Устройство для запуска газового двигателя с форкамерно факельным зажиганием

История создания

К концу семидесятых годов коллективу ГАЗа коллективу предприятия становится понятно, что базовая модель ГАЗ-24 стремительно устаревает. Кроме того, с ростом доходов населения, а также постепенного вывода отработавших свое «Волг» из таксопарков, все большее количество автолюбителей получает возможность приобрести машину в частное пользование. Престиж «Волги» как представительского автомобиля стремительно падает. С конца семидесятых годов один за одним появляются варианты рестайлинга базового автомобиля.

В 1980 году испытания проходят так называемые «переходные» версии ГАЗ-3101. На фотографии ниже один из прототипов. Ручки дверей ещё от ГАЗ-24, однако передок полностью новый. Колпаки колес в стиле «Чайки» заменили аналогичные «тарелки» у «двадцать-четвертой»

По сравнению с предыдущей моделью, автомобиль был переработан и конструктивно

В частности, повышенное внимание уделялось безопасности, шумоизоляции и экологичности. Салон решен в стилистике более «взрослой» «Чайки»

Была также переработана трансмиссия, а двигатель был предусмотрен оригинальный — форкамерный. Соответственно, совершено другой была головка цилиндров (блок цилиндров также отличался). Помимо основной камеры сгорания, в ней на каждый цилиндр имелась небольшая дополнительная (форкамера, предкамера, аванкамера). В неё из карбюратора (К-156) поступала обогащенная воздушно-топливная смесь. А основная камера заполнялась обеднённой смесью, которая и поджигалась факелом горячих газов, вырывающихся из форкамеры. В результате двигатель устойчиво работал практически во всех режимах на обеднённой смеси. Форкамерных двигателей было выпущено существенно меньше, чем «Волг» 3102, и многие из них поэтому оснащались обычным двигателем ЗМЗ-402.

Волга в необычном вишневом цвете. Фотография, скорее всего, сделана в Прибалтике.

Ещё одна рекламная фотография

На ней обращают на себя внимание классические колпаки колес вместо пластиковых.. ГАЗ-31029

ГАЗ-31029

В 12 номере за 1982 год издание публикует подробный отчет. Опуская специфическую риторику тех лет, приведем текст вкладки с техническими характеристиками:К производству «Волги» третьего поколения (после ГАЗ-21 и ГАЗ-24) горьковский автомобильный завод приступил недавно. У новой «Волги» более современной по внешнему виду кузов в сравнении с ГАЗ-24, новый интерьер салона, дисковые тормоза передних колес и ряд других усовершенствований. К числу их относятся радиальные шины, галогенные фары, струйные стеклоочистители фар, бензобак позади спинки заднего сиденья, раздельный привод тормозов. Важнейшее новшество — двигатель с форкамерным зажиганием, в основе которого лежит ЛАГ-процесс (лавинная активация горения), позволяющий снизить на 10-18% расход топлива, а также выброс в атмосферу с отработавшими газами токсичных веществ.

Также издание указывает и на работу, проделанную в сфере повышения безопасности автомобиля, что для 1982 года было уже весьма актуально, ведь продукция ГАЗа шла за рубеж:в конструкцию автомобиля включен полный комплект элементов пассивной и активной безопасности, предусмотренных отечественными и зарубежными нормами. Это целиком новая тормозная система, усовершенствованное светотехническое оборудование, а также подголовники и инерционные ремни безопасности передних сидений, электрообогреваемое заднее стекло, топливный бак, вынесенный в безопасную от повреждений при ударах зону (за спинку заднего сиденья)

Описание авто Править

Салон машины был полностью обновлён и выглядел по меркам восьмидесятых достаточно современно. Главной новинкой в техническом отношении был 100-сильный (по другой информации 98 л. с.) двигатель ЗМЗ-402, существующий в несколько изменённом виде до сих пор, хотя он и был лишь модернизированной версией 24Д (улучшили карбюрацию за счёт нового карбюратора К-151С, улучшили выпуск, охлаждение, прочие мелкие изменения).

