Газогенератор своими руками

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Газогенераторный мотоблок. Электроника.
Описываю второй вариант, так как с предыдущим вариантом попал в засаду, о засаде позже. Конструкция смесителя видна на фото (фильтр воздуха снят), длинный рычаг с рядом отверстий это рычаг воздушной заслонки, с помощью промежуточного рычага соединен с поворотным рычагом сервопривода. Управление сервоприводом MG 946R осуществляется либо в ручном режиме, либо от датчика кислорода с помощью микроконтроллера ATtiny13A.
MG 946R и ATtiny13A покупал на Aliexpress. Файл с текстом на С микропрограммки прикрепляю. Ручной режим от кнопок: подача на вывод 2 ATtiny13A приблизительно 1 вольта от одной кнопки поворачивает вал сервопривода по часовой стрелке, от другой кнопки подается нуль вольт заставляя сервопривод вращаться в обратную. Подача на вывод 2 ATtiny13A положительного напряжения от датчика кислорода обеспечивает автоматическую работу смесителя. К выводу 3 ATtiny13A подключается управляющий сервоприводом проводок. Между крайними положениями вала сервопривода приблизительно 180 градусов. В моей конструкции рычаг воздушной заслонки поворачивается от сервопривода максимум ~ 60 градусов.
Из опыта, при работе мотоблока под разными нагрузками, с разными оборотами двигателя, на моем топливе положение рычага воздушной заслонки меняется незначительно + - 3 градуса, так что, если у кого то нет возможности делать автоматический смеситель то и не надо, и без него мотоблок хорошо работает, но автоматика штука полезная.
Программу на С прилагаю.

 

Газогенераторный мотоблок. Электроника. Засада.
Теперь о засаде в которую я неожиданно попал. Изначально, всю систему я сделал на сервоприводе MG90S (стоял он слева от рычага воздушной заслонки), который по своим характеристикам и цене очень подходил, но то ли сервопривод бракованный попался, то ли с электрикой самого мотоблока что то не то, этот сервопривод, при запущенном двигателе мотоблока и подачи питания на сервопривод "дурел", поворачивал вал по часовой. От ложного срабатывания сервопривода помогло оборачивание свечного провода и других проводов фольгой, это помогло, но временно, фольга сползает, и ложные срабатывания сервопривода появлялись, с сервоприводом MG 946R таких явлений не наблюдается.
Правда я еще уменьшал зазор в свече и чистил ее, что убрало помехи, откуда они были так мне и не понятно.
Также, надо иметь ввиду, что датчик кислорода работает хорошо при нагреве 300 градусов, в холодное время переходник с датчиком до такой температуры от выхлопных газов не нагревается. Провода подогрева датчика кислорода в данной конструкции не используются, а поэтому датчик укутан мин. ватой.

 

Узкий предел измерения концентрации это достоинство, позволяющее с большой точностью поддерживать соотношение газовоздушной смеси. Я стараюсь держать смесь по датчику в диапазоне 0,3-0,8 В, т. е. если попали в этот диапазон, то рычаг сервоприводом не дергаем.

Для чего это сделано не знаю, возможно для повышения точности при регулировки смеси близкой к обеднению, т. е. 0-0,2 В Простая электроника очень плохо работает при таких напряжениях например, кремневый транзистор начинает открываться при напряжении около 0,5 В, германиевый 0,2.

Регулирую только положение воздушной заслонкой, о сервоприводе писал, меня вполне устроил бы детский MG90S.

Вырыл ямку обложил кирпичиками сверху лист жестянки, получаю где то мешок углей, выход углей где то 30% от деревяк по весу.
Споры о том что лучше, что хуже, идут давно, они бесконечны среди газогенераторщиков. Думайте сами, решайте сами.

 

Прежде всего премного благодарю за рассказ о вашей работающей конструкции и за фото.

