозирующе-экономайзерное устройство редуктора; 10 — газовый редуктор; 11 — измерительный преобразователь давления газа; 12 — фильтр редуктора; 13 — манометр газового редуктора; 14 — магистральный вентиль; 15 — бензиновый бак; 16 — фильтр; 17 — смеситель газа; 18 — проставка под смеситель; 19 — расходный вентиль паровой фазы; 20 — контрольный вентиль максимального наполнения баллона; 21 — измерительный преобразователь указателя уровня жидкости в баллоне; 22 — предохранительный клапан; 23 — наполнительный вентиль; 24 — расходный вентиль жидкостной фазы; 25 — баллон; 26 — карбюратор; 27 — шланг, соединяющий вакуумные пространства экономайзера и разгрузочного устройства редуктора с впускным трубопроводом двигателя.

Магистральный вентиль предназначен для перекрытия с места водителя подачи газа из баллона к испарителю, газовому редуктору и смесителю.

Испаритель газа преобразует жидкую фазу топлива в газообразную. Газ проходит по каналу в алюминиевом корпусе смесителя, подогревается циркулирующей через полость корпуса водой из системы охлаждения двигателя и испаряется.

Газовый фильтр, оснащенный фильтрующим элементом, состоящим из металлической сетки и пакета войлочных пластин, очищает газ, поступающий к редуктору, от механических примесей — окалины и ржавчины. Фильтр установлен на входном штуцере редуктора.

Редуктор служит для снижения давления, поступающего к смесителю газа до близкого к атмосферному. При остановке двигателя редуктор автоматически прекращает подачу газа к смесителю.

Устройство и действие редуктора показаны на рис. 33.

В цилиндрическом корпусе редуктора размещены камера А первой ступени, камера Б второй ступени и кольцеобразная камера В вакуумного разгружателя.

Одна из стенок камеры первой ступени образована резиновой диафрагмой, края которой зажаты между корпусом редуктора и крышкой. Со стороны крышки на диафрагму постоянно давит сжатая пружина, стремящаяся прогибать диафрагму внутрь корпуса редуктора (вверх). Центральная часть диафрагмы связана коленчатым рычагом с клапаном, благодаря чему при прогибании диафрагмы внутрь рычаг открывает клапан, а при прогибании ее наружу закрывает его.

В камере второй ступени находится зажатая по окружности между верхней частью корпуса и крышкой диафрагма. Ее центральная часть соединена рычагом с клапаном второй ступени. Прогибание диафрагмы вниз вызывает открытие клапана второй ступени, прогибание ее вверх — закрытие клапана. Действующая на шток диафрагмы пружина стремится выгибать диафрагму вверх.

Полости под крышками диафрагм камер первой и второй ступеней сообщены с атмосферой, а следовательно, снаружи на обе диафрагмы постоянно действует атмосферное давление.

В камере В разгружателя установлена кольцевая диафрагма, на которую действует пружина, выгибающая диафрагму вверх.

Снизу к корпусу редуктора прикреплен корпус дозирующе-экономайзерного устройства, в котором размещены основное дозирующее устройство редуктора и экономайзер с пневматическим приводом.

В дозирующее устройство входят дозирующие отверстия постоянного и переменного сечения, клапан-регулятор экономической регулировки газовой смеси и регулировочный винт мощностной регулировки. Клапан с пружиной и диафрагма с пружиной являются деталями экономайзера.

Корпус дозирующе-экономайзерного устройства имеет патрубок для выхода газа; штуцеры на крышке корпуса служат для соединения камеры В разгружателя с полостью под диафрагмой экономайзера и с впускным трубопроводом двигателя.

Редуктор крепят под капотом двигателя к передней стенке кабины на специальном кронштейне. Газ к редуктору подводится через газовый фильтр, укрепленный на штуцере. К штуцеру присоединяют трубку манометра, позволяющего контролировать давление в камере первой ступени. Патрубок соединяют газопроводом низкого давления со смесителем, а штуцер при помощи резиновой трубки с впускным трубопроводом двигателя.