В подвеске изменения были направлены на улучшение курсовой устойчивости, плюс стало возможно применение широких колёс, усовершенствовали тормозную систему (полностью двухконтурные тормоза с вакуумным усилителем и регулятором в тормозных механизмах задних колёс), ввели новые колёса с более широким ободом, радиальные бескамерные шины и пластиковые «аэродинамические» колпаки, доработали стеклоочиститель — повысили ресурс трапеции, улучшили обогрев заднего стекла — заменили обдув электрическим обогревом, остекление передних дверей — без форточек, передние габаритные огни перенесли в фары, задний мост — с передаточным числом главной передачи 3,9, рычаг ручного тормоза перенесли из-под панели приборов на привычное место между передними сидениями. Часть машин снабжалась дисковыми передними тормозами от ГАЗ-3102.

ГАЗ-24-10 был значительным шагом вперёд в области эргономики — расположение и принцип действия органов управления на нём по сравнению с предыдущей моделью более-менее соответствовали современным на тот момент представлениям о ней, несмотря на сохранение некоторый архаичных элементов, вроде вытяжного центрального переключателя света; сидения с подголовниками и, в высших комплектациях, велюровой обивкой были достаточно удобны, а передние даже имели регулировку по высоте (так называемую «гаражную» — для регулировки требовалось использование инструмента).

Снаружи машина потеряла значительную часть хромового и выполненного из нержавеющей стали декора (хромированные шильдики «Волга» на передних крыльях и задней панели, молдинг по низу крышки багажника, и иные элементы; наружное зеркало заднего вида осталось прежним, но стало чёрным). Бамперы потеряли «клыки», то есть по форме вернулись к образцу до 1977 года (при этом подштамповки для «клыков» на них остались), исчезли стояночные огни на дефлекторах вентиляции салона, площадка для номера под передним бампером. Колпаки колёс из нержавеющей стали были заменены простыми пластмассовыми, закрывавшими всё колесо целиком, а не только ступицу диска, и в инструкции по эксплуатации именовавшиеся «аэродинамическими» — они были примечательны тем, что имели оригинальную надёжную систему крепления с фигурной центральной гайкой, предотвращающей самопроизвольное отделение колпака от обода колеса в движении.

В таком виде машина получила название ГАЗ-24-10 (так же пишут 2410, но официально стоит именно индекс «24-10», так как 2410 по отраслевой нормали означает совершенно другой класс автомобилей), Универсал был соответственно переименован в 24-12 (2412), который вытеснил прежний только к 1987 году. Аналогично были переименованы и остальные модификации, в том числе к номеру версии для спецслужб с восьмицилиндровым двигателем ГАЗ-24-24 прибавили десятку, и она стала ГАЗ-24-34.

Дополнительный изолятор свечи

Даже небольшие потери энергии зажигания приводят к ослаблению искры со всеми неприятными последствиями: ухудшение пуска, неустойчивая работа на холостом ходу, потеря мощности двигателя, перерасход топлива, рост токсично­сти отработавших газов и т. д. Если поверхность изолятора покрыта нагаром, грязью или просто влагой, происходит утечка тока «на массу». Она обнаружива­ется в темноте в виде коронного разряда по поверхности изолятора. Утечка по загрязненной поверхности теплового конуса изолятора в камере сгорания дви­гателя может привести к отказу в искрообразовании. Наиболее радикальным способом повышения электрической прочности изоляции является установка между корпусом и контактной головкой свечи дополнительного изолятора в виде керамической втулки. Таким образом, свеча приобретает двойную защиту от уте­чек тока «на массу».

Системы впрыска дизельных двигателей с рядным и распределительным ТНВД, особенности устройства систем впрыска топлива UIS, UPS и Common Rail, схемы систем.

Существуют следующие системы впрыска топлива для дизельного двигателя:

— Система с рядным ТНВД — Система с распределительным ТНВД. — Системы с индивидуальными ТНВД. — Система Common Rail.

Система впрыска топлива с рядным ТНВД.

Конструкция этого типа имеет плунжерные пары по числу цилиндров. Во время работы плунжер смещается в направлении подачи, приводимым от двигателя кулачковым валом. Возвратная пружина приводит плунжер в исходное положение. Отдельные секции ТНВД расположены в ряд — отсюда и название «рядный».