Для меня не очевидно, из какой документации следует что датчик, калиброванный для бензовоздушной
смеси 1:14.7 правильно попадает в оптимальную смесь при работе двигателя на дровяном газе, у которого
соотношение с воздухом примерно 1:1.2? Очень уж это далеко от бензиновой смеси.
Что делать в случае мотоблока не знаю. А вот в случае электростанции можно откалиброваться.
Заводим, нагружаем на строго постоянную нагрузку, и крутим соотношение газ-воздух добиваясь чтобы центробежный регулятор максимально возможно прикрыл дроссельную заслонку. Более точный способ - использовать шариковый ротаметр и настраивать по минимальному расходу газа. Но не у всех как у меня ротаметры есть
Я ими пропановую газовую аппаратуру своим электростанциям настраиваю на минимальный расход.
С другой стороны - мотоблок это не электростанция, работает намного меньше часов в год, так что борьба за минимальный расход не так важна. Лишь бы хорошо тянул.

Отдельный вопрос - а как вы датчик подбирали? Их же весьма много разных. И не все взаимозаменяемые.
Я вот упоминал антикварную "Volvo" своего приятеля, где закапризничал датчик и мне пришлось разбираться чего это она топливо стала сильно жрать. Понятно что фирменный вольвовский, да еще от антикварной машины, стоит как крыло от самолёта. Попытался поставить туда китайский, фирмы Робарт Бош (ну да, у китайцев не только Abibas и Panascanic бывают) ,который продается как запчасть
для каких-то моделей ВАЗ. Авотхрен! Сигнал с него есть, но видимо калибровка не подходит - смесь всё равно слишком богатая была. Не так переливало как с дохлым датчиком, но переливало. Пришлось старый датчик оживлять - после отмачивания от красного нагара в ортофосфорной кислоте он более-менее нормально заработал.

Согласен, есть такая проблема с сигналами датчиков. Но сейчас она относительно просто решается
с помощью операционного усилителя LM358. Микросхема очень распространенная в околобытовой технике. Последний раз я обнаружил ее в подобранной на помойке плате от какой-то стиральной машины
Производитель обещает работу при околонулевых напряжениях даже при однополярном питании.
И правда, работает. Да, линейность там конечно не как у настоящий инструментальных ОУ, но для любительских поделок хватает. А если поделка с микроконтроллером то нелинейность можно еще и программно компенсировать.

А какого размера дрова загружаете в эту ямку?
Я вот решил что куски после моей дробилки будут достаточно универсальны - можно и напрямую ими попробовать топить, и уголь тоже из них попробовать делать. А древесной мелочи, которую дробилка может пережевать, вокруг меня очень много.

Безусловно древесный уголь лучше во всех отношениях. Кроме одного - его надо делать, и процесс этот не слишком эффективный и весьма грязный.
Мне вот если хотеть освещение от двигателя на пиролизном газе - надо около тонны угля на зиму заготовить.
Не сказал бы что это так уж просто и быстро. Скорее наоборот.
Хотя для редко и мало работающих моторов типа вашего мотоблока - наверно заготовка угля не напрягает.

 

По поводу зонда, они не колебруются как Вы пишите, они определяют кислород в выхлопа, не путать кислород в топливной смеси на входе в двигатель. Большинство лябда зондов работают одинаково.
По поводу опорного напряжения 0,5 вольт мне добавить нечего.
Драва на уголь использую все что не нужно, с гвоздями и прочее... Весь древесный мусор.

 

