В статье рассматривается возможность повышения мер безопасности газобаллонных автомобилей, путём применения устройства, отключающего подачу газа из баллона в случае возникновения аварийной ситуации.
Ключевые слова: импульсное реле, аварийная ситуация, газовая магистраль, электромагнитный клапан, SRS.
Сжиженные углеводородные газы (СУГ), сырьем для производства которых являются попутные нефтяные газы и газы, получаемые в процессе переработки нефти, все шире используется в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
Положительные свойства СУГ как моторного топлива хорошо известны: они обладают высокой детонационной стойкостью, более широкими пределами воспламенения, меньшей токсичностью отработавших газов. В сравнении с бензином СУГ имеет более низкую стоимость при развитой сети газозаправочных станций. [1,2, 4]
В настоящее время применительно к бензиновым ДВС чаще всего реализуется концепция двухтопливного двигателя. Суть ее заключается в том, что существующий бензиновый двигатель дополнительно оснащается газобаллонным оборудованием (ГБО) для работы на СУГ. [3]
Количество автомобилей, прежде всего легковых, оснащенных ГБО, ежегодно увеличивается. А так как именно легковые автомобили наиболее часто попадают в ДТП (в 2019 г. с их участием случилось 119 026 дорожно-транспортных происшествий [5]), повышается вероятность возникновения ДТП с газобаллонными автомобилями (ГБА). В данном случае особо опасным последствием ДТП считается утечка газа, которая может привести к возгоранию транспортного средства. Это представляет смертельную опасность для водителя и пассажиров, а также негативно влияет на экологическую ситуацию. Для предотвращения последствий ДТП с ГБА необходимо дополнительно предусмотреть возможность ограничения истечения газа из баллона и трубопроводов в случае возникновения подобного инцидента.
Для бензиновой системы подачи топлива разработаны дополнительные меры безопасности, сущность которых заключается в блокировке бензонасоса блоком SRS при возникновении аварийной ситуации. Данная мера защиты принудительно прекращает движение автомобиля для того, чтобы предотвратить возгорание топливной системы.
С целью поиска решения вопроса о повышении поставарийной безопасности газобаллонных автомобилей, а также устранения возможных негативных факторов выбросов углеводородного газа при возникновении аварийных ситуаций следует рассмотреть возможность применения блокировки электромагнитных клапанов газового автомобильного оборудования в случае ДТП. Таким образом, повышение степени герметичности автомобильной газопроводной системы при возникновении чрезвычайной ситуации является важной и актуальной проблемой безопасности.
Решая поставленную задачу, необходимо провести аналогию с бензиновой системой топливоподачи. Для этого в системе отключения подачи газа предлагается отсекать топливную магистраль, следующую к двигателю внутреннего сгорания (ДВС), в случае возникновении аварийной ситуации. Если задаваться условием упрощения конструкции и использования только стандартно установленного оборудования, то в этих целях наиболее подходящим элементом системы ГБО является электромагнитный газовый клапан (ЭМГК). Его задачей служит открытие/закрытие газовой магистрали. В зависимости от поколения оборудования, управление данным клапаном осуществляется по сигналу от газового блока управления (ЭБУ СУГ), либо от кнопки переключения типа топлива, расположенной в салоне.
Для того чтобы реализовать перекрытие газопровода при ДТП необходимо произвести эмуляцию сигнала, который в обычных условиях подаётся от ЭБУ СУГ. В данной схеме управляющий сигнал может быть получен от разных источников, например, подушки безопасности. Так в случае ДТП, для активации подушки безопасности подаётся сигнал в виде +12 V, либо в виде замыкания минусового вывода электрической цепи (в зависимости от конструкции). Далее этот сигнал дублируется и отправляется на отключение электромагнитного клапана. По причине того, что электромагнитный клапан перекрывается только при отключении положительного контакта, необходимо в разрыв питающего провода ЭМГК установить реле. На эту роль подходит «Импульсное реле 23.3777» (рис. 1).
Рис. 1. Внешний вид импульсного реле 23.3777
Его необходимо подключить таким образом, чтобы на контакты № 2 и № 6 подавалось напряжение от аккумулятора, контакт № 3 был подключен к кузову (массе), контакты № 1 и № 4 были подключены в разрыв питающего провода ЭМГК, а на контакт № 5 подключался сигнальный провод от подушки безопасности. Необходимо отметить, что данное реле работает только при подаче на контакт № 5 сигнала отрицательной полярности. В противном случае в систему необходимо добавить четырехконтактное реле. Оно устанавливается на сигнальный провод следующим образом: контакт № 86 подключается к кузову автомобиля, контакт № 85 подключается к сигнальному проводу, идущему от подушки безопасности, и имеющему положительную полярность. Контакт № 30 подключается к кузову автомобиля (массе), контакт № 87 подключается к сигнальному проводу, идущему от четырехконтактного реле к сигнальному реле на контакт № 5 (рис. 2). В итоге, при активации подушки безопасности, мы можем реализовать кратковременное замыкание массы, необходимое для активации импульсного реле.
Рис. 2. Схема подключения импульсного реле
В случае если автомобиль не оснащен подушками безопасности, в качестве устройства, подающего сигналы для перекрытия газовой магистрали, может использоваться устройство на базе Arduino. В его состав будут входить такие элементы как: плата Arduino (рис. 3) и специальный датчик положения (гироскоп и акселерометр) (рис. 4). При возникновении ДТП, как правило, превышаются нормальные для автомобиля значения ускорения и ориентации в пространстве. Эти изменения фиксирует данный датчик положения. Схема микроконтроллеров Arduino будет запрограммирована таким образом, чтобы при превышении заданных значений ускорения или при фиксации переворота автомобиля датчиком положения, подавался выходной сигнал, который будет использован в системе аналогично сигналу от подушки безопасности.
Рис. 3. Плата ArduinoMega 2560 Rev3
Рис. 4. Трехосевой гироскоп и акселерометр GY-521 (MPU 6050)
К тому же на автомобилях, где отсутствует система блокирования подачи бензина при ДТП, но установлено ГБО, возможно реализовать перекрытие бензиновой магистрали с помощью бензинового электромагнитного клапана, подключенного аналогичным образом.
Литература:
- Ефремова, Т. В. Технология получения и использования сжиженных газов / Т. В. Ефремова, П. П. Кондауров. — Волгоград: Волгоградский государственный технический университет, 2018. — 110 c. — Текст: непосредственный.
- Захаров, Е. А. Газобаллонное оборудование автомобилей / Е. А. Захаров, Ю. И. Моисеев. — Волгоград: Волгоградский государственный технический университет, 2015. — 88 c. — Текст: непосредственный.
- Лиханов, В. А. Применение и эксплуатация газобаллонного оборудования / В. А. Лиханов, Р. Р. Деветьяров. — Киров: Вятская государственная сельскохозяйственная академия, 2006. — 183 c. — Текст: непосредственный.
- Федоров, А. Л. Сжиженные углеводородные газы: актуальность использования и особенности учета / А. Л. Федоров, Ю. Н. Вольнов, Р. П. Гордеева. — Текст: непосредственный // Транспорт на альтернативном топливе. — 2010. — № 3. — С. 48–53.
- Годовая статистика ДТП за 2019 год [Электронный ресурс]: Режим доступа: https://1gai.ru/publ/524565-gosavtoinspekcija-opublikovala-godovuju-statistiku-dtp-za-2019-god.html— Загл. с экрана.