Избыточное давление созданное внутри плунжерной пары открывает механическую форсунку и происходит впрыск топлива в камеру сгорания. Величина активного хода плунжера изменяется его поворотом вокруг собственной оси с помощью рейки ТНВД. Это позволяет регулировать величину цикловой подачи топлива. Рейка управляется механическим центробежным регулятором, а в более продвинутых системах — электроприводом.

Схема системы впрыска топлива с рядным ТНВД.

Разновидностью ТНВД этого типа являются рядные ТНВД с дополнительными втулками. Изменяя ее положение с помощью исполнительного механизма, регулируют момент начала впрыска, независимо от частоты вращения коленвала.

Схема системы впрыска топлива с рядным ТНВД с дополнительной втулкой.

Система впрыска топлива с распределительным ТНВД.

Насос в такой системе впрыска имеет единый нагнетательный элемент для всех цилиндров. Топливоподкачивающий насос нагнетает топливо в камеру высокого давления. Высокое давление создается с помощью аксиального плунжера или нескольких радиальных плунжеров. Вращающийся центральный плунжер-распределитель направляет топливо через распределительный паз к форсункам.

В аксиальном ТНВД величину цикловой подачи определяет положение регулирующей втулки. Момент начала впрыска устанавливается поворотом роликового кольца на необходимый угол. В радиальном ТНВД регулировка момента начала впрыска устанавливается поворотом кулачковой шайбы на необходимый угол. Кроме того, эта регулировка и управление величиной цикловой подачи топлива осуществляется электромагнитным клапаном.

Схема системы впрыска топлива с распределительным радиальным ТНВД.

Система впрыска топлива с индивидуальными ТНВД.

Особенностью этой системы является отсутствие (или минимальная длина в системе UPS (Unit Pump System)) магистрали высокого давления. Это позволяет достигать давления впрыска до 2050 бар и улучшить протекание процесса впрыска. Имеются две конструкции, построенные по этой системе:

Система впрыска UIS (Unit Injector System).

В ней насос и форсунка объединены в один агрегат. Привод насос-форсунки осуществляется от кулачка распредвала. Регулировка параметров впрыска происходит с помощью электромагнитного клапана высокого давления.

Система впрыска UPS (Unit Pump System).

Принципиально она не отличается от системы UIS, только насос и форсунка не объединены в один агрегат, их соединяет короткая магистраль. Такая конструкция облегчает монтаж системы на двигатель и, соответственно, упрощает обслуживание и ремонт системы.

Система впрыска топлива Common Rail.

Особенностью конструкции этой системы впрыска является разделение функций создания высокого давления и регулирования впрыска. Давление впрыска создается и регулируется в автономном ТНВД независимо от частоты вращения двигателя и величины цикловой подачи топлива.

Оно сохраняется в аккумуляторе давления. Каждый цилиндр имеет электромагнитную форсунку впрыска с клапаном высокого давления. Регулирование впрыска осуществляется электронным блоком управления.

Как очищаются большие объемы воздуха?

Форкамера – это предварительное помещение, расположенное перед системой очистки, в нем происходит свободное движение воздуха, его обмен с атмосферой, для этого существует специальный воздушный клапан. Имеется также фильтр, позволяющий предварительно очистить атмосферный воздух, разделив внутреннюю и внешнюю вентиляцию. Это позволяет доставить до системы очистки уже отчасти отфильтрованный воздушный поток.

Благодаря этому большинство частиц, засоряющих кислород, остается на улице и изначально не попадает в вентиляционную систему. Лишние летучие соединения будут отводиться обратно в атмосферу благодаря клапану.

Схема работы форкамеры

Вентиляторы

В предварительной камере устанавливают специальный вентилятор, в зависимости от того, насколько большой объем помещения и какие качественные характеристики у воздуха, может меняться оснащение данной комнаты. Вентилятор с приводом от двигателя помогает разогнать потоки, создать необходимую тягу; чем площадь больше, тем мощнее должно быть устройство.

