Производство безопасных конструкций автомобильных газовых топливных систем.

Научно-производственной фирмой "САГА", ОАО "ПАО "Инкар",ФГУП "НАМИ" разработаны и выпускаются серийно Автомобильные Газовые Топливные Системы (АГТС) "САГА-6" и "САГА-7" для работы двигателей внутреннего сгорания на альтернативных видах топлива: сжиженном нефтяном газе (пропан-бутане) и сжатом природном газе (метане).

Серийное производство АГТС "САГА-6" и "САГА-7" организовано в 1993-1997 годах на ОАО "Пермское агрегатное объединение "Инкар", имеющее многолетний опыт по выпуску различных топливных систем для авиационных двигателей. В объединении созданы производственные мощности для обеспечения выпуска АГТС в количестве 50 тыс. комплектов в год, а их качество соответствует требованиям международного стандарта ИСО 9001. Получен сертификат соответствия РОСС RU.ИС42.К00075.

При разработке систем было обращено особое внимание на обеспечение безопасности и простоты эксплуатации автотранспортных средств, работающих на альтернативных видах топлива особенно пожарной безопасности на всех стадиях жизненного цикла.

Особенно это актуально при эксплуатации автобусов, микроавтобусов и легковых автомобилей, в которых перевозятся пассажиры.

Использование на автомобилях в качестве моторного топлива компримированного природного или сжиженного нефтяного газов приводит к появлению у автомобиля дополнительного оборудования и новых видов пожарной опасности.

Академией ГПС МЧС России совместно с ФГУ ВНИИПО МЧС России был организован сбор данных по России о пожарах, произошедших на газобаллонных автомобилях (ГБА). В результате выявлено 212 пожаров на ГБА, произошедших в течение 2000-2004 годов и проведен их анализ с выводом:

Основной причиной пожаров на ГБА является негерметичность газовой топливной системы (график).

Топливная системы газобаллонных автомобилей включает в себя следующие составные части.

Для компримированного природного газа - АГТС "САГА-7":
• газовый баллон (баллоны);
• баллонный вентиль;
• заправочное устройство;
• газоредуцирующее устройство;
• электромагнитный клапан;
• электронный блок управления;

Газобаллонное оборудование может включать в себя и другие элементы, необходимые для обеспечения безопасного и эффективного использования автомобиля. Например, в состав АГТС "САГА-7" входят:
• Сигнализатор утечки газа (СУГ-3);
• Устройство, блокирующее запуск двигателя при неотключенном заправочном шланге АГНКС.

Проблема обеспечения безопасности и надежности эксплуатации автотранспорта работающим на газовом топливе решена следующим:

• Элементы системы "САГА-7", работающие под давлением метана 200-320 кгс/м2 скомпонованы в крупные агрегаты в которых конструктивно исключен выход газа через уплотнения в отсек двигателя, салон автомобиля, и обеспечен отвод газа от мест вероятной его утечки непосредственно в атмосферу за пределы автомобиля, а водитель оповещается о возникшей утечке газа звуковым сигналом и загоранием светодиода красного цвета с указанием места утечки.

  Такой автоматический контроль за утечкой газа осуществляется постоянно при работе двигателя автомобиля или при автономной подаче питания на сигнализатор утечки газа (СУГ-3).

  Отрабатывается вариант передачи информации об утечке газа на автомобиле при его стоянке в автопарке к дежурному диспетчеру по радиолинии.

  При наличии автоматической системы контроля за возможными утечками газа в арматуре, узлах и разъемных соединениях упрощается техническое обслуживание автомобилей, работающих на природном газе и снижаются требования к помещениям автопарков, так как указанные конструктивные особенности позволяют эксплуатировать газобаллонные автомобили до момента возникновения неисправности (утечки газа) без периодических традиционных методов проверки, обмыливания мест соединения аппаратуры и трубопроводов.

• Резиновые уплотнительные кольца заменены на латунные, герметичность в соединениях обеспечивается на весь эксплуатационный период.
• Исключено попадание газа в систему охлаждения двигателя.
• При повреждении диафрагмы редуктора газ не попадает в моторный отсек.
• Магистрали газа выполнены трубками из нержавеющей стали 12х18Н10Т, бесшовные, по ГОСТ 9941-81, соединения со штуцерами по конусу в 74о, обеспечивающие многократное соединение и разъединение.
• В заправочном элементе системы имеется устройство блокировки запуска двигателя, если заправочный шланг АГНКС не отключен от заправочного устройства автомобиля.
• В заправочное устройство автомобиля и электромагнитный клапан высокого давления вмонтированы фильтры газа для очистки метана при заполнении баллонов и его подаче от баллонов в двигатель

Конструктивные особенности элементов системы "САГА-7":

Рассмотрим особенности конструкции элементов системы "САГА-7" на примере электромагнитного клапана высокого давления: электромагнит, фильтр, манометр имеют общий корпус и в этот корпус, кроме того, ввернуты два штуцера входа и выхода газа в этом случае мы имеем 5 мест, где при нарушении герметичности соединений газ может выйти за пределы корпуса в атмосферу. Каждое из 5 резьбовых соединений между электромагнитом, фильтром, манометром и двумя штуцерами имеет основное уплотнение по медной шайбе и дополнительное - уплотнение дренажа по резиновому кольцу, а промежутки между ними соединены каналами дренажа с выходом на штуцер дренажа.
Если в одном из 5 соединений произойдет разгерметизация по основному уплотнению, то газ утечки не пройдет через уплотнение дренажа, а через штуцер дренажа и гибкий шланг будет отведен за пределы автомобиля.
Если электромагнит, фильтр и манометр будут иметь индивидуальные корпуса, то с учетом мест соединений при их монтаже трубками высокого давления образуется 15 мест при нарушении герметичности соединений газ выйдет в атмосферу.