Рис. 33. Газовый редуктор:
а —- устройство; б — схема действия; А — камера первой ступени; Б — камера второй ступени; В — камера вакуумного разгружателя; 1 — штуцер подвода газа; 2 — штуцер для присоединения манометра; 3 — клапан первой ступени; 4 и 5 — крышка диафрагмы и диафрагма камеры первой ступени; 6 — пружина диафрагмы первой ступени; 7 — регулировочная гайка; 8 — рычаг привода клапана первой ступени; 9 — клапан второй ступени; 10 — клапан-регулятор; 11 — клапгн экономайзера; 12 — пружина клапана; 13 я 18 — штуцеры; 14 — крышка корпуса

При открывании магистрального вентиля газ из баллона начинает поступать через испаритель, фильтр, газовый фильтр редуктора (рис. 33), входной штуцер и открытый клапан в камеру А первой ступени редуктора. По мере поступления газа давление в камере повышается, и, когда оно достигает требуемой величины (избыточное или манометрическое давление должно быть 0,17…0,18 МПа или 1,7… 1,8 кгс/см2), диафрагма 5 выгибается вниз и рычажный привод закрывает клапан, прекращая доступ газа в редуктор. Если давление в камере первой ступени падает, пружина прогибает диафрагму вверх, клапан открывается и в камеру снова начинает поступать газ. Таким образом, в камере первой ступени автоматически устанавливается постоянное давление, величина которого зависит от силы натяжения пружины.

Предохранительный клапан предотвращает повреждение диафрагмы камеры первой ступени редуктора, которое может произойти вследствие нарушения герметичности закрытия ее клапана. Если клапан камеры первой ступени закрывается неплотно, газ из баллона все время поступает в эту камеру и давление в ней может превысить допустимую величину. Пружина предохранительного клапана отрегулирована на давление ло 0,45 МПа (4,5 кгс/см2). При большем давлении предохранительный клапан открывается и выпускает часть газа из камеры первой ступени наружу.

Пока двигатель не работает, клапан камеры второй ступени закрыт и газ в нее из камеры первой ступени не поступает. При пуске двигателя в камере второй ступени, соединенной газопроводом со смесителем, образуется разрежение, и диафрагма, прогибаясь внутрь, через рычажный привод откроет клапан. Газ из камеры первой ступени начнет перетекать в камеру второй ступени, давление в которой по мере поступления в нее газа повышается. Когда давление поднимется до близкого к атмосферному, клапан закроется и поступление газа из камеры первой ступени прекратится.

Действует разгружатель следующим образом. Когда двигатель не работает, давление пружины разгружателя передается через упор на тарелку диафрагмы, увеличивая силу закрытия клапана второй ступени.

Во время работы двигателя на малых частотах холостого хода и при малых нагрузках (дроссель смесителя прикрыт) в камере В разгружателя, соединенной трубкой с впускным трубопроводом двигателя, создается сильное разрежение и диафрагма прогибается вниз. Упор прекращает давление на диафрагму камеры второй ступени, вследствие чего на клапан второй ступени действует только одна пружина, позволяющая ему открываться даже при отсутствии разрежения в камере второй ступени.

Благодаря этому при малых частотах холостого хода и малых нагрузках газ из камеры второй ступени поступает к смесителю под избыточным давлением 100…200 Па (10…20 мм вод. ст.). По мере возрастания нагрузки двигателя давление газа на выходе из редуктора и в камере второй ступени понижается, и в ней создается небольшое разрежение.

Дозирующе-экономайзерное устройство регулирует количество газа, поступающего к смесителю, а следовательно, и поддерживает необходимый состав газовоздушной смеси.

При малых и средних нагрузках двигателя, когда дроссель смесителя открыт не полностью, в задроссельном пространстве смесителя поддерживается значительное разрежение. Поскольку полость под диафрагмой экономайзера сообщена с задроссельным пространством, в ней также образуется разрежение, под действием которого диафрагма прогибается вниз и клапан экономайзера закрывается. На этом режиме газ из камеры второй ступени редуктора проходит к выходному патрубку через отверстие постоянного сечения и отверстие, сечение которого можно изменять вращением клапана-регулятора; положение последнего подбирают с расчетом получения экономичной работы двигателя.

При больших нагрузках, когда открытие дросселя смесителя приближается к полному, разрежение в задроссельном пространстве и в полости под диафрагмой экономайзера уменьшается. Под действием пружины диафрагма выгибается вверх и открывает клапан, после чего к выходному патрубку редуктора начинает поступать дополнительное количество газа через отверстие постоянного сечения и отверстие переменного сечения. Количество дополнительно поступающего газа регулируют вращением винта, добиваясь получения от двигателя максимальной мощности.