Если помещение небольшое, то хватит и направляющего вентилятора: он, как правило, не имеет мощного мотора, меньше шумит и стоит дешевле. Его задачей является разделение воздуха на каналы, входящий и исходящий. Часто систему дополняют специальными фильтрами, которые позволяют создать шумовой барьер, иначе в основном помещении будет слышна работа вентилятора, что не очень приятно, если постоянно там находиться. Узнать больше как бороться с шумом вентиляции можно в этой публикации https://ventilation-conditioning.ru/zdorove/shum-ventilyacii.html.

Преимущества и недостатки дизеля

Преимущества

Главное преимущество дизеля – в его тяговитости. Он способен развивать большую мощность на низких оборотах, легко переносит перегрузки, резкие торможения и старты.

Второй плюс – экономичность. Литр солярки стоит немного дешевле, чем литр высокоактанового бензина, хотя продавцы топлива безсовестно уравнивают его с самым дорогим бензином.

Коэффициент полезного действия дизельного двигателя на средних оборотах доходит до 45 процентов, а с турбонаддувом и вовсе ‒ 50, для бензинового движка такие цифры вообще не реальны. К тому же дизель расходует меньше топлива.

Третий плюс – экологичность. У дизеля ниже токсичностью отработанных газов.

Следующее достоинство – долговечность и надёжность, так как дизтопливо одновременно и смазочный материал, предохраняющий от износа узлы двигателя.

Недостатки

Что касается недостатков, то один из самых существенных ‒ слабая морозоустойчивость. Летнее топливо становится густым при минус 5°С, зимнее ‒ при минус 35°С.

Ремонт дизеля и бензинового двигателя по стоимости примерно равноценны, если из строя не выйдет ТНВД. В таком случае владелец попадает на серьёзные деньги. А ломается ТНВД от отечественной солярки низкого качества. В свою очередь хорошее импортное горючее ‒ это уже несколько другая цена.

Дизельный двигатель хорош на малых и средних скоростях. Желание выжать из него максимум оборотов приносит быстрый износ узлов и деталей.

А ещё авто в дизельном варианте может стоить на треть дороже бензинового аналога.

У турбодизеля свои недостатки ‒ ресурс турбокомпрессора меньше ресурса самого двигателя. Обычно это не более 150.000 километров. К тому же турбина предъявляет повышенные требования по качеству моторного масла.

Ну и на счёт запаха выхлопов у дизельного движка. Возможно для кого-то это не критично, но запах есть, и при этом достаточно неприятный.

ЗМЗ 24Д и ЗМЗ 2401

Общее описание

ЗМЗ 24Д – 8-клапанный четырехтактный четырехцилиндровый двигатель, имел верхнее расположение клапанов и нижнее расположение распределительного вала. Блок цилиндров и головка блока цилиндров (ГБЦ) были отлиты из алюминиевого сплава AL 4. ДВС предназначался для работы на бензиновом топливе Аи-93. Мотор ЗМЗ 2401 обладал такими же характеристиками. В отличие от ЗМЗ 24Д, ЗМЗ 2401 работал на бензин А-76. Топливная система оснащалась двухкамерным карбюратором К 126Г.

Схема двигателя ЗМЗ-24Д

В свое время применение алюминиевого блока цилиндров (БЦ) и головки блока являлось новшеством и считалось передовой технологией. «Двадцать четвертые» моторы просуществовали без каких-либо изменений до 1985 года, когда на смену им пришло новое поколение двигателей ЗМЗ 402 и ЗМЗ 4021.

Заволжский моторный завод продолжал выпуск ЗМЗ 24Д и ЗМЗ 2401, но в качестве запасного агрегата. Новые модели ГАЗ 2410 и их модификации с 1987 года комплектовались только новыми двигателями.

Технические характеристики ЗМЗ 24Д и ЗМЗ 2401

Двигатели «двадцать четвертой» серии обладали следующими характеристиками:

• Количество цилиндров – 4;
• Диаметр поршня стандартного размера – 92 мм;
• Ход поршня – 92 мм;
• Количество коренных опор коленчатого вала – 5;

• Диаметр коренных шеек стандартного коленчатого вала – 64 мм;

• Диаметр шатунных шеек стандартного коленчатого вала – 58 мм;
• Степень сжатия ЗМЗ 24Д – 8,2; степень сжатия ЗМЗ 2401 – 6,7;
• Объем ДВС – 2,445 л.