Я говорил о калибровке автоматики, управляющей двигателем. То есть определение того значения напряжения
с датчика, которое принимается за результат сгорания оптимальной смеси.
Я пока что не нашел данных сколько кислорода в выхлопе должно быть при сжигании смеси
пиролизного газа и воздуха, учитывая что исходное соотношение газ-воздух у нее типично около 1:1.2
Вот для бензина данные есть, но там и смесь 1:14.7.
Как видите - это очень далеко от 1:1.2
А сам датчик при изготовлении откалиброван так чтобы у него показания были в середине диапазона (около 0.5в) при правильном для бензина соотношении 1:14.7 на впуске. При этом сам диапазон в котором он способен что-то показывать - весьма узкий.
Я лет десять назад даже у специалистов в ЦНИДИ спрашивал сколько должен показывать датчик кислорода на выхлопе при подаче в двигатель правильной смеси генераторного газа и воздуха. Аргументированно ответить мне не смогли. Этим просто никто не занимался потому что во времена активного исследования работы двигателей на пиролизном газе - этих датчиков небыло.
Насколько я понял - вы приняли за правильную смесь такую, при которой показания датчика соответствуют "бензиновым" нормам. Вот я и хотел бы узнать насколько такое допущение справедливо.
Заодно описал как я определяю действительно оптимальную смесь при питании двигателя пропаном.
Кстати, вы сами пишете, что при работе двигателя положение заслонки меняется мало и соответственно автоматика регулировки смеси мало влияет на ее состав. Не говорит ли это о несоответствии показаний датчика оптимальному составу смеси на входе в двигатель в случае сжигания пиролизного газа?
Впрочем, как я уже сказал, в случае мотоблока наверно такими тонкостями можно и не заморачиваться. Работает, сельхозорудия тянет, и хорошо. Но меня-то интересует выработка электричества долгими зимними ночами и для меня экономичность важна.

 

Теперь я точно убедился в принципиальном непонимании работы лямда зода, автоматики в целом.
Никакой калибровки не требуется, это не зависит ни от качестве бензина, ни от применяемого топлива, пропан, бутан, генгаз...

 

@WatchCat, наберите в яндекса "работа лямбда зонда"

 

Можете чем-то подтвердить свой тезис о независимости количества остаточного кислорода в выхлопе от вида применяемого топлива? Я так понял ваши слова о "непонимании" именно на нем основываются?
В свое время однозначно и аргументированно ответить на этот вопрос мне не смогли даже профессиональные двигателисты (не сервисники, а разработчики).

Пропан и бутан по свойствам куда ближе к бензину (испарившемуся) чем пиролизный газ.

Гальваническая ячейка с твердым электролитом.
Потенциал как обычно определяется уравнением Нернста.
(извиняюсь,формулу из бумажного справочника сканировать не буду)
В данном "автомобильном" случае состав электродов подобран так чтобы при правильном сгорании бензина
напряжение на выходе датчика находилось примерно около 0.5в,что является серединой диапазона возможных значений.
С некоторыми допущениями это применимо и для пропана с бутаном которые достаточно близки к бензину.
А вот насколько это применимо к пиролизному газу и что будет показывать датчик в выхлопе двигателя, на нем работающего (имеется в виду уже настроенного на наиболее оптимальную смесь) - этих данных я нигде не нашел.
Насколько я понял - вы утверждаете что показывать будет точно также как для бензина. То есть оптимальная
смесь пиролизного газа будет соответствовать около 0.5в напряжения на выходе датчика. Если вы это так уверенно утверждаете - значит вы где-то в авторитетной литературе это прочитали. Где? Тоже хочу прочитать.

 

@WatchCat, да, диапазон близкий к, 0,5 В говорот о достаточно полном сгорании того что попало в цилиндр, не важно что в цилинд попало, хоть самогон.

 

Вот я и спросил где вы прочитали про это "не важно".
Если так уверенно утверждаете - значит можете на какой-нибудь первоисточник
сослаться? В том-то и дело что везде в книгах и статьях рассматривается сгорание именно бензина, а не других топлив.
Хотя вот буржуи косвенно упоминают от влиянии добавки спирта к бензину на оптимальный состав смеси, вычисляемый по показаниям кислородного датчика. И пишут что для обычного бензинового автомобиля максимально возможная
добавка спирта что-то около 10%. Если больше - то требуется перенастройка топливной аппаратуры.

Спирт по своим топливным свойствам тоже весьма далеко от пиролизного газа.

Простите мне мою назойливость, но если бы вы написали что-то типа "я думаю" или "мне кажется" то я бы вас не доставал. Но вы-то выражаете абсолютную уверенность в независимости показаний датчика от вида подаваемого в цилиндры топлива. Значит или ставили эксперименты сами или где-то об этом прочитали. Вот я и выспрашиваю о причинах вашей уверенности.

 

@WatchCat, простые законы горения, кислород+любое топливо, если датчик показывает 0В то топлево все сгорело и на выхлопа много кислорода, если 1В, то кислорода не хватило для сгорания топлива. Вы можете поставить лямда зонд в свою угольную или дровяную печку и добиваться полного и эффективного сгорания топлива. Все очень просто.