Смеситель и карбюратор. Смеситель служит для приготовления смеси газа и воздуха. Смеситель двухкамерный, обе камеры работают одновременно и параллельно на всех режимах.

Рис. 34. Смеситель:
1 — газоподводящий патрубок; 2 — обратный клапан; 3 — воздушная заслонка; 4 — газовая форсунка; 5 — диффузор; 6 и 10 — распыливающие отверстия системы холостого хода; 7 — штуцер подвода газа из камеры второй ступени редуктора; 8 и 9 — регулировочные винты системы холостого хода; 11 — дроссель.

В газ поступает к форсунке от редуктора через патрубок и обратный клапан. В нижней части смесительной камеры расположены распыливающие отверстия системы холостого хода, сечение которых можно изменять при помощи регулировочных винтов.

Смеситель снабжен центробежно-вакуумным ограничителем частоты вращения коленчатого вала двигателя, однотипным с устанавливаемым на карбюраторном двигателе ЗИЛ-130.

Смеситель присоединен к впускному трубопроводу двигателя через проставку, к которой прикреплен карбюратор. Работает смеситель следующим образом.

При пуске кратковременно закрывают воздушную заслонку (рис. 34), чтобы усилить разрежение в диффузоре и вызвать усиленный приток газа через форсунку.

На малых частотах холостого хода газ поступает из редуктора через штуцер к распыливающим отверстиям под действием сильного разрежения, образующегося в зоне за прикрытым дросселем.

Во время работы двигателя под нагрузкой газ поступает в смесительную камеру через форсунку. Состав смеси при этом регулируется дозирующе-экономайзерным устройством газового редуктора.

Когда двигатель работает на газе, воздушная заслонка, дроссель карбюратора и топливный (бензиновый) кран должны быть закрыты.

Если требуется перевести двигатель на бензин, необходимо закрыть магистральный вентиль газобаллонной установки и выработать весь газ из приборов, расположенных после этого вентиля, до остановки двигателя. Затем закрыть обе заслонки смесителя и пустить двигатель на бензине, как обычный карбюраторный двигатель.

Для последующего перехода на газ закрывают топливный (бензиновый) кран и вырабатывают бензин из карбюратора. После этого закрывают воздушную заслонку и дроссель карбюратора и пускают двигатель на газе, предварительно открыв магистральный вентиль. Работа двигателя одновременно на бензине и газе не допускается.

Пускают на газе холодный двигатель при открытом паровом и закрытом жидкостном расходных вентилях баллона. Когда двигатель прогреется, открывают жидкостной и закрывают паровой расходные вентили.

При низких температурах окружающего воздуха, когда пуск холодного двигателя на газе затруднен, рекомендуется сначала пустить и прогреть двигатель на бензине, а затем перевести его на газ, как сказано выше.

Газопроводы и их соединения. Газопроводы высокого давления (от баллона до редуктора) изготовляют из стальных или медных трубок с толщиной стенок около 1 мм и наружным диаметром 10… 12 мм. Газопроводы соединяют с приборами газобаллонной установки при помощи ниппельных соединений.

Газопроводы низкого давления (от редуктора до смесителя) выполняют из тонкостенных стальных труб и газостойких резиновых шлангов большого сечения. Соединяют их стяжными хомутами.

Основные неисправности газобаллонной установки: утечка газа через неплотности соединения; неплотное закрытие вентилей и клапанов; засорение газового фильтра; нарушение регулировки редуктора, вызывающее чрезмерное обогащение или обеднение газовоздушной смеси; нарушение регулировки системы холостого хода смесителя.

Правила безопасного труда на газобаллонных автомобилях. При утечке газ образует с воздухом взрывчатые смеси. В случае попадания на кожу сжиженный газ интенсивно испаряется и может вызвать термические ожоги (обмораживание).

Вдыхание испаренного газа вызывает отравление. Поэтому необходимо внимательно следить за герметичностью всех соединений газобаллонной установки. Значительная утечка обнаруживается на слух (по шипению газа), чтобы обнаружить незначительную утечку, смачивают места соединений мыльной водой. При утечке нельзя ставить автомобиль в закрытое помещение.

Возле автомобиля нельзя пользоваться открытым огнем.