В масляный картер ДВС заливалось от 5 до 5,5 литров моторного масла (по разным данным), но по проверенным данным до полного уровня по масляному щупу требовалось пять с половиной литров.

Моторы ЗМЗ 24Д и ЗМЗ 2401 между собой имели только два отличия – это сама ГБЦ и штанги толкателей. У головки блока ЗМЗ 2401 была больше камера сгорания цилиндров за счет утолщения металла в этой области. Высота ГБЦ ЗМЗ 2401 равна 98 мм, у ЗМЗ 24Д этот параметр равен 94 мм. Различали ГБЦ, замеряя высоту штангенциркулем, опытные мотористы определяли различия на глаз. Штанги отличались по длине, у версии ДВС под 76-ой бензин они были длиннее на 4 мм.

Пример мотора ЗМЗ 24Д под 76-ой бензин

Система форкамерно-факельного зажигания

Наличие форкамеры означает, что рабочая камера сгорания в таком двигателе разделена на составные части: предкамеру и основную камеру.  Давайте рассмотрим принцип работы системы на примере карбюраторной модели ГАЗ «Волга» с предкамерным ДВС.

В предкамеру смесь поступает по специальному каналу, который выполнен во впускном коллекторе и ГБЦ. Смесь в форкамеру подается переобогащенной, для чего в карбюраторе присутствует отдельная секция. Предкамера также имеет отдельный впускной клапан. Далее происходит поджиг указанной смеси при помощи искры от свечи зажигания. В этот момент открывается впускной клапан основной камеры сгорания, который приводится в действие распредвалом ГРМ. В основную камеру поступает топливно-воздушная смесь. Порция этой смеси обедненная.

Предкамера соединяется с основной камерой специальными сопловыми каналами, через которые в основную камеру прорывается пламя, газы и пары горючего из форкамеры. От контакта с ними обедненная смесь в основной камере также воспламеняется. Получается, форкамера представляет собой своеобразный механический «подвпрыск», отдаленно напоминая принцип двухступенчатой работы современных дизельных инжекторных форсунок.

Стоимость и модернизации

Приобрести автомобиль ГАЗ 3102 на вторичном рынке не составит труда. Цена начинается от 55 000 рублей и идет выше. Чем больше стоимость, тем новее автомобиль и его общее состояние лучше. Модель пережила 5 модернизаций, которые касались различных аспектов.

Первая волна модернизации (1982-1991)

Позволила машине постепенно изменить отдельные узлы и детали. Начиная с 1984 года начали устанавливать наличие вентилируемых передних дисков тормозов. В то же самое время решили заменить главный тормозной цилиндр и упростить разводку гидравлических проводов. С 85-го года некоторые машины стали комплектоваться мотором ЗМЗ-402.10. Он имел блок цилиндров от ЗМЗ-4022.10, однако не было форкамеры.

ГАЗ-3102 1982 года

Регистрационный знак решили переместить на бампер, какой начали штамповать со специальной площадкой. Объединили радиаторную решетку, какая стала унитарной. Повторители поворотов решили вернуть на крылья, ведь этого требовали международные требования. В салоне поменяли подлокотники на дверях.

Вторая волна модернизации (1992-1997)

Тут решили вернуть опять топливный бак на прошлое место (под багажное отделение). Раньше он был над задним мостом, за задними сидениями. Наружные зеркала задней обзорности стали иметь корпуса из пластмассы и ручки для настройки стекол изнутри машины. Запасное колесо стали крепить к полу багажного отделения. Поместили наличие поплавкового датчика уровня на крышке бачка с тормозной жидкостью.

