Основой конструкции газового двигателя является двигатель базовых моделей. Для перевода карбюраторных двигателей на питание СНГ применяют ряд добавочных деталей и изменений в конструкции. Газовый двигатель дополнительно снабжают газовой системой питания, состоящей из газового редуктора низкого давления, воздушного фильтра, карбюратора-смесителя, манометра низкого давления, запорно-предохранительной арматуры, подогревателя и сигнализатора аварийного запаса газа на автомобиле. Расположение газовой аппаратуры на двигателях семейств ЗИЛ (рис. 1) и ГАЗ практически не отличается.

Основные отличия в конструкции газобаллонных автомобилей заключаются в следующем. В качестве емкостей для хранения СНГ используют баллоны. В газообразное состояние СНГ переходит в испарителе газа, представляющем собой полость, омываемую жидкостью из системы охлаждения. На двигателе размещен газовый двухступенчатый редуктор низкого давления. Он закреплен на стойке кронштейна к впускному трубопроводу.

Кривошипно-шатунный механизм двигателя ЗИЛ-138 аналогичен механизму базового двигателя. Фазы газораспределения оставлены без изменения. Однако угол опережения зажигания у двигателя ЗИЛ-138 на 4,5° больше по сравнению с базовым двигателем ЗИЛ-130. Этот угол необходимо устанавливать с помощью контрольно-диагностических приборов, так как по началу детонации настраивать двигатель невозможно из-за высокой детонационной стойкости газа. При переходе двигателя с газового топлива на резервное питание бензином не следует уменьшать угол опережения зажигания.

На двигателе ЗИЛ-138 вместо карбюратора К-90 установлен газовый карбюратор-смеситель К-91. Он снабжен двухкамерным смесителем с центробежно-вакуумным ограничителем частоты вращения. К газовому смесителю через переходник закреплен беспоплавковый диафрагменный карбюратор. Этот карбюратор предназначен для кратковременной работы двигателя на бензине.

В конструкциях газосмесительных устройств отсутствуют обогатители горючей смеси и корректоры перехода от режима холостого хода к нагрузочным режимам работы двигателя. С целью предотвращения одновременной работы автомобиля на двух видах топлива в систему топливоподачи устанавливают электромагнитный запорный клапан.

Увеличение степени сжатия достигнуто путем уменьшения высоты камеры сгорания в головках блока цилиндров. В связи с этим длина штанг толкателей уменьшена на 3,7 мм.

Система смазки двигателя ЗИЛ-138 такая же, как и у двигателя ЗИЛ-130. Основные элементы этой системы работают в более благоприятных условиях, так как моторное масло меньше загрязняется продуктами сгорания. Поэтому срок его службы заметно выше, чем у бензинового двигателя.

Система охлаждения двигателя ЗИЛ-138 несколько отличается от системы охлаждения базового двигателя ЗИЛ-130. Например, охлаждающая жидкость отводится из полости двигателя в испаритель для подогрева СНГ с помощью металлического трубопровода, выполненного в полости испарителя. Горячая охлаждающая жидкость отдает тепло сжиженному газу и поступает вновь из испарителя в двигатель.

Принципиальная схема газобаллонной установки представлена на рис. 2. Аналогичную установку используют на самосвалах ЗИЛ-ММЗ-45023 и седельных тягачах ЗИЛ-138В1. Основное их отличие заключается в размещении газового баллона на автомобиле. Газовый баллон на автомобиле ЗИЛ-138 размещают только с левой стороны по ходу его движения, а на самосвалах и седельных тягачах — по одному с каждой стороны.

Газобаллонная установка содержит размещенный под платформой баллон для хранения СНГ, испаритель газа, двухступенчатый газовый редуктор низкого давления и смеситель. Баллоны с газом крепятся к лонжеронам с помощью кронштейнов и хомутов. Баллон снабжен двумя вентилями. Вентиль предназначен для отбора парообразной фазы, а вентиль — для отбора жидкой фазы СНГ.

Паровая фаза СНГ всегда расположена над зеркалом жидкости в баллоне.

Испаритель газа сообщен с баллоном с помощью газопровода и магистрального вентиля. Испаритель газа подключен к системе охлаждения двигателя. Магистральный вентиль 6 размещен в кабине водителя.

Газовый редуктор объединен с дозирующим экономайзер-ным устройством и сообщен при помощи шланга со смесителем.

Пусковая система двигателя включает в себя электромагнитный пусковой клапан с дозирующим жиклером, газопроводы и выключатель клапана. При пуске холодного двигателя после включения пускового клапана газ из первой ступени редуктора под давлением 0,22—0,25 МПа поступает в систему холостого хода газового смесителя.

На щитке приборов в кабине водителя расположены указатели соответственно уровня топлива в баллоне и давления газа в первой ступени газового редуктора. По манометру, рассчитанному на давление 0,6 МПа, наблюдают за работой газового редуктора и при необходимости регулируют его.

Газобаллонная установка работает следующим образом. Из баллона сжиженный газ под давлением до 1,6 МПа через расходный вентиль, тройник, магистральный вентиль и газопровод высокого давления поступает в испаритель, размещенный в моторном отсеке на впускном трубопроводе. Проходя по каналам испарителя, СНГ переходит в парообразное состояние и поступает в магистральный фильтр, где подвергается очистке от механических примесей (окалины, ржавчины) и смолистых веществ. Фильтр крепится на передней стенке кабины водителя.

Очищенный газ поступает в первую ступень редуктора, где его давление понижается до 0,22—0,25 МПа, а затем во вторую ступень, где оно понижается до значения, близкого к атмосферному. Под действием разрежения, создаваемого работающим двигателем, газ из полости второй ступени редуктора И поступает в дозирующее экономайзерное устройство. Затем по газопроводу низкого давления он поступает к обратному клапану входного патрубка газового смесителя и далее через газовые форсунки в главный воздушный канал газового смесителя.

Паровую фазу из баллона отбирают через расходный вентиль только при пуске и прогреве холодного двигателя.

Принципы работы резервной и традиционной карбюраторной систем питания аналогичны. Для прекращения подачи бензина резервная система питания снабжена краником бензобака. При переводе двигателя с газа на бензин или наоборот не следует допускать работу двигателя на смеси двух видов топлива одновременно. Это приведет к нарушению состава горючей смеси, что сопровождается обратными вспышками и опасно в пожарном отношении.

При переводе двигателя с одного вида топлива на другой необходимо обязательно остановить двигатель. При этом необходимо перекрыть подачу топлива и выработать один из видов топлива в системе. Затем следует открыть подачу другого вида топлива и пустить двигатель обычным способом.