 

Увы - горение далеко не простой процесс. В свое время коллектив ученых за совместный труд "Горение углерода" аж сталинскую премию получил. А уж сколько народа отметилось в изучении горения топлива в цилиндрах двигателей - и не пересчитать. В 90х годах приходилось например видеть работу отечественной программы, моделирующей горение струи топлива из дизельной форсунки.

А, ну если так "в общих чертах" к вопросу подходить - то да, согласен. Однако двигатель сохраняет способность как-то крутиться весьма далеко за теми пределами состава смеси где у него максимальная экономичность.
Чтобы в этом убедиться - достаточно на электростанции с пропановой газовой аппаратурой крутить регулировку состава смеси и смотреть на расход газа по ротаметру. (в более упрощенном эксперименте можно смотреть как центробежный регулятор дроссельную заслонку двигает). Нагрузка и обороты при этом естественно должны быть постоянными. Так вот при изменении состава смеси расход пропана меняется весьма значительно. При этом двигатель продолжает работать, и даже нагрузку тянуть.
В моих экспериментах с Kipor IG1000,переведенным на пропан посредством газовой аппаратуры lovato от скутера - мне удавалось точной настройкой смеси добавить до 10% времени работы на большом 50л баллоне. И это при том что фирменный дозатор lovato явно работает точнее чем самодельный для пиролизного газа. И сам состав газа из баллона в процессе работы меняется меньше чем состав газа из пиролизного реактора по мере выгорания дров/угля.
Поэтому я и прицепился к вопросам точности регулирования состава смеси и применимости показаний датчика к
видам топлива, на которых его явно не тестировали разработчики.
Согласен, что применительно к вашему мотоблоку все это скорее всего не нужно, и рассмотрение показаний датчика
как "двоичных" (много-мало) вполне достаточно. Ну скушает он на весенней пахоте лишнее ведро угля или два - и пусть кушает, не жалко.

Прокомментирую и ваше упоминание борьбы с электромагнитными помехами от системы зажигания. Да, я с этим тоже сталкивался когда полтора десятка лет назад делал зажигание на мопед который у меня тогда был. Там у меня поначалу микроконтроллер сходил с ума.
В связи с этим я подумал что в вашу программу неплохо было бы добавить простой медианный фильтр для небольшого "успокоения" показаний АЦП. Чтобы совсем уж "левые" значения выкидывал. На любительских платах редко когда тщательно разделены "аналоговая" и "цифровая" земля, да и питание весьма "грязное". А тут еще от зажигания периодически импульсы прилетают. Да, фильтрация несколько замедлит регулирование - но у мотоблока не бывает внезапного "газ в пол",так что ему это не критично.

Если уголь древесный то действительно можно. В случае каменного угля датчик очень быстро сдохнет от высокого содержания серы. В дровяной печке - быстро забьется смолами, но это обратимо, можно почистить.

Ну вобщем будем считать что применительно к мотоблоку в вопросе разобрались.
А для более точного регулирования требуются дополнительные изыскания.
Благодарю за интересную дискуссию.

 

Тут шла речь о самом сервоприводе, а не об электронике и тем более программном обеспечении, о "голом" сервоприводе.

Естественно, в смеси, либо существенно много кислорода (экономия топлива, потеря мощности) лямда зонд покажет близкое к нулю, либо если существенно мало кислорода остется не сгоревшее топливо (расход топлива повышается, потеря мощности) лямда покажет близкое к 1. От топлива не зависит, в цилиндре сгорает топливная смесь, хоть водород, датчик определяет хватило ли кислорода или нет. При показании датчика близком к 0,9В т. е. кислорода после сгорания топливной смеси всетаки немного осталось (считается что топливо все сгорело) достигается наибольшая мощность.
Это элементарные фундаментальные понятия работы лямда зонда изложены везде, от топлива не зависит.

 

Да, тут проблем много. Речь правда шла о теоретической возможности регулирования а не долгожительстве датчика.