ГАЗ-3102 (1992-1997)

Внутри седана поменяли приборную панель, форму педалей и ручку рычага механической коробки переключения передач. Когда наступил 1994 год решили отказаться от форкамерного мотора. Ему на смену пришел ЗМЗ-406. Он представлял собой 2.3-литровый 130-сильный силовой агрегат, имеющий 4 клапана на каждый цилиндр и цепной привод на пару распределительных валов. Двигатель отвечал экологическому стандарту Евро-1.

Третья волна модернизации (1997-2003)

В этот период механическая коробка имела уже 5 скоростей. Возвратили промежуточную опору для карданного вала и начали установку гидравлического усилителя рулевого колеса. Карданный шарнир заменил муфту на управлении рулем. Система охлаждения была оборудована электронасосом.

Внутри поменяли отделку интерьера. Был установлен вспомогательный резонатор. Поменяли настройки обмывом фар. Колеса стали иметь не 14, а 15 дюймов. Вместо железных колпаков стали применять колпаки из пластмассы.

Форсунки омывателя стекла перенесли на капот, и они теперь подогревались. Также обновили шумовую изоляцию капота. Когда наступил 1998 год внутри автомобиля поменяли облицовку дверей. Удалили дверные пепельницы и установили наличие вещевых ящиков.

Четвертая волна модернизации (2003-2006)

Переднюю подвеску выполняли с наличием шаровых опор. Внесли некоторые перемены в механическую коробку переключения передач. Стали сзади ставить стабилизатор поперечной устойчивости.

Колесные диски были изменены, и убрали с них колпаки. Покраска наружных зеркал стала в цвет кузова. Все машины шли с задними мостами, которые имели вид балки-картера.

Пятая волна модернизации (2006-2009)

При наступлении 2006 года в индексе машины произошли изменения (вставили цифру 5), а называть машину стали ГАЗ-31025 «Волга». В это время из-за нехваток силовых агрегатов ЗМЗ-4061 некоторые машины комплектовались ЗМЗ-405 (2.46 литра), который разрабатывали для ГАЗ-3111.

Но и их было мало, поэтому стали применять американские Chrysler DCC 2.4L DOHC на 2.429 литра, которые соответствовали европейским нормам экологии Euro-2, либо Euro-3, смотря, какая была модификация. Кроме этого, поменяли расширительный бачок, стали устанавливать электрическую регулировку и подогрев внешних зеркал заднего вида.

Также добавили механизм, который регулировал рулевую колонку. Повторители поворотов уже не ставили на крылья, их поместили на наружные зеркала. Немного была обновлена доска приборов. Некоторые части машин в 2008 году получили обновление интерьера. А под конец этого года «Волгу» уже не производили.

Итог: насколько востребованы форкамеры

Основное назначение форкамер – возможность управления поступающими внутрь помещения большими объёмами воздушных масс. В этом специальном помещении происходит разделение поступающих основных масс на рабочие каналы, предварительная очистка, нормализация скорости потоков и их температуры.

В зависимости от технического оснащения воздух может подвергаться дополнительной санитарной и другой необходимой обработке. Благодаря тому, что для этих целей выделено отдельное помещение, все вышеупомянутые процессы протекают незаметно и без неудобств.

Форкамера – обязательный элемент для обеспечения качественной вентиляции современных помещений закрытого и полузакрытого типа с большой квадратурой. Обычно ее создание планируется еще на этапе проектировки, поэтому любые связанные с ней строительные вопросы не возникают.

Желание создать предварительную воздушную камеру в частном порядке требует получения разрешения, но не всегда. Оно требуется, если речь идёт о многоквартирных домах и других постройках, в которых форкамера способна повлиять на нормальное движение воздушных масс.

Помните, что обустройство форкамеры – не такое простое занятие, как может показаться на первый взгляд. Без грамотного подхода к проекту можно получить лишь пристройку сомнительной пользы.

Очистка воздуха в любом помещении, будь это торговый комплекс, пекарня, кинотеатр, общественный транспорт или жилой дом – довольно сложная задача, решить которую не всегда легко.

На то, как качественно будет проводиться работа, влияет множество факторов: требуется учитывать параметры и особенности системы вентиляции, площадь и тип помещения, климатические условия, в которых оно находится, иные важные характеристики – их бывает достаточно много.