1. Электромагнитный клапан высокого давления (Рисунок 1).
2. Вентиль баллона (Рисунок 2).
3. Устройство заправочное (Рисунок 3).
4. Сигнализатор утечки газа (СУГ-3) (Рисунок 4).

Применение АГТС "САГА-7"

После проведения лабораторно-дорожных и эксплуатационных испытаний 150 грузовых автомобилей ГАЗ-3302 оборудованных АГТС "САГА-7" в предложениях ЗАО "Мосавтопрогресс" по повышению безопасности эксплуатации газобаллонных автомобилей, работающих на КПГ рекомендовано: "Использовать устройства, обеспечивающие отвод газа от места его протечки непосредственно в атмосферу (за кабину автомобиля) и информирующие водителя о факте и месте протески газа, аналогичные устройству "НПФ "САГА".

На и рисунке №7 показано практическое применение системы "САГА-7" на автобусах "ИКАРУС":
На автобусе установлено два комплекта сигнализатора утечки газа СУГ-3. Датчик ДУ-1 контролирует утечку газа у первого баллона, ДУ-2 установлен у 8 баллона и контролирует утечку газа у оставшихся 7 баллонов.
Сигнал от датчиков поступает на индикаторы СУГ1 и СУГ2 с маркировкой "Б"-баллоны. Датчик ДУ-3 контролирует утечку газа в объединенный дренажной системе отсека двигателя, сигнал от датчика поступает на индикатор СУГ1 с маркировкой "К" - капот двигателя.

1. Монтажная схема АГТС "САГА-7" Икарус" (Рисунок 5).
2. Электрическая схема сигнализации об утечки газа и блокировки запуска двигателя АГТС "САГА-7" Икарус"(Рисунок 6).

Автомобильные заводы:
ОАО "ГАЗ", АО "АвтоВАЗ", АМО "ЗИЛ",
ОАО "Павловский автобус", ОАО "КАМАЗ",
ООО "Ликвинский Автобус", АО "Уз-ДЭУавто"

Научно-исследовательские институты:
ВНИИГАЗ, НАТИ, МАДИ, НПО "Гелиймаш"
ГУП НИИ "Двигателей", МГТУ им. Баумана
РКК "Энергия им. Королева"

Занимающиеся переводом двигателей внутреннего сгорания на альтернативное топливо проявили интерес к АГТС "САГА-6" и "САГА-7", с ними ведутся работы по внедрению созданной аппаратуры на транспорте.

• АО "АвтоВАЗ" - создание модификации автомобиля ВАЗ-21102, работающего на бензине или сжатом природном газе, а в версективе на водороде.
• Совместно с ООО "МОБИЛЬГАЗ" проведены работы по созданию модификаций автобусов ПАЗ-3205 для работы на сжиженном нефтяном газе и сжатом природном газе.
• ОАО "КамАЗ" проводятся совместные работы по созданию комплекта АГТС "САГА-7 КамАЗ" для установки на автобус НефАЗ и грузовые автомобили с газовым двигателем КамАЗ 820.53-260.

ООО "НПФ "САГА" разработала двухступенчатый редуктор высокого давления со стабильным Рвых=2-3кгс/см2 для двигателей, в которых осуществляется впрыск газа.

• НПО "Гелиймаш" г.Москва - выполняют совместные работы по применению сжиженного природного газа (метана) на автомобильном транспорте.
• Получен сертификат соответствия РОСС RU.МТ.25.В04790 на комплект ГБО АГТС "Гелий-САГА" для транспортных средств категории N1 на автомобили ГАЗ-3302 работающие на сжиженном природном газе.
• ГУП "Научно-исследовательский институт двигателей" - завершена разработка грузовика ЗИЛ -5301 "Бычок", работающего на диметиловом эфире (ДМЭ) и дизельном топливе. Проводятся эксплуатационные испытания 10 автомобилей.
• МГТУ им. Баумана - завершена работа и проведены испытания автомобиля ЗИЛ-47303А с системой питания бинарным топливом (дизельное топливо+диметиловый эфир) в ИЦ-НИЦИАМТ (г. Дмитров). Проводятся эксплуатационные испытания 10 автомобилей.
• ЗАО "МНК-Газозаправка" (Московская нефтяная компания) - разрешаются вопросы применения АГТС "САГА-7" с рабочим давлением метана 320 кгс/см2 на легковых автомобилях для увеличения побега.

Предлагаем использовать опыт разработки и адаптации к различным двигателям внутреннего сгорания серийно выпускаемых Автомобильных Газовых Топливных Системы "САГА-6" и "САГА-7" для работы на пропан-бутане, метане, сжиженном метане, диметиловом эфире, водороде, с рабочим давлением от 200 мм.вод.ст. до 320 кгс/см2.

В.А. Щербинин
Генеральный директор
НПФ "САГА", г.Москва